CN102604815A - 能源藻类规模化培养系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于培养能源藻类的光生物反应设备，该设备包括透光顶层、透光内层、培养池、隔液板和水泵，其中：所述透光顶层设置在所述培养池的上开口之上，该透光顶层与所述培养池之间构成封闭空间；所述透光内层设置在所述封闭空间内，并可拆卸地覆盖所述培养池的上开口；所述培养池内具有用于光生物反应的培养液，该培养液被水平设置在所述培养池内部的隔液板水平分隔为上层液和下层液；所述水泵使所述上层液和下层液的培养液互相交换。本发明还提供了一种提取能源藻类产物的系统，该系统包括气提塔、调节储罐、温度调节装置和前述培养能源藻类的光生物反应设备。本发明还提供了采用上述培养能源藻类的光生物反应设备或系统培养能源藻类和提取产物的方法。

Description

能源藻类规模化培养系统

技术领域

本发明涉及生物工业生产领域和可再生能源领域，尤其涉及一种用于光生物反应的设备及提取能源生物的产物的系统。

背景技术

光生物是指能够利用光源，特别是自然界的太阳光等转变为化学能，再利用二氧化碳和水等，产生各种有机物的生物。

藻类等光生物可以产出用于提炼汽油、柴油、航空燃油的“生物原油”，这种“生物原油”还可以作为塑料制品和药物的生产原料。同时，光生物还可以制造出大量的碳水化合物等中间产品，这些产品经过发酵处理可以转化为乙醇燃料。因此饲养藻类等光生物越来越受到人们的重视。

当前，新的能源和环保形势，重新激起了人们开发藻类生物燃料的兴趣，特别是高油价使得藻类制油的成本具有竞争力；新的基因和蛋白质技术使人们能够更深入地了解藻类植物产油的机理，让它们产出更多的“原油”。另外，藻类植物又能有效地吸附二氧化碳等温室气体。人们正在开发这方面的新技术，与此同时，一些大型的研究项目也开始启动。

藻类是最低等、最古老的一类植物，虽然结构简单，但却能产出相当于石油的“生物原油”。这种“生物原油”可用来提炼汽油、柴油、航空燃油，以及作为塑料制品和药物的原料。同时，多数藻类植物还能制造出大量的碳水化合物等中间产品，这些产品经过发酵处理可以转化为乙醇燃料。

能源藻类，是经过基因工程等技术改造的藻类，可以增加其生产的能源产量，甚至是原来藻类不能生产的化合物。在对蓝藻或其染色体进行基因修饰后，能源藻类可以利用光合作用生产乙醇。

利用藻类，特别是微藻，发展“生物原油”有许多其他陆地植物不具备的特殊意义。

第一，生长环境要求简单。微型藻类几乎能适应各种生长环境。不管是海水、淡水，室内、室外，还是一些荒芜的滩涂盐碱地、废弃的沼泽、鱼塘、盐池等都可以种植微藻。第二，微藻产量非常高。一般陆地能源植物一年只能收获一到两季，而藻类生物能源可以持续收获，而且不因收获而破坏生态系统，就单位面积产量来说比玉米高几十倍。第三，不占用可耕地。藻类可以长在海洋、生长在露天池塘。可利用不同类型水资源、开拓荒山丘陵和盐碱滩涂等非耕作水土资源，具有不与传统农业争地的优势。第四，产油率极高。微藻含有很高的脂类(20％～70％)、可溶性多糖等，1公顷土地的年油脂产量是玉米的552倍、大豆的213倍、油菜籽的80倍。第五，加工工艺相对简单。微藻光合作用效率高(倍增时间约3～5天)，没有叶、茎、根，不产生无用生物量，易于被粉碎和干燥，预处理成本比较低微。而且微藻热解所得生物质燃油热值高，是木材或农作物秸秆的1.6倍。第六，有利于环境保护。藻类植物能捕获空气中的二氧化碳，有助于控制温室气体排放。微藻种植可与CO2的处理和减排相结合(占地1平方公里的养藻场可年处理5万吨CO2)，而且微藻不含硫，燃烧时不排放有毒有害气体，整个产油过程非常清洁。

据估算，我国不具有农业开发潜力的盐碱地面积达20万平方公里，荒漠化土地面积超过260万平方公里，如果以2万平方公里的荒漠化和盐碱化土地发展藻类生物能源，在技术成熟的条件下，生产的汽油和柴油即可满足全国50％以上的交通燃料需求，有巨大的发展潜力。

现有的光生物反应和培养的装置中，主要分为开放式和封闭式两类，开放式反应器造价较低，散热容易，操作简单，便于大规模使用，但培养条件不易控制，易受其他微生物污染，细胞密度较低，光能利用效率较低，例如螺旋藻养殖用的开放跑道式培养池；封闭式光生物反应器造价相对较高，需要解决溶解氧积累、内外壁清洁、夏季散热等实际问题。因此这两种类型的光生物反应和培养装置都具有一定的缺陷。此外，在培养光生物的过程中人们发现，光生物在培养液中利用阳光产生光合作用，阳光通常穿透一定厚度的培养液后就会大大衰减，即由于阳光穿透的问题，培养液中深度存在的光生物的光合作用效率较低，因此影响了培养池中的光生物的光合作用的整体效率。

另一方面，提取光生物的产物后通常剩余废弃的培养液，将这些剩余的培养液直接排放至自然环境中会造成水土富营养化；对这些废弃的培养液进行净化处理又需要耗费一定成本。

发明内容

为解决上述问题，一方面，本发明提供了一种用于培养能源藻类的光生物反应设备，该设备包括透光顶层、透光内层、培养池、隔液板和水泵，其中：

所述透光顶层设置在所述培养池的上开口之上，该透光顶层与所述培养池之间构成封闭空间；

所述透光内层设置在所述封闭空间内，并可拆卸地覆盖所述培养池的上开口；

所述培养池内具有用于光生物反应的培养液，该培养液的上液面与所述透光内层之间存在空间，该培养液被水平设置在所述培养池内部的隔液板水平分隔为上层液和下层液；

所述水泵使所述上层液和下层液的培养液互相交换。

在本发明中，能源藻类可以是通过基因改造技术制备的，能够进行光合作用，利用阳光、淡水或咸水、二氧化碳生产乙醇等替代能源产品的藻类。

另一方面，本发明提供了一种提取能源藻类产物的系统，该系统包括气提塔、调节储罐、温度调节装置和前面所述的本发明的培养能源藻类的光生物反应设备，其中：

所述光生物反应设备提供含有光生物的产物的培养液，并将该培养液输入所述气提塔中；

所述培养液在所述气提塔中进行提取产物处理，所述气提塔输出所述光生物的产物，剩余的经过提取产物处理的培养液输入所述调节储罐中；

将含有高浓度二氧化碳的混合气体通入所述调节储罐中，使二氧化碳溶解于该调节储罐内的培养液中，并加入碱性物质调节该培养液的PH值，以形成新鲜培养液；

将所述新鲜培养液输入所述温度调节装置中，调节该新鲜培养液的温度，然后将经过调温的该新鲜培养液输入所述用于光生物反应的设备内。

在本发明的一个方面，该系统还包括洗涤除尘塔，其中来自工厂的烟道废气通入该洗涤除尘塔中，经过洗涤除尘处理后该烟道废气变为所述含有二氧化碳的混合气体，该混合气体被输入所述调节储罐中。

本发明还提供了采用上述培养能源藻类的光生物反应设备或系统培养能源藻类和提取产物的方法。

在本发明的一个方面，所述系统是用来提取通过基因改造技术制备的，能够进行光合作用的能源藻类利用阳光、淡水或咸水、二氧化碳生产的乙醇等替代能源产品。

本发明提供的用于光生物反应的设备将培育池中的培养液用隔液板水平分隔为上层液和下层液，并利用水泵使所述上层液和下层液的培养液互相交换，因此使培养液下层液内的光生物也可以交换至上层液进行光合作用，整体提高了培养池内光生物吸收光能和合成生物质的效率，增加了产品产量；该设备具有两层透光的保温层(透光顶层和透光内层)，并可以根据气温、氧浓度等参数选择开关透光内层。另一方面，本发明提供的一种提取光生物的产物的系统，可以在提取光生物的产物后对废弃的培养液进行一系列处理，将其回收处理后生成新鲜培养液以实现循环利用，避免了排放该废弃培养液造成的污染。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是根据本发明的用于光生物反应的设备的一种具体实施方式的结构示意图；

图2是根据本发明的提取光生物的产物的系统的一种具体实施方式的结构示意图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施例作详细描述。需要说明的是，在附图中绘制的图形和图样仅是示意性作用，并未按照实际比例绘制。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施例作详细描述。

首先请参考图1，图1是根据本发明用于培养能源藻类的光生物反应设备100的一种具体实施方式的结构示意图，该系统包括透光顶层110、透光内层120、培养池130、隔液板140和水泵160，其中：

透光顶层110设置在培养池130的上开口之上，该透光顶层110与培养池130之间构成封闭空间；

具体地，可以选用钢铝合金或硬塑料作为搭建透光顶层110的支架，该支架支撑至少一层透光板，将该支架的底部固定在培养池130的上方，由于透光板的保温作用，可以使透光顶层110内部的空气与设备外的冷空气隔离避免热传递。优选地，所述透光板可以选用厚度为3mm～8mm、透光率达到80％及以上的阳光板或玻璃板。优选地，可以选用使用厚度为3mm～8mm，透光率达到80％及以上的双层阳光板作为构成透光顶层110侧壁及顶部的透光保温材料。这样的双层阳光板具有较佳的透光性和保温性。

在本发明的一个方面，透光顶层110的尖顶脊高和侧壁的高度的比例为2∶1到3∶1，优选2∶1。在本发明的又一个方面，透光顶层110的两侧壁之间的距离与搭建成型的透光顶层110两顶端之间的长度的比例为8∶1到10∶1，优选10∶1。在本发明的一个具体实施方式中，透光顶层110的尖顶脊高范围为1.5m～3m，例如3m；侧壁高度选择1m～2m，例如1.5m；两侧壁之间的距离范围为5m～20m，例如10m；搭建成型的透光顶层110两顶端之间的长度范围为50m～100m，例如100m。本领域的技术人员可以根据光生物的培养规模和其他需求在本发明的范围内修改上述具体数值。

可选地，为了使透光顶层110在夏季温度较高时也可使用，可以在透光顶层110的侧壁或尖顶上预留通风窗，冬季将其关闭保温，夏季打开可以通风降温。在冬季，进入夜晚后气温下降幅度较大，为了使透光顶层110内的保温效果增强，可以在透光顶层110的外表可拆卸地覆盖一层保暖层，例如不透光的化纤、棉质纺织层等；白天拆卸掉该保暖层使阳光进入透光顶层110内部供光生物进行光合作用，入夜后使该保暖层覆盖透光顶层110的外表面增强透光顶层110内部空间的保温效果。

为了保证透光顶层110的透光效果，可以定期对透光顶层110表面的透光板进行清洁，去除附着的灰尘或杂物，可选地在该透光顶层110的外表面设置雨水和清洁水回收管道，在雨天可以收集雨水用作储备的清洁水，此外还可以收集清洁透光顶层110的清洁水循环利用，环保并节约资源。

透光内层120设置在所述封闭空间内，并可拆卸地覆盖培养池130的上开口；

具体地，透光内层120是透光率在85％以上的玻璃，优选的，透光率的范围是90-95％；更优选的，所述透光内层是浮法白玻璃，厚度范围为2mm～5mm。透光内层的宽度与培养池130的宽度基本相同，长度范围在2m～5m之间。该透光内层120由设置在培养池130上开口处的折叠支架所支撑，并可以随所述折叠支架的运动而运动，当该折叠支架收起时，可带动透光内层120打开，以暴露培养池130的上开口。一般地，利用中央控制系统控制透光内层120的打开和关闭。中央控制系统监测环境参数，例如培养池内温度、氧浓度、溶解氧浓度、光照强度等，并以自动分析上述环境参数。若某项指标超出阈值，例如氧浓度过大，则中央控制系统控制透光内层120打开以释放氧气，使氧浓度降至正常水平；又例如监测到培养池130内的温度高于40摄氏度，则打开该透光内层120用于降温。为便于打开和关闭透光内层120，将透光内层120分割为长度2m～5m的独立块是有积极意义的。

培养池130内具有用于光生物反应的培养液，该培养液的上液面与透光内层120之间存在空间，该培养液被水平设置在培养池130内部的隔液板140水平分隔为上层液151和下层液152；

通常地，该培养液的主要成分是淡水，除此之外所述淡水中添加了光生物进行光合作用生产所需的营养元素等。若培养的光生物经过咸水生长适应，能够在咸水中生长环境生长，该培养液的成分也可以类似于海水成分。

一般地，培养池130可以实施为传统的砖石结构，该砖石结构的培养池具有蓄水能力。优选地，培养池130的池壁和池底的厚度范围在15cm～30cm之间，例如30cm。培养池130的深度不超过1m，优选地，其深度范围在20cm～40cm之间。培养池130中的培养液并不完全填满培养池130，该培养液的上液面(即图1中示出的上层液151的液面)与透光内层120之间预留一定的空间，用于容纳光生物所释放的氧气。在一个实施例中，优选使上层液151的液面与透光内层120的距离为5cm～10cm。

隔液板140水平设置在培养池130之中，隔液板140的厚度范围是3mm～10mm，其材料可以选用有机聚合材料，例如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或其组合。由于隔液板140的存在，培养池130中的培养液被隔离为垂直方向上的上下两层，即分别形成上层液151和下层液152。在本发明中，不要求隔液板140严格地密封上层液151与下层液152之间的流体交流，在工艺允许的范围内做到将所述培养液隔离为两部分即可。为了适应光生物对阳光的接收，在本发明的一个方面，上层液151的厚度范围是3cm～5cm，下层液152的厚度范围是15cm～25cm。在本发明中，一般地，上层液151的厚度和下层液152的厚度的比例为1∶3到1∶6，优选为1∶5。在本发明的一个实施方式中，上层液的厚度是5cm，下层液的厚度是25cm。这样设置后，上层液151中的光生物就可以保证能一直能接收光照，不间断地进行光合作用。

水泵160使所述上层液151和下层液152的培养液互相交换；具体地，可以另设管道使上层液151与上层液152流体连通，该管道通路上设置一水泵160，提供动力将下层液152的培养液输入至上层液151内，并使上层液151的培养液循环进入至下层液152内，以实现上层液151和下层液152的培养液互相交换；还可以将该水泵160安装在所述隔液板140之上，其上下两端分别接触上层液151和下层液152，以完成上述循环培养液的过程。上述循环的周期不大于60分钟，优选的，所述循环周期为10～30分钟。随着培养液的循环流动，本来处于下层液152中的光生物也被循环至上层液151，上层液151具有更好的光照环境，因此培养液的循环提高了光生物合成生物质的效率，增加了产品产量。

在其他一些实施例中，也可以使用其他装置替代水泵160的增能作用，例如利用冷热流体流动的原理设计培养池130的结构，使上层液151和下层液152的培养液互相交换依靠流体的物理性质自动完成。

请参考图2，图2是根据本发明的提取能源藻类产物的系统的一种具体实施方式的结构示意图，该系统包括气提塔200、调节储罐300、温度调节装置400和用于培养能源藻类的光生物反应设备100(该设备100的说明可以参考图1示出的实施例中相关部分的描述)，其中：

设备100提供含有光生物的产物的培养液，并将该培养液输入气提塔200中；所述培养液在气提塔200中进行提取产物处理，气提塔200输出所述光生物的产物，剩余的经过提取产物处理的培养液输入调节储罐300中；

具体地，从设备100的培养池中获取含有光生物的产物(例如乙醇等)的培养液，并将其输入气提塔200中，向气提塔200内通入空气，经过处理使所述光生物的产物与培养液分离，并随空气一起排出，剩余的培养液输入至调节储罐300内。气提法和用于汽提的装置汽提塔在本领域是常用技术，利用脱除水中溶解气体和某些挥发性物质，即将气体(载气)通入水中，使之相互充分接触，使水中溶解气体和挥发性物质穿过气液界面，向气相转移，从而达到从溶液中获得需要的气体产物的目的。

本发明的系统将含有二氧化碳的混合气体通入调节储罐300中，使二氧化碳溶解于该调节储罐300内的培养液中，并加入碱性物质调节该培养液的PH值，以形成新鲜培养液。

具体地，光生物进行光合作用需要二氧化碳作为碳源，因此向调节储罐300内通入较高浓度二氧化碳的混合气体(在其他一些实施例中，也可以通入纯二氧化碳气体)，使调节储罐300中的培养液具有较多溶解的二氧化碳。在本发明的一个方面，通过向调节储罐300内的培养液中加入一些碱性物质(例如氢氧化钠)，提高了其吸收二氧化碳的能力。本发明中，所述调节储罐中输出的新鲜培养液呈碱性，其PH值的范围是约8～10。也就是说，可以将调节储罐300内的培养液的pH值的范围控制在8～10之间。

进一步可选地，可以检测该培养液的细胞浓度，一般地，细胞浓度的干重处于1g～2g/L范围内时，认为该培养液可以直接循环利用；若所述细胞浓度的干重低于上述范围，则认为培养液中的微生物营养元素缺乏，此时向调节储罐300内加入氮磷养分，并使该氮/磷养分溶解于所述培养液中。

经过上述处理，调节储罐300内的培养液已变为新鲜培养液，即可以循环回收利用。接下来，将所述新鲜培养液输入温度调节装置400中，调节该新鲜培养液的温度，然后将经过调温的该新鲜培养液输入设备100内(具体而言是输入设备100的培养池内)。温度调节装置400的作用是使新鲜培养液在回流至设备100之前具有合适的温度。一般地，温度调节装置400输出的新鲜培养液的温度范围在20摄氏度～38摄氏度之间，优选地，新鲜培养液的温度范围在30摄氏度～38摄氏度之间。控制新鲜培养液的温度有助于保持光生物生产的适宜温度。

通常地，在24小时内，经过图2示出的系统处理的培养液占设备100中所有培养液的百分比的范围是1％～10％，这使得在不间断光生物进行光合作用的情况下，可以持续获得光生物的产物。优选每日培养液循环的数量为培养液总量的8-10％。

需要说明的是，一些实施例中，可以直接向调节储罐300中通入高浓度二氧化碳混合气体(或纯二氧化碳)，即需要稳定的二氧化碳来源。

进一步地，考虑将本系统与工业生产结合。在本发明中，该系统还可以包括洗涤除尘塔，其中：来自工厂的烟道废气通入该洗涤除尘塔中，经过洗涤除尘处理后该烟道废气变为所述含有二氧化碳的混合气体，该混合气体被输入所述调节储罐中。如图2所示的本发明中，该系统还包括洗涤除尘塔500，来自工厂600的烟道废气通入该洗涤除尘塔500中。具体地，工厂600提供的烟道废气通常具有较高浓度的二氧化碳含量。例如热电厂提供的烟道废气中二氧化碳的浓度为8％～15％，此外炼油厂、化工厂和化肥厂提供的烟道废气中二氧化碳的浓度高达70％～80％，这些烟道废气都是可以加以利用的二氧化碳源，因此工厂600可以是任选能提供可用烟道废气的工厂。但是烟道废气中含有很多重金属和有害化合物粉尘，不能直接通入调节储罐300中，因此首先将工厂600提供的烟道废气通入至洗涤除尘塔500内进行涤气处理，得到除去有害物质的无毒混合气体，可将该混合气体通入调节储罐300内。由于所述烟道废气即使通过涤气处理也具有较高的温度，因此还可利用烟道废气的热量保持培养液的温度。可选地，为了环保节能起见，设置洗涤水沉降换热器700与洗涤除尘塔500连接，用于换热和沉淀处理洗涤除尘塔500产生的洗涤水并循环利用。

本系统中的流体由本系统中的一个部分流至另一部分时可以采用水泵增能，为了简便起见在图中并未示出所述水泵。

一方面，本发明提供的用于光生物反应的设备将培育池130中的培养液用隔液板140水平分隔为上层液151和下层液152，并利用水泵160使所述上层液151和下层液152的培养液互相交换，因此使培养液下层液152内的光生物也可以交换至上层液151进行光合作用，整体提高了培养池130内光生物吸收光能和合成生物质的效率，增加了产品产量；该设备具有两层透光的保温层(透光顶层110和透光内层120)，并可以根据环境参数选择开关透光内层。

另一方面，本发明提供了一种提取光生物的产物的系统，可以在提取光生物的产物后对废弃的培养液进行一系列处理，将其回收处理后生成新鲜培养液以实现循环利用，避免了排放该废弃培养液造成的污染，还控制了光生物生产的投入成本；进一步地，在该系统中使用工厂提供的烟道废气作为光生物生产的二氧化碳源，提升了烟道废气的利用价值，减少了工厂向大气中排放温室气体的总量，对于环境保护、成本控制和稳定碳源保证都极有帮助，有利于产业的可持续发展。

本发明的系统在我国华北地区进行了小试和中试。在其中一个实施方式中，采用本发明的光生物反应设备培养经过基因工程改造的能源藻类，其能够利用光合作用生产乙醇。该实施方式中，光生物反应设备由外层、内层、隔板、水池构成，外层为厚度5mm、透光率80％以上的阳光板或玻璃板，内层为厚度3mm的普通浮法白玻璃，隔板为厚度5mm的聚乙烯材料板，水池为砖混结构，厚度25cm。

透光顶层的外层脊高1.5-3m，采用钢铝或硬塑料结构支架，外层外表面安装保温被、清洁装置、导轨和清洁水及雨水收集管道。

内层覆盖材料采用普通浮法白玻璃，厚度4mm，长5m，宽度与水池宽度相同。覆盖玻璃与水池的接触面设置可折叠支架和支架滑动导轨，用于覆盖玻璃的打开和闭合。支架由电动机带动，根据培养液溶解氧浓度、培养液温度、环境温度、光照等条件由中央控制系统控制打开和闭合。

光生物反应器水池由隔板分为上下两层，藻类细胞培养液经循环水泵从下层提升到上层，循环流动。上层培养液厚度3-5cm，下层培养液厚度15-25cm，循环周期10-30分钟。内层覆盖玻璃与培养液表面间距离5-10cm。产生氧气数量较多时内层覆盖玻璃打开，以释放所产生的氧气，并经由通气泵排除到反应器之外。

能源蓝藻稳定生产过程中，培养液在光生物反应器内外循环，在反应器外依次经过产物气提分离、补碳、补养分、PH值调节、温度调节等环节之后，返回光生物反应器，每日培养液循环的数量为培养液总量的8-10％。

其中部分二氧化碳来源为热电厂烟道气，含二氧化碳8-15％。

培养液循环出水经气提塔分离产物和气体，分离产物后的培养液进入补碳、补养分储罐。培养液在储罐内加入NaOH，溶解烟道气中的二氧化碳至碳酸氢根离子浓度100-500mM，pH值调整为8-10。氮、磷养分根据反应器内的细胞浓度添加，细胞浓度在干重1.0-2.0g/L范围内时不需添加氮、磷养分。补碳、补养分后的培养液经温度调节系统，温度稳定在30-38摄氏度后返回光生物反应器。

该实施方式中藻类细胞一直保持稳定生长和生产，细胞浓度保持在1.0-2.0g/L。

以上所揭露的仅为本发明的一些较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种用于培养能源藻类的光生物反应设备，该设备包括透光顶层、透光内层、培养池、隔液板和水泵，其中：

所述透光顶层设置在所述培养池的上开口之上，该透光顶层与所述培养池之间构成封闭空间；

所述透光内层设置在所述封闭空间内，并可拆卸地覆盖所述培养池的上开口；

所述培养池内具有用于光生物反应的培养液，该培养液的上液面与所述透光内层之间存在空间，该培养液被水平设置在所述培养池内部的隔液板水平分隔为上层液和下层液；

所述水泵使所述上层液和下层液的培养液互相交换。

2.根据权利要求1所述的光生物反应设备，其特征在于：所述上层液的厚度和下层液的厚度的比例为1∶3到1∶6，优选为1∶5。

3.根据权利要求1所述的光生物反应设备，其特征在于：所述上层液的厚度范围是3cm～5cm，所述下层液的厚度范围是15cm～25cm。

4.根据权利要求1所述的光生物反应设备，其特征在于：所述上层液和下层液的培养液互相交换的循环周期不大于60分钟，优选的，所述循环周期为10～30分钟。

5.根据权利要求1所述的光生物反应设备，其特征在于：

所述透光顶层由支架支撑至少一层透光板构成；所述透光板为阳光板和/或玻璃板；优选地，所述透光板的厚度范围是3mm～8mm，透光率达到80％及以上。

6.根据权利要求1所述的光生物反应设备，其特征在于：

所述透光内层是透光率在85％以上的玻璃，优选的，透光率的范围是90-95％；更优选的，所述透光内层是浮法白玻璃，厚度范围为2mm～5mm。

7.根据权利要求1所述的光生物反应设备，其特征在于：

所述隔液板的厚度范围是3mm～10mm，其材料为有机聚合材料。

8.一种提取能源藻类产物的系统，该系统包括气提塔、调节储罐、温度调节装置和权利要求1至7任一项所述的培养能源藻类的光生物反应设备，其中：

所述用于光生物反应设备提供含有能源藻类产物的培养液，并将该培养液输入所述气提塔中；

所述培养液在所述气提塔中进行提取产物处理，所述气提塔输出所述光生物的产物，剩余的经过提取产物处理的培养液输入所述调节储罐中；

将含有高浓度二氧化碳的混合气体通入所述调节储罐中，使二氧化碳溶解于该调节储罐内的培养液中，并加入碱性物质调节该培养液的PH值，以形成新鲜培养液；

将所述新鲜培养液输入所述温度调节装置中，调节该新鲜培养液的温度，然后将经过调温的该新鲜培养液输入所述光生物反应设备内。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：

在24小时内，经过所述系统处理的培养液占所述用于光生物反应的设备中所有培养液的百分比的范围是1％～10％。

10.采用权利要求1至7任一项所述的培养能源藻类的光生物反应设备或权利要求8或9的系统培养能源藻类和提取产物的方法。

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