CN102660448A - 利用废气废热规模化培养微藻的套管式光生物反应系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用废气废热规模化培养微藻的套管式光生物反应系统，包括供液、供气、控温和数据采集及控制系统；供液系统主要包括储液罐和培养反应器；培养反应器由多个单元的内置曝气管的套管式光生物反应器串联或并联构成；供气系统主要包括尾气余热回收器和气体混合室；控温系统包括控温水池和循环水路；数据采集及控制系统用以控制微藻培养的工艺条件。本发明能够有效控制微藻生长环境，可以增强藻液内气液混合、有效调节pH、及时补充CO₂和排除溶氧(DO)、适合大规模培养。以工业废热和废气用来为微藻培养提供碳源和热源，能够高效控温、节省能源、处理尾气减少碳排放，可用于高效培养微藻，生产生物柴油、微藻蛋白和水产养殖饵料等。

Description

利用废气废热规模化培养微藻的套管式光生物反应系统

技术领域

本发明涉及一种微藻培养系统，尤其涉及一种利用废弃废热规模培养微藻的套管式光生物反应系统。

背景技术

基于微藻与其他植物相比具有更高的生长效率、更快的生长周期和CO₂固定能力，能够提供系的能源和附加产物，所以现阶段微藻能源的发展成为解决能源问题的一个方向。微藻培养是发展微藻能源的一个重要环节，因此开发新型的高密度、低廉高效、适用于大规模培养的微藻培养系统成为微藻生物柴油技术的关键。规模化培养微藻的系统分为开放式和封闭式系统，由于封闭式系统具有无菌条件、各种培养参数可控、容易高密度培养等优点，已经成为现阶段研究的热点。

封闭式光生物反应系统按照光生物反应器的形式分为板式光生物反应系统、柱式光生物反应系统和管式光生物反应系统，由于管式光生物反应器有较高的光照体表面积比，以及简单的水力循环系统，微藻产量高，投入较少，所以管式光生物反应器最适合用于微藻规模化培养的光生物反应器。但是，传统管式光生物反应器存在CO₂补充不及时、气液混合效果差、溶解氧(DO)容易积累、扩大管径会造成光照效率低等缺点，这些缺点从一定程度上制约着管式光生物反应系统的进一步扩大化，例如：即使采用在管段两端加入气升装置来补充CO₂和排除溶解氧(DO)，其单个管段的长度也不能太长(不宜超过80m)，阻碍了进一步大规模培养，而且这种气升式光生物反应系统只能反映和调控气升储液罐中藻液的pH、温度、溶解氧(DO)浓度，不能有效的控制整个管程内微藻的生长环境。

因此，开发新型的光生物反应系统是微藻能源领域的核心问题之一。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种利用废气废热规模化培养微藻的套管式光生物反应系统，本发明能够有效控制微藻生长环境，可以增强藻液内气液混合、有效调节pH、及时补充CO₂和排除溶氧(DO)、高效控温、节省能源、适合大规模培养。另外，本发明以工业废热和废气用来为微藻培养提供碳源和热源，可生产作为生物柴油原材料的微藻油脂及用于造纸、制药、添加剂等其他有机物质，同时，可处理尾气减少碳排放。

为了解决上述技术问题，本发明利用废气废热规模化培养微藻的套管式光生物反应系统予以实现的技术方案是：包括供液系统、供气系统、控温系统和数据采集及控制系统；所述供液系统包括储液罐、输液泵、培养反应器和培养基管段；所述储液罐连接有输液管、补液管和排液管；培养反应器由多个单元的套管式光生物反应器串联或并联构成；所述套管式光生物反应器包括管件和分别设置在所述管件两端的法兰，其中，一端法兰上设有进液管，另一端法兰上设有出液管，所述管件为一透明套管，包括透明外管和设置在所述透明外管内、且与透明外管同轴布置的一透明开孔曝气管；所述透明外管的顶部设有排气管，所述透明开孔曝气管的管壁上沿轴向设有一排曝气孔，所述透明开孔曝气管的一端设有进气管；所述供气系统包括尾气余热回收器，所述尾气余热回收器连接有工业尾气输送管道和气体混合器，所述气体混合室与空气输送管道相连，所述气体混合室的下游管道上设有气体分析仪和供气阀；所述控温系统包括控温水池，所述温控水池与所述尾气余热回收器之间设有循环水管道，所述培养反应器设置在温控水池中；所述数据采集及控制系统包括设置在控制台和测试箱，所述测试箱串联在所述培养反应器中，所述测试箱内设有与控制台连接的温度传感器、pH传感器和溶氧传感器，所述数据采集及控制系统还包括均与控制台连接的设置在循环水管道上的循环水流量控制器、与所述气体分析仪连接的气体分析传感器、设置在所述空气输送管道上的空气流量控制器、设置在所述工业尾气输送管道上的尾气流量控制器和设置在输液管道上的藻液流量控制器；所述控制台是集数据采集、分析和反馈为一体的一台计算机系统，所述控制台用以控制微藻培养的工艺条件。

进一步讲，所述输液管、补液管、排液管，工业尾气输送管道，空气输送管道，循环水管道上设有阀门并可以选择性的设有泵体。

由多个单元的套管式光生物反应器并联构成的并联式培养反应器中，每个套管式光生物反应器的两端均设有管段开关。

由多个单元的套管式光生物反应器串联构成的串联式培养反应器的两端设有管段开关。

本发明中所用的生物反应器是内置透明开孔曝气管的套管式光生物反应器，与传统的管式光生物反应器相比，具有以下有益效果如下：

1)本发明通过内置透明开孔曝气管，增加了有利生长区占总生长区的比例，如图4-1和图4-2中所示，附图标记50表示不利生长区，显然，本发明缩小了该区域，从而减弱了增加管径带来的光衰减现象，使通过增加管径来扩大化培养成为可能。同时，背光面的曝气孔喷出的气泡51，由于浮力作用向上流动，带动背光区微藻和向光区微藻的循环流动，使藻细胞处于一种光暗交替的状态，解决了光衰减和光抑制的矛盾，提高了光能利用率，如图5所示。

2)本发明通过内置曝气管，可以随时为整个管段中的藻细胞提供充足的CO₂，并且能够有效的控制整个管段的pH值，克服了传统培养管随着了管段增长造成的CO₂不足和pH增高的缺点，大大提高了光合作用的效率。

3)本发明吸收了柱式反应器最大的优点，在藻液中增加了曝气系统，通过曝气孔喷出气体来加强反应器中微藻、培养基和气体的混合，达到增强气液混合，强化气液传质的作用。同时，这种曝气方式代替了传统的气液分离装置，能够有效的去除溶解氧，有效的控制了氧抑制和光氧化作用。

4)总之，传统的管式光生物反应器由于光合效率、CO₂、pH和溶解氧(DO)等方面的限制，使其管径不宜超过0.1m，单个连续培养段的长度不可超过80m。本发明通过解决这些问题，单个连续培养反应器在理论上可以无限长，从很大程度上消除了它们对管尺寸的限制，使其更加适合扩大化培养。

本发明光生物反应系统是以上述套管式光生物反应器为基础，利用废弃废热进行规模化培养微藻，其有益效果如下：

5)由于本发明光生物反应系统中采用内置曝气管的套管式光生物反应器，可以代替传统管式系统中的气液分离装置，使系统简化。

6)本发明中的套管式生物反应器可采用连续培养和半连续培养两种方式。如图1所示，连续培养采用串联式培养管段3，通过控制整个管段的长度和藻液流速来控制微藻在管段中的培养时间，使其在通过培养管段后能够直接收获，大大的节省了藻液循环流动所消耗的动力；如图2所示，半连续培养采用并联式培养反应器33，将多个单元的培养反应器并联，藻液在储液罐和培养管段间循环流动，培养结束后进行收获。

7)本发明采用工业尾气来作为培养系统的碳源和热源，利用尾气余热回收器14对尾气进行降温，同时对余热加以利用，降低了能源的消耗和微藻的培养成本。

8)本发明光生物反应系统中采用管段浸入水中的方式进行控温，这种方式使藻液温度分布均匀，微藻更易控制在最佳的生长温度范围内。

气温较高时，比如在夏季的正午，强烈的光照使光生物反应器内的温度升高，由于管壁和空气间的传热效果差，造成管内温度比空气温度高出很多，对藻细胞造成严重的热损害。传统的系统多采用喷淋的方式来降温，但是喷淋系统复杂，而且耗能严重。本发明采用把光生物反应器管段浸入水中的方式来降温，使反应器管内的温度低于水池液面的温度(相当与空气的温度)，大大减少了降温能耗与成本，而且起到遮光效果。

气温较低时，本发明通过烟气余热回收器14，高效回收烟气中的废热，为控温池16提供热源，从而在温度较低的气候下保持较好的培养温度，低成本的解决了低温气候下无法进行户外培养的问题。

9)本发明光生物反应系统采用在管程中间连接一个测试箱13来测量管内的温度、pH和溶氧，并反馈给控制台4，系统通过调节冷却循环水的流量、进气的流量和CO₂的浓度来及时的调节管内微藻细胞的生长环境，形成一个精确的反馈控制系统，能够及时的调节到微藻生长所需的最佳培养条件，节省劳力。

附图说明

图1为利用废气废热规模化培养微藻的套管式光生物反应系统结构示意图；

图2是本发明系统中并联式培养反应器连接示意图；

图3-1是本发明中所用套管式光生物反应器的A-A剖视图；

图3-2是本发明中所用套管式光生物反应器的B-B剖面放大图；

图3-3是图3-1中I部结构放大图；

图3-4是图3-2中II部结构放大图；

图4-1是现有技术中一传统管式光生物反应器的光照生长区示意图；

图4-2是本发明中所用培养反应器的光照生长区示意图；

图5是本发明中培养反应器管内工作原理示意图。

图中：

1-储液罐            2-输液泵                3-串联式培养反应器

4-控制台            5-温度传感器            6-pH传感器

7-溶氧(DO)传感器    8-循环水流量控制器      9-气体分析传感器

10-空气流量控制器   11-尾气流量控制器       12-藻液流量控制器

13-测试箱           14-尾气余热回收器       15-循环水泵

16-控温水池         17-空气泵               18-尾气泵

19-气体混合室       20-气体分析仪           21-管段支撑装置

22-补液阀           23-排液阀               24-供液阀

25、26、34-管段开关 27-卸料阀               28-循环模式开关

29-尾气输送阀       30-空气输送阀           31-供气阀

32-循环水输送阀     33-并联式培养反应器

35-透明外管         36-透明开孔曝气管       37-排气管

38、42-法兰         39-进气管               40-出液管

41-曝气孔           43-进液管               50-不利生长区

51-气泡             F-光照方向              Q-液体流向

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

本发明一种利用废气废热规模化培养微藻的光生物反应系统，包括供液系统、供气系统、控温系统和数据采集及控制系统。就上述各功能系统详细描述如下：

1.供液系统

如图1，本发明中所述供液系统主要包括储液罐1、输液泵2、培养反应器和必须的培养基管段。所述储液罐1上方有补液管，补液管装有补液阀22；储液罐1底部有排液管，排液管装有排液阀23；输液泵2设置在输液管上，所述输液管上还设有供液阀24；培养反应器根据连续培养和半连续培养不同，可选用串联式培养反应器3或并联式培养反应器33，无论是串联还是并联均在联接处装有管段开关；藻液从培养反应器出来后由卸料阀27和循环模式阀28控制收集，再决定是否需要继续培养。

无论是由多个单元的套管式光生物反应器串联还是并联构成的培养反应器，其中套管式光生物反应器的结构相同，如图3-1所示，采用内置曝气管的套管式光生物反应器的结构是，包括管件和分别设置在所述管件两端的法兰，其中，一端法兰42上设有进液管43，另一端法兰38上设有出液管40，所述管件为一透明套管，所述透明套管包括透明外管35和设置在所述透明外管35内、且与透明外管同轴布置的一透明开孔曝气管36，所述透明外管35和所述透明开孔曝气管36的两端均与设置在两端的法兰42、38密封；所述透明外管35的外径为50～300mm，所述透明开孔曝气管36的外径为30～200mm，所述透明外管35的外径至所述透明开孔曝气管36的内径之间的径向厚度为5～15mm，透明外管35和透明开孔曝气管36的材料选用透光性好的玻璃、有机玻璃、树脂材料或者透明塑料等均可，由透明外管35和透明开孔曝气管36构成的透明套管的长度，根据实际培养过程中的培养规模决定。如图1所示，如果单个管段过长，则最好在透明套管的内外管之间每隔一段距离设一管段支撑装置21。如图3-1、图3-2、图3-3和图3-4所示，所述透明开孔曝气管36的管壁上沿轴向设有一排曝气孔41，所述透明开孔曝气管36的一端设有进气管39，所述曝气孔41位于透明开孔曝气管36斜下方的管壁上，其开孔方向优选为背光斜下角30°～60°，所述曝气孔41的孔径为0.5-4mm，所述曝气孔41的开孔间距可以等距布置，也可以是非等距的布置。曝气孔41的具体孔径、孔距和开孔方向要由透明套管的尺寸、通气速度和由实际工况来决定。如图3-1、图3-2和图5所示，所述透明外管35的顶部设有排气管37，排气管37的直径为30～100mm，根据通气速度的不同，可以每隔一段距离设置一个排气管37。

该套管式光生物反应器的工作过程，如图3-1所示，藻液由进液管43进入光生物反应器，并在所述透明套管的管道内慢速流动，并由出液口40排出光生物反应器。过滤后的气体通过进气管39进入透明开孔曝气管36，然后再由曝气口41进入透明外管35与透明开孔曝气管36之间的光生物反应器内，如图3-4和图5所示，气体由于浮力聚集在光生物反应器上部，并通过排气管37排出。

2.供气系统

如图1所示，本发明中供气系统主要包括尾气余热回收器14、尾气泵18、空气泵17、气体混合室19、气体分析仪20。所述空气泵17装在空气输送管道上，空气输送管道上装有空气输送阀30；尾气泵18装在工业尾气输送管道上，工业尾气输送管道上装有尾气输送阀29；尾气余热回收器14根据尾气的排气量、成分、温度设计；气体混合室19内装有搅拌装置；气体混合室19的下游管道上装有气体分析仪20和供气阀31。

3.温控系统

如图1所示，本发明中控温系统主要包括控温水池16、尾气余热回收器14和循环水泵15。管段支撑装置21装在所述控温水池16的底部；循环水泵15装在循环水管上，循环水管上还设有循环水输送阀32；所述尾气余热回收器14内的循环水和尾气进行热交换，达到降低尾气温度，增加循环水温度的目的。

4.数据采集及控制系统

数据采集及控制系统用于调控微藻生长条件，所述数据采集及控制系统包括设置在控制台4和测试箱13，所述测试箱13串联在所述培养反应器中，所述测试箱13内设有与控制台4连接的温度传感器5、pH传感器6和溶氧传感器7，所述数据采集及控制系统还包括均与控制台4连接的设置在循环水管道上的循环水流量控制器8、与所述气体分析仪20连接的气体分析传感器9、设置在所述空气输送管道上的空气流量控制器10、设置在所述工业尾气输送管道上的尾气流量控制器11和设置在输液管道上的藻液流量控制器12；所述控制台4是集数据采集、分析和反馈为一体的一台计算机系统，所述控制台14用以控制微藻培养的工艺条件。

由上述各传感器采集到的相关数据显示在该控制台4的显示器上；所述循环水流量控制器8通过控制台4显示并控制循环水的流量；所述气体分析传感器9通过控制台4显示混合气体的成分(主要是CO₂的浓度)；所述空气流量控制器10通过控制台4显示并控制空气的流量；所述尾气流量控制器11通过控制台4显示并控制尾气流量；所述藻液流量控制器12通过控制台4显示并控制藻液流量。即：所述控制台4通过调节循环水流量和尾气流量来控制藻液温度；通过调节尾气流量和空气流量来控制通气速度和CO₂浓度，从而控制碳源供应量和藻液pH值；通过调节藻液输送速度来控制藻液在培养反应器内的循环周期。

实施例：

如图1所示的实现连续培养的串联培养反应器的套管式光生物反应系统。

首先，在产生富含CO₂的工厂附近找到合适的场地，砌出控温水池16，在水池内根据管道的布置每隔2m安装支架21，把14组套管式光生物反应器固定在支架21上，并通过U型管道连接，每根管道首尾相连形成串联模式，并在中间连接有测试箱13，里面装有温度传感器5、pH传感器6、溶氧(DO)传感器7，形成此系统的串联培养管段3，所述的14组套管式光生物反应器的结构相同，如图3-1所示，采用内置曝气管的套管式结构，其中：透明外管35的内径为200mm，材料选用玻璃；透明开孔曝气管36的外径为100mm，其材料选用透明塑料；透明开孔曝气管36的一端接有进气管39，如图3-1和图3-2所示，透明开孔曝气管36上在背光区斜下方45°处沿透明开孔曝气管36的轴向开有一排径向曝气孔41，曝气孔41的开孔直径为1mm，开孔密度为每隔20mm开一个孔；透明外管35的中间正上方开有直径为30mm的排气口并接有一排气管37；由透明外管35和透明开孔曝气管36构成的套管的两端分别用法兰38、42密封连接，并在两端接有进液管43和出液管40。

培养管段安装完毕后，进行其他系统的安装。

供液系统的安装：如图1所示，安装储液罐1、输液泵2、串联式培养反应器3和必须的培养基管段。所述储液罐1上方有补液管，补液管装有补液阀22；储液罐1底部有排液管，排液管装有排液阀23；输液泵2设置在输液管上，所述输液管上还设有供液阀24；串联式培养反应器3的首尾装有管段开关25、26；管段开关25下游装有卸料阀27。

供气系统的安装：如图1所示，在控温水池16附近安装尾气余热回收器14、尾气泵18、空气泵17、气体混合室19和气体分析仪20。所述空气泵17装在空气输送管道上，空气输送管道上装有空气输送阀30；尾气泵18装在工业尾气输送管道上，工业尾气输送管道上装有尾气输送阀29；尾气余热回收器14根据尾气的排气量、成分、温度设计；气体混合室19内装有搅拌装置；气体混合室19的下游管道上装有气体分析仪20和供气阀31。

控温系统的安装：除了控温水池16和尾气余热回收器14外，循环水管上装有循环水泵15和循环水输送阀32，所述尾气余热回收器14内的循环水和尾气进行热交换，达到降低尾气温度，增加循环水温度的目的。

数据采集及控制系统：将测试箱13串联在培养反应器内，在测试箱13内装好温度传感器5、pH传感器6、溶氧(DO)传感器7，在循环水管道上安装循环水流量控制器8、与所述气体分析仪20连接一气体分析传感器9、在所述空气输送管道上设置一空气流量控制器10、在所述工业尾气输送管道上设置一尾气流量控制器11，在输液管道上设置一藻液流量控制器12，将上述各传感器和控制器连接至控制台14；所述控制台4是集数据采集、分析和反馈为一体的一台计算机系统，所述控制台14用以控制微藻培养的工艺条件。

系统安装完毕后，对管道进行彻底的消毒处理，通过化学消毒后把管道冲洗干净，控温水池16内注入一定的水量，将由串联式培养反应器3浸入水中。

准备完毕后，系统工作的具体过程如下：

1)打开补液阀22，向储液罐1内通入配置好的初始藻液，打开供液阀24、管段开关25和26、卸料阀27，开启输液泵2，将初始藻液通入培养管段3中，待藻液通满管段后，关闭输液泵2、管段开关25和26。

2)打开开启空气输送阀30、尾气输送阀29、循环水输送阀32，供气阀31先进行放空；开启尾气泵18、空气泵17、循环水泵15，富含CO₂的工业尾气通过尾气泵18进行输送，由于尾气温度一般为150℃-200℃，其温度较高，不可以直接通入藻液中，通过尾气余热回收器14把尾气温度降低，通过空气混合室19，将降温后的尾气和空气混合，从而控制气体中的CO₂浓度，待控温水池16内的水温稳定后，连通供气阀31，向培养反应器内曝气。

3)在培养反应器3的内部，如图3-1所示，进液管43与输液装置连接，进气管39与输气装置连接，开动输液装置，待培养的藻液通过进液管43进入反应器的套管中，藻液液面接近顶部时停止输液，开启输气装置，根据反应器大小调整输气量，气体通过曝气孔41分散到藻液中，藻细胞通过光合作用完成油脂的积累和CO₂的固定，最后聚集在套管顶部，如图5所示，由排气管37排出。

4)开启控制台4的全部功能，监控微藻的生长环境。

5)在培养过程中，本发明吸收了柱式反应器最大的优点，在藻液中增加了曝气系统，通过曝气孔喷出气体来加强反应器中微藻、培养基和气体的混合，达到增强气液混合，强化气液传质的作用。本发明通过曝气口41喷射出富含CO₂的气泡，分散到藻液中，可以随时为藻细胞的光合作用提供充足的CO₂，大大提高了光合作用的效率。本发明曝气口喷射出的气泡在上升过程中带动藻液的流动，向光区内的藻细胞随藻液流动到背光区，并与富含CO₂的气体充分混合，在混合过程中，藻液中的溶解氧与微气泡之间产生传质现象，溶解氧会扩散到气泡中，并随着气泡排出藻液，从而使微藻在整个生长周期内都能够及时的排出氧气，有效的控制了氧抑制和光氧化作用。

6)在培养过程中，在控制台4上设置好最佳温度的范围，当温度偏离最佳范围时，控制台4由温度传感器5反馈来的信息，通过循环水流量控制器8、尾气流量控制器11来调节循环水流量和尾气流量，从而调节控温水池16和管段内的温度。

7)在培养过程中，在控制台4上设置好最佳pH的范围，当pH偏离最佳范围时，控制台4由pH传感器6、气体分析传感器9反馈来的信息，通过尾气流量控制器11、空气流量控制器10来调节空气和尾气的流量，通入藻液中气体的流量和CO₂浓度，进一步调节藻液的pH和CO₂供应量。

8)待藻液浓度接近可收获的指标时，打开管段开关25、26，开启输液泵2，一边通过补液管补液，一边通过卸料阀27进行收获，输液速度由微藻的生长速度和培养管段的长度决定，确保藻液从串联式培养反应器3出来时正好可以进行收获。

特别强调，如何根据具体微藻类型所需的培养条件的不同，利用本发明中的控制台(即，计算机系统中的控制系统)，通过上述各传感器采集接收到的数据，对上述相关的控制器和阀门进行控制，以达到相应的工艺条件(诸如：控制藻液的温度、pH值、CO₂溶度和溶氧量，尾气、循环水、藻液、空气的流量等等)属于本技术领域内的公知常识，在此不再赘述。

本发明主要是通过将内置曝气管的套管式光生物反应器和利用废弃废热的光生物反应系统结合，形成一种利用废气废热可大规模培养微藻的光生物反应系统，解决了现有技术中管式光生物反应器随着管长的增长，微藻的生长环境越来越恶劣的问题，使管内微藻的温度、pH、CO₂和溶氧(DO)量、藻液混合程度能够得到良好的控制，并通过精确地实时调控，为微藻生长提供最佳条件，有效的避免了外来物种的危害，缩短了培养时间，并有效利用废气废热，降低了能源消耗和生产成本，减少了工业碳排放。

该反应器可用于连续和半连续微藻培养，为微藻能源的开发提供技术支持，可用于培养微藻、生产相关产品或提供水产养殖饵料等。

尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种利用废气废热规模化培养微藻的光生物反应系统，包括供液系统、供气系统、控温系统和数据采集及控制系统；其特征在于，

所述供液系统包括储液罐(1)、输液泵(2)、培养反应器和培养基管段；所述储液罐(1)连接有输液管、补液管和排液管；培养反应器由多个单元的套管式光生物反应器串联或并联构成；

所述套管式光生物反应器包括管件和分别设置在所述管件两端的法兰，其中，一端法兰上设有进液管(43)，另一端法兰上设有出液管(40)，所述管件为一透明套管，包括透明外管(35)和设置在所述透明外管(35)内、且与透明外管(35)同轴布置的一透明开孔曝气管(36)；所述透明外管(35)的顶部设有排气管(37)，所述透明开孔曝气管(36)的管壁上沿轴向设有一排曝气孔(41)，所述透明开孔曝气管(36)的一端设有进气管(39)；

所述供气系统包括尾气余热回收器(14)，所述尾气余热回收器(14)连接有工业尾气输送管道和气体混合器(19)，所述气体混合室(19)与空气输送管道相连，所述气体混合室(19)的下游管道上设有气体分析仪(20)和供气阀(31)；

所述控温系统包括控温水池(16)，所述温控水池(16)与所述尾气余热回收器(14)之间设有循环水管道，所述培养反应器设置在温控水池(16)中；

所述数据采集及控制系统包括设置在控制台(4)和测试箱(13)，所述测试箱(13)串联在所述培养反应器中，所述测试箱(13)内设有与控制台(4)连接的温度传感器(5)、pH传感器(6)和溶氧传感器(7)，所述数据采集及控制系统还包括均与控制台(4)连接的设置在循环水管道上的循环水流量控制器(8)、与所述气体分析仪(20)连接的气体分析传感器(9)、设置在所述空气输送管道上的空气流量控制器(10)、设置在所述工业尾气输送管道上的尾气流量控制器(11)和设置在输液管道上的藻液流量控制器(12)；所述控制台(4)是集数据采集、分析和反馈为一体的一台计算机系统，所述控制台(14)用以控制微藻培养的工艺条件。

2.根据权利要求1所述利用废气废热规模化培养微藻的光生物反应系统，其特征在于，所述输液管、补液管、排液管，工业尾气输送管道，空气输送管道，循环水管道上设有阀门。

3.根据权利要求2所述利用废气废热规模化培养微藻的光生物反应系统，其特征在于，所述输液管、补液管、排液管，工业尾气输送管道，空气输送管道和循环水管道中选择性的设有泵体。

4.根据权利要求1所述利用废气废热规模化培养微藻的光生物反应系统，其特征在于，由多个单元的套管式光生物反应器并联构成的并联式培养反应器(33)中，每个套管式光生物反应器的两端均设有管段开关。

5.根据权利要求1所述利用废气废热规模化培养微藻的光生物反应系统，其特征在于，由多个单元的套管式光生物反应器串联构成的串联式培养反应器(3)的两端设有管段开关。

6.根据权利要求1所述利用废气废热规模化培养微藻的光生物反应系统，其特征在于，所述透明外管(35)和所述透明开孔曝气管(36)的两端均与设置在两端的法兰密封。

7.根据权利要求1所述利用废气废热规模化培养微藻的光生物反应系统，其特征在于，所述透明外管(35)的外径为50～300mm，所述透明开孔曝气管(36)的外径为30～200mm，所述透明外管(35)的外径至所述透明开孔曝气管(36)的内径之间的径向厚度为5～15mm。

8.根据权利要求1所述利用废气废热规模化培养微藻的光生物反应系统，其特征在于，所述排气管(37)的直径为30～100mm。

9.根据权利要求1所述利用废气废热规模化培养微藻的光生物反应系统，其特征在于，所述曝气孔(41)位于透明开孔曝气管(36)斜下方的管壁上。

10.根据权利要求1或9所述利用废气废热规模化培养微藻的光生物反应系统，其特征在于，所述曝气孔(41)的孔径为0.5-4mm，其开孔方向为背光斜下角30°～60°。

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