CN103184138B - 分光反应器、光合微生物培养装置 - Google Patents

分光反应器、光合微生物培养装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种分光反应器，包括：保持架、以及至少一个一端敞开另一端封闭的透明筒体，透明筒体固定在保持架上，透明筒体的封闭端从保持架的同一侧伸出，透明筒体的敞开端从保持架的相对侧露出。本发明还提供一种光合微生物培养装置，具有培养池、以及固定于培养池中的分光反应器，分光反应器为本发明前述任一分光反应器。以提供结构简单的分光反应器、及光合微生物培养装置，并且本发明能增加分光反应器的受光面积增大光利用率。

Description

分光反应器、光合微生物培养装置
技术领域
本发明涉及一种分光反应器、光合微生物培养装置。
背景技术
光合微生物或植物细胞，可利用太阳能、水和简单的矿物质合成有机物及氢气、甲烷等形式无机物。微藻就是其中一个典型代表，它是一类个体微小的光能自养型单细胞生物，具有分布广泛、种类繁多、光合效率高、生长速度快、适应性强等特点。微藻每年固定的CO2约占全球净光合产量的40％，再加上其富含酯类、烃类、蛋白、可溶性多糖、虾青素、3-胡萝卜素等高价值天然色素，因此在环保、能源和健康等问题倍受瞩目的今天，微藻越来越收到人们的关注。
目前，微藻商业化规模培养只有开放池式养殖。开放式光生物反应器构建简单、成本低廉及操作简便，但也存在光照集中在藻液表面，无法照射到藻液中下层，导致藻液对光利用率不足的缺点。为了解决开放池养殖藻液光利用率不高的缺点，开发能与养殖池配套的分光装置，使不同深度的藻液尽量均匀的受光，从而达到提高微藻光利用率的目的。
美国专利US2009/0320362 A1公开了一种可应用于光合生物培养的分光装置。它通过在培养液中插入透明的槽状容器，从而加大原有培养体系见光面积，提高深层培养液中藻细胞见光几率。该美国专利中存在如下缺陷：a、该结构形状复杂，为满足实施方案，需对结构和材料性能要求较高，增加成本；b、通入该结构内部的光路曲折、光损失严重、光利用率低；c、槽状结构水平延伸，不能对藻液起扰流及混合作用。
因此，为了解决开放池养殖藻液光利用率不高的缺点，需要开发能与养殖池配套的分光装置，使不同深度的藻液尽量均匀的受光，从而达到提高微藻光利用率的目的。
发明内容
针对相关技术中存在的问题，本发明的目的在于提供结构简单的分光反应器、及光合微生物培养装置，本发明能增加分光反应器的受光面积增大光利用率。
为实现上述目的，本发明提供了一种分光反应器，包括：保持架、以及至少一个一端敞开另一端封闭的透明筒体，所述的透明筒体固定在保持架上，所述透明筒体的封闭端从保持架的同一侧伸出，所述透明筒体的敞开端从保持架的相对侧露出。
优选地，保持架为透明平板件，所述的透明筒体与透明平板件为一体成型件。
优选地，透明筒体为圆柱筒，所述圆柱筒的敞开端与透明平板件齐平。
优选地，至少两个所述的成型有所述圆柱筒的透明平板件拼接在一起。
优选地，每相邻两个透明筒体在各自周侧壁处通过丝线连接在一起，其中将所述透明筒体连接在一起的丝线形成丝网，丝网构成保持架。
优选地，透明筒体为圆柱瓶体。
另一方面，本发明还提供一种光合微生物培养装置，具有培养池、以及固定于培养池中的分光反应器，分光反应器为本发明前述任一分光反应器。
优选地，培养池中盛有培养液，分光反应器的透明筒体的封闭端伸入培养液的液面以下，透明筒体的敞开端在培养液的液面以上。
优选地，分光反应器的保持架的朝向培养液的液面的一侧，距培养液的液面的距离为5-10cm。
优选地，通过保持架的两端与培养池的池壁之间固定连接，分光反应器固定于培养池中。
本发明的有益技术效果在于：
将分光反应器设置为包括多个透明筒体、以及通过保持架固定该多个透明筒体，透明筒体布的封闭端从保持架同一侧伸出而其敞开端在保持架的相对侧露出，从而本发明的分光反应器结构简单，而且如此设置的透明筒体使得分光反应器的受光面积增加，避免入射管路的曲折，增加了光的利用率。其中当透明筒体为圆柱筒体时，受光面积增加较多，更有利于增加光的利用率。
进一步，当保持架为透明平板并与透明筒体一体成型时，这使得本发明易于制作；当保持架为丝网、透明筒体为瓶体(优选为圆柱瓶体)时，同样使得本发明易于制作；又，当制成透明平板和透明筒体的透明材料为有机玻璃等时，可以进一步降低成本。
再进一步，在本发明的光合微生物培养装置中，透明筒体的封闭端伸入培养液(优选为藻液)内部，对培养液起扰流及混合交换作用。
附图说明
图1是本发明分光反应器的实施例1的立体图；
图2是图1中分光反应器拼接在一起的情形；
图3是本发明分光反应器的实施例2的立体图；
图4是本发明光合微生物培养装置的实施例1的立体图；
图5是图4的横截面视图，示出了透明筒体相对于培养液的液面的布置，以及保持架与液面相隔离的情形；
图6是本发明光合微生物培养装置的实施例2的立体图；
图7是图6的横截面视图，示出了透明筒体相对于培养液的液面的布置，以及保持架与液面相隔离的情形。
具体实施方式
以下参见附图描述本发明的具体实施方式。
一方面，本发明提供一种分光反应器，其包括：保持架、和至少一个透明筒体，该透明筒体的一端敞开并定义为敞开端、另一端封闭并定义为封闭端。该透明筒体固定在保持架上，在保持架上布置为：透明筒体的封闭端从保持架的同一侧伸出，透明筒体的敞开端从保持架的相对侧露出以便光线从敞开端射入，该相对侧是相对于所述的同一侧而言的。
图1和2示出了本发明分光反应器3的实施例1，在该实施例1中，保持架为透明平板件31，透明筒体与透明平板件31可通过压模成型为一体件。如图1所示的，透明筒体优选为圆柱筒33，圆柱筒33的敞开端与透明平板件31齐平，而封闭端从透明平板件31的同一侧伸出。参见图2示出的，至少两个透明平板件31拼接在一起，其中每个透明平板件31上均一体成型有圆柱筒33。图1和图2中示出了设在透明平板件上的多个连接头35，就是通过该连接头将透明平板件31拼接在一起。图2大规模实施时可分段连接成整体，放置于培养液面(藻液面)上，圆柱筒(其圆孔表面积较大)深入藻液内部，引导光进入，同时分布在藻液里的圆柱筒可部分阻挡液体的流动，提高藻液混合交换程度。
图3示出了本发明分光反应器的实施例2，每相邻两个透明筒体在各自周侧壁处通过丝线连接在一起，其中将透明筒体连接在一起的丝线形成了丝网41，丝网41即构成所述的保持架，并且优选地所形成的丝网为平面丝网，此时所构成的分光反应器可以称之为丝网状分光反应器。在该实施例中，固定在丝网上的透明筒体可以优选为圆柱瓶体43。可以理解，分光反应器中透明件，可以由任意透明材料制成，例如可以由有机玻璃等制成。
另一方面，本发明还提供一种光合微生物培养装置，参见图4-7，本发明装置具有培养池2、以及固定于培养池2中的分光反应器3，该分光反应器为本发明前述任一分光反应器。当培养池2中盛有培养液时，透明筒体的封闭端伸入培养液5的液面以下，透明筒体的敞开端在所述液面以上。并且优选地，分光反应器的保持架的朝向培养液的液面的一侧，距液面的距离为5-10cm。可以通过固定装置22将保持架的两端与培养池2的池壁21之间固定连接，从而使得分光反应器固定于培养池2中。固定装置22可以是包括螺栓在内的紧固件，只要能实现二者之间固定连接即可。
图4-5示出了本发明光合微生物培养装置的实施例1，所采用的分光反应器为前述分光反应器的实施例1，透明平板件相互连接水平放置在培养池(此实施中，培养池为跑道池)，保持透明平板的板平面与藻液面5-10cm距离。圆柱筒的封闭端伸入液面以下。透明平板件的两端与培养池2的池壁21固定连接。
图6-7示出了本发明光合微生物培养装置的实施例2，所采用的分光反应器为前述分光反应器的实施例2，丝网状分光反应器水平放置在培养池，保持丝网平面与培养液的液面相距5-10cm的距离，圆柱瓶体的封闭端伸入液面以下。丝网的两端与培养池2的池壁21固定连接。
综上，本发明将分光反应器设置为包括多个透明筒体、以及通过保持架固定该多个透明筒体，透明筒体布的封闭端从保持架同一侧伸出而其敞开端在保持架的相对侧露出，从而本发明的分光反应器结构简单，而且如此设置的透明筒体使得分光反应器的受光面积增加，避免入射管路的曲折，增加了光的利用率。其中当透明筒体为圆柱筒体时，受光面积增加较多，更有利于增加光的利用率。进一步，当保持架为透明平板并与透明筒体一体成型时，这使得本发明易于制作；当保持架为丝网、透明筒体为瓶体(优选为圆柱瓶体)时，同样使得本发明易于制作；当制成透明平板和透明筒体的透明材料为有机玻璃等时，可以进一步降低成本。再进一步，在本发明的光合微生物培养装置中，透明筒体的封闭端伸入培养液(优选为藻液)内部，对培养液起扰流及混合交换作用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种分光反应器，包括：保持架、以及至少一个一端敞开另一端封闭的透明筒体，所述的透明筒体固定在所述保持架上，
其中，所述透明筒体的封闭端从所述保持架的同一侧伸出，所述透明筒体的敞开端从所述保持架的相对侧露出；
其中，每相邻两个透明筒体在各自周侧壁处通过丝线连接在一起，其中将所述透明筒体连接在一起的丝线形成丝网(41)，所述丝网(41)构成所述保持架。
2.根据权利要求1所述的分光反应器，其特征在于，所述透明筒体为圆柱瓶体(43)。
3.一种光合微生物培养装置，具有培养池(2)、以及固定于所述培养池(2)中的分光反应器，其特征在于，所述分光反应器为前述任一权利要求所述的分光反应器。
4.根据权利要求3所述的光合微生物培养装置，其特征在于，所述培养池(2)中盛有培养液(5)，所述分光反应器的透明筒体的封闭端伸入所述培养液(5)的液面以下，所述透明筒体的敞开端在所述培养液(5)的液面以上。
5.根据权利要求4所述的光合微生物培养装置，其特征在于，所述分光反应器的保持架朝向所述培养液(5)的液面的一侧，距所述培养液(5)的液面的距离为5-10cm。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的光合微生物培养装置，其特征在于，通过所述保持架的两端与所述培养池(2)的池壁(21)之间固定连接，所述分光反应器固定于所述培养池(2)中。
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