CN104263636A

CN104263636A - 一种微藻管道反应器的组合式扣件装置

Info

Publication number: CN104263636A
Application number: CN201410582127.9A
Authority: CN
Inventors: 张勇; 吴秋瑾; 梁文伟
Original assignee: YUNNAN AIERFA BIOTECHNOLOGY CO Ltd
Current assignee: YUNNAN AIERFA BIOTECHNOLOGY CO Ltd
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2034-10-28
Also published as: CN104263636B

Abstract

本发明是一种微藻管道反应器组合式扣件装置。由主柱和扣件组合而成，其中主柱由方形的“H”形结构和“L”形方柱组合而成，“H”形结构位于“L”形方柱复合体的上部，在“H”形结构的正面开有“T”形孔，“T”形孔两个为一组，有数组，另一个部件扣件为双联“T”型凸壁结构，“T”形凸壁可以插入“H”形结构上的“T”型孔中,“T”形凸壁下方适当位置弯曲成挂壁，折弯挂壁再作弯曲形成挡壁。本发明更牢固可靠，降低成本，保证管道受力均一，延长反应器的使用寿命。

Description

一种微藻管道反应器的组合式扣件装置

技术领域

本发明属于微藻养殖工程技术领域，具体涉及一种微藻管道反应器的组合式扣件装置。

背景技术

自然界中有数以万计的微藻资源，它们分布于地球的每个角落，从陆地到海洋，从沙漠到草原，从淡水到温泉，都有微藻的存在和繁衍，它们能够适应不同的温度、湿度和营养生境，正因如此，微藻在种质、生态分布、遗传信息、生化合成、代谢途径等方面具有出多样性、复杂性和特殊性，进一步决定了其营养和药学价值，人类可以从中开发出大量结构特异的高附加值生物活性成分、微藻蛋白、生物柴油或水产饵料等产品。

但是，自然界中存在的微藻高度混杂和分散，并没有大量单一种类的微藻可以直接收集，因此，开发微藻资源需要通过光生物反应器规模化来养殖。

目前国际上，微藻规模化人工养殖采用的生物反应器有：开放式生物反应器和封闭式生物反应器，其中开放式生物反应为：跑道式浅水层生物反应器、圆柱式浅水层生物反应器，幕布式生物反应器，因开放式容易受到其他生物的危害或外界环境引入过量灰分杂质，导致通过开放式生物反应器养殖的微藻品质差甚至出现培养失败的情况发生，所以开放式生物反应器有很大的局限性；另一种封闭式生物反应器为：管道式生物反应器、柱状式生物反应器、平板式生物反应器、球冠式生物反应等等，封闭式生物反应器因不易受到外界环境的影响，非常容易培养成功，越来越多受到国内外的推广和使用，但是如柱状式生物反应器、平板式生物反应器、球冠式生物反应，因体积受限，一般只能达到几十升到一二百升，而且体积大后，内部微藻不易接受到充足的光照，光合效率过低，积累转化的有机物质和能量有限，导致生物量偏低，生产收获后的干物质产降低，因此此类反应器只作为实验性的尝试或小规模的使用；管道反应器因管径较小，光合效率高，整个反应器的体积可以达到几吨、几十吨甚至上百吨的优势，培养控制的温度、pH、溶氧、营养、压力、剪切力、雷诺系数、运行以及停止等各种参数均可通过计算机软件和配套的控制装置来实现，大大降低了劳动强度、节约了人力资源和投入成本，生产培养出的微藻产量稳定、品质高，现在管道反应器已经被公认为微藻最佳的生物反应器。

任何一台管道反应器都是由1个以上的扣件装置和数根管道组合而成，扣件装置作为支撑管道的基础，它往往决定整个反应器的投入成本和反应器的使用寿命，但是，在现实生产中，很少有人关注管道生物反应器的扣件装置，没有得到重视，设计以及制作也没有充分考虑以科学理论为依据，常规的做法是：将各种钢构材料先通过焊接，再打磨，最后刷漆或喷塑防锈处理而成，每个扣件装置耗费几个甚至几十个工时才能完成，因每个扣件装置上要承载几根至十几根管道，所以扣件装置上也就要有几个至十几个，这样导致整个扣件装置造型复杂、体积繁重，若在运送或组装过程中出现扣件和管道间弯曲变形，那么整个扣件装置就必须修复或报废，若在日常使用过程中，因人为或外界自然环境的影响而出现生锈或扣件掉落，那么就得必须拆除掉整个扣件装置上的所有管道，再次进行焊接和防锈处理，或者取缔更换新的扣件，所以，导致目前管道反应器扣件装置的成本超高、重量过重、运输不便、安装困难、耗时费力，维护不易，已经严重制约着管道反应器的推广和使用。

因此如何才能提供一种结构简单、经济适用、维护方便的扣件装置，现在已经成为整个微藻管道反应器规模化发展研究的关键核心问题。

发明内容

本发明的目的就是克服上述问题，通过不断实践和尝试，成功构建一种结构简单、经济适用、维护方便的微藻管道反应器的组合式扣件装置。

本发明的技术方案为：

一种微藻管道反应器组合式扣件装置，由主柱和扣件组合而成，其中主柱由方形的“H”形结构和 “L”形方柱组合而成，“H” 形结构位于“L”形方柱复合体的上部，在“H”形结构的正面开有“T” 形孔，“T”形孔两个为一组，有数组，组与组间“T”字形孔上下间距为80-120mm（a-b）；另一个部件扣件为双联“T”形凸壁结构，其中一边为凸出的两个“T”形凸壁，两个“T”形凸壁可以插入“H”形结构上的“T”型孔中, 在两个“T”形凸壁下方左右两边适当位置弯曲为挂壁(c-d)，在折弯挂壁至50—80mm(d-e)处再弯曲为挡壁，两挡壁间的部分反卷回T”形凸壁。

所述的“T”形孔上部“口”孔长为30—50mm(f-g)，宽长为10—25mm(f-h)，下部“口”孔长为10—30mm(h-i),宽为10—30mm(i-j)。

在“H” 形结构下部开至少1个螺纹孔。

在“H” 形结构下部的“L”形方柱复合体结构上部为方体，方体的宽度略小于“H” 形结构的宽度1-3mm，在方体四面中部都开有至少1个垂直向上的螺纹孔，此螺纹孔径和“H”形结构上的螺纹孔等径，且孔间距也为等径，在方体下方的“L”形结构通过焊接或螺丝与方体连接成一体。

所述的两个“T”型凸壁上下部宽度比“H”形结构上的“T”形孔略窄1—3mm(k-m),长度为10—35mm(k-n)，两个“T”形凸壁间距与左右两个“H”形结构上“T”形孔间距等距且为60—90mm(p-q),在两个“T”形凸壁下方双联“凸壁”左右两边10—40mm(r-s)处作α=90?弯曲为挂壁(s-t)，再弯曲后形成挡壁(t-u)。

所述的挡壁宽度为30—60mm(u-v)。

在挂壁至挡壁间铺设软的缓冲垫片。

本发明与现有技术比较具有以下优点：

1、本发明的整个装置结构简单，美观大方、经济耐用。

2、本发明的装置可以通过机械冲压一次成型，避免大量的焊接工作以及焊接后防锈处理工作。

3、本发明的装置可以分体制作以及分体运送，节约大量运送成本。

4、本发明的装置同过组合而成，装配简单，降低装配以及维护成本。

5、本发明的装置通过调整自身的高度，可以适应不同的地势差，保证管道生物反应器上管道永远保持在同一水平，管道受力均匀避免爆管现象的发生。

6、本发明的装置可以使任意管道反应器上的管道都能完全的位于双联“凸壁”结构上，保证管道自身的重力和所承装的藻液重力完全由装置承载，减轻管道的受力，进而降低对管壁厚度的苛刻要求，降低成本。

7、本发明的装置整体简洁、流畅、整齐。

附图说明

图1是本发明装置的主柱结构示意图。

图2是双联“T”形凸壁平面结构图示意图。

图3 是双联“T”形凸壁立体示结构意图。

图4是微藻管道反应器的组合式扣件装置使用状态结构示意图。

图中，1、主柱；2、“H”形结构；3、“T”形孔；4、“L”形方柱复合体；5、方体；6、螺纹孔；7、“L”形结构；8、“T”形凸壁；9、α角；10、挂壁；11、β角；12、挡壁；13、垫片；14管道。

具体实施方式

如图1所示，本发明的微藻管道反应器的组合式扣件装置结构如下：

一种微藻管道反应器组合式扣件装置由主柱和扣件组合而成，其中主柱1由方形的“H”形结构2和 “L”形方柱复合体3组合而成，“H” 形结构2位于“L”形方柱复合体4的上部，在“H”形结构2的内凹正面开凿有“T” 形的且两个为一组的数对孔3，“T” 形孔3上部“口”孔长为30—50mm(f-g)，宽长为10—25mm(f-h)，下部“口”孔长为10—30mm(h-i),宽为10—30mm(i-j)，任意左右两个“T” 形3孔间距为60—90mm(p-q), 任意上下“T”形孔间3距为80—120mm(a-b)，在“H” 形结构2下部下开8-10个螺纹孔6；“H” 形结构2的下部为“L” 形方柱复合体结构4，其中“L” 形结构上部为方体5，方体5的宽度略小于“H” 形结构的宽度1-3mm，在方体5四面中部都开有8-10个且垂直向上的螺纹孔6，此螺纹6孔径和“H” 形结构上的螺纹孔等径，且孔间距也为等径，在方体5的下方为“L” 形结构7，此结构通过焊接或螺丝与方体连接成一体。本发明装置的另一个部件为扣件，扣件为双联“T”形凸壁结构，其中一边为凸出的两个“T”形凸壁8，两个“T”形凸壁8上下部宽度比“H”形结构2上的“T”形孔略窄1—3mm(k-m),长度为10—35mm(k-n)，两个“T”形凸壁8间距与左右两个“H”形结构3上“T”形孔3间距等距且为60—90mm(p-q),在两个“T”形凸壁8下方双联“凸壁”左右两边10—40mm(r-s)处作α9弯曲为挂壁10，α=90?，在挂壁10下方50—80mm(s-t)处再作β角11弯曲，β=135?，在β角弯曲处延长10—30mm(t-u)作为挡壁12，挡壁12宽度为30—60mm(u-v),两挡壁12间的部分反卷回“T”型凸壁8，在挂壁至挡壁上部铺设软的缓冲垫片13。

装配一台2吨微藻管道反应器，说明微藻管道反应器的组合式扣件装置的具体结构组成。

首先，将21根“H”形钢材2，规格为130mm x 50mm x 2mm，长度选2000mm,在“H”形钢材的内凹正面通过机床冲压开凿 “T” 形且两个为一组的8对孔3，“T” 形孔上部“口”孔长为40mm（f-g），宽长为20mm(f-h)，下部“口”孔长为20mm（h-i）,宽为20mm(i-j)，任意左右两个“T” 形孔3间距为70mm(p-q), 任意上下“T”形孔3间距为100mm(a-b)，在“H” 形结构2的最下方垂直向下开8个螺纹孔6；“H” 形结构2的下部为“L” 形方柱复合体结构4，其中“L” 形结构上部为方体5，方体5的宽度略小于“H” 形结构2的宽度为48mm，方体长为150mm,在方体四面中部都开有8个且垂直向上的螺纹孔5，此螺纹孔径5和“H” 形结构2上的螺纹孔等径，且孔间距也为等径，在方体的下方为“L” 型结构7，此结构通过焊接或螺丝与方体5连接成一体。

其次本发明装置的另一个为扣件，选用一块厚度为Φ2mm，长宽为16x11mm²的钢板，按照扣件的设计图纸在机床上冲压开凿，扣件为双联“T”形凸壁结构，其中一边为凸出的两个“T”形凸壁8，两个“T”型凸壁8宽度比“H”形结构2上的“T”形孔3略窄5mm具体为15mm(k-m),的长度为25mm(k-n)，且作135度弧度弯曲, 两个“T”形凸壁8间距与左右两个“H”形结构2上“T”形孔间距等距且为70mm(p-q),在两个“T”形凸壁8下方即双联“凸壁”左右两边30mm(r-s)作90度弯曲为挂壁10，在挂壁10下方60mm(s-t)处再作β=135?角11弯曲，在β角11弯曲处延长20mm(t-u)作为挡壁12，挡壁12宽度为40mm(u-v),两挡壁12间的部分反卷回“T”型凸壁8，从挂壁至挡壁上部铺设软的缓冲垫片13。

最后，将制作好的各部件，分别运送到预先计划安装反应器的场地上。在场地上按照预先设计的安装图纸，分别按2m为一段打下预埋筋或膨胀螺栓，并将“L”形方柱复合体4固定其上，在将每个“H”形钢材2套在“L”形方柱复合体2上，再用螺丝固定连接在一起，同时可以根据所处的地势的高低或平整度调整上下螺孔和螺丝，保证所有的“H”形钢材2都在同一水平高度。然后将扣件上的双联“T”形凸壁8插进“H”形钢材2上的“T”型孔3里，每个 “H”形钢材2上共插8个扣件，将Φ60的透明玻璃管或塑料管14放置在扣件挂壁缓冲垫13上，再用4通或8通将所有管道连接在一起，最后将水泵和对应的参数控制系统也组装在一起就装配成一台2吨级的生物管道反应器。

利用上述管道反应器养殖微藻（以雨生红球藻为代表），具体过程如下：

1、使用前，逐一检查本发明的各个扣件装置是否完好无损，组合在一起后的完整性，若出现扣件双联“T”型凸壁结构2导致管道高低起伏，则将挂壁10上的管道14托起，轻松就可取下双联“T”形凸壁结构，再次重新挂上新的双联“T”形凸壁就能解决问题，保证管道反应器永远水平，避免管道汽包残存或藻液残留的情况发生。

2、管道内通入消毒液，对管道进行彻底的消毒处理，然后排掉，再次通入无菌的水把消毒水彻底置换出去。

3、将雨生红球藻接入到管道反应器内，按照培养配方逐一添加营养元素，通入空气和二氧化碳，开启各种监控设备（压强控制器、pH监控仪、溶氧仪、温度控制仪）和水泵。

4、经过10——15天的养殖，雨生红球藻成熟后就进行收获，又再次按照步骤2进行操作，进行下一次的培养。

5、若在长期使用后，出现地势起伏变化、人为或者机械的原因导致本发明的装置倾斜或者弯曲变形，则通过简单调整本发明主柱“H”形材2与“H” “L”形方柱复合体4间的上下螺纹孔，以及取出双联“T”形凸壁结构，重新挂上新的双联“T”型凸壁结构，就可以彻底解决问题。

实施结果表明，本发明装置作为管道反应器的硬件设施，将原先复杂繁琐的支撑结构简化，相对更牢固可靠，制作以及维护简单，降低管道反应器的装配成本，保证管道受力均一，延长反应器的使用寿命，为规模化管道养殖微藻提供实际的技术支撑。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims

1.一种微藻管道反应器组合式扣件装置，其特征在于由主柱和扣件组合而成，其中主柱由方形的“H”型结构和 “L”型方柱组合而成，“H” 型结构位于“L”型方柱复形合体的上部，在“H”形结构的正面开有“T” 形孔，“T”形孔两个为一组，有数组，组与组间“T”字形孔上下间距为（a-b）80-120mm；另一个部件扣件为双联“T”形凸壁结构，其中一边为凸出的两个“T”形凸壁，两个“T”形凸壁可以插入“H”形结构上的“T”形孔中, 在两个“T”形凸壁下方左右两边适当位置弯曲为挂壁(c-d)，在折弯挂壁至50—80mm(d-e)处再弯曲为挡壁，两挡壁间的部分反卷回“T”型凸壁。

2.根据权利要求1所述的微藻管道反应器组合式扣件装置，其特征在于所述的“T” 形孔上部“口”孔长为30—50mm(f-g)，宽长为10—25mm(f-h)，下部“口”孔长为10—30mm(h-i),宽为10—30mm(i-j)。

3.根据权利要求1所述的微藻管道反应器组合式扣件装置，其特征在于在“H” 形结构下部开至少1个螺纹孔。

4.根据权利要求1所述的微藻管道反应器组合式扣件装置，其特征在于在“H” 形结构下部的“L” 形方柱复合体结构上部为方体，方体的宽度略小于“H” 形结构的宽度1-3mm，在方体四面中部都开有至少1个垂直向上的螺纹孔，此螺纹孔径和“H” 形结构上的螺纹孔等径，且孔间距也为等径，在方体下方的“L” 形结构通过焊接或螺丝与方体连接成一体。

5.根据权利要求1所述的微藻管道反应器组合式扣件装置，其特征在于所述的两个“T”形凸壁上下部宽度比“H”形结构上的“T”形孔略窄1—3mm(k-m),长度为10—35mm(k-n)，两个“T”形凸壁间距与左右两个“H”形结构上“T”形孔间距等距且为60—90mm(p-q),在两个“T”形凸壁下方双联“凸壁”左右两边10—40mm(r-s)处作α=90?弯曲为挂壁(s-t)，再弯曲后形成挡壁(t-u)。

6.根据权利要求1所述的微藻管道反应器组合式扣件装置，其特征在于所述的挡壁宽度为30—60mm(u-v)。

7.根据权利要求1所述的微藻管道反应器组合式扣件装置，其特征在于在挂壁至挡壁间铺设软的缓冲垫片。