CN106378335A - 一种平板式光生物反应器的清洗装置及清洗方法 - Google Patents

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郑玉彬
陈安富
郑玉瑞
代云法
王�华
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    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
    • B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
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Abstract

一种平板式光生物反应器的清洗装置及清洗方法，该装置包括由超声波发生器、超声波换能器、不锈钢箱体、行走轮和推拉杆组成。清洗时，将清洗装置完全浸没于水体中，调节超声波发生器功率，以1～3m/min的速度向前推动装置，直至平板式光生物反应器的另一端，完成第一次清洗，再朝相反方向以同样的速度拉动清洗装置，到达起始端，从而完成整个平板光生物反应器的清洗。本清洗装置和方法是利用装置本身作为超声源，发出的超声波在液体中产生空化作用，使微藻等贴壁物质与培养容器瞬间剥离，从而达到清洗目的。该方法清洗效果好、操作简单、实用性强，适用于规模微藻培养用的各级平板式扩培系统，尤其适用于大型平板式光生物反应器的清洗。

Description

一种平板式光生物反应器的清洗装置及清洗方法
技术领域
本发明属于生物工程领域，具体涉及一种平板式光生物反应器清洗装置和清洗方法。
背景技术
近年来，以密闭式光生物反应器培养微藻越来越受到重视，在研究和应用上取得了迅速的发展，搭建的各种反应器系统也已经广泛应用到实际生产中，例如饵料微藻培养、富油微藻培养以及高值微藻的培养等。诸多系统中的反应器以三种最常见：垂直柱式反应器、管式反应器和平板式反应器。垂直柱式反应器优点在于比表面积大、气液传质效果好，缺点是增加柱子直径才能增大培养体积，短光径柱子培养的光照、气量、混合强度等技术参数不再适用，难以放大；管式反应器以单层平铺和多层循环铺设的系统居多，优点是比表面积大，光照利用率高，但管内藻液流动方式单一，气液传质效果差，在横向延长管路可放大规模，但会造成光合产氧难以解析，管路清洗也给操作带来诸多不便；平板式反应器单位体积表面积大，不改变光径就能实现放大，同时对气液传质、光照等参数没有影响，在清洗和操作等方面也具有优势；因此，平板式光生物反应器是当前国内外微藻培养首选装置。
为确保培养容器内表面的洁净度，平板式光生物反应器的清洗和消毒是微藻培养工艺中必不可少的环节。平板式光生物反应器内壁污渍主要源于三个方面：一是大部分微藻细胞都有趋光性，细胞极易贴壁；二是反应器侧壁处藻液扰动程度较低，尤其是反应器粘合处的死角，常有细胞团附壁；三是鼓泡培养时常形成大量泡沫，粘附于液面以上部分的侧壁，干后形成污渍。对于大型的平板式光生物反应器，侧表面积较大，实际生产中常见的清洗方式主要以机械清洗为主，如海绵擦拭配合高压水枪冲击，再如采用长毛刷甚至鱼缸专用清洗刷配合去污剂清洗等方式，但都无法做到高效去污的目的，尤其是大型平板光生物反应器，受结构限制，其角落处、粘合处等死角，经常藏匿杂藻、原生动物以及一些腐败变质的细胞残体、代谢物等污染物，清洗不彻底往往导致下次培养的失败，最终导致产量的降低。
检索中国国家专利局网站，未见平板式光生物反应器的清洗装置和方法相关的专利公开。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题在于提供一种平板光生物反应器的清洗装置及清洗方法，实现平板光生物反应器的快速清洁，环保且不留死角，实用性强，尤其适用于规模化微藻培养的平板光生物反应器系统单元的清洗。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案来实现：一种平板式光生物反应器的清洗装置及清洗方法，该装置包括由超声波发生器、超声波换能器、不锈钢箱体、行走轮和推拉杆组成。超声波发生器发出的超声波频率具有10～500 kHz范围内的微调功能；超声波换能器安装在不锈钢箱体侧面上，安装密度为500～5000个/m2；不锈钢箱体6个面中的任意一个面安装有超声波换能器，或者不锈钢箱体6个面中的任意两个或两个以上的面安装有超声波换能器，至少有2个侧面为对称布局；不锈钢箱体的顶部设置行走轮和推拉杆。清洗时，将清洗装置完全浸没于水体中，以反应器板壁开口边沿为行走轮支撑导轨，底部悬起，调节超声波发生器功率，以1～3m/min的速度向前推动不锈钢箱体，直至平板式光生物反应器的另一端，完成第一次清洗，再朝相反方向以同样的速度拉动清洗装置，到达起始端，从而完成整个平板光生物反应器的清洗。
本发明的有益效果是：本清洗装置和清洗方法是利用装置本身作为超声源，发出的超声波在液体中产生空化作用，使微藻等贴壁物质与培养容器瞬间剥离，从而达到清洗目的。该方法清洗效果好、操作简单、实用性强，适用于规模微藻培养用的各级平板式扩培系统，尤其适用于大型平板式光生物反应器的清洗。
附图说明
附图1为本发明一种平板式光生物反应器的清洗装置及清洗方法的结构示意图。
图1 中：1—推拉杆 2—行走轮 3—超声波发生器 4—超声波换能器 5—不锈钢箱体。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合附图，对本方案进行详细说明。
如图1 所示，一种平板式光生物反应器的清洗装置及清洗方法，包括推拉杆1，行走轮2，超声波发生器3，超声波换能器4，不锈钢箱体5。超声波发生器发出的超声波频率具有10～500 kHz范围内的微调功能，最优的，超声波频率为20～80 kHz；超声波换能器安装密度为500～5000个/m2，最优的，超声波换能器安装密度为800～2000个/m2；不锈钢箱体为方形板式，尺寸为长=0.3～3m，宽=0.1～1m，高=0.3～3m，最优的，尺寸为长=0.5～2m，宽=0.15～0.8m，高=0.4～2m；该箱体6个面中的任意一个面安装超声波换能器，即超声面，最优的，4个侧面中的任意一个面为超声面或至少有2个侧面为超声面且对称布局。
清洗时，将不锈钢箱体5完全浸没于水体中，以板壁开口边沿为行走轮2支撑导轨，底部悬起，调节超声波发生器3的功率达到合适，在行走轮2的支撑下，以1～3m/min的速度用推拉杆1向前推动不锈钢箱体5，直至平板式光生物反应器的另一端，由超声波换能器4将超声波功率送达平板式光生物反应器的内壁各角落，完成第一次清洗，其后再朝相反方向以同样的速度拉动不锈钢箱体5，到达起始端，从而完成整个平板光生物反应器的清洗。
实施例1
10cm厚平板式光生物反应器(长×高=300cm×120cm)的清洗：
不锈钢箱体尺寸为长×宽×高：20cm×8 cm×100 cm，频率为28kHZ的超声波换能器个数为25个，沿长度方向单列布置。以行走轮支撑于平板式光生物反应器侧沿上，底部悬起，待清洗的平板式光生物反应器加水至110cm处，将不锈钢箱体完全浸没；打开电源并调节到合适电流，推动推拉杆以1m/min的速度沿反应器长度方向滑动，到另一端后以相同的速度拉动推拉杆，到达平板式光生物反应器的起始端，污渍全部剥离于平板式光生物反应器并悬浮于水体中，即完成单个平板式光生物反应器的清洗工作，本方法同常规机械式的清洗方法比较，该方法省时省力，清洗效率提高了5倍，清洁效果显著。
实施例2
20cm厚平板式光生物反应器(长×高=300cm×120cm)的清洗：
不锈钢箱体装置尺寸为长×宽×高：20cm×18 cm×100 cm，频率为40kHZ的超声波换能器个数为50个，振面朝两侧壁，单侧各25个超声波换能器。以行走轮支撑于平板式光生物反应器侧沿上，底部悬起，平板式光生物反应器加水至110cm处，将不锈钢箱体完全浸没；打开电源并调节到合适功率，推动推拉杆以2m/min的速度沿平板式光生物反应器长度方向滑动，到一端后以相同的速度拉动推拉杆，到达平板式光生物反应器的起始端，污渍全部剥离于平板式光生物反应器并悬浮于水体中，即完成单个平板式光生物反应器的清洗工作，本方法同常规机械式的清洗方法比较，该方法省时省力，清洗效率提高了4倍，清洁效果显著。
实施例3
50cm厚平板式光生物反应器(长×高=200cm×150cm)的清洗：
不锈钢箱体装置尺寸为长×宽×高：40cm×40 cm×120 cm，频率为80kHZ的超声波换能器个数为80个，平板式光生物反应器长度方向各安装20个超声波换能器，形成4个振面。以行走轮支撑于平板式光生物反应器侧沿上，底部悬起，平板式光生物反应器加水至140cm处，将不锈钢箱体完全浸没；打开电源并调节到合适功率，推动推拉杆以0.5m/min的速度沿平板式光生物反应器长度方向滑动，到另一端后以相同的速度拉动推拉杆，到达平板式光生物反应器的起始端，污渍全部剥离于平板式光生物反应器并悬浮于水体中，即完成单个平板式光生物反应器的清洗工作，本方法同常规机械式的清洗方法比较，该方法省时省力，清洗效率提高了6倍，清洁效果显著。
以上所述是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围，本领域普通技术人员在不脱离本发明原理的前提下所做的改进和润饰，也应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种平板式光生物反应器的清洗装置及清洗方法，其特征在于该装置包括由超声波发生器、超声波换能器、不锈钢箱体、行走轮和推拉杆组成。
2.根据权利要求1所述的一种平板式光生物反应器的清洗装置，其特征在于超声波发生器发出的超声波频率具有10～500 kHz范围内的微调功能。
3.根据权利要求1所述的一种平板式光生物反应器的清洗装置，其特征在于超声波换能器安装在不锈钢箱体侧面上，安装密度为500～5000个/m2。
4.根据权利要求1所述的一种平板式光生物反应器的清洗装置，其特征在于不锈钢箱体6个面中的任意一个面安装有超声波换能器，或者不锈钢箱体6个面中的任意两个或两个以上的面安装有超声波换能器，至少有2个侧面为对称布局。
5.根据权利要求1所述的一种平板式光生物反应器的清洗装置，其特征在于不锈钢箱体的顶部设置行走轮和推拉杆。
6.根据权利要求1所述的一种平板式光生物反应器的清洗方法，其特征在于将该清洗装置完全浸没于水体中，调节超声波发生器功率，以1～3m/min的速度向前推动该清洗装置，直至平板式光生物反应器的另一端，完成第一次清洗，再朝相反方向以同样的速度拉动该清洗装置，到达起始端，从而完成整个平板光生物反应器的清洗。
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