CN106544263A - 一种光生物反应器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物养殖设备领域，公开了一种光生物反应器。其包括反应器主体，其还包括设置在反应器主体内的透明导流柱，所述导流柱的高度低于反应器主体的高度，在导流柱的侧壁底部处设置有入口，在导流柱底部设置有曝气装置。本发明所提供的光生物反应器能够有效地避免在反应器通气后葛仙米在反应器内形成乱流而造成局部打转和挂边现象，并能够有效延长葛仙米的光反应时间，进而扩大反应器的体积。本发明还公开了一种光生物反应器的制作方法。

Description

一种光生物反应器及其制作方法

技术领域

本发明涉及生物养殖设备领域，特别是涉及一种光生物反应器及其制作方法。

背景技术

现在常用的葛仙米培养反应器为气升式光生物反应器，因为葛仙米为光合自养藻类，主要是利用通气的手段使葛仙米呈悬浮状态并提供光反应所需的CO₂，再与光产生反应进行光合自养。光生物反应器主要包括圆桶式和方缸式反应器。在葛仙米的养殖中，光透过深度是一个决定性的指标，一般是不超过40cm。即从见光的接触面开始计算，光透过量在40cm后就衰减至100lx以下。由于葛仙米颜色深，对光的遮挡很明显，所以一般养殖葛仙米用的圆桶或方缸的体积不会太大，通常在100-300升之间，并且采用曝气石出气来带动水流流动使葛仙米在容器内顺着水流的流动而运动。

然而，对于圆桶式反应器，如果需要保持葛仙米的悬浮状态，就需要提供足够压力的空气，特别是葛仙米作为大型藻类直径超过2mm以后，空气压力不足就容易引起葛仙米的沉底和挂底边的现象，所以通气量很大，这样就带动了整个水体的流动且因为水流的相互作用而导致有局部的漩涡，葛仙米在这些漩涡中呈局部打转的现象，如果漩涡在不可见光位置则会导致葛仙米一直处于不见光状态而不能完成光合作用。而且由于通气量大，水流速度快，光暗反应交换频率快，对葛仙米的生长不利。由于这些限制使得圆桶式反应器的体积不大，一般在200升以下。

而方缸式反应器尽管在体积上可以放大，但是由于方形容器的形状问题，使得通气培养过程中，葛仙米存在沉底和水流互相作用，在交汇处会产生大量的沉底，无法呈悬浮状态，因而影响葛仙米的生长。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种光生物反应器，以避免在反应器通气后葛仙米在反应器内形成乱流而造成局部打转和挂边现象，并能够有效延长葛仙米的光反应时间，进而扩大反应器的体积。

本发明的另一目的是提供一种上述光生物反应器的制作方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种光生物反应器，包括反应器主体，其中，所述反应器主体的底面是内凹的，还包括设置在反应器主体内的透明导流柱，所述导流柱的高度低于反应器主体的高度，且位于反应器主体的底面最深的位置处，在导流柱的侧壁底部处设置有入口，在导流柱底部设置有曝气装置。

其中，所述反应器主体为圆筒形，所述导流柱为圆筒形，且所述反应器主体和所述导流柱是同轴的。

其中，所述反应器主体的底面采用球形面，该球形面的球心位于所述导流柱的轴线上。

其中，所述反应器主体的底部设置有与所述导流柱的侧壁适配的导槽，所述导流柱底部粘贴在所述反应器主体底部的导槽中。

其中，在所述导流柱的底部设置有支撑脚，该支撑脚的底部粘贴在所述反应器主体底部的导槽中。

其中，所述入口为多个，多个入口均匀分布在导流柱的侧壁上。

其中，所述反应器主体和所述导流柱均由有机玻璃制成。

其中，所述反应器主体侧壁与所述导流柱侧壁之间的间距小于等于40cm。

其中，在所述反应器主体底部设置有排水孔，该排水孔的中心位于所述导流柱的轴线上。

本发明还公开了一种光生物反应器的制作方法，其包括以下步骤：

S1:一体成型反应器主体的侧壁；

S2:将反应器主体的底部打磨成内凹面；

S3：通过黏合剂将反应器主体的侧壁和底部粘结在一起；

S4：待彻底粘好后，先将导流柱切割出入口，并通过黏合剂将导流柱的底部粘贴在反应器主体的底部；

S5:将曝气装置设置在导流柱底部。

(三)有益效果

本发明所涉及的光生物反应器通过在反应器主体内设置导流筒来引导葛仙米的运动，防止乱流对葛仙米环形运动的影响，让每一个葛仙米个体都能顺着环形运行轨道进行运行，并且在藻体到达容器的水面后能够形成缓慢呈垂帘状的效果，从而使得见光均匀，避免部分个体由于乱流的影响，在底部或光线不足的地方运动而出现见光不均匀，有效能耗低的问题；而且，由于加快藻体在无光处的运行速度，减慢在可见光处的运行速度而使葛仙米能够在见光位置运行更长的时间，满足光合反应的需要，因而可以增加反应容器的体积，使其直径在现有的基础上增大一倍以上，使大型的柱式反应器能够用于葛仙米的培养，从而提高单位面积产量、降低生物损耗率及死亡率。由于采用少量水体快速流动来带动整个水体的流动，则底部的水体流动慢，本发明通过采用反应器本体底部凹面使葛仙米藻体聚集在中部导流筒附近，使得仅用少量的通气量就可以带动大量的水体形成一个循环，因而大大节省了通气量，即节省了能源，对比现在常用的培养容器，能耗降低一半。本发明所涉及的光生物反应器可适合多种藻类植物的培养，包括群体态藻类和单细胞藻类。

附图说明

图1为根据本发明的光生物反应器的一个优选实施例的剖视图。

图中，1：反应器主体；2：导流柱；3：排水孔；4：导槽；5：入口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1示出了根据本发明的光生物反应器的一个优选实施例。如图1所示，该光生物反应器包括反应器主体和设置在反应器主体内的透明导流柱2，其中，导流柱2的高度低于反应器主体的高度，在导流柱2的底部侧壁上设置有入口5，优选地，入口5的数量为多个，这多个入口5均匀分布在导流柱2的侧壁底部。此外，在导流柱2底部设置有曝气装置(未示出)。葛仙米沿着导流柱2底部的入口5进入，在曝气装置的作用下，葛仙米运行到导流柱2顶端开始均匀散开在水面上，并向四周运行，以减慢的速度进行沉降直到反应器主体底部。由于中间导流柱2限制了水流的方向，使得所有通气带来的动能都沿着导流柱2向上运行，带动藻体一起运动，在导流柱2出口处，被带动的水柱向上运行并呈球形扩散进，等于是用少量的水流来推动导流柱2外整个容器的水流，所以速度会减慢，形成水帘状的运行轨迹。

此外，反应器主体的底部4采用内凹的球形面，该球形面的球心位于导流柱2的轴线上。由于采用少量水体快速流动来带动整个水体的流动，则底部的水体流动慢，需要借用底部凹面使葛仙米藻体聚集在中部导流柱2附近，这样球形底面加上中间的导流柱2才能用少量的通气量来带动大量的水体形成一个循环。大大节省了通气量，即节省了能源，对比现在常用的培养容器，能耗降低一半。

需要说明的是，虽然在该实施例中，反应器主体的底部4采用内凹的球形面。本领域技术人员应当理解，该反应器主体的底部4也可采用内凹的锥形面或其它形状的内凹面。

具体地，在该实施例中，反应器主体为圆筒形，导流柱2也为圆筒形，且反应器主体和导流柱2是同轴的。需要说明的是，本领域技术人员应当理解，该反应器主体和导流柱2的形状也可以是其它形状，例如方形。

反应器主体的底部4设置有与导流柱2的侧壁适配的导槽，导流柱2的底部粘贴在反应器主体底部4的导槽中。

进一步地，为了防止藻体需要等待水流带入中间的导流柱2，导流柱2下端设置有三个支撑腿，该支撑脚的底部粘贴在反应器主体底部4的导槽中，以扩大导流柱2底部的进口区域，避免藻体被阻挡在两个入口5之间的区域中。

此外，由于葛仙米自身颜色偏墨绿色，加上培植的密度很大，阳光进入培养容器在水中的衰减会厉害，所以一般培植过程中光的透过深度为40cm左右，即从见光的接触面开始计算，光透过量在40cm后就衰减至100lx以下。因此反应器主体侧壁1与导流柱2侧壁之间的间距小于等于40cm。

优选地，在反应器主体底部4设置有排水孔3，该排水孔3的中心位于导流柱2的轴线上。

反应器主体和导流柱2均由有机玻璃制成。

上述光生物反应器的制作方法，其包括以下步骤：首先一体成型反应器主体的侧壁1；将反应器主体的底部4打磨成内凹的球面(例如球面最凹处为5mm)，并在圆面中心切割导槽并开设排水孔；然后通过AB胶等黏合剂将反应器主体的侧壁1和底部4粘结在一起；待彻底粘好后，先将导流柱2切割出入口，通过502胶水等黏合剂将导流柱2的底部粘贴在导槽中，并用AB胶等黏合剂将剩余的导槽填平。最后将将曝气装置设置在导流柱2底部。

该光生物反应器通过中部的导流柱2来引导葛仙米的运动，防止乱流对葛仙米环形运动的影响，让每一个葛仙米个体都能顺着环形运行轨道进行运行，并且在藻体到达反应器的水面后能够形成缓慢呈垂帘状的效果，从而使得见光均匀，避免部分个体由于乱流的影响，在底部或光线不足的地方运动，而见光不均匀，有效能耗低的问题。此外，由于加快藻体在无光处的运行速度，减慢在可见光处的运行速度而使藻体能够在见光位置运行更长的时间，满足光合反应的需要。因此可以增加反应容器的体积，使其直径在现有的基础上增大一倍以上，使大型的柱式反应器能够用于葛仙米的培养，从而提高单位面积产量、降低生物损耗率及死亡率。本发明根据葛仙米生长所需光合反应的条件进行设计，即达到葛仙米光合反应所需强度的时间在8个小时以上。白天让葛仙米在培养容器中光反应的区域内运动累计达到8小时以上，这样就不必再人工补充光源进行光合作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种光生物反应器，包括反应器主体，其特征在于，所述反应器主体的底面是内凹的，还包括设置在反应器主体内的透明导流柱，所述导流柱的高度低于反应器主体的高度，且位于反应器主体的底面最深的位置处，在导流柱的侧壁底部处设置有入口，在导流柱底部设置有曝气装置。

2.如权利要求1所述的光生物反应器，其特征在于，所述反应器主体为圆筒形，所述导流柱为圆筒形，且所述反应器主体和所述导流柱是同轴的。

3.如权利要求1所述的光生物反应器，其特征在于，所述反应器主体的底面采用球形面，该球形面的球心位于所述导流柱的轴线上。

4.如权利要求1所述的光生物反应器，其特征在于，所述反应器主体的底部设置有与所述导流柱的侧壁适配的导槽，所述导流柱底部粘贴在所述反应器主体底部的导槽中。

5.如权利要求4所述的光生物反应器，其特征在于，在所述导流柱的底部设置有支撑脚，该支撑脚的底部粘贴在所述反应器主体底部的导槽中。

6.如权利要求1所述的光生物反应器，其特征在于，所述入口为多个，多个入口均匀分布在导流柱的侧壁上。

7.如权利要求1-6中任一项所述的光生物反应器，其特征在于，所述反应器主体和所述导流柱均由有机玻璃制成。

8.如权利要求1-6中任一项所述的光生物反应器，其特征在于，所述反应器主体侧壁与所述导流柱侧壁之间的间距小于等于40cm。

9.如权利要求1-6中任一项所述的光生物反应器，其特征在于，在所述反应器主体底部设置有排水孔，该排水孔的中心位于所述导流柱的轴线上。

10.一种光生物反应器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:一体成型反应器主体的侧壁；

S2:将反应器主体的底部打磨成内凹面；

S3：通过黏合剂将反应器主体的侧壁和底部粘结在一起；

S4：待彻底粘好后，先将导流柱切割出入口，并通过黏合剂将导流柱的底部粘贴在反应器主体的底部；

S5:将曝气装置设置在导流柱底部。