CN107303573B - 一种光生物反应器的清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于光生物反应器的清洗装置，所述清洗装置包括超声波发生装置和抵接头，以及设置在抵接头的超声波输出端面与光生物反应器外壁表面之间的超声波传递介质层，还包括支架、升降装置和平行移动装置，还包括一个或多个位置控制模块、循环泵和水槽。采用本发明的装置，一方面能够高效清洗光生物反应器的管壁，防止藻附着在壁面引起透光性降低，提高光生物反应器内光合微生物对光的利用效率；另一方面还能够保证光生物反应器的有效使用时间，从而提高和保证光合微生物的培养效率。

Description

一种光生物反应器的清洗装置

技术领域

本发明涉及一种微藻养殖技术领域，具体涉及一种用于微藻养殖的光生物反应器的清洗装置。

背景技术

微藻是一类在陆地、海洋分布广泛，且营养丰富、光合利用度高的自养植物，其细胞代谢产生的多糖、蛋白质、色素等，使其在食品、医药、基因工程、液体燃料等领域具有很好的开发前景。然而，自然界中并不存在大量的现成的可供人类直接收集加工的微藻资源。因此开发供人类社会发展所需的微藻资源，首先要规模化工程培养生产微藻原料。

目前，规模化人工培养微藻主要有开放池和封闭光生物反应器两类方式：开放池为开放式反应器，如跑道池，其投资成本低，且位于室外，能直接利用太阳光。但是该方式培养条件不稳定，并存在严重的污染问题。而封闭式光生物反应器，虽然投资费用相对较大，但由于可以调控多项培养参数，更易于控制生物污染，培养微藻的产率更高，因此成为近年来本领域研发的重要趋势。

管排式光生物反应器就是一种封闭式光生物反应器，分为立式管排和卧式管排，中国实用新型专利CN 204097493U公开了一种立式管排，其包括数个高度为6m左右的竖直放置的管排式光生物反应器，管排整体呈圆角矩形，管壁厚度3.2mm，n个筋板的厚度大约在2mm左右，将管分隔成n+1个平行的单列管道，这些隔板布置可以是均布也可以是不均匀布置，隔板的角度通常为垂直于管壁，也可具有一定角度，以实现对藻液流体的状态的改变，形成湍流，利于藻液充分收集光照，提高产量。

立式管排的工作原理是从底部供气管供给CO₂或CO₂与空气的混合气体，气体在单列管内扶摇上升的过程中，既可以使藻吸收CO₂又可以起到搅拌藻液的作用，避免微藻沉降并极大地提高微藻细胞受光照概率，并促使同二氧化碳混合均匀，促进微藻细胞的生长。卧式管排则是管排水平延伸，且外部连接有循环泵。实际养藻实验显示，管排式光生物反应器的藻生长量相对现有技术具有较大优势，这应该与其具有较大的受光面积，以及单列管较小的光径(横向宽度5CM)、单列管之间可传热保温的特性密切相关。

但是，实际养藻实验同时显示，由于管排式光生物反应器中微藻的生长十分茂盛，内壁藻的附着情况就非常严重，且由于管排式光生物反应器的结构导致的器件间隙较小，立式管排高度甚至达6M左右，非常不便于清洗，即使用高压水枪冲洗，贴壁微藻也很难清除，这直接影响了二次养藻(微藻细胞附着在反应器内壁后，影响管壁透光度，会大大减少光合作用效率；而且附着的微藻细胞也很容易腐败，滋生细菌，污染藻液)，且高压水枪冲洗方式也非常耗水。

目前对于预防微藻细胞贴壁，以及清理贴壁的微藻细胞，还有一种方法就是采用NaClO₃溶液浸泡，但是NaClO₃具有强氧化性和毒性，造成生产环境较差，且这种方法对于贴壁的微藻细胞的清理效果也有限，因此这种方法也不是理想的方法。

另外，上述高压水冲洗、NaClO₃溶液浸泡这两种方法还有一个很大的缺点，就是它们都只能在培养结束后进行，即一般只能在收获后专门留出时间来进行，因此既无法维护养藻过程中管壁的透光度，导致对自然光利用效率无法提升；又会使光生物反应器的有效使用时间占比降低，无法获得光生物反应器的最大培养效率。

为克服上述缺陷，目前急需一种用于封闭式微藻养殖的光生物反应器的清洗方法及装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于光生物反应器的清洗装置。

众所周知，超声波清洗技术，因其简便高效能耗低且不需用到清洗剂，而被广泛应于各行各业，例如药厂安剖瓶、洗碗机、眼镜片、玻璃面板等清洗，然而这些超声波清洗设备都设有一个水槽，被清洗的器件直接浸泡在水槽内，通过超声波振动水分子、以及在物体表面形成空化效应，可起到很好的清洗效果。然而，对于超声波这项清洗技术，如何将其应用到如此大型的光生物反应器防附着清洗，则在业内尚未有相关可参考的技术。

为此，本发明克服上述现有技术中的不足，提供了对光生物反应器进行清洗的方法及相关的装置。

采用本发明的方法和相关的装置，一方面能够高效清洗光生物反应器的管壁，防止藻附着在壁面引起透光性降低，提高光生物反应器内微藻对光的利用效率；另一方面还能够保证光生物反应器的有效使用时间。

为了实现上述技术目的，首先，本发明提供了一种用于光生物反应器的清洗方法。

本发明所述的清洁光生物反应器的方法，包括以下步骤：

1)在注入培养液或其他液体的反应器外壁设置超声波发生装置的抵接头；

2)开启超声波发生装置，加载超声波。

所述的清洗方法可以用于各种光生物反应器，特别适用于内部盛装了液体的光生物反应器，这样在反应器的外壁加载超声波，超声波通过抵接头、反应器壁传递至反应器内部，利用反应器内部的液体的空化作用，就能够清洗反应器内壁(乃至全部内壁)。

步骤1)中，所述其他液体可以是除培养液以外的清洗液或水，这主要是在收获微藻的使用间歇对反应器进行彻底清洗的时候采用的；在微藻培养期间，所述反应器中会注满培养液，这时也可以采用该方法，来减少贴壁微藻，提高光生物反应器内藻对光的利用效率。

采用该方法，超声波能量的传递过程是：超声波发生器→抵接头→反应器外壁→所对应位置处的内壁→藻液→光生物反应器其他位置的内壁。

该方法特别适合在微藻培养过程中使用，这是由于反应器内注满了培养液，培养液会将超声波进一步传递至该反应器其他的内壁，从而一定程度上可起到同时清洗多个壁面附着藻的效果。

但在实际使用过程中，发明人发现上述清洗方法对平整的光生物反应器的内壁相当有效，但对凸凹不平的内壁效果较差。研究发现，这主要是由于光生物反应器表面不是绝对的平整(一般筋板处对应的管排外壁是内凹的，以及运行过程中管排内部存在的压力，导致管排在放满培养液后其外壁面是凸凹不平的)，抵接头的超声辐射面很难和其完全紧密贴合，超声波能量在经过抵接头与反应器外壁之间的空隙时被大量损耗(超声波在气体中传递的效率最低，速度很慢而且频率越高损耗越大，例如典型的设备是超声波测距仪，进口好些的也只能测15米以内的，国产的3-8米)，造成到达反应器内壁的能量不足，因此影响了超声波的清洗效率。

为避免超声波能量经过在辐射面与反应器壁面之间的空隙时被大量损耗，步骤1)中，优选所述抵接头紧密贴合抵接于外壁。

另外，发明人还对清洗条件进行了研究，发现如果单方面提高超声波的功率或在较高功率的情况下延长加载时间有可能损伤光生物反应器。多次实验表明，步骤2)中，加载超声波后，到达反应器外壁的超声波的强度为15Khz～40Khz(含端值)，一方面能够达到清洗效果，另一方面不会损伤光生物反应器。

进一步的，优选的清洗条件为：所述抵接头与外壁之间的距离为不大于12mm；超声波加载时间为4-5秒。

更优选的，所述超声波发生装置与反应器外壁的距离为2-12mm。

同时，发明人还提出采用以下抵接头：

①方形抵接头：振动频率20kHz、振动最大波幅60μm，连续可调、振动抵接头尺寸180*40mm(长*宽)；

②圆形抵接头：振动频率20kHz、振动最大波幅60μm，连续可调、振动抵接头直径Φ55mm。

当然，由于管排反应器的内径大小不同，透声介质不同，超声波发生装置的抵接头的形状、尺寸不同，其强度等工作参数也不同，因此发明人还提出可以多次加载超声波，以达到清除效果。

但是，由于光生物反应器的形状和抵接头的表面并不能总是配合无间，因此进一步的，发明人提出在所述超声波发生装置的抵接头与所述反应器外壁之间还设置有超声波传递介质层。

所述超声波传递介质层的厚度不大于12mm；优选不大于10mm。

所述超声波传递介质层的要求是不仅可以与辐射面及反应器壁面之间具有良好的贴合性(封闭式反应器表面的凹凸不平、可填满抵接头的超声波输出端面与反应器外壁面之间的孔隙)，同时还具有高效的超声波传递能力，因此该超声波传递介质层可以是一种既有弹性(具有必要的贴合度)、又有透声能力的材料。

为此，所述超声波传递介质层的材料可选用下列一种或多种的组合：透声橡胶、海绵、聚氨酯橡胶、珍珠棉和流体。超声波能量经过该材料层后，依然将超声波能量有效地传递给反应器外壁面。超声波能量的传递路线为：超声波发生器→抵接头→超声波传递介质层→反应器外壁→所对应位置处的内壁→藻液→其他位置的内壁。

其中，透声橡胶是一种现有材料，常用于声纳的设备中，具有很好的声波传递能力。

其中，由于流体的无固定形状的性质，本发明也尝试用给流体来填充缝隙，实验证明，如果超声波辐射面与管排式反应器外壁之间的缝隙处形成一个连续的液幕，该液体幕不仅可以填满辐射面与反应器外壁间的缝隙，且可高效地传播超声能量。此时，超声波能量的传递过程是：超声波发生器→抵接头→流体幕→反应器外壁→所对应位置处的内壁→藻液→其他位置的内壁。超声波能量震荡藻液，清除掉附着在反应器内壁的附着的藻，保持反应器较高的透光度。

优选的，所述流体为水。

更优选的，所述超声波传递介质层为水和下列一种或多种的组合：透声橡胶、海绵、聚氨酯橡胶、珍珠棉。

优选的，所述超声波传递介质层为水。这样，水经过管排外表面可以起到清洗管排外表面的作用(内外同时被清洗)，提高管排的透光率；进一步的，为避免水中的离子经过管排表面形成结钙，优选使用去离子水和纯水。

进一步的，所述超声波发生装置为一个或一个以上；或者所述抵接头为一个或一个以上。

就位置来说，所述抵接头设置在所述反应器的一侧和上下两个弧形的连接侧之一上，或者设置在所述管排式光生物反应器的一侧和上下两个弧形的连接侧上。

另外，所述的方法还包括步骤3)移动所述抵接头。

所述步骤3)可采用各种方法来实现。特别的，可为抵接头设置平行和垂直移动装置，根据设计路线进行移动。

为实现上述清洗方法，本发明还提供了清洗装置。

一种清洗装置，包括超声波发生装置和抵接头，所述抵接头的抵接处具有与光生物反应器外壁相配合的表面。

所述抵接头与超声波发生装置一体连接或分体连接。

所述抵接头为一个或一个以上；或所述超声波发生装置为一个或一个以上。

抵接头与外壁之间的距离不大于12mm；更优选的，将抵接头的超声波输出端面紧密贴合抵接于外壁。

进一步的，所述的清洗装置还包括支架，所述支架用于支撑所述超声波发生装置和抵接头。

进一步的，所述清洗装置还包括升降装置和平行移动装置，所述升降装置设置在抵接头上，用于将抵接头上下移动。

其中，所述平行移动装置可为移动车，所述移动车上设置支架。

进一步的，所述清洗装置还包括一个或多个超声控制模块，所述控制模块根据设定程序分别控制超声加载时间，超声功率、频率、振幅；

进一步的，所述清洗装置还包括一个或多个位置控制模块，所述控制模块根据设定程序分别控制升降装置和/或平行移动装置，从而控制超声波发生装置及抵接头的位置或运动轨迹。

另一方面，考虑到能实现上述清洗方法的清洗装置还可以包括超声波传递介质层，因此，本发明还提供一种清洗装置。

一种清洗装置，包括超声波发生装置和抵接头，以及设置在抵接头的超声波输出端面与光生物反应器外壁表面之间的超声波传递介质层，所述超声波传递介质层的超声波输出端面具有与光生物反应器外壁相配合的表面。其中，所述超声波传递介质层材料为下列一种或多种的组合：透声橡胶、海绵、聚氨酯橡胶、珍珠棉和流体。

优选的，所述流体为水。

更优选的，所述超声波传递介质层的材料为水和下列一种或多种的组合：透声橡胶、海绵、聚氨酯橡胶、珍珠棉。

更优选的，所述超声波传递介质层的材料为水。

所述抵接头与超声波发生装置一体连接或分体连接。

所述抵接头为一个或一个以上；或所述超声波发生装置为一个或一个以上。

抵接头与外壁之间的距离不大于12mm；

进一步的，所述的清洗装置还包括支架，所述支架用于支撑所述超声波发生装置和抵接头。

进一步的，所述清洗装置还包括升降装置和平行移动装置，所述升降装置设置在抵接头上，用于将抵接头上下移动。

其中，所述平行移动装置可为移动车，所述移动车上设置支架。

进一步的，所述清洗装置还包括一个或多个超声控制模块，所述控制模块根据设定程序分别控制超声加载时间，超声功率、频率、振幅；

进一步的，所述清洗装置还包括一个或多个位置控制模块，所述控制模块根据设定程序分别控制升降装置和/或平行移动装置，从而控制超声波发生装置及抵接头的位置或运动轨迹。

由于水作为流体，具有很好的填充空隙的能力，且清洗效果好，为此，本发明还特别提供一种能够实现上述清洗方法的以水为超声传递介质的清洗装置。

所述清洗装置包括超声波发生装置和抵接头，以及设置在抵接头超声波输出端面与光生物反应器外壁之间的超声波传递介质层，抵接头与外壁之间的距离不大于12mm，超声波传递介质层为水幕。

所述清洗装置包括循环泵和水槽；所述水槽设置在光生物反应器下方，用于收集清洗过程中从光生物反应器外壁流下的水；所述循环泵的吸水口设置在水槽中，所述循环泵的出水口设置在抵接头的上方，在循环泵的作用下，使抵接头和光生物反应器的外壁之间充满水幕层；或超声波传递介质层和光生物反应器的外壁之间充满水层；或超声波传递介质层中充满水。

所述的清洗装置还包括支架，所述支架用于支撑所述超声波发生装置和抵接头。

进一步的，所述清洗装置还包括升降装置和平行移动装置，所述抵接头设置在升降装置上，用于将抵接头上下移动。

其中，所述平行移动装置可为移动车，所述移动车上设置支架；所述升降装置设于所述支架上，可沿支架上下移动。

进一步的，所述清洗装置还包括一个或多个超声控制模块，所述控制模块根据设定程序分别控制超声加载时间，超声功率、频率、振幅；

进一步的，所述清洗装置还包括一个或多个位置控制模块，所述控制模块根据设定程序分别控制升降装置和/或平行移动装置，从而控制超声波发生装置及抵接头的位置或运动轨迹。

更进一步的，所述清洗装置还包括循环泵控制模块，所述循环泵控制模块根据设定程序控制循环泵加载时间。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明所述的光生物反应器的清洗方法及装置，通过超声波发生装置的辐射面间接接触(抵接头直接贴紧抵接光生物反应器外壁或者通过超声波传递介质层抵接光生物反应器外壁)，实现了超声波的传播和超声波能量的输送，清洗光生物反应器内壁，从而可应用到大型的微藻培养用光生物反应器防藻附着的清洗处理中。本发明的方法和相关的装置，一方面能够高效清洗光生物反应器的管壁，防止藻附着在壁面引起透光性降低，防止藻附着堆积引起的变质等问题，提高光生物反应器内藻对光的利用效率；另一方面还能够保证光生物反应器的有效使用时间，从而提高微藻生产效率、以及提高微藻的得率。本发明的方法和相关的装置解决了管排式等封闭式光生物反应器微藻贴壁的清理难题。

附图说明

图1为立式管排式光生物反应器的结构示意图；

图2为本发明实施例1的方法示意图；

图3为本发明实施例2的方法示意图；

图4为本发明实施例3的方法示意图；

图5为本发明实施例4的方法示意图；

图6为本发明实施例5的装置结构示意图；

图7为本发明实施效果的对比示意图；

其中，1.反应器，2.培养液，3.藻，4.抵接头，5.超声波发生器，6.超声波传递介质层，7.槽，8.移动车，9.支架，10.升降装置。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

图1是一种立式管排式光生物反应器的结构示意图。以该种封闭式立式管排式光生物反应器为例，说明本发明所述的光生物反应器的清洗方法和相关的清洗装置。

如图2所示，一种清洗装置，所述清洗装置包括超声波发生装置5和抵接头4，所述抵接头的抵接处具有与光生物反应器1外壁相配合的表面；所述抵接头4直接抵接在外壁。

抵接头4与超声波发生装置5一体连接。

其中，抵接头采用方形抵接头：振动频率20kHz、振动最大波幅60μm，连续可调、振动抵接头尺寸180*40mm(长*宽)，经检测，加载超声波后，到达反应器外壁的超声波的强度为15Khz～20Khz(由于加载位置不同，所测的结果略有波动)。

采用上述清洗装置，清洁光生物反应器的方法，包括以下步骤：

1)在注入培养液或其他液体的反应器外壁设置超声波发生装置的抵接头，所述抵接头紧贴抵接于反应器外壁；

2)开启超声波发生装置，加载超声波，超声波加载时间为4-5秒；

3)移动所述抵接头。

采用超声波发生装置5发出的超声透过反应器壁面，传递至贴在内壁的微藻，将贴壁微藻3振落，实现内壁的清洗。抵接头4的前端面为辐射面，超声波机械能集中在辐射面上(超声波发生装置5与抵接头4也可以是分体连接的)。

超声波发生器贴紧反应器1表面，能量传播路径为：反应器外壁面→内壁面→培养液2→反应器其他内壁，反应器内部培养液振荡，将贴壁的微藻从反应器内壁清除掉，从而实现贴壁微藻的清洗。

超声波发生器5与反应器1的内壁是间接接触，通过贴紧反应器1外壁，实现超声波的传播和超声波能量的输送，与传统的通过水槽内水体浸没被清洗物体的超声波清洗方式不同。从外部对反应器外壁施加超声波，可以将该外壁对应处的内壁的藻清除，而反应器1内由于已注满培养液2，培养液2将超声波进一步传递至该反应器其他的内壁，可对其他壁面也起到一定的清洗壁面附着藻的效果。

实施例2

以图1所示的立式管排式光生物反应器为例，说明设置多个超声波发生器或多个抵接头的清洗方法。

对于管排式光生物反应器，其超声波能量的加载位置如图3所示，加载的位置可以是反应器1的两侧面之一和两个弧形的连接侧之一，或者是反应器1的两侧面之一和两个弧形的连接侧。

采用圆形抵接头：振动频率20kHz、振动最大波幅60μm，连续可调、振动抵接头直径Φ55mm，经检测，加载超声波后，到达反应器外壁的超声波的强度为15Khz～18Khz。

如果在反应器1的正反侧面都加载，有可能存在超声能量的抵消；而两个弧形的连接侧距离较远，因此不存在上述问题。由于反应器1上下两个弧形的连接侧有时候也有贴壁微藻，为了完成上下两个弧形的连接侧的贴壁培养液清洗，可以设计成如图3所示的超声波形式，在正对着两个圆弧部分也设置超声波辐射面，发出的超声波通过反应器1的圆弧表面传递到内表面，实现其内部培养液2振荡，将圆弧部位的贴壁微藻3振落，同时完成上下两个圆弧表面的超声波清洗。

本实施例所述的清洁光生物反应器的方法，包括以下步骤：

1)在注入培养液或其他液体的反应器外壁设置超声波发生装置的抵接头，所述抵接头与外壁之间的距离为2-5mm；

2)开启超声波发生装置，加载超声波，每次加载时间为4-5秒，每隔1小时加载一次，直至培养结束。

该方法特别适合在微藻培养过程中使用，这是由于反应器内注满了培养液，培养液会将超声波进一步传递至该反应器其他的内壁，从而一定程度上可起到同时清洗多个壁面附着藻的效果。

实施例3

如图4所示：在抵接头4的辐射面与反应器壁面之间设置一层超声波传递介质层6，该介质层6不仅可以与辐射面及反应器壁面之间具有良好的贴合性，密闭反应器1表面的凹凸不平、填满辐射面与反应器外壁面之间的孔隙，同时还具有高效的超声波传递能力，使得超声波能量绝大部分地被传递到反应器外壁，接着按照这样的顺序继续传递：对应侧的内壁→培养液2→反应器容器的其他内壁，从而将附着的藻3震落，混入到培养液2中。

该超声波传递介质层6可以是一种既有弹性，即具有必要的贴合度、又有透声能力的材料。超声波能量经过该超声波传递介质层6后，依然能够将超声波能量有效地传递给反应器外壁面。超声波传递介质层6材料可以是透声橡胶、海绵、聚氨酯橡胶、珍珠棉、流体等。

在本实施例中特别采用透声橡胶；透声橡胶的厚度为10mm，采用圆形抵接头：振动频率35kHz、振动最大波幅60μm，连续可调、振动抵接头直径Φ55mm，其他条件同实施例1，经检测，加载超声波后，到达反应器外壁的超声波的强度为15Khz～30Khz。

通过设置超声波传递介质层6，补偿辐射面与反应器外壁之间的间隙，高效完成超声波能量的传递，在抵接头4压紧该超声波传递介质层6后，能够有效清洗反应器内壁附着的藻3。

实施例4

与实施例3相同，但超声波传递介质层6为聚氨酯橡胶和珍珠棉双层材料，所述聚氨酯橡胶的厚度为2mm，珍珠棉的厚度为0.5mm，经检测，加载超声波后，到达反应器外壁的超声波的强度为15Khz～25Khz。

每次加载超声波4-5秒，大部分区域能清洗完毕，个别易粘接藻的区域如转角处，或培养液流动性差的地方，重复加载4-5秒也能够清洗干净。

实施例5

优选以流体作为该超声波传递介质层6，如图5所示，本实施例特别采用水。

所述清洗装置包括超声波发生装置和抵接头，以及设置在抵接头超声波输出端面与光生物反应器外壁之间的水幕，超声波输出端面与光生物反应器外壁面间距为1mm。

采用方形抵接头：振动频率40kHz、振动最大波幅60μm，连续可调、振动抵接头尺寸180*40mm(长*宽)，经检测，加载超声波后，到达反应器外壁的超声波的强度为30Khz～40Khz。其余同实施例1。

所述清洗装置还包括循环泵和水槽；所述水槽设置在光生物反应器下方，用于收集清洗过程中从光生物反应器外壁流下的水；所述循环泵的吸水口设置在水槽中，所述循环泵的出水口设置在抵接头的上方，在循环泵的作用下，使抵接头和光生物反应器的外壁之间充满水层。

水槽7内的水，被循环泵输送到超声波辐射面的上端，在超声波辐射面与反应器1外壁之间的缝隙处形成一个连续的液幕。该液幕不仅可以填满辐射面与反应器1外壁间的缝隙，且可高效地传播超声能量。超声波能量的传递过程是：超声波发生装置→抵接头→液幕→反应器外壁→所对应位置处的内壁→培养液2→其他位置的内壁。超声波能量震荡培养液2，清除掉附着在反应器1内壁的附着的藻3，保持反应器1较高的透光度。

采用水作为超声波传递介质，在超声波和反应器1外壁之间，充满流动的水，超声波透过水传递到反应器1外壁，可以很好地克服反应器外壁表面凹凸不平的问题，清洗贴壁的微藻3，有效地完成反应器1内壁清洗。同时，水经过反应器1外壁可以起到清洗反应器1外壁的作用，内外同时被清洗，提高管排的透光率；为避免水中的离子经过反应器外壁表面形成结钙，采用去离子水(纯水也可)。

同时，所述的清洗装置还包括支架9，所述支架9用于支撑所述超声波发生装置和抵接头，如图6所示。

所述清洗装置还包括升降装置10和平行移动装置，所述升降装置10设置在抵接头上，用于将抵接头上下移动。

其中，所述平行移动装置可为移动车8，所述移动车上设置支架9；所述升降装置设于该支架上，可沿该支架上下移动。

移动车底部有轮子，在地面设有导轨，移动车8可在轨道上按照预先设定的路线运动，以对不同的反应器1的不同部位进行除藻。

实施例6

为了有效和快速的进行清洗，实现超声清洗的自动化，如图6所示，对清洗装置的升降机构和水平移动机构还增加了控制模块(未示出)，其余条件同实施例5。

在本实施例中采用两个可编程控制器PLC，按照表1所示的程序分别控制超声发生时间；以及分别移动车8的移动距离和升降装置10的移动距离，程序设定如下：

表1

水平移动机构可以使得移动车8沿着反应器1水平方向移动进行清洗；升降机构可以使超声波发生装置9上下移动，实现在反应器1不同高度乃至不同反应器1之间切换，从而实现整套光生物反应器的所有管排清洗。

附图7为本发明清洗方法的效果对比图。图7显示了养藻过程的反应器外壁，反应器内有培养液，左侧是经过超声清洗处理的反应器壁，右侧是尚未进行超声清洗的反应器壁。可以看到右侧的管壁上仍附着聚生的微藻；而左侧的管壁基本未见大片聚生的微藻；左侧相对右侧透光性好。

本发明的清洗方法及装置可在培养过程中使用，从外部施加作用，解决管排式等封闭式光生物反应器微藻贴壁的清理难题，预防贴壁现象的发生，保持光生物反应器壁的透光度，防止藻附着堆积引起的变质等问题，提高生产效率。

本发明并不限于应用于管排式光生物反应器，其他的封闭式光生物反应器，如管道式、平板水槽式等均可适用。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种清洁光生物反应器的清洗装置，其特征在于，所述清洗装置包括超声波发生装置和抵接头，以及设置在抵接头的超声波输出端面与光生物反应器外壁表面之间的超声波传递介质层，所述清洗装置还包括支架、升降装置和平行移动装置；所述支架支撑所述超声波发生装置和抵接头；所述抵接头设置在升降装置上，用于将抵接头上下移动；所述平行移动装置为移动车，所述移动车上设置支架，所述升降装置设于该支架上，可沿该支架上下移动，所述清洗装置还包括一个或多个位置控制模块，所述位置控制模块根据设定程序分别控制升降装置和平行移动装置，从而控制超声波发生装置及抵接头的位置或运动轨迹，所述超声波传递介质层包括液幕，所述清洗装置还包括循环泵和水槽；所述水槽设置在光生物反应器下方，用于收集清洗过程中从光生物反应器外壁流下的水；所述循环泵的吸水口设置在水槽中，所述循环泵的出水口设置在抵接头的上方，使抵接头的超声波辐射面和光生物反应器的外壁之间形成一个连续的所述液幕，在对清洁光生物反应器进行清洗时，在注入培养液或其他液体的反应器外壁设置所述抵接头，开启超声波发生装置，加载超声波，位置控制模块控制移动车的移动距离，使得移动车沿着光生物反应器水平方向移动，位置控制模块控制升降装置的移动距离，使得超声波发生装置上下移动。

2.如权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，加载超声波后，到达反应器外壁的超声波的强度为15Khz～40Khz。

3.如权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，所述超声波传递介质层的材料还包括下列一种或多种的组合：透声橡胶、海绵、聚氨酯橡胶、珍珠棉。

4.如权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，加载超声波如下进行：所述抵接头与外壁之间的距离为不大于12mm；超声波加载时间为4-5秒。

5.如权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，所述抵接头的超声波输出端面具有与光生物反应器外壁相配合的表面。

6.如权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，所述抵接头为一个或一个以上；或所述超声波发生装置为一个或一个以上。

7.如权利要求1所述的清洗装置，所述清洗装置还包括一个或多个超声控制模块，所述超声控制模块根据设定程序分别控制超声加载时间，超声功率、频率、振幅。

Images