CN112175810A - 光生物反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光生物反应器。所述光生物反应器包括：框架；培养袋，培养袋能够设在框架上，培养袋具有培养腔，培养腔的上端敞开；用于清洗培养腔的壁面的清洗刷，清洗刷的至少一部分能够从培养腔的上端伸入到培养腔内；用于向培养腔的壁面喷射清洗液的喷淋件；第一驱动件，第一驱动件与清洗刷和喷淋件中的每一者相连，以便驱动清洗刷和喷淋件中的每一者沿上下方向移动；和第二驱动件，第二驱动件与清洗刷和喷淋件中的每一者相连，以便驱动清洗刷和喷淋件中的每一者沿第一方向移动，第一方向垂直于上下方向。根据本发明实施例的光生物反应器具有材料成本低、运行成本低、人工成本低、生产效率高、不易污染藻液等优点。

Description

光生物反应器

技术领域

本发明涉及光生物反应器。

背景技术

微藻是一类在陆地、海洋分布广泛，营养丰富、光合利用度高的自养植物，微藻的细胞代谢产生多糖、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。

目前，人工培养微藻的薄膜袋式光生物反应器多为封闭式，薄膜袋上端密封，通过薄膜袋上的开孔通入藻液和二氧化碳-空气混合气体，利用自然光照或人工光源照射进行微藻自养培养。但是，该薄膜袋在培养结束藻液收获后较难清洗，所以要采用一次性薄膜袋。每次培养结束后，需弃用原有薄膜袋并更换新的薄膜袋，导致浪费原材料，成本较高。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供光生物反应器。

为了实现上述目的，本发明提供一种光生物反应器，所述光生物反应器包括：框架；培养袋，所述培养袋能够设在所述框架上，所述培养袋具有培养腔，所述培养腔的上端敞开；用于清洗所述培养腔的壁面的清洗刷，所述清洗刷的至少一部分能够从所述培养腔的上端伸入到所述培养腔内；用于向所述培养腔的壁面喷射清洗液的喷淋件；第一驱动件，所述第一驱动件与所述清洗刷和所述喷淋件中的每一者相连，以便驱动所述清洗刷和所述喷淋件中的每一者沿上下方向移动；和第二驱动件，所述第二驱动件与所述清洗刷和所述喷淋件中的每一者相连，以便驱动所述清洗刷和所述喷淋件中的每一者沿第一方向移动，所述第一方向垂直于上下方向。

根据本发明实施例的光生物反应器具有材料成本低、运行成本低、生产效率高、不易污染藻液的优点。

优选地，所述第一驱动件为升降台，所述第二驱动件为行走车，所述升降台设在所述行走车上。

优选地，所述框架包括：底板；第一围板和第二围板，所述第一围板和所述第二围板中的每一者竖直地设在所述底板上，所述第一围板和所述第二围板沿所述第一方向间隔开；第三围板和第四围板，所述第三围板和所述第四围板中的每一者水平地设置，所述第三围板和所述第四围板沿第二方向间隔开，所述第二方向垂直于所述第一方向和上下方向，其中所述第三围板和所述第四围板中的每一者的第一端部与所述第一围板的上端部相连，所述第三围板和所述第四围板中的每一者的第二端部与所述第二围板的上端部相连；以及多个第一金属管和多个第二金属管，多个所述第一金属管沿所述第一方向间隔开地设置，多个所述第二金属管沿所述第一方向间隔开地设置，每个所述第一金属管的下端部与所述底板相连，每个所述第一金属管的上端部与所述第三围板相连，每个所述第二金属管的下端部与所述底板相连，每个所述第二金属管的上端部与所述第四围板相连，其中所述第一围板、所述第二围板、所述第三围板、所述第四围板、多个所述第一金属管和多个所述第二金属管之间限定出用于安装所述培养袋的安装腔，所述培养袋的至少一部分位于所述安装腔内。

优选地，所述光生物反应器进一步包括清洗臂，所述第一驱动件与所述清洗臂相连以便驱动所述清洗臂沿上下方向移动，所述第二驱动件与所述清洗臂相连以便驱动所述清洗臂沿所述第一方向移动，所述清洗刷为多个，所述喷淋件为多个，所述框架为多个，所述培养袋为多个，其中多个所述清洗刷沿第二方向间隔开地设在所述清洗臂上，多个所述喷淋件沿所述第二方向间隔开地设在所述清洗臂上，多个所述清洗刷与多个所述喷淋件在所述第一方向上一一相对，所述第二方向垂直于所述第一方向和上下方向，多个所述培养袋能够一一对应地设在多个所述框架上，多个所述清洗刷的至少一部分能够一一对应地从多个所述培养腔的上端伸入到所述培养腔内，多个所述喷淋件能够一一对应地与多个所述培养腔配合。

优选地，所述清洗刷可旋转地设在所述清洗臂上。

优选地，每个所述清洗刷上设有第一链轮，所述光生物反应器进一步包括第一电机，所述第一电机设在所述清洗臂上，所述第一电机的第一电机轴上设有第二链轮，其中所述第二链轮通过链条与邻近所述第一电机的所述清洗刷上的所述第一链轮相连，相邻两个所述清洗刷(210)中的一者上的一个所述第一链轮(710)与相邻两个所述清洗刷(210)中的另一者上的一个所述第一链轮(710)通过链条(730)相连，优选地，所述光生物反应器进一步包括抵靠在所述链条上的张紧装置，所述第一电机为减速电机。

优选地，所述培养袋的一部分设在所述安装腔内，所述培养袋的上端部外翻，所述培养袋的上端部通过紧固件安装在所述第一围板、所述第二围板、所述第三围板和所述第四围板上。

优选地，所述喷淋件为喷淋管，所述喷淋管的至少一部分能够从所述培养腔的上端伸入到所述培养腔内。

优选地，所述光生物反应器进一步包括：储药罐；输送泵，所述输送泵的进口与所述储药罐的出药口连通；和输送管，所述输送管的第一端部与所述输送泵的出口连通，所述输送管与每个所述喷淋件连通。

优选地，所述输送泵为柱塞泵。

附图说明

图1是根据本发明实施例的光生物反应器的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的光生物反应器的清洗装置的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的光生物反应器的框架的结构示意图；

图4是图2中的A区域的放大图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的光生物反应器1。如图1-图4所示，根据本发明实施例的光生物反应器1包括框架10、培养袋(图中未示出)、清洗刷210、喷淋件220、第一驱动件310和第二驱动件320。

该培养袋能够设在框架10上，该培养袋具有培养腔，该培养腔的上端敞开。喷淋件220用于向该培养腔的壁面喷射清洗液。清洗刷210用于清洗该培养腔的壁面，清洗刷210的至少一部分能够从该培养腔的上端伸入到该培养腔内。也就是说，当该培养袋设在框架10上时，清洗刷210的至少一部分从该培养腔的上端伸入到该培养腔内。

第一驱动件310与清洗刷210和喷淋件220中的每一者相连，以便驱动清洗刷210和喷淋件220中的每一者沿上下方向移动。第二驱动件320与清洗刷210和喷淋件220中的每一者相连，以便驱动清洗刷210和喷淋件220中的每一者沿第一方向移动，该第一方向垂直于上下方向。例如，该第一方向可以是前后方向。

根据本发明实施例的光生物反应器1通过使该培养腔的上端敞开、且设置清洗刷210，从而可以在培养过程中利用清洗刷210对该培养腔(该培养袋)内的微藻培养液进行搅拌。由此可以极大地减少粘附在该培养腔的壁面上的微藻，从而可以提高该培养袋的透光度以便提高微藻的生长速率。

而且，在培养过程中可以利用清洗刷210刷掉粘附在该培养腔的壁面上的微藻，即可以利用清洗刷210刷掉粘附在该培养袋上的微藻。由此不仅可以避免因微藻贴壁而影响该培养袋的透光度和降低微藻的光合作用效率，从而可以提高微藻的生长速率，而且可以避免因贴壁的微藻变质、死亡而导致该培养袋内的藻液受到污染、造成严重损失。

根据本发明实施例的光生物反应器1通过设置清洗刷210和喷淋件220，从而可以在培养结束后利用清洗刷210和喷淋件220清洗该培养腔的壁面，即清洗该培养袋。由此可以使该培养袋能够重复利用，无需每次培养结束后更换新的该培养袋，从而可以降低材料成本和人工成本。

因此，根据本发明实施例的光生物反应器1具有材料成本低、运行成本低、人工成本低、生产效率高、不易污染藻液等优点。

如图1-图4所示，在本发明的一些实施例中，光生物反应器1可以是薄膜袋式光生物反应器。光生物反应器1可以包括框架10、该培养袋、清洗刷210、喷淋件220、第一驱动件310和第二驱动件320。清洗刷210可以兼具搅拌作用和刷洗作用。在现有技术中以及在本领域技术人员的认识中，清洗刷只具有刷洗作用，而不具有搅拌作用。

优选地，第一驱动件310为升降台310a，第二驱动件320为行走车320a，升降台310a设在行走车320a上。其中，可以利用升降台310a驱动清洗刷210和喷淋件220沿上下方向上移动，可以利用行走车320a驱动升降台310a、清洗刷210和喷淋件220沿该第一方向移动。例如，升降台310a可以通过液压缸的活塞杆的伸缩实现竖直方向上的上下运动，行走车320a可以由燃油或电力驱动。

如图1和图3所示，框架10包括底板110、第一围板120、第二围板130、第三围板140、第四围板150、多个第一金属管160和多个第二金属管170。第一围板120和第二围板130中的每一者竖直地设在底板110上，第一围板120和第二围板130沿该第一方向间隔开。

第三围板140和第四围板150中的每一者水平地设置，第三围板140和第四围板150沿第二方向间隔开，该第二方向垂直于该第一方向和上下方向。其中，第三围板140和第四围板150中的每一者的第一端部与第一围板120的上端部相连，第三围板140和第四围板150中的每一者的第二端部与第二围板130的上端部相连。

其中，该第一方向可以是前后方向，该第二方向可以是左右方向。上下方向如图1中的箭头B所示，前后方向如图1中的箭头C所示，左右方向如图1中的箭头D所示。

多个第一金属管160沿该第一方向间隔开地设置，多个第二金属管170沿该第一方向间隔开地设置。每个第一金属管160的下端部与底板110相连，每个第一金属管160的上端部与第三围板140相连。每个第二金属管170的下端部与底板110相连，每个第二金属管170的上端部与第四围板150相连。其中，第一围板120、第二围板130、第三围板140、第四围板150、多个第一金属管160和多个第二金属管170之间限定出用于安装该培养袋的安装腔，该培养袋的至少一部分位于该安装腔内。

优选地，该培养袋的一部分设在该安装腔内，该培养袋的上端部外翻，该培养袋的上端部通过紧固件(例如铆钉)安装在第一围板120、第二围板130、第三围板140和第四围板150上。多个第一金属管160和多个第二金属管170可以限制、约束该培养袋。

如图1、图2和图4所示，在本发明的一个实施例中，光生物反应器1进一步包括清洗臂50，第一驱动件310与清洗臂50相连以便驱动清洗臂50沿上下方向移动，第二驱动件320与清洗臂50相连以便驱动清洗臂50沿第一方向移动。具体而言，升降台310a可以设在行走车320a上，清洗臂50可以设在升降台310a上。

框架10为多个，培养袋为多个，多个培养袋能够一一对应地设在多个框架10上。清洗刷210为多个，喷淋件220为多个，多个清洗刷210沿该第二方向间隔开地设在清洗臂50上，多个喷淋件220沿该第二方向间隔开地设在清洗臂50上，多个清洗刷210与多个喷淋件220在该第一方向上一一相对。

其中，多个清洗刷210的至少一部分能够一一对应地从多个该培养腔的上端伸入到该培养腔内，多个喷淋件220能够一一对应地与多个该培养腔配合以便向多个该培养腔的壁面喷射清洗液(例如水)。由此可以同时利用多个该培养袋培养微藻，从而可以提高光生物反应器1的产量。

换言之，光生物反应器1可以包括多个培养单元，每个该培养单元可以包括框架10、该培养袋、清洗刷210和喷淋件220。多个该培养单元可以沿该第二方向间隔开地设置，该第二方向可以是清洗臂50的长度方向。其中，每个该培养单元的清洗刷210和喷淋件220可以设在清洗臂50上。

优选地，清洗刷210可旋转地设在清洗臂50上。由此可以更好地搅拌该培养袋内的微藻培养液，从而可以进一步减少粘附在该培养腔的壁面上的微藻，进而可以进一步提高该培养袋的透光度以便提高微藻的生长速率。

例如，光生物反应器1还可以包括安装座，该安装座设在清洗臂50上，清洗刷210可以通过轴承安装在该安装座上。

如图1、图2和图4所示，在本发明的一个具体示例中，光生物反应器1进一步包括第一电机60，第一电机60设在清洗臂50上。每个清洗刷210上设有第一链轮710，第一电机60的第一电机轴610上设有第二链轮720。第二链轮720通过链条730与邻近第一电机60的清洗刷210上的第一链轮710相连。相邻两个清洗刷210中的一者上的一个第一链轮710与相邻两个清洗刷210中的另一者上的一个第一链轮710通过链条730相连。由此第一电机60可以通过第一链轮710、第二链轮720和链条730使多个清洗刷210旋转。

优选地，最远离第一电机60的清洗刷210上设有一个第一链轮710，即离第一电机60最远的清洗刷210上设有一个第一链轮710，其余的清洗刷210上设有两个第一链轮710。

第一个清洗刷210(邻近第一电机60的清洗刷210)上的一个第一链轮710通过链条730与第一电机60的第二链轮720相连。相邻两个清洗刷210中的一个上的一个第一链轮710与另一个上的一个第一链轮710通过链条730相连。其中，第一电机60可以是减速电机。

光生物反应器1可以进一步包括抵靠在链条730上的张紧装置740。由此可以使光生物反应器1的结构更加合理。

如图1、图2和图4所示，喷淋件220为喷淋管，该喷淋管的至少一部分能够从该培养腔的上端伸入到该培养腔内。优选地，清洗刷210和喷淋件220都可以竖直地设置。

在本发明的一些示例中，光生物反应器1进一步包括储药罐80、输送泵和输送管。该输送泵的进口与储药罐80的出药口连通。该输送管的第一端部与该输送泵的出口连通，该输送管与每个喷淋件220连通。

当需要向该培养腔投药时，可以利用该输送泵将储药罐80内的药液通过该输送管输送到喷淋件220，进而通过喷淋件220喷淋到该培养腔内。由此可以避免该培养腔内的藻液受到污染。

而且，通过使该输送管与喷淋件220连通，从而可以利用喷淋件220喷淋药液，由此无需再额外设置喷药装置，以便使光生物反应器1的结构更加简单。

例如，光生物反应器1可以包括清洗液总管，每个喷淋件220可以与该清洗液总管相连。其中，该输送管的第二端部可以与该清洗液总管相连，以便使离开该输送管的药液通过该清洗液总管进入到喷淋件220。

向该培养腔内投的药可以是已知的，由于这与本申请的发明点无关，因此不再详细描述。

优选地，该输送泵为柱塞泵。储药罐80可以设在升降台310a上。该输送管可以是软管。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种光生物反应器(1)，其特征在于，包括：

框架(10)；

培养袋，所述培养袋能够设在所述框架(10)上，所述培养袋具有培养腔，所述培养腔的上端敞开；

用于清洗所述培养腔的壁面的清洗刷(210)，所述清洗刷(210)的至少一部分能够从所述培养腔的上端伸入到所述培养腔内；

用于向所述培养腔的壁面喷射清洗液的喷淋件(220)；

第一驱动件(310)，所述第一驱动件(310)与所述清洗刷(210)和所述喷淋件(220)中的每一者相连，以便驱动所述清洗刷(210)和所述喷淋件(220)中的每一者沿上下方向移动；和

第二驱动件(320)，所述第二驱动件(320)与所述清洗刷(210)和所述喷淋件(220)中的每一者相连，以便驱动所述清洗刷(210)和所述喷淋件(220)中的每一者沿第一方向移动，所述第一方向垂直于上下方向。

2.根据权利要求1所述的光生物反应器(1)，其特征在于，所述第一驱动件(310)为升降台(310a)，所述第二驱动件(320)为行走车(320a)，所述升降台(310a)设在所述行走车(320a)上。

3.根据权利要求1或2所述的光生物反应器(1)，其特征在于，所述框架(10)包括：

底板(110)；

第一围板(120)和第二围板(130)，所述第一围板(120)和所述第二围板(130)中的每一者竖直地设在所述底板(110)上，所述第一围板(120)和所述第二围板(130)沿所述第一方向间隔开；

第三围板(140)和第四围板(150)，所述第三围板(140)和所述第四围板(150)中的每一者水平地设置，所述第三围板(140)和所述第四围板(150)沿第二方向间隔开，所述第二方向垂直于所述第一方向和上下方向，其中所述第三围板(140)和所述第四围板(150)中的每一者的第一端部与所述第一围板(120)的上端部相连，所述第三围板(140)和所述第四围板(150)中的每一者的第二端部与所述第二围板(130)的上端部相连；以及

多个第一金属管(160)和多个第二金属管(170)，多个所述第一金属管(160)沿所述第一方向间隔开地设置，多个所述第二金属管(170)沿所述第一方向间隔开地设置，每个所述第一金属管(160)的下端部与所述底板(110)相连，每个所述第一金属管(160)的上端部与所述第三围板(140)相连，每个所述第二金属管(170)的下端部与所述底板(110)相连，每个所述第二金属管(170)的上端部与所述第四围板(150)相连，其中所述第一围板(120)、所述第二围板(130)、所述第三围板(140)、所述第四围板(150)、多个所述第一金属管(160)和多个所述第二金属管(170)之间限定出用于安装所述培养袋的安装腔，所述培养袋的至少一部分位于所述安装腔内。

4.根据权利要求1或2所述的光生物反应器(1)，其特征在于，进一步包括清洗臂(50)，所述第一驱动件(310)与所述清洗臂(50)相连以便驱动所述清洗臂(50)沿上下方向移动，所述第二驱动件(320)与所述清洗臂(50)相连以便驱动所述清洗臂(50)沿所述第一方向移动，所述清洗刷(210)为多个，所述喷淋件(220)为多个，所述框架(10)为多个，所述培养袋为多个，其中多个所述清洗刷(210)沿第二方向间隔开地设在所述清洗臂(50)上，多个所述喷淋件(220)沿所述第二方向间隔开地设在所述清洗臂(50)上，多个所述清洗刷(210)与多个所述喷淋件(220)在所述第一方向上一一相对，所述第二方向垂直于所述第一方向和上下方向，多个所述培养袋能够一一对应地设在多个所述框架(10)上，多个所述清洗刷(210)的至少一部分能够一一对应地从多个所述培养腔的上端伸入到所述培养腔内，多个所述喷淋件(220)能够一一对应地与多个所述培养腔配合。

5.根据权利要求4所述的光生物反应器(1)，其特征在于，所述清洗刷(210)可旋转地设在所述清洗臂(50)上。

6.根据权利要求5所述的光生物反应器(1)，其特征在于，

每个所述清洗刷(210)上设有第一链轮(710)，所述光生物反应器(1)进一步包括第一电机(60)，所述第一电机(60)设在所述清洗臂(50)上，所述第一电机(60)的第一电机轴(610)上设有第二链轮(720)，其中所述第二链轮(720)通过链条(730)与邻近所述第一电机(60)的所述清洗刷(210)上的所述第一链轮(710)相连，相邻两个所述清洗刷(210)中的一者上的一个所述第一链轮(710)与相邻两个所述清洗刷(210)中的另一者上的一个所述第一链轮(710)通过链条(730)相连，优选地，所述光生物反应器(1)进一步包括抵靠在所述链条(730)上的张紧装置(740)，所述第一电机(60)为减速电机。

7.根据权利要求3所述的光生物反应器(1)，其特征在于，所述培养袋的一部分设在所述安装腔内，所述培养袋的上端部外翻，所述培养袋的上端部通过紧固件安装在所述第一围板(120)、所述第二围板(130)、所述第三围板(140)和所述第四围板(150)上。

8.根据权利要求1所述的光生物反应器(1)，其特征在于，所述喷淋件(220)为喷淋管，所述喷淋管的至少一部分能够从所述培养腔的上端伸入到所述培养腔内。

9.根据权利要求4所述的光生物反应器(1)，其特征在于，进一步包括：

储药罐(80)；

输送泵，所述输送泵的进口与所述储药罐(80)的出药口连通；和

输送管，所述输送管的第一端部与所述输送泵的出口连通，所述输送管与每个所述喷淋件(220)连通。

10.根据权利要求9所述的光生物反应器(1)，其特征在于，所述输送泵为柱塞泵。

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