CN114480079B

CN114480079B - 光合固碳反应系统

Info

Publication number: CN114480079B
Application number: CN202210236091.3A
Authority: CN
Inventors: 冼圣贤; 徐青; 李昊炜; 李军
Original assignee: Guangdong Ocean University
Current assignee: Guangdong Ocean University
Priority date: 2022-03-11
Filing date: 2022-03-11
Publication date: 2023-12-15
Anticipated expiration: 2042-03-11
Also published as: CN114480079A

Abstract

本申请提供了一种光合固碳反应系统，包括：反应器，用于容纳藻液，藻液包括培养液和藻株；光源，光源设置于反应器的一侧，以使反应器形成迎光区和背光区；雾化喷淋机构，设置于反应器的正上方，用于向反应器内喷淋培养液；循环机构，连通反应器和雾化喷淋机构；进气管，具有多个出气口，多个出气口与反应器连通，多个出气口用于在反应器内产生绕动气流以带动藻液循环交替流经迎光区和背光区。本申请的光合固碳反应系统可提升气液接触面积、加强CO₂溶解度，强化藻类的光合固碳效率；同时有效加强闪光效应，促进藻株光反应和暗反应的交替进行，大幅度提高CO₂的固留率。

Description

光合固碳反应系统

技术领域

本发明涉及光生物反应技术领域，具体而言，涉及一种光合固碳反应系统。

背景技术

光合作用，通常是指绿色植物(包括藻类)吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程，其主要包括光反应、暗反应两个阶段，涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤，对实现自然界的能量转换、维持大气的碳-氧平衡具有重要意义。

藻类光合固碳是目前最有效的CO₂固定方式之一。其原理为：在一个生长周期内，藻液在光生物反应系统中通过光反应供能和暗反应固碳的结合，将CO₂转为有机质。而目前的光反应器普遍存在固碳率低的问题，致使CO₂吸收处理率低，影响藻类光合固碳的效果和实用性。

发明内容

本申请提供一种光合固碳反应系统，大幅度增加CO₂溶解度、加强藻类闪光效应，有效提高CO₂的固留率。

本申请提供了一种光合固碳反应系统，包括：反应器，用于容纳藻液，所述藻液包括培养液和藻株；光源，所述光源设置于所述反应器的一侧，以使所述反应器形成迎光区和背光区；雾化喷淋机构，设置于所述反应器的正上方，用于向所述反应器内喷淋培养液；循环机构，连通所述反应器和所述雾化喷淋机构，用于将所述反应器的所述培养液向所述雾化喷淋机构供应；进气管，所述进气管具有多个出气口，多个所述出气口与所述反应器连通，多个所述出气口用于在所述反应器内产生绕动气流以带动所述藻液循环交替流经所述迎光区和所述背光区。

本申请的光合固碳反应系统设置循环机构和雾化喷淋机构，使得反应器内的培养液能够循环，进入反应器的部分未被藻类吸收的CO₂上浮进入雾化喷淋机构的喷淋区，培养液经过循环机构进入雾化喷淋机构以将循环的培养液雾化，以有效减小培养液的液滴的体积，提升气液接触面积，气液接触面积的提升有效加强CO₂溶解度，通过增大CO₂的溶解度加速卡尔文循环，强化藻类的光合固碳效率；同时，进气管具有多个出气口，多个出气口用于带动藻液在迎光区和背光区之间循环往复流动，进气管具有多个出气口的设置，一方面使得藻株在迎光区和背光区间循环流动，有效加强了闪光效应，促进了藻株光反应和暗反应的交替进行，进而大幅度提高CO₂的固留率；另一方面气流带动藻液在反应器内的流动，有效降低大直径的藻株沉降于反应器的底部而造成循环机构堵塞的风险，确保水循环的稳定。本申请通过合理设置CO₂的进气方式，推动藻液的运动，一方面在无需增加设备的情况下，增强了藻类的闪光效应；另一方面促进了藻株的分散，进而加强了藻对CO₂的吸收。

根据本申请的一些实施例，所述进气管具有第一出气口和第二出气口，所述第一出气口和所述第二出气口设置于所述反应器的底部的相对两侧且所述第一出气口的与所述第二出气口的出气方向垂直，所述第一出气口和所述第二出气口的出气方向所在平面与所述光源的光照方向所在平面平行。

上述技术方案中，进气管具有出气方向相互垂直的第一出气口和第二出气口，经第一出气口和第二出气口进入反应器的气体能够带动藻液在反应器内绕流，使得藻株能够在迎光区和背光区之间交替流动，进而提高CO₂的固留率。

根据本申请的一些实施例，所述光合固碳反应系统还包括：填料层，所述填料层设置于所述反应器内且位于所述藻液的上方，所述雾化喷淋机构喷出的所述培养液经过所述填料层与所述藻液混合。

上述技术方案中，在反应器内位于藻液的上方设置填料层，一方面，经过雾化喷淋机构雾化的培养液与从藻液中上升的CO₂接触，填料层的设置进一步增大气液接触面积，促进CO₂的溶解；另一方面蒸发的培养液在填料层被从雾化喷淋机构喷淋的循环培养液冷凝，从而降低了培养液的损失。

根据本申请的一些实施例，所述反应器包括：反应器本体；滤网，设置于所述反应器本体内且位于所述反应器本体的下方，所述滤网将所述反应器本体的内腔分隔为反应腔和位于所述反应腔底部的过滤腔，所述藻株位于所述反应腔，所述循环机构与所述过滤腔连通。

上述技术方案中，反应器设置有滤网，滤网将反应器的内腔分隔为反应腔和过滤腔，从而有效防止藻株进入循环机构，一方面避免藻株对循环机构和雾化喷淋机构造成堵塞；另一方面避免循环机构对藻细胞造成破坏损伤，从而有效保证光合固碳反应系统的结构功能稳定性及藻类对CO₂的固留率。

根据本申请的一些实施例，所述光合固碳反应系统还包括：pH检测机构，设置于所述过滤腔，用于检测所述培养液的pH值。

上述技术方案中，在过滤腔内设置pH检测机构能够实时监测培养液的pH值，便于对藻类的生长环境的pH值进行监测调整；同时，pH值检测机构设置于过滤腔，能够有效避免藻株对pH值检测机构的监测造成干扰，从而有利于保证检测结构的稳定可靠性。

根据本申请的一些实施例，所述光合固碳反应系统还包括：补液管，所述补液管安装于所述反应器的侧壁，用于向所述反应器内补充pH值调整溶液。

上述技术方案中，光合固碳反应系统设置补液管用于对反应器内补充pH值调整溶液，实际实验中发现藻类的生长对培养液的pH值有要求，微碱性的培养液最适宜微藻的生长，也有利于有机质的形成，从而能够产出高附加值的产品，而CO₂的连续输入会酸化藻液，不利于藻类的生长，本申请设置补液管，便于通过补液管及时向反应器内补入pH值调整溶液，以使反应器内维持适宜藻类生长的环境，从而有效保证CO₂的吸收并促进藻类的生长；另外，反应器内的藻株成熟后，可经过补液管将反应器内的藻株取出并经补液管向反应器内重新注入新的藻株和培养液，其功能集成性强，具备较强的实用性。

根据本申请的一些实施例，所述补液管包括：补液管本体，具有补液口和出液口，所述补液管本体与所述反应器的内腔经所述出液口连通；盖体，安装于所述补液管本体且盖合于所述补液口；阀体，安装于所述补液管本体且位于所述盖体和所述反应器之间，所述补液管本体的所述盖体和所述阀体之间形成暂存腔，所述暂存腔用于容纳径所述补液口进入所述补液管本体的所述pH值调整溶液。

上述技术方案中，在补液管设置盖体和阀体，使得补液管的补液口形成两级密封，溶液补入时，盖体打开，而阀体关闭，pH值调整溶液暂时储存于暂存腔，随后关闭盖体后再打开阀体使pH值调整溶液进入反应器，这样的设置避免在溶液补入时，反应器内的CO₂经补液管向外逃逸。

根据本申请的一些实施例，所述光源为LED面光源。光源采用LED面光源，LED面光源从反应器的一侧射入反应器，在反应器内形成迎光区和背光区。

根据本申请的一些实施例，所述循环机构包括：循环管道，所述循环管道位于所述反应器的外侧，所述循环管道的一端与所述反应器连通，另一端与所述雾化喷淋机构连通；循环泵，设置于所述循环管道。

上述技术方案中，循环机构包括循环管道和循环泵，循环管道布置于反应器外，加强了培养液与环境的换热，避免反应器中温度升高，破坏藻类的最适宜生长温度。

根据本申请的一些实施例，所述雾化喷淋机构包括：喷淋管道，与所述循环机构连通；多个雾化喷嘴，安装于所述喷淋管道并朝向所述反应器，所述雾化喷嘴用于向所述反应器内喷淋培养液。

上述技术方案中，雾化喷淋机构包括与循环机构连通的喷淋管道和设置在喷淋管道上的多个雾化喷嘴，多个雾化喷嘴的设置将培养液最大化的雾化分散，有利于保证气液接触的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请一些实施例提供的光合固碳反应系统的结构示意图。

图标：100-光合固碳反应系统；10-反应器；11-反应器本体；12-滤网；13-排水口；20-光源；30-雾化喷淋机构；31-喷淋管道；32-雾化喷嘴；40-循环机构；41-循环管道；42-循环泵；50-进气管；51-第一出气口；52-第二出气口；60-填料层；61-支承板；70-补液管；71-补液管本体；72-盖体；73-阀体。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，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、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。

在本申请实施例的描述中，技术术语“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申请实施例和简化描述，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申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“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；也可以是机械连接，也可以是电连接；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。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申请实施例中的具体含义。

类光合固碳是目前最有效的CO₂固定方式之一，但在实际使用中存在固留率低的问题。

本申请发明人进行深入研究后发现：增大CO₂的溶解度可以加速卡尔文循环，CO₂溶解速率加快有利于增大促进藻类的生长，强化藻类的光合固碳，而增大CO₂的溶解度的关键在于提升气-液两相接触面积；藻类的闪光效应的强弱直接影响藻类对CO₂的固留率，而藻类的闪光效应与藻类的暗反应和光反应的充分性直接相关。

基于以上考虑，为了解决CO₂的固留率低的问题，本申请发明人设计了一种光合固碳反应系统，设置循环机构和雾化喷淋机构对培养液进行循环及雾化喷淋，经雾化喷淋的液滴的体积有效减小，从而使得未在藻液内被藻类固留的CO₂与喷淋的培养液再次结合，进一步加强CO₂的溶解，有效加速卡尔文循环，促进藻类的生长，强化藻类的光合固碳效果，同时，通过合理设置CO₂气流方向，在不增加额外设备的情况下，实现了藻类光反应和暗反应的交替进行，加强了藻类的闪光效应，从而强化了藻类的光合固碳作用。

本申请公开的光合固碳反应系统，可以但不限用于电场、化工厂等烟气排出处理净化，光合固碳反应系统的进气管可以直接连通烟气排出管道，经烟气排出管道排出的烟气直接进入反应器，烟气中的硫氧化物和氮氧化物直接进入藻液，作为常量元素被藻胞吸收。

请参照图1，本申请一些实施例提供的光合固碳反应系统100，光合固碳反应系统100包括：反应器10、光源20、雾化喷淋机构30、循环机构40和进气管50，反应器10用于容纳藻液，藻液包括培养液和藻株；光源20设置于反应器10的一侧，以使反应器10的内腔形成迎光区和背光区；雾化喷淋机构30设置于反应器10的正上方，用于向反应器10内喷淋培养液；循环机构40连通反应器10和雾化喷淋机构30，用于将反应器10的培养液向喷淋系统供应；进气管50具有多个出气口，多个出气口与反应器10连通，多个出气口用于在反应器10内产生绕动气流以带动藻液循环交替流经迎光区和背光区。

反应器10可采用箱体结构，同时，反应器10可采用透明的亚克力板、玻璃或硬质透明塑料等材质制成。

光源20设置于反应器10的一侧，以使反应器10的内腔形成迎光区和背光区，即反应器10的朝向光源20的一侧形成迎光区，远离光源20的一侧光线较暗形成背光区。

反应器10的顶部可以与大气连通，便于反应器10内的产生的氧气释放进大气，保持反应器内压力平稳。反应器10可以为顶部敞开式的结构，也可以在反应器10的顶部设置排气口。

反应器10的底部可以设置排水口13，便于培养液的排出。

如图1所示，光源20设置于反应器10的右侧，光源20可以使用常规的光发生装置。可选地，光源20可以采用LED面光源20，示例性的，可以在基板上矩阵排布多个LED灯珠，多个LED灯珠组合形成面光源20从反应器10的一侧照射反应器10。

培养液用于藻类的培养，培养液呈弱碱性，培养液的组分可以如表1所示：

成分	质量浓度/(g·L^-1)
		柠檬酸	6.0×10^-3
NaNO₃	1.5
		CaCl₂·2H₂O	3.6×10^-2
H₃BO₃	2.9×10^-3
		柠檬酸铁胺	6.0×10^-3
K₂HPO₄	4.0×10^-2
		MnCl₂·4H₂O	1.8×10^-5
EDTA Na₂	1.0×10^-3
		MgSO₄·7H₂O	7.5×10^-2
Na₂CO₃	0.02
		ZnSO₄·7H₂O	2.2×10^-4
Na₂MnO₄·2H₂O	3.9×10^-4
		CuSO₄·5H₂O	8.0×10^-5
Co(NO₃)₂·6H₂O	5.0×10^-5

表1培养液组分

循环机构40用于将反应器10内的培养液向雾化喷淋机构30运输，使得培养液在反应器10和雾化喷淋机构30之间循环。

可选地，循环机构40可以包括：循环管道41和循环泵42，循环管道41位于反应器10的外侧，循环管道41的一端与反应器10连通，另一端与雾化喷淋机构30连通；循环泵42设置于循环管道41。

循环管道41布置于反应器10外，加强了培养液与环境的换热，避免反应器10中温度升高，破坏藻类的最适宜生长温度。

可选地，雾化喷淋机构30可以包括喷淋管道31和多个雾化喷嘴32，喷淋管道31与循环机构40连通，多个雾化喷嘴32安装于喷淋管道31并朝向反应器10，雾化喷嘴32用于向反应器10内喷淋培养液。

如图1所示，喷淋管道31与循环管道41连通，喷淋管道31位于反应器10的正上方，多个雾化喷嘴32安装于喷淋管道31且朝向反应器10。多个雾化喷嘴32的设置将培养液最大化的雾化分散，有利于保证气液接触的稳定性。

进气管50具有多个出气口，多个出气口位于反应器10内，多个出气口用于带动藻液在迎光区和背光区之间循环往复流动，通过多个出气口的气流方向的引导以带动藻液在迎光区和背光区之间循环往复流动，使得藻类能够充分交替进行暗反应和光反应，增强藻类的闪光效应，进而加强了藻对CO₂的吸收。

根据本申请的一些实施例，进气管50具有第一出气口51和第二出气口52，第一出气口51和第二出气口52设置于反应器10的底部的相对两侧且第一出气口51的与第二出气口52的出气方向垂直，第一出气口51和第二出气口52的出气方向所在平面与光源20的光照方向所在平面平行。

第一出气口51和第二出气口52设置于反应器10的底部的相对两侧且第一出气口51的与第二出气口52的出气方向垂直，经第一出气口51和第二排出口排入藻液内的烟气对藻液形成环形引流作用，使得藻液能够在反应器10内绕流，且绕流的方向所在平面与光源20的光照方向所在平面平行，以确保随藻液绕流的藻株交替流经迎光区和背光区，以保证藻类进行暗反应和光反应的稳定性。

可选地，如图1所示，光源20设置于反应器10的右侧，光源20从右至左水平射入反应器10，第一出气口51位于反应器10的底部的右侧，第一出气口51的出气方向水平向左朝向第二出气口52，第二出气口52位于反应器10的底部的左侧，第二出气口52的出气方向竖直向上，第一方向在竖直面内沿顺时针方向，即藻液在反应器10内沿顺时针方向绕流。

可以理解的是，进气管50的出气口可以通过三通连接两个分流管道，其中一个分流管道的末端形成第一出气口51，另一个分流管道的末端形成第二出气口52。

可选地，两个分流管道的末端均可以设置单向阀，避免气液回流。

经第一出气口51和第二出气口52进入反应器10的气体能够带动藻液在反应器10内沿第一方向绕流，使得藻株能够在迎光区和背光区之间交替流动，进而提高CO₂的固留率。

根据本申请的一些实施例，光合固碳反应系统100还包括填料层60，填料层60设置于反应器10内且位于藻液的上方，雾化喷淋机构30喷出的培养液经过填料层60与藻液混合。

填料层60的作用在于降低雾化喷淋机构30喷出的培养液的速度和气体上升的速度，为培养液和CO₂气体提供更为充分的接触、融合空间。

填料层60可以采用多孔结构，示例性的，填料层60采用多面空心球填料，采用乱堆方式放置于支承板61上，支承板61安装于反应器10内，填料层60的上方可以设置压板，为了保证透气性和透液性，压板和支承板61均可采用格栅板的方式，格栅托板孔径小于填料的直径。

在反应器10内位于藻液的上方设置填料层60，一方面，经过雾化喷淋机构30雾化的培养液与从藻液中上升的CO₂接触，填料层60的设置进一步增大气液接触面积，促进CO₂的溶解；另一方面蒸发的培养液在填料层60被从雾化喷淋机构30喷淋的循环培养液冷凝，从而降低了培养液的损失。

根据本申请的一些实施例，反应器10包括反应器本体11和滤网12，滤网12设置于反应器本体11内且位于反应器本体11的下方，滤网12将反应器本体11的内腔分隔为反应腔和位于反应腔底部的过滤腔，藻株位于反应腔，循环机构40与过滤腔连通。

如图1所示，滤网12水平安装于反应器本体11的下方，滤网12将反应器本体11的内腔分隔为反应腔和位于反应腔底部的过滤腔。循环机构40的循环管道41与过滤腔连通，滤网12可以为金属滤网12、塑料滤网12等常规滤网12，滤网12的目数以能够阻隔藻株通过为准。

滤网12的设置有效防止藻株进入循环机构40，一方面避免藻株对循环机构40和雾化喷淋机构30造成堵塞；另一方面避免循环机构40对藻细胞造成破坏损伤，从而有效保证光合固碳反应系统100的结构功能稳定性及藻类对CO₂的固留率。

根据本申请的一些实施例，光合固碳反应系统100还包括pH检测机构，pH检测机构设置于过滤腔，pH检测机构用于检测培养液的pH值。

pH检测机构可以使用常规的pH检测仪，如图1所示，pH检测仪安装在反应器10的底部，pH检测仪的检测端伸入过滤腔用于对培养液进行pH值检测。

设置pH检测机构能够实时监测培养液的pH值，便于对藻类的生长反应环境的pH值进行监测调整。

根据本申请的一些实施例，光合固碳反应系统100还包括补液管70，补液管70安装于反应器10的侧壁，用于向反应器10内补充pH值调整溶液。

光合固碳反应系统100设置补液管70用于对反应器10内补充pH值调整溶液，实际实验中发现藻类的生长对培养液的pH值有要求，微碱性的培养液最适宜微藻的生长，也有利于有机质的形成，产出高附加值的产品，而CO₂的连续输入会酸化藻液，不利于藻类的生长，设置补液管70，便于及时补入pH值调整溶液，以使反应器10内维持适宜藻类生长的环境，从而有效保证CO₂的吸收并促进藻类的生长。

可以理解的是，因微碱性的培养液最适宜微藻的生长，所以pH值调整溶液可以使用氨水、NaOH等碱性溶液，以调节培养液的酸碱度。

另外，补液口的设置便于将反应器10内的成熟的藻类经补液口抽出，且便于经补液口添加新的藻株和培养液，进一步提高反应器10换料的便捷性。

根据本申请的一些实施例，补液管70可以包括补液管本体71、盖体72和阀体73，补液管本体71具有补液口和出液口，补液管本体71与反应器10的内腔经出液口连通；盖体72安装于补液管本体71且盖合于补液口；阀体73安装于补液管本体71且位于盖体72和反应器10之间，补液管本体71的盖体72和阀体73之间形成暂存腔，暂存腔用于容纳径补液口进入补液管本体71的pH值调整溶液。

盖体72可以采用常规结构的气体密封盖，气体密封盖可以铰接于补液管本体71或通过螺纹拧紧盖合于补液管本体71。

阀体73可以采用闸板阀，闸板阀具有打开和闭合两个状态，闸板阀打开时，暂存腔与反应器10的内腔连通，闸板阀关闭时，暂存腔与反应器10的内腔互不连通。

在补液管70设置盖体72和阀体73，使得补液管70的补液口形成两级密封，溶液补入时，盖体72打开，而阀体73关闭，pH值调整溶液暂时储存于暂存腔，随后关闭盖体72后再打开阀体73使pH值调整溶液进入反应器10，这样的设置避免在溶液补入时，反应器10内的CO₂经补液管70向外逃逸。

使用本申请的光合固碳反应系统100时，通过补液管70向反应器本体11内加入藻株和培养液，打开光源20，将进气管50的进气口连通烟气排放管，烟气经进气管50进入反应器10并经第一排气口和第二排气口排入反应器本体11，烟气的气流带动藻液沿顺时针方向绕流，使得藻株交替流经背光区和迎光区，进行充分的暗反应和光反应，且带动藻液流动，防止大直径的藻株沉降底部造成滤网12的堵塞，从而确保培养液循环的稳定，未被藻类吸收的部分CO₂上升进入雾化喷淋机构30的喷淋区。

与此同时，循环机构40将反应器10内的培养液输送至雾化喷淋机构30，输送过程中外置的循环管道41和外界空气对培养液进行冷却，从而避免光反应器10内累积热量，导致温度升高抑制藻类生长，输送至雾化喷淋机构30的培养液经过雾化喷淋机构30雾化喷淋并经过填料层60，使得培养液与CO₂充分接触，加速CO₂的溶解并提高其溶解度。同时，反应器10蒸发的培养液在填料层60被循环的培养液冷凝，从而降低了培养液的损失，冷凝后的溶解了CO₂的培养液再次进入藻液参与反应。藻类光合固碳过程中会释放O₂，O₂经反应器10的顶部排至大气。

藻类成长成熟后，可经排水口13将培养液排出，并经补液口将成熟的藻类抽出反应器10。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例中的特征可以相互结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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

1.一种光合固碳反应系统，其特征在于，包括：

反应器，用于容纳藻液，所述藻液包括培养液和藻株；

光源，所述光源设置于所述反应器的一侧，以使所述反应器形成迎光区和背光区；

雾化喷淋机构，设置于所述反应器的正上方，用于向所述反应器内喷淋培养液；

循环机构，连通所述反应器和所述雾化喷淋机构，用于将所述反应器的所述培养液向所述雾化喷淋机构供应；

进气管，所述进气管具有多个出气口，多个所述出气口与所述反应器连通，多个所述出气口用于在所述反应器内产生绕动气流以带动所述藻液循环交替流经所述迎光区和所述背光区；

所述进气管具有第一出气口和第二出气口，所述第一出气口和所述第二出气口设置于所述反应器的底部的相对两侧且所述第一出气口的与所述第二出气口的出气方向垂直，所述第一出气口和所述第二出气口的出气方向所在平面与所述光源的光照方向所在平面平行。

2.根据权利要求1所述的光合固碳反应系统，其特征在于，所述光合固碳反应系统还包括：

填料层，所述填料层设置于所述反应器内且位于所述藻液的上方，所述雾化喷淋机构喷出的所述培养液经过所述填料层与所述藻液混合。

3.根据权利要求1所述的光合固碳反应系统，其特征在于，所述反应器包括：

反应器本体；

滤网，设置于所述反应器本体内且位于所述反应器本体的下方，所述滤网将所述反应器本体分隔为反应腔和位于所述反应腔底部的过滤腔，所述藻株位于所述反应腔，所述循环机构与所述过滤腔连通。

4.根据权利要求3所述的光合固碳反应系统，其特征在于，所述光合固碳反应系统还包括：

pH检测机构，设置于所述过滤腔，用于检测所述培养液的pH值。

5.根据权利要求1所述的光合固碳反应系统，其特征在于，所述光合固碳反应系统还包括：

补液管，所述补液管安装于所述反应器的侧壁，用于向所述反应器内补充pH值调整溶液。

6.根据权利要求5所述的光合固碳反应系统，其特征在于，所述补液管包括：

补液管本体，具有补液口和出液口，所述补液管本体与所述反应器的内腔经所述出液口连通；

盖体，安装于所述补液管本体且盖合于所述补液口；

阀体，安装于所述补液管本体且位于所述盖体和所述反应器之间，所述补液管本体的所述盖体和所述阀体之间形成暂存腔，所述暂存腔用于容纳经所述补液口进入所述补液管本体的所述pH值调整溶液。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的光合固碳反应系统，其特征在于，所述光源为LED面光源。

8.根据权利要求1至6任意一项所述的光合固碳反应系统，其特征在于，所述循环机构包括：

循环管道，所述循环管道设置于所述反应器的外部，所述循环管道的一端与所述反应器连通，另一端与所述雾化喷淋机构连通；

循环泵，设置于所述循环管道。

9.根据权利要求1至6任意一项所述的光合固碳反应系统，其特征在于，所述雾化喷淋机构包括：

喷淋管道，与所述循环机构连通；

多个雾化喷嘴，安装于所述喷淋管道并朝向所述反应器，所述雾化喷嘴用于向所述反应器内喷淋培养液。