CN203923168U - 一种软体板式光生物反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及微藻培养光生物反应器领域。本实用新型的软体板式光生物反应器，包括流道，还包括反应器培养液入口(1)、反应器培养液出口(2)、主体薄膜(5)、筋板(6)和拉带(7)，流道之间由筋板(6)分隔；反应器培养液入口(1)与流道培养液入口(8)形成反应器培养液入口腔(10)，反应器培养液出口(2)与流道培养液出口(9)形成反应器培养液出口腔(11)；所述反应器培养液入口腔(10)和/或反应器培养液出口腔(11)内设有一拉带(7)。本实用新型优化了光生物反应器的整体结构；提高了软体板式光生物反应器的使用寿命；降低了光生物反应器因老化、应力等原因导致破裂的危险。
Description
技术领域
本实用新型涉及微藻培养光生物反应器领域，具体地，本实用新型涉及一种内部增强、多流道并联的软体板式光生物反应器。
背景技术
随着化石能源的日益枯竭和环境污染的日益严重，人们开始寻找新的替代能源。作为一种能有效地利用光能将H2O、CO2和无机盐转化为有机资源的光能自养型单细胞生物，微藻具有油脂含量高、生长周期短、产量高的优点，在世界范围内受到了越来越多的关注，被认为是一种最有前途的生物能源原料。此外，微藻还含有人类所必需的蛋白质、碳水化合物、多不饱和脂肪酸以及其它生物活性物质。
微藻产业发展的前提条件是进行规模化培养，从而获得充足的生物质原料。微藻大规模培养可以分为开放式和封闭式。开放式微藻培养是指各种开放池，经过多年发展，已应用于商业化微藻大规模培养中(Borowitzka L.T.,Bioresource Technology,1991,38:251-252)，它具有技术简单、投资低廉等特点，在螺旋藻、小球藻和盐藻的大规模培养中取得了良好的效果。但它同时存在培养条件不稳定、单位体积产率低、光能利用率低、不易保持纯种培养等缺点。
封闭式培养是指采用多种形式(如柱式、管式和板式)的封闭式光生物反应器。与开放式培养相比，封闭式培养不容易受污染、节约水资源、培养密度高、收获成本低，缺点是投资成本高(Pulz O.,Applied Microbiology and Biotechnology,2001,57:287-293；Lee Y-K.,Journal of Applied Phycology,2001,13:307-315；Tsygankov A.A.,Applied Biochemistry and Microbiology,2001,37(4):333-341)。为了克服封闭式培养成本高的缺陷，一方面需要通过优化光生物反应器设计，提高光能利用率，从而大幅度提高产率；另一方面则需要降低光生物反应器的投资成本以及培养所需的材料、能耗成本。
传统的光生物反应器多采用玻璃或者不锈钢等材质制造，它们稳定性以及耐久性高，但成本过高，难于大规模应用。因此，低成本光生物反应器引起了人们越来越多的重视，并且越来越多的应用于微藻的大规模培养(Tredici M.R.et al,BiotechnolBioeng,2009,102,100-112.；Bergmann P.et al,Chem Ing Tech,2013,85,202-205；Willson,B.,2009,doi:10.1088/1755-1307/6/9/192015；Yoo J.J.et al,Bioprocess BiosystEng,2013,36,729-736)。这类光生物反应器多采用软体透光薄膜材料制成，易于批量制造，建设施工简单，与传统光生物反应器相比，成本大为降低。
光生物反应器的优化则主要是通过强化培养液的混合，使藻细胞在光区与暗区之间高频率来回穿梭，实现闪光效应，从而提高光生物反应器的光能利用率和藻细胞的产量。闪光效应是光自养生物普遍存在的一种现象，即，当藻细胞在光生物反应器的光区与暗区之间来回穿梭，就可使得接受过光照的藻细胞及时进入暗区进行暗反应，同时使得完成了暗反应的藻细胞回到光区再次接受光照，这样就使得进入光生物反应器的光量子被充分利用。如果藻细胞以特定频率(通常高于1Hz的频率)在光生物反应器的光区与暗区频繁置换时，会产生“闪光效应”，光能的利用率会得到很大提高(Janssen M,Slenders P,Tramper J,et al.,Enzyme Microbial Technology,2001,29:298～305；Matthijs H.C.P,Balke H,Mur L.R,et al.,Biotechnology andBioengineering,1996,50:98-107；Xue S.Z,Su Z.F,Cong W,Journal of Biotechnology,2011,151(3),271-277)。
通过一定内部结构的设计可以强化培养液的混合，其中在光生物反应器内加入静态混合器或者挡板，不仅可以强化培养液的混合，也可以实现微藻细胞的闪光效应。中国专利CN 201010193837.4提供了一种具有特定内部结构的板式光生物反应器，其通过在生物反应器内壁的光照面和无光面沿着培养液流动方向设置挡板使藻液呈螺旋形流动，以实现藻细胞在光生物反应器的光区与暗区之间的来回穿梭，发挥藻细胞的“闪光效应”，从而提高微藻规模培养的光能利用率和提高微藻细胞的产量。但用软体材料制作多个流道的此种光生物反应器时，存在着受力集中部位，使得反应器容易破裂，降低了光生物反应器的使用寿命，而且各个流道培养液入口距离反应器培养液入口的距离不同(如CN201010193837.4说明书附图3所示)，导致各个流道内培养液流速和流动状况有差异，使得光生物反应器内部分流道光能利用率较低，从而影响了微藻培养时光生物反应器整体的光能利用率和微藻细胞的产量。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，针对上述问题，提供一种内部增强的、多流道并联的、各流道流速一致的软体板式光生物反应器，以解决专利CN201010193837.4所述的软体板式光生物反应器存在的容易破裂、不同流道内培养液流速有差异等问题。
本实用新型的软体板式光生物反应器整体结构如图1所示，除了具备CN201010193837.4所述的板式光生物反应器特征外，即一个流道或者至少二个相互并联的流道，所述每一流道包括：
-至少2块上挡板3，设置于光照面的内壁面上；
-至少2块下挡板4，设置于无光面的内壁面上；
其中，上挡板和下挡板的长度方向与培养液流动方向的夹角大小为20～70度，且夹角方向相反；
还包括：反应器培养液入口1、反应器培养液出口2、主体薄膜5、筋板6、拉带7，
所述流道之间由筋板6分隔，所述筋板6为软体板式光生物反应器整体成型中光照面和无光面的主体薄膜5被直接粘结或焊接形成的粘结缝或焊接缝，起分隔板作用。
所述的反应器培养液入口1和反应器培养液出口2分别成对角设置于软体板式光生物反应器上流道培养液入口8一端和流道培养液出口9一端，反应器培养液入口1与流道培养液入口8形成反应器培养液入口腔10，反应器培养液出口2与流道培养液出口9形成反应器培养液出口腔11；
所述反应器培养液入口腔10和/或反应器培养液出口腔11内设有一拉带7，所述拉带7为一软体薄膜，其上下边缘被直接粘结或焊接在光生物反应器内壁上。
所述软体板式光生物反应器主体薄膜5上筋板6部位的材料厚度大于等于其他部位的材料厚度。所述主体薄膜5上筋板6部位的材料厚度优选是其它部位材料厚度的1.1-3倍。
所述的反应器培养液入口腔10在充满培养液时，沿垂直于流道培养液入口8延长线方向的截面积顺培养液流动方向逐渐减小，最大处和最小处的截面积比值为2:1-5:1。
所述的反应器培养液出口腔11在充满培养液时，沿垂直于流道培养液出口9延长线方向的截面积顺培养液流动方向逐渐增大，最大处和最小处的截面积比值为2:1-5:1。
所述反应器培养液入口腔10的截面积顺培养液流动方向逐渐减小，避免了在中国专利CN 201010193837.4中没有变径的方案中入口腔的两端的液体线速度和压力差异过大(靠近反应器培养液入口1的一端处的液体线速度和压力很高，远离反应器培养液入口1的一端处的液体线速度和压力很低)、各个流道内的流速不一致、部分流道光能利用率较低的问题，使得本实用新型的光反应器培养液入口腔10内培养液的线速度和压力更均匀，也使得本实用新型的光反应器的各个并联的流道内的培养液流速更均衡，培养液入口腔10内培养液的线速度更接近各个并联的流道内的培养液流速从而减少(培养液从光反应器培养液入口腔10进入各个并联的流道时)流道培养液入口8处流场的扰动和流动阻力。所述反应器培养液出口腔11的截面积顺培养液流动方向逐渐增大的作用与之类似。
所述的拉带7的高度为其所在的反应器培养液入口腔10或反应器培养液出口腔11的相应部位的宽度的20％-80％，其中，所述的“相应部位的宽度”是指光生物反应器未充入培养液时整体展开的反应器培养液入口腔10或反应器培养液出口腔11的相应部位的宽度，即，反应器培养液入口腔10的拉带的高度顺培养液流动方向逐渐减小，反应器培养液出口腔11的拉带的高度顺培养液流动方向逐渐增大。
所述的拉带7的长度为光生物反应器宽度的30％-80％，其中，所述的“光生物反应器宽度”是指光生物反应器未充入培养液时整体展开的宽度。
所述的拉带7可以是完整的软体薄膜，也可以是开有一个或多个孔的软体薄膜。拉带上的孔的截面可为圆形、矩形、梯形、三角形或其他形状，所述孔的直径或孔的上下边缘的距离为孔所在位置拉带高度的10％-70％。
所述的上挡板3和下挡板4的截面可为矩形、梯形、三角形、半圆形或其它形状(如图5所示)；其中，矩形形状的挡板的厚度为1-5mm；梯形、三角形或半圆形的挡板的半高处的厚度为1-5mm。
所述的软体板式光生物反应器中沿流道长度方向上同一面两个相邻挡板的间距为10-200mm。
所述的软体板式光生物反应器中上挡板3、下挡板4沿流道宽度方向的投影长度是该软体板式光生物反应器流道宽度的10％-100％，其中，所述的“光生物反应器流道宽度”是指光生物反应器未充入培养液时整体展开的流道的宽度。
本实用新型所述的上挡板3和下挡板4的高度(即挡板本身截面的高度)为1-15mm。
所述的软体板式光生物反应器的主体材料(主体薄膜5的材料)是软体透光材料，所述的软体透光材料可以是聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酯、热塑性弹性体等中的一种。
所述的软体板式光生物反应器的主体材料可进一步选择透光且透气的材料，优选地，主体材料为可透过氧气而不透过二氧化碳的软体透光薄膜材料。
所述的软体透光材料的厚度为0.1-2mm。
可依据材料的加工性能选择筋板6处加厚薄膜的制造方式。例如，可将条状软体薄膜粘结于软体光生物反应器筋板6部位的内壁面上，也可以用模具直接加工出筋板部位与其他部位厚度不同的薄膜。
所述的拉带材料可以是软体透光材料或不透光材料，所述的透光材料可以是聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酯和热塑性弹性体等中的一种；所述的不透光材料可以是塑料、橡胶和树脂等中的一种；拉带材料与主体材料相同或不同均可，优选地，所述拉带的材料与光生物反应器的主体材料相同。
为达到本实用新型的技术效果，在光生物反应器未充入培养液整体展开时，在流道内垂直于培养液流动方向的截面上，所述上挡板和下挡板的投影区域可以重叠，即所述上挡板和下挡板可以相互咬合，取决于相邻挡板的间距；在光生物反应器充满培养液时，在流道内垂直于培养液流动方向的截面上，所述上挡板和下挡板的投影区域不重叠，即所述上挡板和下挡板不会相互咬合。
所述的挡板可以是实心结构或空心结构。
所述的挡板的材料可以是软体透光材料或不透光材料，所述的透光材料可以是聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酯和热塑性弹性体等中的一种；所述的不透光材料可以是塑料、橡胶和树脂等中的一种；挡板材料与主体材料相同或不同均可，优选地，所述挡板的材料与光生物反应器的主体材料相同。
本实用新型的软体板式光生物反应器挡板与软体透光薄膜材料可以用粘结、热压、高频焊接、超声波焊接等方法粘结在一起，也可以通过压延、挤片、挤出复合、吸塑复合等方法使挡板与软体透光薄膜材料一起一次成型。
本实用新型的软体板式光生物反应器是直接用粘结、热压、高频焊接、超声波焊接等方法将反应器主体材料软体透光薄膜材料(如卷材或膜材)在筋板6处、拉带处、以及周围边缘处粘结在一起，充入培养液后流道被撑开从而形成截面为圆形或椭圆形的流道。
当培养液流过所述软体板式光生物反应器时，会在流道内形成螺旋形的运动，并且会在挡板之间产生漩涡，推动微藻细胞在光径方向上形成一定的往复运动，从而实现微藻细胞在软体板式光生物反应器的光区和暗区的来回穿梭，如图4所示。
本实用新型的软体板式光生物反应器的筋板与筋板之间、最外侧筋板与反应器壁之间形成相互并联的流道，光生物反应器长度、光生物反应器宽度，光生物反应器流道长度、光生物反应器流道宽度和光生物反应器流道的数量可根据实际需要作相应的调整，形成不同外形的软体板式光生物反应器。其中流道的数量为2-50个，优选5-30个，最优选10-20个。
在本实用新型的软体板式光生物反应器中培养微藻细胞时，培养液在光生物反应器流道内的流速是0.1-1m/s，所述流速是指表观线速度。
大规模微藻生产时，根据产量的要求，可将多个本实用新型的软体板式光生物反应器并联或串联，再配套其它装置。例如，如图6和图7所示，在实际生产培养微藻细胞的过程中，整个培养系统中除了上述的本实用新型的软体板式光生物反应器18以外，还配有培养液储存装置16、培养液输送装置17、气液交换装置19用于供气和进行氧解析、CO2补充装置20以及连接装置、物料分配装置、温度监测控制装置等其它附属装置。
本实用新型的软体板式光生物反应器适宜于各种气候环境下的微藻规模化培养，可以建造在室外露天或者大棚内，可以直接铺设或覆盖在建筑物顶部、荒漠化土地、沙滩等陆地表面，可以漂浮在河流、湖泊、海洋等水体表面，充分利用自然光。可以对各种微藻进行培养，包括螺旋藻、小球藻、盐藻、栅藻、硅藻、金藻和拟微球藻中的一种或几种。
与CN201010193837.4的板式光生物反应器相比，本实用新型提供的软体板式光生物反应器的优势在于：
1、优化了光生物反应器的整体结构，设置了沿培养液流动方向截面积变化的反应器培养液入口腔10和反应器培养液出口腔11，利用CFD软件模拟发现不同流道内藻液的流速基本均衡(如图3所示，流场模拟图中不同颜色深浅代表着不同的流速)，同样各流道内藻细胞的光区/暗区转换频率基本一致(如图4所示，图4所示微藻细胞的运动轨迹)，从而使得光生物反应器各个流道的光能利用率基本一致，提高了光生物反应器整体的光能利用效率。
2、反应器培养液入口腔10和反应器培养液出口腔11设置了拉带，使得软体板式光生物反应器的耐压和耐冲击性能大为提高，提高了软体板式光生物反应器的使用寿命。
3、软体板式光生物反应器筋板6处的软体薄膜厚度大于等于其他部位薄膜，提高了筋板处的强度，降低了光生物反应器因老化、应力等原因导致破裂的危险，提高了软体板式光生物反应器的使用寿命。
4、本实用新型的软体板式光生物反应器由于采用了软体透光薄膜材料，使得光生物反应器造价大幅度降低，批量造价约每平米50元，远远低于一般的用玻璃制作的板式光生物反应器。
5、可以将多个单体软体板式光生物反应器串联或并联，因而大大降低操作和维护成本；它不经过硬化地面即可直接平铺，可以快速连接成培养系统、快速施工，如图8所示；特别地，在荒漠戈壁地区，可以将多个单体软体板式光生物反应器串联或并联的系统直接覆盖在沙地上，一方面通过单体之间的缝隙汇集雨水，一方面减少蒸发量，为荒漠戈壁地区保水保墒。
附图说明
图1为本实用新型的软体板式光生物反应器的俯视图。
图2为本实用新型的拉带及安装位置示意图。
图3为本实用新型的软体板式光生物反应器内的流场模拟图。
图4为本实用新型的软体板式光生物反应器内藻细胞的位置变化。
图5为本实用新型的带有挡板的薄膜上单个挡板几种不同截面形状的正视图。
图6为采用本实用新型的多个软体板式光生物反应器串联的微藻培养系统示意图。
图7为采用本实用新型的多个软体板式光生物反应器并联的微藻培养系统示意图。
图8为采用本实用新型的多个软体板式光生物反应器串联的微藻培养系统。
附图标识
1、反应器培养液入口 2、反应器培养液出口 3、上挡板
4、下挡板 5、主体薄膜 6、筋板
7、拉带 8、流道培养液入口
9、流道培养液出口 10、反应器培养液入口腔
11、反应器培养液出口腔 12、矩形挡板 13、三角形挡板
14、梯形挡板 15、半圆形挡板 16、培养液储存装置
17、培养液输送装置 18、软体板式光生物反应器
19、气体交换装置 20、CO2补充装置
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的描述。
实施例1
在室外自然光照下进行螺旋藻的培养。构建的培养系统包含一个软体板式光生物反应器18、培养液储存装置16、培养液输送装置17(市售隔膜泵)、气液交换装置19和CO2补充装置20，连接方式如图6所示。
软体板式光生物反应器18的结构如图1所示。软体板式光生物反应器平铺在地面上，主体材质为软体透光聚乙烯薄膜。软体板式光生物反应器长200cm，宽96cm，分为16个相互并联的流道；主体薄膜5厚度为0.5mm，筋板6处薄膜厚度0.75mm，筋板6的长度为140cm；反应器培养液入口腔10和反应器培养液出口腔11最大处和最小处的截面积比值为2:1；上挡板3和下挡板4为矩形挡板，高度为10mm、宽度为2.5mm、长度为6mm、与流体流动角度为30o，每个流道内安装12块上挡板和12块下挡板；拉带7上设有4个圆形小孔，拉带7的长度为48cm，拉带7的高度为其所在的反应器培养液入口腔10或反应器培养液出口腔11的相应部位的宽度的50％。
藻种来自中国科学院过程工程研究所，品种为钝顶螺旋藻，培养基为Zarrouk培养基，培养液中碳酸氢钠的初始浓度为0.1mol/L。
培养前用经0.2μm微滤膜过滤后的水清洗上述的光生物反应器。按照Zarrouk培养基配方配制50L培养基，培养基用0.2μ微滤膜过滤。按常规方法制备种液，接种密度0.1g/L。培养液pH值设定在9.0，环境温度25～35℃，采用户外自然光照，控制培养温度为26±1℃。培养液在光生物反应器流道内的流速为20cm/s，光生物反应器培养液入口1处的表观压力为6kPa。培养期间，向培养系统中的气液交换装置19内通入空气，进行溶解氧的解除，使得反应器培养液出口处培养液溶解氧饱和度低于300％；通过pH值反馈补碳方式向CO2补充装置20内通入CO2。定期取样测定藻细胞密度，当藻细胞密度达到3g(干重)/L时开始半连续采收，采收方法是(大约每3天)将培养系统内培养液的20％引出，将过滤后的过滤液返回原培养系统中。过滤得到的藻细胞收获后洗涤、干燥。
培养期间定期检测其它营养盐的浓度并及时补充，并补充少量水以弥补水的蒸发损耗。培养过程持续30天，光生物反应器系统仍能正常运行，螺旋藻的面积产率约为40g/m2.d。
对比例1
在室外自然光条件下进行螺旋藻的培养。其他条件同实施例1，所不同的是其中的光生物反应器是如CN201010193837.4附图3所示的反应器培养液入口腔和反应器培养液出口腔截面积无变化、未设置拉带、筋板部位未增强的光生物反应器。
培养过程持续5天，第5天时光生物反应器破裂，螺旋藻的面积产率为33g/m2.d。
对比实施例1和对比例1可知，本实用新型实施例1的内部增强的软体板式光生物反应器使用寿命高于对比例1的光生物反应器的使用寿命；而且同样培养条件下，本实用新型实施例1的设置了截面积变化的反应器培养液入口腔和反应器培养液出口腔的光生物反应器内的面积产率高于在对比例1的光生物反应器内的面积产率。本实用新型的光生物反应器的使用寿命和用于微藻培养时藻细胞的光能利用率提高明显。
实施例2
在室外自然光照下进行螺旋藻的培养，其它条件同实施例1，所不同的是光生物反应器筋板6部位厚度是其它部位厚度的2倍。
培养过程持续60天，光生物反应器仍能正常运行，螺旋藻的面积产率约为39g/m2.d，光生物反应器使用寿命远高于对比例1中的光生物反应器使用寿命；面积产率高于在对比例1中的光生物反应器中的面积产率。本实用新型的光生物反应器的使用寿命和用于微藻培养时的光能利用率明显提高。
实施例3
在室外自然光照下进行螺旋藻的培养，其它条件同实施例1，所不同的是光生物反应器中反应器培养液入口腔10和反应器培养液出口腔11最大处和最小处的截面积比值为4:1。
培养过程持续30天，光生物反应器仍能正常运行，螺旋藻的面积产率约为37g/m2.d，光生物反应器使用寿命远高于对比例1中的光生物反应器使用寿命；面积产率高于在对比例1中的光生物反应器中的面积产率。本实用新型的光生物反应器的使用寿命和用于微藻培养时的光能利用率明显提高。
实施例4
在室外自然光照下进行螺旋藻的培养，其它条件同实施例1，所不同的是光生物反应器中拉带7的宽度是光生物反应器宽度的70％，拉带7的高度为其所在的反应器培养液入口腔10或反应器培养液出口腔11的相应部位的宽度的60％。
培养过程持续30天，光生物反应器仍能正常运行，螺旋藻的面积产率约为38g/m2.d，光生物反应器使用寿命远高于对比例1中的光生物反应器使用寿命；面积产率高于在对比例1中的光生物反应器中的面积产率。本实用新型的光生物反应器的使用寿命和用于微藻培养时的光能利用率明显提高。
实施例5
在室外自然光照下进行螺旋藻的培养。其它条件同实施例1，所不同的是培养液在光生物反应器内的流速为50cm/s。
培养过程持续30天，光生物反应器仍能正常运行，螺旋藻的面积产率约为45g/m2.d。在更高流速和压力下，光生物反应器仍能长时间正常运行，面积产率明显高于对比例1中的光生物反应器的面积产率。本实用新型的光生物反应器的使用寿命和用于微藻培养时的光能利用率明显提高。
实施例6
在室外自然光照下进行螺旋藻的培养。其它条件同实施例1，所不同的是软体板式光生物反应器18长200cm，宽100cm，分为10个相互并联的流道。培养过程持续30天，螺旋藻的面积产率约为35g/m2.d。
本实用新型实施例6的内部增强的软体板式光生物反应器使用寿命和面积产率均高于对比例2的光生物反应器的使用寿命和面积产率，即本实用新型的光生物反应器的使用寿命和用于微藻培养时藻细胞的光能利用率提高明显。
对比例2
在室外自然光条件下进行螺旋藻的培养。其他条件同实施例6，所不同的是其中的光生物反应器是如CN201010193837.4附图3所示的反应器培养液入口腔和反应器培养液出口腔截面积无变化、未设置拉带、筋板部位未增强的光生物反应器。
培养过程持续8天，第8天时光生物反应器破裂，螺旋藻的面积产率为30g/m2.d。
实施例7
在室外自然光照下进行小球藻的培养。其它条件同实施例1，所不同的是采用BG11培养基，利用CO2作为碳源。培养过程持续30天，小球藻的面积产率约为25g/m2.d。
显然，本实用新型实施例7的光生物反应器内的使用寿命和面积产率明显高于对比例3的光生物反应器的使用寿命和面积产率，表明本实用新型的光生物反应器的使用寿命和光能利用率明显提高。
对比例3
在室外自然光条件下进行小球藻的培养。其他条件如实施例7，所不同的是其中的光生物反应器是如CN201010193837.4附图3所示的反应器培养液入口腔和反应器培养液出口腔截面积无变化、未设置拉带、筋板部位未增强的光生物反应器。培养过程持续5天，小球藻的面积产率约为20g/m2.d。
实施例8
在室外自然光照下进行栅藻的培养。其它条件同实施例1，所不同的是采用BG11培养基，利用CO2作为碳源。培养过程持续30天，栅藻的面积产率约为45g/m2.d。
显然，本实用新型实施例8的光生物反应器内的使用寿命和面积产率明显高于对比例4的光生物反应器的使用寿命和面积产率，表明本实用新型的光生物反应器的使用寿命和光能利用率明显提高。
对比例4
在室外自然光条件下进行栅藻的培养。其他条件如实施例8，所不同的是其中的光生物反应器是如CN201010193837.4附图3所示的反应器培养液入口腔和反应器培养液出口腔截面积无变化、未设置拉带、筋板部位未增强的光生物反应器。培养过程持续5天，栅藻的面积产率约为37g/m2.d。
实施例9
在室外自然光照下进行拟微球藻的培养。其它条件同实施例1，所不同的是采用人工海水+1/2F培养基，利用CO2作为碳源。培养过程持续30天，拟微球藻的面积产率约为22g/m2.d。
显然，本实用新型实施例9的光生物反应器内的使用寿命和面积产率明显高于对比例5的光生物反应器的使用寿命和面积产率，表明本实用新型的光生物反应器的使用寿命和光能利用率明显提高。
对比例5
在室外自然光条件下进行拟微球藻的培养。其他条件如实施例9，所不同的是其中的光生物反应器是如CN201010193837.4附图3所示的反应器培养液入口腔和反应器培养液出口腔截面积无变化、未设置拉带、筋板部位未增强的光生物反应器。培养过程持续5天，拟微球藻的面积产率约为18g/m2.d。
实施例10
在室外自然光照下进行螺旋藻的培养。其它条件同实施例1，所不同的是系统包含50个串联的上述软体板式光生物反应器18。培养过程持续30天，螺旋藻的面积产率约为38g/m2.d。
对比实施例10和对比例6可知，在更大规模微藻培养系统下，在本实用新型的软体板式光生物反应器仍可以正常运行，并具有较高的面积产率，而对比例6的光生物反应器大面积破裂，表明本实用新型的光生物反应器使用寿命明显提高，可以用于更大规模系统的微藻培养。
对比例6
其他条件同实施例10，所不同的是其中的光生物反应器是如CN201010193837.4附图3所示的反应器培养液入口腔和反应器培养液出口腔截面积无变化、未设置拉带、筋板部位未增强的光生物反应器。充水后，光生物反应器多处发生破裂，无法进行微藻培养。
实施例11
在室外自然光照下进行螺旋藻的培养。其它条件同实施例1，所不同的是系统包含30个并联的上述软体板式光生物反应器18。培养过程持续30天，螺旋藻的面积产率约为38g/m2.d。
对比实施例11和对比例7可知，在本实用新型的软体板式光生物反应器具有较长的使用寿命和较高的面积产率，即本实用新型的光生物反应器使用寿命和光能利用率明显提高。
对比例7
其他条件同实施例11，所不同的是其中的光生物反应器是如CN201010193837.4附图3所示的反应器培养液入口腔和反应器培养液出口腔截面积无变化、未设置拉带、筋板部位未增强的光生物反应器。培养过程持续5天，部分光生物反应器开始破裂，螺旋藻的面积产率约为38g/m2.d。
Claims (14)
1.一种软体板式光生物反应器，包括一个流道或者至少二个相互并联的流道，所述每一流道包括：
-至少2块上挡板(3)，设置于光照面的内壁面上；
-至少2块下挡板(4)，设置于无光面的内壁面上；
其中，上挡板(3)和下挡板(4)的长度方向与培养液流动方向的夹角大小为20～70度，且夹角方向相反；
所述软体板式光生物反应器还包括反应器培养液入口(1)、反应器培养液出口(2)、主体薄膜(5)、筋板(6)和拉带(7)，其特征在于，所述流道之间由筋板(6)分隔，所述筋板(6)为软体板式光生物反应器整体成型中光照面和无光面的主体薄膜(5)被直接粘结或焊接形成的粘结缝或焊接缝；
所述的反应器培养液入口(1)和反应器培养液出口(2)分别成对角设置于软体板式光生物反应器上流道培养液入口(8)一端和流道培养液出口(9)一端，反应器培养液入口(1)与流道培养液入口(8)形成反应器培养液入口腔(10)，反应器培养液出口(2)与流道培养液出口(9)形成反应器培养液出口腔(11)；
所述反应器培养液入口腔(10)和/或反应器培养液出口腔(11)内设有一拉带(7)，所述拉带(7)为一软体薄膜，其上下边缘被直接粘结或焊接在光生物反应器内壁上。
2.根据权利要求1所述的软体板式光生物反应器，其特征在于，所述软体板式光生物反应器主体薄膜(5)上筋板(6)部位的材料厚度大于等于其它部位的材料厚度。
3.根据权利要求2所述的软体板式光生物反应器，其特征在于，所述主体薄膜(5)上筋板(6)部位的材料厚度是其它部位材料厚度的1.1-3倍。
4.根据权利要求1所述的软体板式光生物反应器，其特征在于，所述的反应器培养液入口腔(10)在充满培养液时，沿垂直于流道培养液入口(8)延长线方向的截面积顺培养液流动方向逐渐减小，最大处和最小处的截面积比值为2:1-5:1。
5.根据权利要求1所述的软体板式光生物反应器，其特征在于，所述的反应器培养液出口腔(11)在充满培养液时，沿垂直于流道培养液出口(9)延长线方向的截面积顺培养液流动方向逐渐增大，最大处和最小处的截面积比值为2:1-5:1。
6.根据权利要求1、4或5中任一所述的软体板式光生物反应器，其特征在于，所述拉带(7)的高度为其所在的反应器培养液入口腔(10)或反应器培养液出口腔(11)未充入培养液时展开的相应部位宽度的20％-80％。
7.根据权利要求1、4或5中任一所述的软体板式光生物反应器，其特征在于，所述的拉带(7)的长度为板式光生物反应器未充入培养液时展开的宽度的30％-80％。
8.根据权利要求1、4或5中任一所述的软体板式光生物反应器，其特征在于，所述的拉带(7)为完整的软体薄膜，或者是开有一个或多个孔的软体薄膜。
9.根据权利要求8所述的软体板式光生物反应器，其特征在于，所述孔的直径或孔的上下边缘的距离为孔所在位置拉带高度的10％-70％。
10.根据权利要求1所述的软体板式光生物反应器，其特征在于，所述主体薄膜(5)的材料是软体透光材料；所述上挡板(3)、下挡板(4)或拉带(7)的材料是软体透光材料或软体不透光材料。
11.根据权利要求10所述的软体板式光生物反应器，其特征在于，所述的软体透光材料是聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酯或热塑性弹性体中的一种；所述的软体不透光材料是塑料、橡胶或树脂中的一种。
12.根据权利要求1所述的软体板式光生物反应器，其特征在于，所述的软体板式光生物反应器中沿流道长度方向上同一面两个相邻挡板的间距为10-200mm。
13.根据权利要求1所述的软体板式光生物反应器，其特征在于，所述的软体板式光生物反应器中上挡板(3)和下挡板(4)沿流道宽度方向的投影长度是该软体板式光生物反应器未充入培养液时展开的流道宽度的10-100％。
14.根据权利要求1所述的软体板式光生物反应器，其特征在于，所述的上挡板(3)或下挡板(4)的截面高度为1-15mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420323929.3U CN203923168U (zh) | 2014-06-17 | 2014-06-17 | 一种软体板式光生物反应器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420323929.3U CN203923168U (zh) | 2014-06-17 | 2014-06-17 | 一种软体板式光生物反应器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203923168U true CN203923168U (zh) | 2014-11-05 |
Family
ID=51819023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201420323929.3U Active CN203923168U (zh) | 2014-06-17 | 2014-06-17 | 一种软体板式光生物反应器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203923168U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105219616A (zh) * | 2014-06-17 | 2016-01-06 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种软体板式光生物反应器 |
| CN108592408A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-09-28 | 安徽省宁国市天成电气有限公司 | 一种ptc加热器用加热组件 |
| CN108716767A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-10-30 | 安徽省宁国市天成电气有限公司 | 一种ptc液体加热器总成 |
| CN109028547A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-12-18 | 安徽省宁国市天成电气有限公司 | 一种ptc液体加热控制系统 |
-
2014
- 2014-06-17 CN CN201420323929.3U patent/CN203923168U/zh active Active
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| CN108592408A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-09-28 | 安徽省宁国市天成电气有限公司 | 一种ptc加热器用加热组件 |
| CN108716767A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-10-30 | 安徽省宁国市天成电气有限公司 | 一种ptc液体加热器总成 |
| CN109028547A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-12-18 | 安徽省宁国市天成电气有限公司 | 一种ptc液体加热控制系统 |
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