CN204752716U - 管式光生物反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及微藻类培养技术领域，尤其是涉及一种管式光生物反应器,包括：CO2钢瓶、气体混合室、空气泵、气升管和光合作用管道阵列；CO2钢瓶和空气泵均与气体混合室连通；气体混合室通过管道与气升管的下端连通；气升管的下端与光合作用管道阵列的一端连通，气升管的上端与光合作用管道阵列的另一端连通。利用空气泵将CO2与空气的混合气体推入至气升管中，从而使得混合气体进入至气升管中，并在气升管中产生的了气泡，从而利用气泡在藻液中的浮力带动藻液在气升管以及光合作用管道阵列中流动。这样，不仅带动了藻液的循环流程，而且循环过程中对微藻细胞的伤害，使得微藻细胞能够正常的生长，有效提高了微藻的存活率。
Description
技术领域
本实用新型涉及微藻类培养技术领域，尤其是涉及一种管式光生物反应器。
背景技术
微藻是一类陆地、海洋分布广泛，营养丰富、光合作用度高的自养植物，细胞代谢产生的多糖、蛋白质、色素等，时期在食品、医药、基因工程、液体燃料等领域具有很好的开发前景。随着传统化石能源(石油、煤炭等)的日益枯竭，微藻作为可再生能源(油脂等)得到了人们的高度重视，具有重要社会和环境效应的微藻产业则显示出广阔的应用前景。故而，人们设计了管式光生物反应器来培养微藻。
相关技术中的管式光生物反应器，包括气体交换罐、流程泵、CO2补给系统和光合作用管道阵列；气体交换罐上部设计排气口和出液管，下部设有进液管，进液管经流程泵和光合作用管道阵列连接；光合作用管道阵列有2个或2个以上的管道组串联而成，管道组有2个或2个以上的透明管道并联而成，光合作用管道阵列的一端与进液管连接，另一端与出液管连接；CO2补给系统包括CO2气瓶、空气泵和CO2曝气器，CO2气瓶和空气泵分别通过阀门并联后连接到CO2曝气器，其中CO2曝气器至于气体交换罐内部下侧。
但是，相关技术中的管时光生物反应器，利用流程泵作为循环动力带动微藻循环移动，流程泵产生的机械剪切力对微藻细胞的伤害程度很大，很容易杀死微藻细胞，不能够使微藻细胞正常生长。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供管式光生物反应器，以解决现有技术中存在的流程泵产生的机械剪切力对微藻细胞的伤害程度很大，很容易杀死微藻细胞，不能够使微藻细胞正常生长的术问题。
本实用新型提供的一种管式光生物反应器，包括：CO2钢瓶、气体混合室、空气泵、气升管和光合作用管道阵列；CO2钢瓶和空气泵均与气体混合室连通；气体混合室通过管道与气升管的下端连通；气升管的下端与光合作用管道阵列的一端连通，气升管的上端与光合作用管道阵列的另一端连通。
进一步地，气升管内，位于气升管的下端，设置有气体分布器；气体混合室通过管道与气体分布器连通。
进一步地，气体分布器包括中心壳体、多个第一连接管、多个第二连接管和多个环形壳体；中心壳体以及多个环形壳体均为密闭中空壳体，多个环形壳体依次间隔的套设在中心壳体外；多个第一连接管的一端，以中心壳体为圆心，依次间隔地围设在中心壳体上，并与中心壳体连通；每个第一连接管的另一端与中心壳体相邻的环形壳体连通；每个第二连接管用于将相邻的两个环形壳体连通；中心壳体上设置有用于管道连通的进气口，环形壳体的上表面设置有多个出气口。
进一步地，进气口上设置有单向阀，单向阀用于阻止藻液进入管道内。
进一步地，气升管的上端端面上设置有排气口；排气口设置有过滤层。
进一步地，管式光生物反应器还包括离心泵；气升管的上端通过离心泵与光合作用管道阵列连通。
进一步地，光合作用管道阵列包括多个光合作用管、多个弯头管和多个活接接头；多个光合作用管和多个弯头管通过活接接头相互连接，形成蛇形排布的管道；蛇形排布的管道的一端与气升管的上端连通，另一端与气升管的下端。
进一步地，光合作用管道阵列的最下一根光合作用管上设置有出液管。
进一步地，光合作用管的材质为PC材料；弯头管的材质为upvc材料。
进一步地，光合作用管道阵列的下部埋设在地表面以下。
本实用新型提供的管式光生物反应器，将气升管的上下两端与光合作用管道阵列的两端连通，并将气体混合室通过管道与气升管的下端连通，利用空气泵将CO2与空气的混合气体推入至气升管中，从而使得CO2与空气的混合气体进入至气升管中，并在气升管中产生的了气泡，从而利用气泡在藻液中的浮力带动藻液在气升管以及光合作用管道阵列中流动。这样，不仅带动了藻液的循环流程，而且循环过程中对微藻细胞的伤害，使得微藻细胞能够正常的生长，有效提高了微藻的存活率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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的附图。
图1为本实用新型实施例提供的管式光生物反应器的结构示意图。
附图标记：
1-CO2钢瓶；2-空气泵；3-气体混合室；
4-气升管；5-离心泵；6-光合作用管道阵列；
61-光合作用管；62-弯头管；63-活接接头；
64-出液管。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
图1为本实用新型实施例提供的管式光生物反应器的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的一种管式光生物反应器，包括：CO2钢瓶1、气体混合室3、空气泵2、气升管4和光合作用管道阵列6；CO2钢瓶1和空气泵2均与气体混合室3连通；气体混合室3通过管道与气升管4的下端连通；气升管4的下端与光合作用管道阵列6的一端连通，气升管4的上端与光合作用管道阵列6的另一端连通。
其中，气升管4的材质可以为多种，例如：塑料管、玻璃管或者钢管等等。
气升管4的截面形状也可以为多种，例如：正方形、圆形或者椭圆形等等。
光合作用管道阵列6的材质也可以为多种，例如：玻璃管或者亚克力管等等。
当使用本实施例中的管式光合作用生物反应器时，将光合作用管道阵列6安装在竖直放置的气升管4上，使得气升管4与光合作用管道阵列6形成了用于供藻液循环的通道，并将藻液灌入气升管4和光合作用管道阵列6内。
将CO2钢瓶1和空气泵2连通在气体混合室3内，并将气体混合室3通过管道插入至气升管4内的下部，然后，开启CO2钢瓶1以及空气泵2，从而使得CO2和空气的混合气体进入至气升管4内，并在气升管4的下部形成气泡，利用气泡的浮力带动藻液在气升管4内和光合作用管道阵列6内流程。
本实施例提供的管式光生物反应器，将气升管4的上下两端与光合作用管道阵列6的两端连通，并将气体混合室3通过管道与气升管4的下端连通，利用空气泵2将CO2与空气的混合气体推入至气升管4中，从而使得CO2与空气的混合气体进入至气升管4中，并在气升管4中产生的了气泡，从而利用气泡在藻液中的浮力带动藻液在气升管4以及光合作用管道阵列6中流动。这样，不仅带动了藻液的循环流程，而且循环过程中对微藻细胞的伤害，使得微藻细胞能够正常的生长，有效提高了微藻的存活率。
另外，利用空气泵2将CO2和空气的混合气体输送至气升管4内，并带动藻液在气升管4和光合作用管道阵列6中流动，从而使得CO2和空气的混合气体与藻液能够充分融合在一起，使得藻液能够与CO2和空气的混合气体能够充分的接触，不仅提高了微藻细胞的存活率，而且还提高了微藻细胞的生长效率。
如图1所示，在上述实施例的基础上，进一步地，气升管4内，位于气升管4的下端，设置有气体分布器；气体混合室3通过管道与气体分布器连通。
当使用本实施例中的管式光生物反应器时，空气泵2将空气混合室内的混合气体通过气体分布器泵入至气升管4中时，混合气体经过气体分布器会产生挡料的小气泡，从而使得CO2和空气的混合气体与藻液更加充分的混合在一起。
另外，CO2和空气的混合气体经过气体分布器后产生大量的小气泡，不仅能够带动藻液流动，而且对藻液的冲击力小，进一步地减少了对微藻细胞的伤害。
在上述实施例的基础上，进一步地，气体分布器包括中心壳体、多个第一连接管、多个第二连接管和多个环形壳体；中心壳体以及多个环形壳体均为密闭中空壳体，多个环形壳体依次间隔的套设在中心壳体外；多个第一连接管的一端，以中心壳体为圆心，依次间隔地围设在中心壳体上，并与中心壳体连通；每个第一连接管的另一端与中心壳体相邻的环形壳体连通；每个第二连接管用于将相邻的两个环形壳体连通；中心壳体上设置有用于管道连通的进气口，环形壳体的上表面设置有多个出气口。
当使用本实施例中的管式光生物反应器时，气体混合室3内的CO2和空气的混合气体在空气泵2的作用下，从中心壳体的进气口进入至中央壳体内，并从第一连接管和第二连接管进入至各个环形壳体内，进而从环形壳体的出气口进入至气升管4内，在气升管4内形成大量的气泡，从而推动藻液向上移动，进而将气升管4内的藻液推动至光合作用管道阵列6内，光合作用管道阵列6内的藻液从气升管4的下端进入至气升管4内，并从中心壳体和多个环形壳体之间的间隔内穿过并流向气升管4的上端，形成了循环流动。
在本实施例中，将多个环形壳体依次间隔的套设在中心壳体外，在利用第一连接管和第二连接管将中心壳体和各个环形壳体连通。这样，可以使得CO2和空气的混合气体可以均匀地从气体分布器流出，使得CO2和空气的混合气体均匀的分布在藻液中，有利于微藻细胞的生长。
在上述实施例的基础上，进一步地，进气口上设置有单向阀，单向阀用于阻止藻液进入管道内。
在本实施例中，在进气口上设置有单向阀，可以防止藻液从进气口通过管道进入至气体混合室3内，减少藻液的损失，提高了微藻细胞的产出率。
在上述实施例的基础上，进一步地，气升管4的上端端面上设置有排气口；排气口设置有过滤层。
在本实施例中，空气泵2将CO2和空气的混合气体泵入至气升管4内，并推动气升管4内藻液流动的过程中，随着混合气体泵入量的增多，会使得气升管4和光合作用管道阵列6内的压力增加，为了避免过大的压力对气升管4和光合作用管道阵列6中的微藻细胞产生不利的影响，故而在气升管4的上端端面上设置有排气孔，将气升管4内多余的气体排出。
另外，在本实施例中，为了避免藻液受到外界的污染，在排气口上还设置有过滤层，避免外界空气中的杂质污染气升管4内的藻液。
此外，在排气口上还设置有压力调节阀，当气升管4内的压力达到一定的压力值时，压力调节阀会将气升管4内的气体排放出来，从而保证气升管4内在预设的范围之内，有利于微藻细胞的正常繁殖。
如图1所示，在上述实施例的基础上，进一步地，管式光生物反应器还包括离心泵5；气升管4的上端通过离心泵5与光合作用管道阵列6连通。
在本实施例中，利用离心泵5辅助空气泵2带动藻液在气升管4和光合作用管道阵列6内流动，可以提供藻液的流动速率，并且由于离心泵5只是起到辅助作用，故而，离心泵5的机械剪切力对微藻细胞的损害很小，几乎不影响微藻细胞的正常生长。
如图1所示，在上述实施例的基础上，进一步地，光合作用管道阵列6包括多个光合作用管61、多个弯头管62道和多个活接接头63；多个光合作用管61和多个弯头管62通过活接接头63相互连接，形成蛇形排布的管道。
其中，光合作用管61的材质为PC材料。聚碳酸酯(简称PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型。
弯头管62的材质为upvc材料。UPVC又称硬PVC，它是氯乙烯单体经聚合反应而制成的无定形热塑性树脂加一定的添加剂(如稳定剂、润滑剂、填充剂等)组成。
在本实施例中，当使用本实施例中的管式光生物反应器时，将两个光合作用管61可以通过一个活接接头63连接，或者是一个光合作用管61通过一个活接接头63与一个弯头管62道连接，从而将多个光合作用管61和弯管头连接在一起，形成一个蛇形排布的管道；蛇形排布的管道的一端与气升管4的上端连通，另一端与气升管4的下端。
当不使用本实施例中的管式光生物反应器时，可以将光合作用管道阵列6拆卸，从而便于携带和储存。
在上述实施例的基础上，进一步地，光合作用管道阵列6的最下一根光合作用管61上设置有出液管64。
在本实施例中，当完成微藻细胞的培养后，可以通过出液管64微藻细胞释放出来，这样，便于工作人员收集培养后的微藻细胞。
在上述实施例的基础上，进一步地，光合作用管道阵列6的下部埋设在地表面以下。
在本实施例中，通过将光合作用管道阵列6的下部埋设在地表面以下，特别是在沙漠中，由于土壤沙粒的透热性比较低，白昼地下温度比空气温度低，如此，通过藻液在整个管道中循环，当藻液循环到地下管道时，白昼可以起到降温的作用，夜晚可以起到保温作用。同时藻液的生长在光反应和暗反应之间循环，有力微藻细胞中的有机物的积累。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种管式光生物反应器，其特征在于，包括：CO2钢瓶、气体混合室、空气泵、气升管和光合作用管道阵列；
所述CO2钢瓶和所述空气泵均与所述气体混合室连通；所述气体混合室通过管道与所述气升管的下端连通；
所述气升管的下端与所述光合作用管道阵列的一端连通，所述气升管的上端与所述光合作用管道阵列的另一端连通。
2.根据权利要求1所述的管式光生物反应器，其特征在于，所述气升管内，位于所述气升管的下端，设置有气体分布器；
所述气体混合室通过所述管道与所述气体分布器连通。
3.根据权利要求2所述的管式光生物反应器，其特征在于，所述气体分布器包括中心壳体、多个第一连接管、多个第二连接管和多个环形壳体；
所述中心壳体以及多个所述环形壳体均为密闭中空壳体，多个所述环形壳体依次间隔的套设在所述中心壳体外；多个所述第一连接管的一端，以中心壳体为圆心，依次间隔地围设在所述中心壳体上，并与所述中心壳体连通；每个所述第一连接管的另一端与所述中心壳体相邻的所述环形壳体连通；
每个所述第二连接管用于将相邻的两个所述环形壳体连通；所述中心壳体上设置有用于与所述管道连通的进气口，所述环形壳体的上表面设置有多个出气口。
4.根据权利要求3所述的管式光生物反应器，其特征在于，所述进气口上设置有单向阀，所述单向阀用于阻止藻液进入所述管道内。
5.根据权利要求1所述的管式光生物反应器，其特征在于，所述气升管的上端端面上设置有排气口；
所述排气口设置有过滤层。
6.根据权利要求1-5任一项所述的管式光生物反应器，其特征在于，还包括离心泵；
所述气升管的上端通过所述离心泵与所述光合作用管道阵列连通。
7.根据权利要求1-5任一项所述的管式光生物反应器，其特征在于，所述光合作用管道阵列包括多个光合作用管、多个弯头管和多个活接接头；
多个所述光合作用管和多个所述弯头管通过所述活接接头相互连接，形成蛇形排布的管道，所述蛇形排布的管道的一端与所述气升管的上端连通，另一端与所述气升管的下端。
8.根据权利要求7所述的管式光生物反应器，其特征在于，所述光合作用管道阵列的最下一根光合作用管上设置有出液管。
9.根据权利要求7所述的管式光生物反应器，其特征在于，所述光合作用管的材质为PC材料；所述弯头管的材质为upvc材料。
10.根据权利要求1-5任一项所述的管式光生物反应器，其特征在于，所述光合作用管道阵列的下部埋设在地表面以下。
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| CN106701541A (zh) * | 2017-01-17 | 2017-05-24 | 江西电力职业技术学院 | 微藻管式光生物反应器及其系统 |
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| CN107815404A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-03-20 | 李永亮 | 一种低能耗微藻养殖装置和微藻养殖工艺 |
| CN109609342A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-12 | 浙江科技学院 | 利用电厂烟气的雨生红球藻培养系统 |
| CN112280652A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-01-29 | 南京师范大学镇江创新发展研究院 | 一种基于光能梯级利用的流动式微藻光生物反应器 |
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2015
- 2015-06-10 CN CN201520399155.7U patent/CN204752716U/zh not_active Expired - Fee Related
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