CN207845622U - 一种柱式可移动光生物反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种柱式可移动光生物反应器，其包括相互连通的透光柱体和水箱，还设有水泵和气泵；水泵将水箱的培养液抽吸至透光柱体的顶部进行向下注入透光柱体，再从透光柱体的底部回流至水箱，形成连续循环作业；气泵对透光柱体的底部的出水口进行充气形成第一股气流，且透光柱体内的下部还设有曝气石，所述曝气石产生第二股气流，所述第一股气流和所述第二股气流形成的双股气流与所述培养液形成对流；从而极大地降低了细胞在柱体底部的沉淀现象，解决了反应器底部细胞长期沉淀会滋生细菌和原生动物而导致腐败的问题，而且集成了各种功能于一体，解决了当前反应器功能少、需要多种外置设备辅助、集成化程度低和人工成本高等问题。

Description

一种柱式可移动光生物反应器

技术领域

本实用新型涉及一种柱式可移动光生物反应器。

背景技术

微藻是一类主要以单体细胞生存的微生物，广泛存在于各种陆地和水域中，因其能够产生大量特异性蛋白、多糖、油脂和色素，使其在食品、保健品、化妆品、生物医药、基因工程、可再生能源等领域具有巨大的前景。微藻应用的首要关键在于微藻养殖，获得较高生物量的前提下进一步利用开发高价值产品。

目前微藻的养殖方式多种多样，主要分为开放系统和密闭系统。以跑道池为代表的开放养殖系统，具有成本低、操作简便、易于生产等优点，但也存在易污染、水分蒸发快、占地面积大、不易控制条件等缺陷，特别是目前许多的藻种，其生长并不适合开放性的养殖系统。密闭式的养殖系统主要包括柱式光生物反应器、平板式光生物反应器和管道式生物反应器，由于其密闭性克服了很多开放系统存在的问题，能够培养出较为纯净的微藻。

然而，当前的密闭系统特别是柱式光生物反应器通常会出现底部沉淀现象，导致反应器底部的细胞长期沉淀会滋生细菌和原生动物而导致腐败等问题；而且普遍存在制造成本高、功能少、需要多种外置设备辅助、集成化程度低和人工成本高等问题。

实用新型内容

本实用新型为解决上述问题，提供了一种柱式可移动光生物反应器，其通过气体与营养液的对流设计来增加湍流程度，不仅增加了气体中二氧化碳的停留时间，而且极大地降低了细胞在柱体底部的沉淀现象，解决了反应器底部细胞长期沉淀会滋生细菌和原生动物而导致腐败的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种柱式可移动光生物反应器，包括相互连通的透光柱体(20)和水箱(7)，还设有水泵(6)和气泵(11)；其中，所述水泵(6)将所述水箱(7)的培养液抽吸至所述透光柱体(20)的顶部进行向下注入所述透光柱体(20)，再从所述透光柱体(20)的底部回流至所述水箱(7)，形成连续循环作业；所述气泵(11)对所述透光柱体(20)的底部的出水口(16)进行充气形成第一股气流，且所述透光柱体(20)内的下部还设有曝气石(5)，所述曝气石(5)产生第二股气流，所述第一股气流和所述第二股气流形成的双股气流与所述培养液形成对流。

优选的，还包括可移动支架(14)和电子控制箱(8)，所述透光柱体(20)和所述水箱(7)分别设置在所述可移动支架的左右两侧，所述电子控制箱(8)设置在所述水箱(7)的上方。

优选的，所述透光柱体(20)的顶部设有酸碱溶液瓶(1)，所述透光柱体(20)的内部还设有pH计(3)，根据所述pH计(3)的检测结果控制所述酸碱溶液瓶(1)向培养液中加入酸或碱进行调节pH。

优选的，所述透光柱体(20)的内部还设有加热棒(4)和温度计，根据所述温度计的测量结果控制所述加热棒(4)加热或停止加热。

优选的，所述透光柱体(20)的内部还设有灯管(2)，所述透光柱体(20)的外部设有光照计(13)，通过所述光照计(13)进行监测所述灯管(2)的灯光穿过培养液后的光照强度的变化。

本实用新型的有益效果是：

(1)、本实用新型其通过气体与营养液的对流设计来增加湍流程度，不仅增加了气体中二氧化碳的停留时间，而且极大地降低了细胞在柱体底部的沉淀现象，解决了反应器底部细胞长期沉淀会滋生细菌和原生动物而导致腐败的问题；

(2)、本实用新型的柱式可移动光生物反应器采用可移动支架，方便了反应器的移动，增加了其在实际运行中的灵活性。

(3)、本实用新型的柱式可移动光生物反应器集成了各种功能于一体，包括臭氧灭菌、光照控制、温度控制、气体控制、pH控制和生物量在线检测等多种功能，解决了当前反应器功能少、需要多种外置设备辅助、集成化程度低和人工成本高等问题。

(4)、本实用新型所涉及的柱式可移动光生物反应器外置了一个密闭水箱，能够满足微藻的批式培养模式。

(5)、本实用新型所涉及的柱式可移动光生物反应器可实现生物量的在线监测，能够实时观察微藻的生长状况。

(6)、本实用新型所涉及的柱式可移动光生物反应器密封性能好，具有的多种功能能够实现微藻的自养和异养两种养殖模式。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型柱式可移动光生物反应器的总体结构示意图；

图2是本实用新型柱式可移动光生物反应器的侧面结构示意图之一；

图3是本实用新型柱式可移动光生物反应器的侧面结构示意图之二；

图4是本实用新型柱式可移动光生物反应器的俯视图；

图中：

1-酸碱溶液瓶；2-灯管；3-pH计；4-加热棒；5-曝气石；6-水泵；7-水箱；8-电子控制箱；9-数字显示屏；10-臭氧发生器；11-气泵；12-流量计；13-光照计；14-可移动支架；15-进水口；16-出水口；20-透光柱体。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图4所示，本实施例的一种柱式可移动光生物反应器，包括透光柱体20、水箱7、可移动支架14、电子控制箱8，所述透光柱体20和所述水箱7相互连通，所述透光柱体20作为微藻养殖场所。

本实施例中，所述透光柱体20和所述水箱7分别设置在所述可移动支架的左右两侧，所述电子控制箱8设置在所述水箱7的上方。具体的，所述透光柱体20设置在所述可移动支架14的左侧，所述水箱7设置在所述可移动支架14的右侧下方，所述电子控制箱8设置在所述可移动支架14的右侧上方，从而使得培养液以逆时针方式进行连续循环作业。

本实施例中，还设有水泵6和气泵11；可通过水泵6将水箱7中的水打入透光柱体20，同时也可以通过水泵6实现透光柱体20内培养液的循环培养。其中，所述水泵6将所述水箱7的培养液抽吸至所述透光柱体20的顶部进行向下注入所述透光柱体20，再从所述透光柱体20的底部回流至所述水箱7，形成连续循环作业；所述气泵11对所述透光柱体20的底部的出水口16进行充气形成第一股气流，且所述透光柱体20内的下部还设有曝气石5，所述曝气石5产生第二股气流，其中，所述出水口16包括两个以上，可选择其中之任一进行充气；所述曝气石5通过外置的气泵11可以调节气量；所述第一股气流和所述第二股气流形成的双股气流与所述培养液形成对流，从而增加了湍流程度，不仅增加了气体中二氧化碳的停留时间，而且极大地降低了细胞在柱体底部的沉淀现象，解决了反应器底部细胞长期沉淀会滋生细菌和原生动物而导致腐败的问题。

本实施例的光生物反应器集成了灭菌、光照控制、温度控制、气体控制、pH控制和生物量在线检测等多种功能，并通过电子控制箱8进行设定和控制，解决了当前光生物反应器功能少、需要多种外置设备辅助、集成化程度低和人工成本高等问题。具体如下：

所述透光柱体20的顶部设有酸碱溶液瓶1，所述透光柱体20的内部还设有pH计3，pH计3用于实时监测培养液中的pH值，根据所述pH计3的检测结果控制所述酸碱溶液瓶1向培养液中加入酸或碱进行调节pH。其中，pH计3与所述电子控制箱8相连接并向电子控制箱8发送检测结果以及通过电子控制箱8控制所述酸碱溶液瓶1的开关；所述酸碱溶液瓶1包括至少一酸性溶液瓶和至少一碱性溶液瓶。

所述透光柱体20的内部还设有加热棒4和温度计，根据所述温度计的测量结果控制所述加热棒4加热或停止加热。所述温度计与所述电子控制箱8相连接并向电子控制箱8发送温度测量结果以及通过电子控制箱8的预设温度进行控制所述加热棒4的开关和温度。

所述透光柱体20的内部还设有灯管2，灯管2为自养藻提供光源，所述透光柱体20的外部设有光照计13，通过所述光照计13进行监测所述灯管2的灯光穿过培养液后的光照强度的变化；所述光照计13与所述电子控制箱8相连接并向电子控制箱8发送光照度监测结果，所述电子控制箱8将光照强度的变化转化为生物的吸光度，从而实现生物量的在线监测，并以根据监测结果控制所述灯管2的光强。具体的，在培养过程中，随着微藻浓度越来越高，透过培养液的光照强度不断降低，光照计13与外置的电子控制箱8相连可以将光照强度转换成吸光度，从而根据吸光度的变化测算培养液中微藻的浓度，实现生物量的在线检测，避免了藻液的频繁取样，节省了人工成本。

另外，培养液可以通过水箱7的进水口15或直接打开柱体顶盖直接加入到柱体，然后通过外置臭氧发生器10进行灭菌。在培养过程中，可以打开水泵6实现培养液的循环和混合，并通过流量计12控制流速；从出水口16进行取样。

以上电器部分的操作全部可以通过支架右侧上方的电子控制箱8进行控制，各种参数设定和数值查询都可以在数字显示屏9上显示，从而实现臭氧发生器、气泵、水泵、光照和温度的设定和数值显示。

本实用新型集成了灭菌、光照控制、温度控制、气体控制、pH控制和生物量在线检测等多种功能，并通过电子控制箱进行设定和控制，解决了当前光生物反应器功能少、需要多种外置设备辅助、集成化程度低和人工成本高等问题。

上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种柱式可移动光生物反应器，其特征在于，包括相互连通的透光柱体(20)和水箱(7)，还设有水泵(6)和气泵(11)；其中，所述水泵(6)将所述水箱(7)的培养液抽吸至所述透光柱体(20)的顶部进行向下注入所述透光柱体(20)，再从所述透光柱体(20)的底部回流至所述水箱(7)，形成连续循环作业；所述气泵(11)对所述透光柱体(20)的底部的出水口(16)进行充气形成第一股气流，且所述透光柱体(20)内的下部还设有曝气石(5)，所述曝气石(5)产生第二股气流，所述第一股气流和所述第二股气流形成的双股气流与所述培养液形成对流。

2.根据权利要求1所述的一种柱式可移动光生物反应器，其特征在于：还包括可移动支架(14)和电子控制箱(8)，所述透光柱体(20)和所述水箱(7)分别设置在所述可移动支架的左右两侧，所述电子控制箱(8)设置在所述水箱(7)的上方。

3.根据权利要求1或2所述的一种柱式可移动光生物反应器，其特征在于：所述透光柱体(20)的顶部设有酸碱溶液瓶(1)，所述透光柱体(20)的内部还设有pH计(3)，根据所述pH计(3)的检测结果控制所述酸碱溶液瓶(1)向培养液中加入酸或碱进行调节pH。

4.根据权利要求1或2所述的一种柱式可移动光生物反应器，其特征在于：所述透光柱体(20)的内部还设有加热棒(4)和温度计，根据所述温度计的测量结果控制所述加热棒(4)加热或停止加热。

5.根据权利要求1或2所述的一种柱式可移动光生物反应器，其特征在于：所述透光柱体(20)的内部还设有灯管(2)，所述透光柱体(20)的外部设有光照计(13)，通过所述光照计(13)进行监测所述灯管(2)的灯光穿过培养液后的光照强度的变化。