CN213924763U - 一种微藻培养系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微藻培养系统，包括混合调控系统和光生物反应器，混合调控系统包括藻液调节器和供气系统；藻液调节器的底部安装有气体分配器；供气系统与气体分配器连接，用于向藻液调节器内提供微藻生长所需气体；光生物反应器包括串联的第一管式光生物反应器和第二管式光生物反应器，第一管式光生物反应器和第二管式光生物反应器呈蛇形管状；第一管式光生物反应器与藻液调节器连接。本实用新型微藻培养系统可处理培养利用污水处理厂二沉池污水作为培养基质与藻种混合成的藻液，产生经济效益的微藻生物能源，且微藻油脂产量高，具有社会经济效益和环境效益。

Description

一种微藻培养系统

技术领域

本实用新型涉及微藻培养技术领域，尤其是涉及一种微藻培养系统。

背景技术

20世纪50年代末年提出“微藻处理污水”的理念后，微藻深度净化污染水体的应用潜力逐渐受到了广泛关注，并成为目前污水处理领域的研究热点。利用微藻净化污水固然具有很多优势，但同时也具有很多局限性，其中很重要的一点就是单一系统的经济效益较低，不利于实际应用。微藻细胞中的三酰甘油酯是制备生物柴油的主要原料，其通过进一步的酯交换反应即可获得脂肪酸甲酯(Fatty acid methyl esters,FAME)，即生物柴油，一种清洁能源。当今，环境日益污染，能源日益枯竭，清洁可再生能源的开发不仅有助于生态系统的良性循环和减轻温室效应，还能替代传统化石能源，具有非常重要的意义。但目前现有微藻培养系统的构建通常较多的是关注其在污水净化上的作用和效果，生物质能源的开发不够，进而使得现有微藻培养系统所培养的微藻油脂产量不高。因此，构建一套产油微藻高效培养对于生物质能源生产及污水处理具有十分重要的意义。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种微藻培养系统。

第一方面，本实用新型的一个实施例提供了一种微藻培养系统，包括：

混合调控系统，包括藻液调节器和供气系统；所述藻液调节器的底部安装有气体分配器；所述供气系统与所述气体分配器连接，用于向所述藻液调节器内提供微藻生长所需的气体；

光生物反应器，包括串联的第一管式光生物反应器和第二管式光生物反应器，所述第一管式光生物反应器和所述第二管式光生物反应器呈蛇形管状；所述第一管式光生物反应器与所述藻液调节器连接。

本实用新型实施例的微藻培养系统至少具有如下有益效果：该微藻培养系统中光生物反应器包括串联的第一管式光生物反应器和第二管式光生物反应器,两管式光生物反应器呈蛇形管状，其中，采用蛇形管状光生物反应器可提高光源利用率，促进微藻生长；通过采用两段式串联的蛇形管式光生物反应器，可利于提高微藻细胞的油脂产量。具体在使用时，在第一管式光生物反应器中可先通过提供丰富的营养物质和充足的光源使其大量累积生物质；藻液进入第二管式光生物反应器后，可通过调整光源强度为藻细胞累积油脂创造良好的条件，从而达到提高所培养微藻的油脂产量的目的。另外，该微藻培养系统可采用污水处理厂二沉池出水作为培养基质与藻种混合成藻液以进行培养处理，可节约水资源，出水中的营养物质可被藻细胞利用，不会造成环境污染，同时产生有经济价值的微藻生物质能源，即有社会经济效益又有环境效益。

根据本实用新型的另一些实施例，所述第一管式光生物反应器与所述第二管式光生物反应器之间设有取样口。

根据本实用新型的另一些实施例，所述第一管式光生物反应器与所述第二管式光生物反应器通过管道串联，所述管道上设有三通阀。

根据本实用新型的另一些实施例，所述供气系统包括空气供给装置、二氧化碳气瓶和气体混合器，所述空气供给装置和所述二氧化碳气瓶分别与所述气体混合器连接，所述气体混合器与所述气体分配器连接。

根据本实用新型的另一些实施例，所述微藻培养系统还包括光照装置，所述光照装置与所述光生物反应器相对设置，用于向所述光生物反应器提供微藻生长所需光照。

根据本实用新型的另一些实施例，所述光照装置包括灯管安装件和至少两根灯管，各所述灯管间隔安装于所述灯管安装件上；所述光照装置与所述光生物反应器平行相对设置。

根据本实用新型的另一些实施例，所述混合调控系统还包括混合器，所述混合器与所述藻液调节器连接，用于将藻种和营养基质混合成藻液，及向所述藻液调节器提供所述藻液。

根据本实用新型的另一些实施例，所述微藻培养系统还包括原位采收系统，所述原位采收系统包括藻液收集器，所述藻液收集器与所述第二管式光生物反应器连接，用于接收所述第二管式光生物反应器反应培养后的藻液，并进行沉降浓缩处理，形成上清液和浓缩藻液。

根据本实用新型的另一些实施例，所述原位采收系统还包括沉淀池和微藻炼油装置；所述沉淀池与所述藻液收集器连接，用于接收所述上清液并进行沉淀处理；所述微藻炼油装置与所述藻液收集器的底部连接，用于接收所述浓缩藻液并进行炼油。

根据本实用新型的另一些实施例，所述微藻培养系统还包括藻液循环系统，所述藻液循环系统包括循环管道和循环泵，所述循环管道连通所述藻液收集器的底部与所述混合器，所述循环泵设于所述循环管道上。

附图说明

图1是本实用新型一实施例微藻培养系统的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例对本实用新型的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例的描述中，如果涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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。

在本实用新型实施例的描述中，如果某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”、“安装”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接、安装在另一个特征上。在本实用新型实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

请参照图1，图1示出了本实用新型一实施例微藻培养系统的结构示意图。如图1所示，该微藻培养系统包括混合调控系统和光生物反应器。其中，混合调控系统包括藻液调节器20和供气系统30，藻液调节器20的底部安装有气体分配器21；供气系统30与气体分配器21连接，用于向藻液调节器20内提供微藻生长所需的气体。光生物反应器40包括串联的第一管式光生物反应器41和第二管式光生物反应器42，第一管式光生物反应器41和第二管式光生物反应器42呈蛇形管状；第一管式光生物反应41与藻液调节器20连接，用于接收藻液调节器20处理后的藻液进行反应处理。

在本实施例中，混合调控系统还包括混合器10，混合器10与藻液调节器20连接，用于将藻种与营养基质混合成藻液，将藻液输送至藻液调节器20内。营养基质可采用污水处理厂的二沉池出水，藻种可筛选高含油藻种。混合器10内可设置搅拌器11，用于藻种和营养基质的搅拌混合；搅拌器11具体可采用电动搅拌器。混合器10和藻液调节器20具体可通过管路连通，管路上设有泵12，用于将藻液泵送至藻液调节器20内。当然，在一些实施例中也可取消混合器10的设置，而在使用时预先配好藻液，而后直接注入藻液调节器20中。

藻液调节器20的底部安装气体分配器21，配气均匀性高，且通过配气过程气泡上升可起到一定的混合搅匀作用。藻液调节器20内可设置pH监测仪22，以用于对藻液调节器20内藻液pH值的动态监测。

供气系统30具体包括空气供给装置31、二氧化碳气瓶32和气体混合器33，空气供给装置31和二氧化碳气瓶32分别与气体混合器33连接，气体混合器33与气体分配器21连接。空气供给装置31可采用空压机或气泵，以提供空气。以上供气系统30中各部件之间一般通过通气管道连接，而为了便于准确控制进气，可在连接空气供给装置31和气体混合器33的通气管道上以及连接二氧化碳气瓶32和气体混合器33的通气管道上设置电动阀门34和气体流量计35，气体流量计35设于靠近气体混合器33的一侧，气路上电动阀门34设于气体流量计35的前端，以通过电动阀门34控制气体流量，以及通过气体流量计35监测气体流量。另外，空气供给装置31与气体混合器33之间的通气管道上还可设置过滤装置36，以用于过滤气体中的杂质，过滤装置36一般设于气体流量计35的前端，通入气体经过滤装置36过滤后，再经过气体流量计35通入气体混合器33。

为了便于监测和控制微藻培养，光生物反应器40中，可第一管式光生物反应器41与第二管式光生物反应器42之间设置取样口，以便于定期取样对第一管式光生物反应器41中的微藻生物量进行测定，待藻细胞进入稳定生长期后再通入第二管式光生物反应器42中培养，在第二管式光生物反应器42中积累油脂。具体地，在本实施例中，第一管式光生物反应器41与第二管式光生物反应器42通过管道串联，且管道上设有三通阀43，进而三通阀43可作为取样口，用于定期取样检测。

为了操作使用的灵活性，在本实施例中，微藻培养系统还包括光照装置50，光照装置50与光生物反应器40相对设置，用于向光生物反应器40提供微藻生长所需的光照。为了便于提供充足光照以及使光照均匀分布，以利于藻细胞生长，光照装置50具体可设计为包括灯管安装件51和至少两根灯管52，各灯管52间隔安装于灯管安装件51上，光照装置50与光生物反应器40平行相对设置。灯管52具体与第一管式光生物反应器41的管体和第二管式光生物反应器42的管体交叉排布。灯管52可采用LED灯管。为了便于独立控制第一管式光生物反应器41和第二管式光生物反应器42内的微藻培养，第一管式光生物反应器41和第二管式光生物反应器42可分别对应配置以上光照装置。当然，在其他实施例中，也可取消光照装置50的设置，而在使用时再另外搭配外部光照装置使用。

在本实施例中，微藻培养系统还包括原位采收系统60，原位采收系统60包括藻液收集器61，藻液收集器61与第二管式光生物反应器42连接，用于接收第二管式光生物反应器42反应培养后的藻液，并进行沉降浓缩处理，形成上清液和浓缩藻液。藻液收集器61可设于第二管式光生物反应器的下方(正下方或侧下方)，第二管式光生物反应器42中藻细胞培养成熟后，可使藻液通过重力流入藻液收集器61中，节约能耗；且藻细胞密度大于水，大流速高密度藻液流入藻液收集器61后速度迅速降低，有利于藻细胞沉降。

另外，原位采收系统60还可包括沉淀池62和微藻炼油装置63；沉淀池62与藻液收集器61连接，用于接收上清液并进行沉淀处理，进而排放；微藻炼油装置63与藻液收集器61的底部连接，用于接收浓缩藻液并进行炼油，即提取微藻细胞的油脂，加工生产出生物柴油。

本实施例微藻培养系统还包括藻液循环系统70，藻液循环系统70包括循环管道71和循环泵72，循环管道71连通藻液收集器61的底部和混合器10，循环泵72设于循环管道71上。在一些情况下，可通过藻液循环系统70将部分浓缩藻液回流至混合器10进行再培养，以进一步提高微藻细胞的产油率。

在以上微藻培养系统中，针对气、液的输送，各部件之间的连接一般采用管路连接，且为了便于控制流动，可在管路上设置控制阀。

本实施例微藻培养系统在使用时，可先将营养基质(可采用污水处理厂二沉池储水)和藻种混合置于混合器10中，通过搅拌器11搅拌混合均匀，而后通过泵12泵入藻液调节器20中，根据需求通过供气系统30向藻液调节器20中供气混合调节藻液，而后将调好的藻液通入第一管式光生物反应器41内，启动光照装置50，以使藻液在第一管式光生物反应器41内反应以使其积累大量生物质，通过三通阀43定期取样对第一管式光生物反应器41中的微藻生物量进行测定，待藻细胞进入稳定生长期打开三通阀43，将藻液通入第二管式光生物反应器42内，通过调节光照装置的光照强度进行反应培养，提高油脂产量；待藻细胞满足收获条件后，而后将藻液通入藻液收集器61，进行沉降浓缩，产生上清液和浓缩藻液，上清液可通入沉淀池62进行沉淀处理后排放，浓缩藻液一部分可通过藻液循环系统70回流至混合器10，一部分可通入微藻炼油装置63，以提炼微藻细胞中的油脂，产生生物柴油。

由上，本实用新型微藻培养系统中光生物反应器包括串联的第一管式光生物反应器41和第二管式光生物反应器42,两管式光生物反应器均呈蛇形管状，其中，采用蛇形管状光生物反应器，可提高光源利用率，促进微藻生长；通过采用两段式串联的蛇形管式光生物反应器，可利于提高微藻细胞的油脂产量。并且，该系统可处理培养利用污水处理厂二沉池污水作为培养基质与藻种混合配成的藻液，一方面可节约清洁水资源，出水中营养物质可被藻细胞充分利用，不会造成环境污染；另一方面可产生有经济价值的微藻生物质能源，既有社会经济效益又有环境效益。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种微藻培养系统，其特征在于，包括：

混合调控系统，包括藻液调节器和供气系统；所述藻液调节器的底部安装有气体分配器；所述供气系统与所述气体分配器连接，用于向所述藻液调节器内提供微藻生长所需的气体；

光生物反应器，包括串联的第一管式光生物反应器和第二管式光生物反应器，所述第一管式光生物反应器和所述第二管式光生物反应器呈蛇形管状；所述第一管式光生物反应器与所述藻液调节器连接。

2.根据权利要求1所述的微藻培养系统，其特征在于，所述第一管式光生物反应器与所述第二管式光生物反应器之间设有取样口。

3.根据权利要求1所述的微藻培养系统，其特征在于，所述第一管式光生物反应器与所述第二管式光生物反应器通过管道串联，所述管道上设有三通阀。

4.根据权利要求1所述的微藻培养系统，其特征在于，所述供气系统包括空气供给装置、二氧化碳气瓶和气体混合器，所述空气供给装置和所述二氧化碳气瓶分别与所述气体混合器连接，所述气体混合器与所述气体分配器连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的微藻培养系统，其特征在于，所述微藻培养系统还包括光照装置，所述光照装置与所述光生物反应器相对设置，用于向所述光生物反应器提供微藻生长所需光照。

6.根据权利要求5所述的微藻培养系统，其特征在于，所述光照装置包括灯管安装件和至少两根灯管，各所述灯管间隔安装于所述灯管安装件上；所述光照装置与所述光生物反应器平行相对设置。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的微藻培养系统，其特征在于，所述混合调控系统还包括混合器，所述混合器与所述藻液调节器连接，用于将藻种和营养基质混合成藻液，及向所述藻液调节器提供所述藻液。

8.根据权利要求7所述的微藻培养系统，其特征在于，所述微藻培养系统还包括原位采收系统，所述原位采收系统包括藻液收集器，所述藻液收集器与所述第二管式光生物反应器连接，用于接收所述第二管式光生物反应器反应培养后的藻液，并进行沉降浓缩处理，形成上清液和浓缩藻液。

9.根据权利要求8所述的微藻培养系统，其特征在于，所述原位采收系统还包括沉淀池和微藻炼油装置；所述沉淀池与所述藻液收集器连接，用于接收所述上清液并进行沉淀处理；所述微藻炼油装置与所述藻液收集器的底部连接，用于接收所述浓缩藻液并进行炼油。

10.根据权利要求8所述的微藻培养系统，其特征在于，所述微藻培养系统还包括藻液循环系统，所述藻液循环系统包括循环管道和循环泵，所述循环管道连通所述藻液收集器的底部与所述混合器，所述循环泵设于所述循环管道上。

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