CN217265080U - 菌藻共生光生物反应器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及生物反应器技术领域，公开一种菌藻共生光生物反应器，包括：外壳，具有内腔，开设有第一开孔和第二开孔，所述第一开孔和所述第二开孔与所述内腔相连通；固定板，设于所述内腔且与所述外壳底部固定连接；灯板，设于所述外壳内壁，用于照射所述固定板；半导体制冷制热模块，与所述外壳贴合且固定连接，用于改变所述内腔的温度；温度传感器，设于所述内腔，用于获取所述内腔的温度；控制器，与所述灯板、所述温度传感器和所述半导体制冷制热模块均电连接，用于控制所述灯板的开闭和根据所述温度传感器获取的温度控制所述半导体制冷制热模块的工作。本申请通过控制光照和温度条件，提高菌藻共生光生物反应器的污水净化效率。

Description

菌藻共生光生物反应器

技术领域

本申请涉及光反应器技术领域，例如涉及一种菌藻共生光生物反应器。

背景技术

目前，菌藻共生系统是利用藻类和细菌两类生物之间的生理功能协同作用来净化污水的淡水生态系统。藻类植物通过光合作用利用水中的CO₂和NH⁴⁺、PO4^3-等营养物质，合成自身细胞物质并释放出O₂；好氧细菌则利用水中O₂对有机污染物进行分解、转化，产生CO₂和上述营养物质，以维持藻类的生长繁殖，如此循环往复，实现污水的生物净化作用。

相关技术中提供了一种光生物反应器，包括外壳、底座、培养柱和灯柱，外壳套接在底座外围，培养柱与灯柱安装在外壳内，底座上开设有安装槽，培养柱底部插接在安装槽内，安装槽外围设置有环形导轨，灯柱与环形导轨动力连接，灯柱与培养柱环绕配合，培养柱底部开设有水孔，水孔贯通底座，外壳一侧设置有液体输送装置，液体输送装置与水孔相互连通，培养柱的顶部开设有第一气孔，外壳上开设有第二气孔，第一气孔上连接有气管，气管穿过第二气孔，第二气孔外设置有气泵，气管的外端插接在气泵的出气口上，气管内端延伸至培养柱内，外壳的外壁上设置有定时器、控制模块和开关，定时器与控制模块电连接，控制模块与开关电连接，开关与灯柱电连接。

在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：

相关技术中的光生物反应器通过控制光合作用中有重要影响的光照因素，并不能充分保证光合作用的效率，导致光生物反应器的污水处理速率较低。

实用新型内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本公开实施例提供一种菌藻共生光生物反应器，以解决光生物反应器的污水处理速率较低的问题。

本申请的实施例提供一种菌藻共生光生物反应器，所述菌藻共生光生物反应器包括：外壳，具有内腔，开设有第一开孔和第二开孔，所述第一开孔和所述第二开孔与所述内腔相连通；固定板，设于所述内腔且与所述外壳底部固定连接；灯板，设于所述外壳内壁，用于照射所述固定板；半导体制冷制热模块，与所述外壳贴合且固定连接，用于改变所述内腔的温度；温度传感器，设于所述内腔，用于获取所述内腔的温度；控制器，与所述灯板、所述温度传感器和所述半导体制冷制热模块均电连接，用于控制所述灯板的开闭和根据所述温度传感器获取的温度控制所述半导体制冷制热模块的工作。

在一些可选实施例中，所述半导体制冷制热模块包括：接触片，与所述外壳贴合且与所述外壳固定连接；导热件，与所述接触片相连接；半导体制冷片，与所述导热件相连接；散热片，与所述半导体制冷片相连接；其中，所述接触片、所述导热件、所述半导体制冷片和所述散热片依次叠置连接。

在一些可选实施例中，所述半导体制冷制热模块还包括：电流方向切换器，与所述半导体制冷片电连接，用于改变流向所述半导体制冷片的电流方向；电源，与所述电流方向切换器电连接。

在一些可选实施例中，所述固定板与所述外壳可拆卸连接。

在一些可选实施例中，所述固定板上开设有用于固定菌藻的凹槽。

在一些可选实施例中，所述固定板竖向设置于内腔，所述固定板的两侧板面相对的内腔的腔壁上均设置有所述灯板。

在一些可选实施例中，所述灯板上均匀分布有多个LED灯珠。

在一些可选实施例中，所述外壳的顶部开设第三开孔，所述第三开孔用于进行气流交换。

在一些可选实施例中，所述菌藻共生光生物反应器还包括：过滤网，设于所述第二开孔处。

本公开实施例提供的菌藻共生光生物反应器，可以实现以下技术效果：

通过在外壳内设置固定板将菌藻固定在固定板上，通过设置灯板为菌藻提供光照，通过设置半导体制冷制热模块、温度传感器和控制器可以控制半导体制冷制热模块的工作，进而控制内腔的温度和光照，使菌藻始终处在最适宜光合作用进行的温度和光照情况下，能够有效地提高菌藻光合作用的效率，进而提高光生物反应器的污水处理效率。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1是本公开实施例提供的一个菌藻共生光生物反应器的剖面结构示意图；

图2是本公开实施例提供的沿图1中A-A处的剖面结构示意图；

图3是本公开实施例提供的半导体制冷制热模块的剖面结构示意图；

图4是本公开实施例提供的一个灯板的结构示意图；

图5是本公开实施例提供的另一个灯板的结构示意图。

附图标记：

10：外壳；11：内腔；12：第一开孔；13：第二开孔；14：第三开孔；15：固定板安装部；20：固定板；21：凹槽；30：灯板；31：LED灯珠；40：半导体制冷制热模块；41：接触片；42：导热件；43：半导体制冷片；44：散热片；45：电流方向切换器；46：电源；50：过滤网。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本公开实施例中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”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。这些术语主要是为了更好地描述本公开实施例及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本公开实施例中的具体含义。

另外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开实施例中的具体含义。

除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

本公开实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。

术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

随着我国工农业生产大规模地发展，氮磷等营养物质在生活污水中含量持续增加且排放地点日趋集中，水体中氮磷等营养物质的污染问题已经引起普遍关注，是我国环境保护亟待解决的难题，采用菌藻生物系统，利用藻类光合作用释放出的氧气为好氧和微需氧等菌类生长提供氧源，而菌类代谢释放二氧化碳又为藻类光合作用提供碳源，同时细菌和藻类等的生长会摄入大量碳、氮和磷，从而可以实现碳氮磷的深度去除，具有去除污水中氮磷能耗小、二次污染低的优点。

光生物反应器是指光生物设计有光源系统的主体为透明材料的生物反应器，主要用于可进行光合作用的微藻、植物细胞、光合细菌的培养。

结合图1-5所示，本公开实施例提供一种菌藻共生光生物反应器，包括外壳10、固定板20、灯板30、半导体制冷制热模块40、温度传感器(图中未示出)和控制器(图中未示出)。

外壳10为具有中孔内腔11的结构，外壳10的结构可以为长方体，也可以为圆柱体，还可以为其他结构，示例性的本申请中以长方体结构为例进行说明。

外壳10的壁面上开设有第一开孔12、第二开孔13和第三开孔14，第一开孔12、第二开孔13和第三开孔14均与内腔11相连通。

第一开孔12的位置可以设置在外壳10的顶部，也可以设置在外壳10的左侧壁的底部，优选地，第一开孔12设置在外壳10的左侧壁的底部。

这样，污水通过第一开孔12流入菌藻共生光生物反应器内，而且设置在左侧壁使污水可以沿着侧壁流下，可以防止污水溅射到菌藻共生光生物反应器的侧壁上影响用户进行观察。

第二开孔13设置在外壳10的右侧壁的上部，这样，可以使经过菌藻处理的污水从第二开孔13流出菌藻共生光生物反应器，避免部分从第一开孔12流入菌藻共生光生物反应器并沉积在底部的杂质从第二开孔13流出。

可选地，过滤装置(图中未示出)设置在第一开孔12距离内腔11的距离远的一端，用于防止污水中较大的颗粒流进第一开孔12或者流入菌藻共生光生物反应器并在内腔11中沉积，进而造成第一开孔12的堵塞或造成菌藻共生光生物反应器内泥沙或其他大颗粒杂质较多的情况。

可选地，第二开孔13处设置有过滤网50，通过设置过滤网50可以有效地防止菌藻或污水中较大的颗粒从第二开孔13流出菌藻共生光生物反应器。

第三开孔14设置在外壳10的顶部，便于反应器与外界环境进行空气交换，通过设置第三开孔14可以为藻类植物提供充足的二氧化碳，保证藻类植物光合作用的正常进行。

可选地，外壳10的顶部开设有观察口，通过设置观察口用户可以及时了解和观察菌藻共生光生物反应器内部的情况。

可选地，外壳10的侧壁上部分为透明材料制成，例如玻璃、亚克力板等。这样，用户可以通过该区域及时地观察和了解菌藻共生光生物反应器内部的情况。

固定板20设于内腔且与外壳10底部固定连接，示例性的，外壳10底部设置有固定板安装部15，固定板20固定在固定板安装部15，二者通过卡接的方式连接。固定板20上开设有多个凹槽21，凹槽21可以将菌藻固定在固定板20，防止在使用过程中因为污水在菌藻共生光生物反应器内的流动而导致菌藻移位，进而导致菌藻不能受到灯板30发出的光线照射，影响藻类植物光合作用的进行。

灯板30的数量可以为一个或多个，优选地，灯板30的数量为两个，灯板30设置在固定板20的两个板面朝向的外壳10壁面上，如图1中所示。灯板30上设置有一个或多个LED灯珠，优选地，LED灯珠的数量为多个，LED灯珠均布在灯板30上，示例性的如图4和图5中所示，LED灯珠间隔一定得间距均匀排布在灯板30上。

这样，通过在前后壁面设置灯板30，使固定板20的前后都能受到光照，能够保证菌藻进行光合作用有充足的光照，而且采用LED灯珠相比于采用白炽灯等其他光源，由于LED光源因其具有光效高，耗电量少，体积小，成本低，并且无污染的特点，以及LED的光谱较窄，一般为20～30nm。在这个光谱范围，采用多个LED灯珠几乎可以组成任何需要的光谱形状，进而可以有效地提高藻类植物接收到的光照量，提高藻类植物光合作用的效率。

灯板30与外壳10可拆卸连接，可拆卸连接的形式可以为通过滑槽和滑块相连接，也可以为通过固定胶粘结在外壳10上，可以理解灯板30和外壳10的可拆卸连接形式不唯一。

这样，便于用户进行后期的维修或者更换使用。

半导体制冷制热模块40贴合外壳10固定连接，半导体制冷制热模块40用于控制内腔11的温度，温度传感器设于菌藻共生光生物反应器内，用于获取内腔11的温度，控制器与灯板30、温度传感器和半导体制冷制热模块40均电连接，用于控制灯板30的开闭和根据温度传感器获取的温度控制半导体制冷制热模块40的工作。

半导体制冷制热模块40设置在外壳10的外壁，与外壳10的外壁固定连接，外壳10采用导热性较好的金属合金材料制成，这样有利于降低热量传导的损耗，降低能量消耗，

一般藻类植物可在10～35℃下正常地进行光合作用，其中以25～30℃最适宜，示例性的，在藻类植物进行光合作用时，控制器将控制内腔11温度处于25～30℃，当温度传感器检测到内腔11温度低于25摄氏度时，控制器将控制半导体制冷制热模块40开启制热模式，当内腔11温度高于25摄氏度时，控制器控制半导体制冷制热模块40关闭；当温度传感器检测到内腔11温度高于30摄氏度时，控制器将控制半导体制冷制热模块40开启制冷模式，当内腔11温度低于30摄氏度时，控制器控制半导体制冷制热模块40关闭。

控制器可以根据控制器内储存的时间数据控制灯板30上LED灯珠的开馆时间，进而控制藻类植物的光照条件。

采用本公开实施例，通过在菌藻共生光生物反应器设置半导体制冷制热模块40，灯板30以及与二者均电连接的控制器，可以控制菌藻共生光生物反应器内的光照条件和温度条件，保证菌藻共生光生物反应器内的藻类植物始终处在适宜光合作用进行的环境条件下，通过提高光合作用速率进而提高了菌藻共生光生物反应器净化污水的效率。

在一些实施例中，半导体制冷制热模块40包括：接触片41、导热件42、半导体制冷片43和散热片44，其中，接触片41、导热件42、半导体制冷片43和散热片44依次连接。

接触片41的一侧与外壳10固定连接，固定连接的形式可以为螺栓螺母连接。接触片41的另一侧与导热件42固定连接，导热件42背离接触片41的一侧与半导体制冷片43固定连接，半导体制冷片43背离导热件42的一侧与散热片44固定连接。

散热片44可以为铝制品，也可以铜制品，还可以为其他导热性较好的金属或合金材料制成的，可以理解，散热片44的材质不唯一。

这样，通过设置接触片41、导热件42、半导体制冷片43和散热片44可以将外壳10的温度降低，利用半导体制冷片43的珀尔帖效应，即当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现为菌藻共生光生物反应器制冷的目的。

在一些实施例中，半导体制冷制热模块40还包括：电源46和电流方向切换器45，电流方向切换器45设置在电源46和半导体制冷片43之间且与电源46和半导体制冷片43均电连接，用于改变电源46的电流方向。

电源46可以为移动电源46，也可以为市电。

电流方向切换器45设置有用于向半导体制冷片43施加正反向电压并控制半导体制冷片43输出功率的控制电路板。

采用本公开实施例，电源46流出的电流经过电流方向切换器45流入半导体制冷片43内，通过控制电流方向切换器45输出的电流的正反，可以控制半导体制冷片43的冷端和热端的位置，进而实现半导体制冷制热模块40的加热模式和制冷模式的切换。

在一些实施例中，固定板20与外壳10可拆卸连接。

固定板20与外壳10可拆卸连接的形式可以为通过卡槽和卡块相卡接，可以通过滑槽和滑块相固定连接，可以理解，固定板与外壳10可拆卸连接的形式包括但不限于以上两种可拆卸连接的形式。

示例性的，如图1中所示，外壳10的底部的凸起形成固定板安装部15，固定板20安装在固定板安装部15，固定板20的底端设置有凸块，固定板安装部15的顶部与固定板20相对应的位置设置有与凸块相适配的凹槽21，二者通过卡接的形式相连接。

这样，便于用户将固定板20从菌藻共生光生物反应器内拆卸出来进行操作和观察。

以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开的实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种菌藻共生光生物反应器，其特征在于，包括：

外壳(10)，具有内腔(11)，开设有第一开孔(12)和第二开孔(13)，所述第一开孔(12)和所述第二开孔(13)与所述内腔(11)相连通；

固定板(20)，设于所述内腔(11)且与所述外壳(10)底部固定连接；

灯板(30)，设于所述外壳(10)内壁，用于照射所述固定板(20)；

半导体制冷制热模块(40)，与所述外壳(10)贴合且固定连接，用于改变所述内腔(11)的温度；

温度传感器，设于所述内腔(11)，用于获取所述内腔(11)的温度；

控制器，与所述灯板(30)、所述温度传感器和所述半导体制冷制热模块(40)均电连接，用于控制所述灯板(30)的开闭和根据所述温度传感器获取的温度控制所述半导体制冷制热模块(40)的工作。

2.根据权利要求1所述的菌藻共生光生物反应器，其特征在于，所述半导体制冷制热模块(40)包括：

接触片(41)，与所述外壳(10)贴合且固定连接；

导热件(42)，与所述接触片(41)相连接；

半导体制冷片(43)，与所述导热件(42)相连接；

散热片(44)，与所述半导体制冷片(43)相连接；

其中，所述接触片(41)、所述导热件(42)、所述半导体制冷片(43)和所述散热片(44)依次叠置连接。

3.根据权利要求2所述的菌藻共生光生物反应器，其特征在于，所述半导体制冷制热模块(40)还包括：

电流方向切换器(45)，与所述半导体制冷片(43)电连接，用于改变流向所述半导体制冷片(43)的电流方向；

电源(46)，与所述电流方向切换器(45)电连接。

4.根据权利要求1所述的菌藻共生光生物反应器，其特征在于，所述固定板(20)与所述外壳(10)可拆卸连接。

5.根据权利要求1所述的菌藻共生光生物反应器，其特征在于，所述固定板(20)上开设有用于固定菌藻的凹槽(21)。

6.根据权利要求1所述的菌藻共生光生物反应器，其特征在于，所述固定板(20)竖向设置于内腔，所述固定板(20)的两侧板面相对的内腔的腔壁上均设置有所述灯板(30)。

7.根据权利要求1所述的菌藻共生光生物反应器，其特征在于，所述灯板(30)上均匀分布有多个LED灯珠(31)。

8.根据权利要求1所述的菌藻共生光生物反应器，其特征在于，所述外壳(10)的顶部开设第三开孔(14)，所述第三开孔(14)用于进行气流交换。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的菌藻共生光生物反应器，其特征在于，还包括：

过滤网(50)，设于所述第二开孔(13)处。

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