CN218262495U - 能实现自然光源与内置光源切换的微藻光生物反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了能实现自然光源与内置光源切换的微藻光生物反应器，包括内置光源、螺旋管、外壳、上盖板、下盖板和照度传感器；上盖板与下盖板上下平行布设；内置光源、螺旋管和外壳从内至外依次同轴布设在上盖板与下盖板之间；螺旋管为具有中空腔的中空管，螺旋管的中空腔内填充有微藻培养液；螺旋管的顶端从上盖板中伸出，形成培养液出口；螺旋管的底端从下盖板中伸出，形成培养液入口；外壳包括沿周向均匀布设的N瓣弧形板，其中，N≥4；每瓣弧形板均能沿上盖板底面和下盖板顶面滑移并收纳在相邻瓣弧形板内部；照度传感器设置在上盖板或外壳上，用于检测自然光的光照强度，通过外壳的打开和关闭，实现利用自然光源与内置光源的切换。

Description

能实现自然光源与内置光源切换的微藻光生物反应器

技术领域

本实用新型涉及一种光生物反应器，特别是能实现自然光源与内置光源切换的微藻光生物反应器。

背景技术

微藻是能进行光合作用的单细胞或细胞聚集体生物，主要通过光自养的培养方式固定CO₂。光合自养定义为微藻只需要光和无机物就能生长，微藻利用光合作用将无机化合物转化为有机化合物。

光生物反应器是指用于培养光合微小生物及具有光合能力的植物组织、细胞的设施或装置，通常具有光、温、pH、营养盐、气体交换等培养条件的调节控制系统，能进行半连续或连续培养并具有较高的光能利用率，因而能获得较高的生物密度和单位面（体）积产量。

自工业化时代以来，全球大量使用煤炭、石油和天然气等化石燃料进行工业生产。近年来，人类活动向大气排放的CO₂量逐年加速增加。CO₂在大气中积累加重了温室效应现象，这可能会提高地球的平均温度，并已造成多次严重的自然环境灾害。碳捕集作为减少CO₂排放一种非常有效的手段，受到业界越来越多的重视。目前，捕集CO₂的方法大致分为两种，一是采用化学法，二是采用生物法。相对于化学捕集法，在利用微藻捕集CO₂时，因为微藻的生长可以将太阳能作为能量来源，减少了过程中的能耗。同时，微藻在生长过程中能消耗污水的氮磷等营养物质，固定空气中的CO₂，在体内合成生物油脂，因此可以降低污水中氮磷等物质的含量。因此利用废水养殖微藻，既能保护环境又能获得能源，能够变废为宝，实现资源的合理化利用，解决当今社会面临的能源短缺与环境污染问题。

公开号为CN101629142B的专利是内置光源光生物反应器，包括罐体和插在罐体中的发光管，所述发光管包括有下端封闭的透明玻璃管壳及插在透明玻璃管壳内的管状的LED支架，透明玻璃管壳上端固定在罐体的顶盖上，在LED支架的管壁上分布有多个LED安装孔，在LED安装孔中安置有发光二极管。本实用新型光源体积小、易于调节、光源内置于培养罐内、工作时发热小、散热能力强、光源利用率高、能耗低、使用寿命长。

公开号为CN102876561A的专利是一种实现微藻闪光效应的气升式光生物反应器，包括罐体、导流筒、气体分布器、顶盖和内光源，所述内光源为分段发光的棒状光源；所述的棒状光源与微藻培养液的流动方向平行；所述的棒状光源由发光段和非发光段连续交替组成，用于在其周围形成连续交替的光区和暗区。本实用新型能够充分发挥藻细胞的“闪光效应”，提高微藻规模培养的光能利用率，液体混合好，气液传质强度高，剪切力低。

公开号为CN109182102A的专利是一种用于微藻培养的圆环型光生物反应器，包括无盖容器、底板，无盖容器与底板之间通过竖直的镜面外壳连接，形成一个腔体，在腔体内侧上部设有气体管道，气体管道，所述气体管道上设有充气口，沿气体管道的内环均匀设有柱式光生物反应器，柱式光生物反应器连接气体管道，柱式光生物反应器之间，通过设置在柱式光生物反应器下部的液体管道连接，形成液体流道；在腔体的中心位置设有灯柱，柱式光生物反应器包括玻璃管和设置在玻璃纤维布上的贴壁培养平板，玻璃纤维布悬挂在玻璃管内，在贴壁培养平板上接种藻类细胞，提供了一种结构简单、节省空间、光照利用率高、产率高等优点的光生物反应器。

公开号为CN212051347U的专利是一种光源旋转式生物反应器，包括柱状的反应桶和进料管，所述反应桶的下方设有出口；还包括设置于反应桶内部的可旋转的柱式装置；所述柱式装置设置在反应桶中央，包括相对设置的上板和下板，以及夹设在上板和下板之间的筒体；所述筒体的外壁上设有光源柱，所述光源柱的一端与所述上板连接，另一端与下板连接；所述进料管下端的管壁与所述筒体的外壁相连。可旋转的柱式装置可带动光源柱旋转，保证三根内光源柱同时旋转运行，在保证A/V不变的条件下，光源柱可以很好的满足反应器空间内各方位的光照，保证了藻液单位时间内光通量密度的一致，节省了一定的光电消耗，达到最大化的光能利用效率。

公开号为CN213327552U的专利是一种内置光源的微藻培养用光生物反应器，包括外筒和安装在外筒顶部的筒盖，筒盖上圆周安装有若干个石英玻璃管，石英玻璃管内安装有电连接的内置光源，石英玻璃管外壁设有环形清理框，环形清理框一侧连有竖直的操作杆，竖直的操作杆顶部穿出筒盖外，竖直操作杆上螺纹安装有架设螺母，架设螺母位于筒盖的上表面，筒盖中间位置设有竖直的鼓气管，鼓气管侧壁上设有若干分支气管，分支气管的出气口处安装有气石。本实用新型将内置光源插入石英玻璃管内，能内置在生物反应器中，提高设备利用率，体积小，利用石英玻璃管隔离，石英玻璃管能够通过环形清理框进行表面清理，光波长穿透性好，能够封闭式培养，可防止外源污染。

光照对于微藻的生长是一个非常重要的条件，光合作用光反应的进行有助于藻类对CO₂的固定，当光照强度小于一定程度时，藻细胞就会停止生长。微藻的光源可以是内置光源，也可以是自然光。以上专利都是只提供了内置光源作为微藻生长的能量来源，这就导致在光照充足的时候，不能利用自然光来提供微藻生长的能量，从而有效地利用太阳能。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供能实现自然光源与内置光源切换的微藻光生物反应器，该能实现自然光源与内置光源切换的微藻光生物反应器通过外壳的打开和关闭，实现利用自然光源与内置光源的切换。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

能实现自然光源与内置光源切换的微藻光生物反应器，包括内置光源、螺旋管、外壳、上盖板、下盖板和照度传感器；上盖板与下盖板上下平行布设；内置光源、螺旋管和外壳从内至外依次同轴布设在上盖板与下盖板之间。

螺旋管为具有中空腔的中空管，螺旋管的中空腔内填充有微藻培养液；螺旋管的顶端从上盖板中伸出，形成培养液出口；螺旋管的底端从下盖板中伸出，形成培养液入口。

外壳包括沿周向均匀布设的N瓣弧形板，其中，N≥4；每瓣弧形板均能沿上盖板底面和下盖板顶面滑移并收纳在相邻瓣弧形板内部。

照度传感器设置在上盖板或外壳上，用于检测自然光的光照强度。

优选地，外壳的每瓣弧形板内表面均设置有反光层。

优选地， 上盖板的底面和下盖板的顶面均设置有与弧形板数量相等的滑轨，且滑轨位置与弧形板位置一一对应；弧形板能沿对应滑轨进行周向滑移。

优选地，与弧形板数量相等的滑轨形成为等间距的同心圆或同心圆弧。

优选地，还包括石英玻璃管，石英玻璃管同轴设置在内置光源与螺旋管之间。

优选地，内置光源通过多个支架与石英玻璃管相连接。

优选地，每瓣弧形板的左外侧壁面或右外侧壁面均设置有把手。

本实用新型具有如下有益效果：

当自然光照充足时，打开外壳，太阳光作为微藻生长的光源；当自然光照不充足时，打开外壳并调节内置光源，太阳光和内置光源共同作为微藻生长的光源；当自然光过弱时，关闭外壳，内置光源作为微藻生长的光源，通过外壳的打开和关闭，既能利用自然光也能利用内置光源。

附图说明

图1是本实用新型能实现自然光源与内置光源切换的微藻光生物反应器的结构示意图。

图2为能实现自然光源与内置光源切换的微藻光生物反应器的轴测图。

图3为能实现自然光源与内置光源切换的微藻光生物反应器的局部剖视轴测图。

图4为能实现自然光源与内置光源切换的微藻光生物反应器的打开外壳示意图。

图5为上盖板或下盖板的滑轨示意图。

其中有：1.上盖板；2.内置光源；3.石英玻璃管；4.支架；5.螺旋管；6.外壳；7.下盖板；8.把手；9.照度传感器；10.滑轨。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”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，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，能实现自然光源与内置光源切换的微藻光生物反应器，包括内置光源2、螺旋管5、外壳6、上盖板1、下盖板7和照度传感器9；上盖板1与下盖板7上下平行布设；内置光源2、螺旋管5和外壳6从内至外依次同轴布设在上盖板1与下盖板7之间；优选还包括石英玻璃管3，石英玻璃管3同轴设置在内置光源2与螺旋管5之间，内置光源2通过多个支架4与石英玻璃管3相连接。

螺旋管5为具有中空腔的中空管，螺旋管5的中空腔内填充有微藻培养液；螺旋管5的顶端从上盖板1中伸出，形成培养液出口；螺旋管5的底端从下盖板7中伸出，形成培养液入口。采用螺旋管式反应器形式，实现强烈的旋流式水力流动和搅拌，有利于微藻、二氧化碳以及培养基质的混合和物质交换，从而提高藻类生长效率。

外壳6包括沿周向均匀布设的N瓣弧形板，其中，N≥4；每瓣弧形板均能沿上盖板1底面和下盖板7顶面滑移并收纳在相邻瓣弧形板内部；上盖板1的底面和下盖板7的顶面均设置有与弧形板数量相等的滑轨10，且滑轨10位置与弧形板位置一一对应；弧形板能沿对应滑轨10进行周向滑移。与弧形板数量相等的滑轨10形成为等间距的同心圆或同心圆弧。每瓣弧形板的左外侧壁面或右外侧壁面均设置有把手8，使弧形板的滑动更为方便。每瓣弧形板内表面优选均设置有反光层，可以有效地提高内置光源2的利用率。

照度传感器9设置在上盖板1或外壳6上，用于检测自然光的光照强度。

设自然光的光照强度具有阈值A和B，且A>B，照度传感器9测得自然光的实测值为α。

当α≥A时，打开外壳6，关闭内置光源2，此时自然光的光照强度能维持微藻的生长，自然光作为微藻的唯一光源。

当A>α>B时，打开外壳6，根据α值调节内置光源2的光照强度，使内置光源2的光照强度弥补自然光的光照强度，从而维持微藻的生长，此时自然光与内置光源2共同作为微藻的光源。

当α≤B时，关闭外壳6，打开内置光源2，将内置光源2的光照强度调到微藻能够生长的光照强度，此时内置光源2作为微藻的唯一光源。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.能实现自然光源与内置光源切换的微藻光生物反应器，其特征在于：包括内置光源、螺旋管、外壳、上盖板、下盖板和照度传感器；

上盖板与下盖板上下平行布设；

内置光源、螺旋管和外壳从内至外依次同轴布设在上盖板与下盖板之间；

螺旋管为具有中空腔的中空管，螺旋管的中空腔内填充有微藻培养液；螺旋管的顶端从上盖板中伸出，形成培养液出口；螺旋管的底端从下盖板中伸出，形成培养液入口；

外壳包括沿周向均匀布设的N瓣弧形板，其中，N≥4；每瓣弧形板均能沿上盖板底面和下盖板顶面滑移并收纳在相邻瓣弧形板内部；

照度传感器设置在上盖板或外壳上，用于检测自然光的光照强度。

2.根据权利要求1所述的能实现自然光源与内置光源切换的微藻光生物反应器，其特征在于：所述外壳的每瓣弧形板内表面均设置有反光层。

3.根据权利要求1所述的能实现自然光源与内置光源切换的微藻光生物反应器，其特征在于： 上盖板的底面和下盖板的顶面均设置有与弧形板数量相等的滑轨，且滑轨位置与弧形板位置一一对应；弧形板能沿对应滑轨进行周向滑移。

4.根据权利要求3所述的能实现自然光源与内置光源切换的微藻光生物反应器，其特征在于：与弧形板数量相等的滑轨形成为等间距的同心圆或同心圆弧。

5.根据权利要求1所述的能实现自然光源与内置光源切换的微藻光生物反应器，其特征在于：还包括石英玻璃管，石英玻璃管同轴设置在内置光源与螺旋管之间。

6.根据权利要求5所述的能实现自然光源与内置光源切换的微藻光生物反应器，其特征在于：所述内置光源通过多个支架与石英玻璃管相连接。

7.根据权利要求1所述的能实现自然光源与内置光源切换的微藻光生物反应器，其特征在于：每瓣弧形板的左外侧壁面或右外侧壁面均设置有把手。

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