CN220597481U - 一种光生物反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光生物反应器，包括光生物反应器本体、以及控制模块；所述光生物反应器本体包括用于液体流动的光生物反应器主体管道、以及用于驱动所述光生物反应器主体管道内部液体流动的动力装置；所述控制模块与所述动力装置连接以根据时间控制所述动力装置的启停。本实用新型其设置有控制模块，以根据时间控制动力装置的启停，使得动力装置不需要二十四小时持续工作，实现节能功能，降低用户使用成本；且保证动力装置能够间断启动，以减少光生物反应器主体管道的光生物培养液发生贴壁现象。

Description

一种光生物反应器

技术领域

本实用新型涉及微藻类培养技术领域，尤其涉及一种光生物反应器。

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；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，具有重要社会意义；所以微藻产业显示出广阔的应用前景。

光生物反应器是一种用于光合生物细胞或组织培养、具有较高光合效率的装置。尤其是微藻和光合细菌等生物在最佳条件下能够进行高密度、高产量、高品质的连续、半连续培养。不断研发出新型高效、简易适用于研究和生产的高效光反应器，正成为藻类和光合生物技术发展的重要组成部分。多年的光反应器研究结果表明，管道式的光合反应器具有应用发展前景。

现有技术中，光生物反应器中用于驱动培养液流动的泵体始终处于工作状态，造成了能源的浪费，使得用户的使用成本上升。

实用新型内容

为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种光生物反应器，其设置有控制模块，以根据时间控制动力装置的启停，使得动力装置不需要二十四小时持续工作，实现节能功能，降低用户使用成本；且保证动力装置能够间断启动，以减少光生物反应器主体管道的光生物培养液发生贴壁现象。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案来实现的：

一种光生物反应器，包括光生物反应器本体、以及控制模块；所述光生物反应器本体包括用于液体流动的光生物反应器主体管道、以及用于驱动所述光生物反应器主体管道内部液体流动的动力装置；所述控制模块与所述动力装置连接以根据时间控制所述动力装置的启停。

具体的，所述控制模块根据时间控制所述动力装置的启停通常采用固定时间段开启所述动力装置、在该固定时间段外关闭所述动力装置，例如在八点至十六点、二十点至下一天的五点的时间段内开启所述动力装置，在剩余时间段内关闭所述动力装置；或者采用启动所述动力装置一段时间后关闭所述动力装置，并在关闭所述动力装置一段时间后再次启动，如此循环，例如启动所述动力装置一小时后关闭所述动力装置，并在关闭所述动力装置半小时后再次启动所述动力装置一小时，如此循环。

采用上述结构，所述控制模块根据时间控制所述动力装置的启停使得所述光生物反应器在使用过程中，所述动力装置不需要二十四小时持续工作，实现节能功能，降低用户使用成本；且保证所述动力装置能够间断启动，以减少所述光生物反应器主体管道的光生物培养液发生贴壁现象；具体使用时，用户可以根据培养的光生物种、以及实际使用情况来调节所述动力装置启停的时间；所述控制模块包括输入单元以便于用户调节所述动力装置启停的时间。

进一步地，所述控制模块包括PLC、单片机、时间控制器中的一种。

采用上述结构，使得所述控制模块更加集尘、简化，便于后期维护，也使得所述光生物反应器能够更加稳定的运行；当然，所述控制模块可以采用与、或、非等逻辑电路以及模拟电路搭建而成。

进一步地，所述动力装置包括水泵和/或气泵。

采用上述结构，所述水泵和/或气泵为所述光生物反应器主体管道内部液体流动提供动力；在一些实施例中，所述动力装置只包括水泵或气泵中的一种，在一些实施例中，所述动力装置包括水泵和气泵两种，以便于用户根据使用需求进行择一工作或两者相互辅助协同工作；

且所述气泵为所述光生物反应器主体管道内部液体流动提供动力能够使得所述光生物反应器主体管道内部液体流动时形成波浪状，即能够对光生物培养液进行搅动，使得所述光生物反应器主体管道内的光生物能够更加均匀的接收光照，便于其进行光合作用，有利于光生物的培养，且所述气泵提供动力时能够大大减少对光生物的伤害，确保其存活率。

进一步地，所述光生物反应器本体包括缓冲罐结构，所述光生物反应器主体管道具有进液端和出液端；且所述进液端和所述出液端分别与所述缓冲罐结构连通。

采用上述结构，所述光生物反应器主体管道与所述缓冲罐结构形成循环，便于用户对光生物的培养。

进一步地，所述光生物反应器主体管道包括进液管、出液管、以及具有第一端和第二端的管道主体；所述进液管一端形成为所述进液端、另一端与所述管道主体的第一端连接；所述出液管的一端形成为所述出液端、另一端与所述管道主体的第二端连接；所述管道主体呈水平铺设状或呈具有垂直高度状。

采用上述结构，使得所述光生物反应器主体管道结构更加合理。

进一步地，所述管道主体包括若干主管、以及用于连接所述主管与所述主管的弯管；若干所述主管依靠所述弯管在水平面上形成迂回铺设状，或者若干所述主管依靠所述弯管形成螺旋盘绕上升具有垂直高度状。

采用上述结构，若干所述主管依靠所述弯管在水平面上形成迂回铺设状，或者若干所述主管依靠所述弯管形成螺旋盘绕上升具有垂直高度状，增加了空间利用率；具体的，单个所述主管由若干个主管单元连通形成，以便于实际生产。

进一步地，所述动力装置设置在所述进液管上。

采用上述结构，使得所述光生物反应器的结构更加合理，使得所述动力装置能够更加充分的驱动所述光生物反应器主体管道内部液体流动。

具体的，所述动力装置包括水泵和/或气泵；所述进液管上设置有进气口，所述气泵通过所述进气口向所述光生物反应器主体管道增压；所述水泵设置在所述进液管的进液端与所述缓冲罐结构之间。

采用上述结构，使得所述光生物反应器的结构更加合理；所述进气口设置在所述进液管上，增大了所述气泵对所述光生物反应器主体管道内光生物培养液的搅动范围，使得所述气泵能够更加充分的对所述光生物反应器主体管道的光生物培养液进行搅动。

进一步地，所述进液管上设置有用于清洗球进入所述光生物反应器主体管道内的清洗球入口；所述出液管上设置有用于液体排出的第一排液口，且所述第一排液口处设置有用于启闭所述第一排液口的第一开关。

采用上述结构，当用户想要对所述光生物反应器主体管道时，只需要通过所述清洗球入口将清洗球置入所述光生物反应器主体管道中，启动所述动力装置，推动清洗球在所述光生物反应器主体管道内擦拭管壁，废液通过所述第一排液口排出完成清洗。

进一步地，所述清洗球入口的两侧设置有第一阀门和第二阀门，所述第一阀门用于阻断或导通位于其两侧的管道；所述第二阀门用于阻断或导通位于其两侧的管道；

所述第一排液口与所述缓冲罐结构之间的所述出液管上设置有第三阀门，所述第三阀门用于阻断或导通位于其两侧的管道。

采用上述结构，使得所述光生物反应器的结构更加合理；在放入清洁球时，用户可以先操作所述第一阀门和第二阀门，以将设置有所述清洁球入口的管道段独立出来，以便于用户放入清洁球；待放入清洁球后再次操作所述第一阀门和第二阀门，使得设置有所述清洁球入口的管道段接入，以便于完成后续的清洗过程；

在清洗前，用户需要通过操作所述第三阀门，使得所述出液管与所述缓冲罐结构之间关断，避免清洗废液进入所述缓冲结构，且所述清洗球能够在所述第三阀门处被拦截。

进一步地，所述缓冲罐结构或者光生物反应器主体管道设置有用于液体排出的第二排液口，且所述第二排液口处设置有用于启闭所述第二排液口的第二开关。

采用上述结构，所述第二排液口的设置便于用户在光生物培养过程中进行采样；由于所述光生物反应器主体管道内的光生物培养液相较于所述缓冲罐结构内光生物培养液会被搅动，故所述第二排液口设置在所述缓冲罐结构处，以便于用户采样且不影响所述光生物反应器的稳定运行。

进一步地，所述缓冲罐结构包括缓冲罐本体和连接管，所述缓冲罐本体具有进液口和出液口，所述光生物反应器主体管道的出液端与所述缓冲罐本体的进液口连通，所述连接管的一端与所述缓冲罐本体的出液口连通、另一端与所述光生物反应器主体管道的进液端连通。

具体的，所述连接管与所述缓冲罐本体的底面或靠近底面的位置连通，所述光生物反应器主体管道的进液端的所述缓冲罐本体的顶面或靠近顶面的位置连通；

所述缓冲罐本体上设置有用于排气的排气结构；

所述缓冲罐结构还包括缓冲支撑结构，其用于对所述缓冲罐本体进行支撑。

进一步地，所述光生物反应器本体包括靠近且与所述光生物反应器主体管道匹配的光源。

采用上述结构，用户可以通过所述光源对所述光生物反应器主体管道内的光生物进行光照处理，而不必局限于自然光，有利于光生物成长。

进一步地，所述光生物反应器本体还包括电器柜，所述控制模块设置安装在所述电器柜内。

采用上述结构，使得所述生物反应器结构更加合理，所述电器柜的设置有利于对所述控制模块进行保护。

进一步地，所述光生物反应器本体还包括用于支撑所述光生物反应器本体的主体支撑架。

采用上述结构，使得所述生物反应器结构更加合理。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

(1)本实用新型的光生物反应器，其设置有控制模块，以根据时间控制动力装置的启停，使得动力装置不需要二十四小时持续工作，实现节能功能，降低用户使用成本；且保证动力装置能够间断启动，以减少光生物反应器主体管道的光生物培养液发生贴壁现象。

(2)本实用新型的光生物反应器，其结构设计合理。

附图说明

图1为本实用新型光生物反应器中控制装置与动力装置的连接框图；

图2为本实用新型光生物反应器中光生物反应器本体的立体结构示意图；

图3为图2中A处的放大图；

图4为本实用新型光生物反应器中光生物反应器本体另一角度下的立体结构示意图；

图5为图4中B处的放大图；

图6为本实用新型光生物反应器中光生物反应器主体管道呈垂直设置的立体结构示意图；

附图标记：1、光生物反应器本体；11、光生物反应器主体管道；1101、进液端；1102、出液端；1103、进液管；1104、出液管；1105、管道主体；1105a、第一端；1105b、第二端；1105c、主管；1105c1、主管单元；1105d、弯管；12、动力装置；1201、水泵；1202、气泵；13、缓冲罐结构；1301、缓冲罐本体；1301a、进液口；1301b、出液口；1301c、排气结构；1302、连接管；1303、缓冲支撑结构；14、进气口；15、清洗球入口；16、第一排液口；17、第一开关；18、第一阀门；19、第二阀门；110、第三阀门；111、第二排液口；112、第二开关；113、光源；114、主体支撑架；2、控制模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1—6所示，一种光生物反应器，包括光生物反应器本体1、以及控制模块2；所述光生物反应器本体1包括用于液体流动的光生物反应器主体管道11、以及用于驱动所述光生物反应器主体管道11内部液体流动的动力装置12；所述控制模块2与所述动力装置12连接以根据时间控制所述动力装置12的启停。

具体的，所述控制模块2根据时间控制所述动力装置12的启停通常采用固定时间段开启所述动力装置12、在该固定时间段外关闭所述动力装置12，例如在八点至十六点、二十点至下一天的五点的时间段内开启所述动力装置12，在剩余时间段内关闭所述动力装置12；或者采用启动所述动力装置12一段时间后关闭所述动力装置12，并在关闭所述动力装置12一段时间后再次启动，如此循环，例如启动所述动力装置12一小时后关闭所述动力装置12，并在关闭所述动力装置12半小时后再次启动所述动力装置12一小时，如此循环。

采用上述结构，所述控制模块2根据时间控制所述动力装置12的启停使得所述光生物反应器在使用过程中，所述动力装置12不需要二十四小时持续工作，实现节能功能，降低用户使用成本；且保证所述动力装置12能够间断启动，以减少所述光生物反应器主体管道11的光生物培养液发生贴壁现象；具体使用时，用户可以根据培养的光生物种、以及实际使用情况来调节所述动力装置12启停的时间；所述控制模块2包括输入单元以便于用户调节所述动力装置12启停的时间。

进一步地，所述控制模块2包括PLC、单片机、时间控制器中的一种。

采用上述结构，使得所述控制模块2更加集尘、简化，便于后期维护，也使得所述光生物反应器能够更加稳定的运行；当然，所述控制模块2可以采用与、或、非等逻辑电路以及模拟电路搭建而成。

进一步地，所述动力装置12包括水泵1201和/或气泵1202。

采用上述结构，所述水泵1201和/或气泵1202为所述光生物反应器主体管道11内部液体流动提供动力；在一些实施例中，所述动力装置12只包括水泵1201或气泵1202中的一种，在一些实施例中，所述动力装置12包括水泵1201和气泵1202两种，以便于用户根据使用需求进行择一工作或两者相互辅助协同工作；

且所述气泵1202为所述光生物反应器主体管道11内部液体流动提供动力能够使得所述光生物反应器主体管道11内部液体流动时形成波浪状，即能够对光生物培养液进行搅动，使得所述光生物反应器主体管道11内的光生物能够更加均匀的接收光照，便于其进行光合作用，有利于光生物的培养，且所述气泵1202提供动力时能够大大减少对光生物的伤害，确保其存活率。

进一步地，所述光生物反应器本体1包括缓冲罐结构13，所述光生物反应器主体管道11具有进液端1101和出液端1102；且所述进液端1101和所述出液端1102分别与所述缓冲罐结构13连通。

采用上述结构，所述光生物反应器主体管道11与所述缓冲罐结构13形成循环，便于用户对光生物的培养。

进一步地，所述光生物反应器主体管道11包括进液管1103、出液管1104、以及具有第一端1105a和第二端1105b的管道主体1105；所述进液管1103一端形成为所述进液端1101、另一端与所述管道主体1105的第一端1105a连接；所述出液管1104的一端形成为所述出液端1102、另一端与所述管道主体1105的第二端1105b连接；如图2、4、6所示，所述管道主体1105呈水平铺设状或呈具有垂直高度状。

采用上述结构，使得所述光生物反应器主体管道11结构更加合理。

进一步地，所述管道主体1105包括若干主管1105c、以及用于连接所述主管1105c与所述主管1105c的弯管1105d；若干所述主管1105c依靠所述弯管1105d在水平面上形成迂回铺设状，或者若干所述主管1105c依靠所述弯管1105d形成螺旋盘绕上升具有垂直高度状。

采用上述结构，若干所述主管1105c依靠所述弯管1105d在水平面上形成迂回铺设状，或者若干所述主管1105c依靠所述弯管1105d形成螺旋盘绕上升具有垂直高度状，增加了空间利用率；具体的，单个所述主管1105c由若干个主管单元1105c1连通形成，以便于实际生产。

进一步地，所述动力装置12设置在所述进液管1103上。

采用上述结构，使得所述光生物反应器的结构更加合理，使得所述动力装置12能够更加充分的驱动所述光生物反应器主体管道11内部液体流动。

具体的，所述动力装置12包括水泵1201和/或气泵1202；所述进液管1103上设置有进气口14，所述气泵1202通过所述进气口14向所述光生物反应器主体管道11增压；所述水泵1201设置在所述进液管1103的进液端1101与所述缓冲罐结构13之间。

采用上述结构，使得所述光生物反应器的结构更加合理；所述进气口14设置在所述进液管1103上，增大了所述气泵1202对所述光生物反应器主体管道11内光生物培养液的搅动范围，使得所述气泵1202能够更加充分的对所述光生物反应器主体管道11的光生物培养液进行搅动。

进一步地，所述进液管1103上设置有用于清洗球进入所述光生物反应器主体管道11内的清洗球入口15；所述出液管1104上设置有用于液体排出的第一排液口16，且所述第一排液口16处设置有用于启闭所述第一排液口16的第一开关17。

采用上述结构，当用户想要对所述光生物反应器主体管道11时，只需要通过所述清洗球入口15将清洗球置入所述光生物反应器主体管道11中，启动所述动力装置12，推动清洗球在所述光生物反应器主体管道11内擦拭管壁，废液通过所述第一排液口16排出完成清洗。

进一步地，所述清洗球入口15的两侧设置有第一阀门18和第二阀门19，所述第一阀门18用于阻断或导通位于其两侧的管道；所述第二阀门19用于阻断或导通位于其两侧的管道；

所述第一排液口16与所述缓冲罐结构13之间的所述出液管1104上设置有第三阀门110，所述第三阀门110用于阻断或导通位于其两侧的管道。

采用上述结构，使得所述光生物反应器的结构更加合理；在放入清洁球时，用户可以先操作所述第一阀门18和第二阀门19，以将设置有所述清洁球入口的管道段独立出来，以便于用户放入清洁球；待放入清洁球后再次操作所述第一阀门18和第二阀门19，使得设置有所述清洁球入口的管道段接入，以便于完成后续的清洗过程；

在清洗前，用户需要通过操作所述第三阀门110，使得所述出液管1104与所述缓冲罐结构13之间关断，避免清洗废液进入所述缓冲结构，且所述清洗球能够在所述第三阀门110处被拦截。

进一步地，所述缓冲罐结构13或者光生物反应器主体管道11设置有用于液体排出的第二排液口111，且所述第二排液口111处设置有用于启闭所述第二排液口111的第二开关112。

采用上述结构，所述第二排液口111的设置便于用户在光生物培养过程中进行采样；由于所述光生物反应器主体管道11内的光生物培养液相较于所述缓冲罐结构13内光生物培养液会被搅动，故所述第二排液口111设置在所述缓冲罐结构13处，以便于用户采样且不影响所述光生物反应器的稳定运行。

进一步地，所述缓冲罐结构13包括缓冲罐本体1301和连接管1302，所述缓冲罐本体1301具有进液口1301a和出液口1301b，所述光生物反应器主体管道11的出液端1102与所述缓冲罐本体1301的进液口1301a连通，所述连接管1302的一端与所述缓冲罐本体1301的出液口1301b连通、另一端与所述光生物反应器主体管道11的进液端1101连通。

具体的，所述连接管1302与所述缓冲罐本体1301的底面或靠近底面的位置连通，所述光生物反应器主体管道11的进液端1101的所述缓冲罐本体1301的顶面或靠近顶面的位置连通；

所述缓冲罐本体1301上设置有用于排气的排气结构1301c；

所述缓冲罐结构13还包括缓冲支撑结构1303，其用于对所述缓冲罐本体1301进行支撑。

进一步地，所述光生物反应器本体1包括靠近且与所述光生物反应器主体管道11匹配的光源113。

采用上述结构，用户可以通过所述光源113对所述光生物反应器主体管道11内的光生物进行光照处理，而不必局限于自然光，有利于光生物成长。

进一步地，所述光生物反应器本体1还包括电器柜，所述控制模块2设置安装在所述电器柜内。

采用上述结构，使得所述生物反应器结构更加合理，所述电器柜的设置有利于对所述控制模块2进行保护。

进一步地，所述光生物反应器本体1还包括用于支撑所述光生物反应器本体1的主体支撑架114。

采用上述结构，使得所述生物反应器结构更加合理。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种光生物反应器，其特征在于：包括光生物反应器本体(1)、以及控制模块(2)；所述光生物反应器本体(1)包括用于液体流动的光生物反应器主体管道(11)、以及用于驱动所述光生物反应器主体管道(11)内部液体流动的动力装置(12)；所述控制模块(2)与所述动力装置(12)连接以根据时间控制所述动力装置(12)的启停。

2.根据权利要求1所述的光生物反应器，其特征在于：所述控制模块(2)包括PLC、单片机、时间控制器中的一种。

3.根据权利要求1所述的光生物反应器，其特征在于：所述动力装置(12)包括水泵(1201)和/或气泵(1202)。

4.根据权利要求1所述的光生物反应器，其特征在于：所述光生物反应器本体(1)包括缓冲罐结构(13)，所述光生物反应器主体管道(11)具有进液端(1101)和出液端(1102)；且所述进液端(1101)和所述出液端(1102)分别与所述缓冲罐结构(13)连通。

5.根据权利要求4所述的光生物反应器，其特征在于：所述光生物反应器主体管道(11)包括进液管(1103)、出液管(1104)、以及具有第一端(1105a)和第二端(1105b)的管道主体(1105)；所述进液管(1103)一端形成为所述进液端(1101)、另一端与所述管道主体(1105)的第一端(1105a)连接；所述出液管(1104)的一端形成为所述出液端(1102)、另一端与所述管道主体(1105)的第二端(1105b)连接；所述管道主体(1105)呈水平铺设状或呈具有垂直高度状。

6.根据权利要求5所述的光生物反应器，其特征在于：所述管道主体(1105)包括若干主管(1105c)、以及用于连接所述主管(1105c)与所述主管(1105c)的弯管(1105d)；若干所述主管(1105c)依靠所述弯管(1105d)在水平面上形成迂回铺设状，或者若干所述主管(1105c)依靠所述弯管(1105d)形成螺旋盘绕上升具有垂直高度状。

7.根据权利要求5所述的光生物反应器，其特征在于：所述动力装置(12)设置在所述进液管(1103)上；

所述动力装置(12)包括水泵(1201)和/或气泵(1202)；所述进液管(1103)上设置有进气口(14)，所述气泵(1202)通过所述进气口(14)向所述光生物反应器主体管道(11)增压；所述水泵(1201)设置在所述进液管(1103)的进液端(1101)与所述缓冲罐结构(13)之间。

8.根据权利要求5所述的光生物反应器，其特征在于：所述进液管(1103)上设置有用于清洗球进入所述光生物反应器主体管道(11)内的清洗球入口(15)；所述出液管(1104)上设置有用于液体排出的第一排液口(16)，且所述第一排液口(16)处设置有用于启闭所述第一排液口(16)的第一开关(17)；

所述清洗球入口(15)的两侧设置有第一阀门(18)和第二阀门(19)，所述第一阀门(18)用于阻断或导通位于其两侧的管道；所述第二阀门(19)用于阻断或导通位于其两侧的管道；

所述第一排液口(16)与所述缓冲罐结构(13)之间的所述出液管(1104)上设置有第三阀门(110)，所述第三阀门(110)用于阻断或导通位于其两侧的管道。

9.根据权利要求4所述的光生物反应器，其特征在于：所述缓冲罐结构(13)或者光生物反应器主体管道(11)设置有用于液体排出的第二排液口(111)，且所述第二排液口(111)处设置有用于启闭所述第二排液口(111)的第二开关(112)；

所述缓冲罐结构(13)包括缓冲罐本体(1301)和连接管(1302)，所述缓冲罐本体(1301)具有进液口(1301a)和出液口(1301b)，所述光生物反应器主体管道(11)的出液端(1102)与所述缓冲罐本体(1301)的进液口(1301a)连通，所述连接管(1302)的一端与所述缓冲罐本体(1301)的出液口(1301b)连通、另一端与所述光生物反应器主体管道(11)的进液端(1101)连通。

10.根据权利要求1所述的光生物反应器，其特征在于：所述光生物反应器本体(1)包括靠近且与所述光生物反应器主体管道(11)匹配的光源(113)；

所述光生物反应器本体(1)还包括电器柜，所述控制模块(2)设置安装在所述电器柜内；

所述光生物反应器本体(1)还包括用于支撑所述光生物反应器本体(1)的主体支撑架(114)。