CN2319413Y - 一种管道气升式磁处理光生物反应器微藻养殖装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型是管道气升式磁处理光生物反应器微藻养殖装置,它由空气泵、气阀、进气及排气管、取液及排液管、空气过滤器、气体流量计、CO2钢瓶、气升室、磁处理器、贮液罐、蠕动泵、收获罐、除气室、流量阀、温度传感器,pH电极、O2电极、加料管、浊度传感器、隔板、热交换装置、气体流量计、荧光灯、测光探头、气降室、气泡分布器通过相应管道、气阀、流量阀或连接导线共同连接构成。本实用新型结构简单、容易制造、能显著提高微藻生长速度及某些生化成分含量有利于微藻的高效纯种培养,增加产量、减少污染,能耗低,成本低。

Description

一种管道气升式磁处理光生物反应器微藻养殖装置
本实用新型是管道气升式磁处理光生物反应器微藻养殖装置，属生物工程技术领域，特别涉及微藻的生产设备。
目前国内外的螺旋藻、小球藻、杜氏藻等微藻的养殖普遍采用开放式浅水道生产装置。尽管其操作比较简单，但其存在着如下不足：(1)由于受外环境的影响，难于保持微藻养殖的最佳条件；(2)由于是开放式生产装置，会很易受到灰尘、昆虫、杂菌的污染，故难于实行高质量的纯种养殖；(3)由于是浅水道生产装置，水分容易蒸发，造成其盐度增加，使微藻生长速度缓慢；(4)由于此种养殖设备的光路较长，光照面积与体积之比较低，致使光能和CO2的利用率不高，无法实现高细胞密度生物养殖；(5)占地面积大、藻液浓度低、微藻产量低，如螺旋藻的产量仅为0.5g/L(细胞干重)左右，因此生产成本高、收获费用高。
本实用新型的目的是研究设计出一种新型高效的、培养与收获一体化、可实现高细胞密度连续性生产的全封闭管道气升式磁处理光生物反应器微藻养殖装置。将流体力场、光场与磁场等物理场有机结合，达到强化微藻生长过程的目的，并采用在线检测与计算机监控等新技术实现生产过程的优化控制，从而克服和解决现有微藻生产装置所存在的难于保持微藻养殖最佳条件、占地面积大、微藻产量低、成本高且无法实现高细胞密度生物养殖等缺点和问题。
本实用新型是通过下述结构技术方案来实现的：管道气升式磁处理光生物反应器微藻养殖装置的结构组成示意图如图1所示，其中，本光生物反应器的进气装置部分的结构示意图如图2所示。本光生物反应器由空气泵1、气阀2、6、1 2，进气管3、取液管4、空气过滤器5、气体流量计7、8，CO2钢瓶9、气升室管道10、磁处理器11、贮液罐13、蠕动泵14、收获罐15、除气室16、流量阀17、38、排液管18、温度传感器19、pH电极20、排气管21、O2电极22、加料管23、浊度传感器24、隔板26、热交换装置28、液体流量计30、萤光灯34、测光探头35、气降室管道36、气泡分布器37共同连接构成，其相互连接关系为：数支萤光灯34并联排列，气降室管道36围绕并列的萤光灯34缠绕多圈，气降室管道36上端向上引出依次穿过磁处理器11及热交换装置28与除气室16右下部相连接，除气室16的中间安装隔板26，其顶部安装引出排气管21，其右上部安装引出加料管23并通过流量阀17及管道与蠕动泵14相连接，蠕动泵14通过管道与贮液罐13相连接，除气室16左部安装引出排液管18与收获罐15相连接，其中排液管18安装位置略高于隔板26，加料管23安装位置略高于排液管18，除气室16的左下部安装引出气升室管道10分别与进气管3、取液管4、气降室管道36相连接，进气管3通过气阀2及管道分别与气体流量计7及8相连接，气体流量计7通过气阀6及管道与空气过滤器5相连接，空气过滤器通过管道与空气泵1相连接，气体流量计8通过管道及气阀12与CO2钢瓶9相连接，除气室16的上部液面以下依序安装温度传感器19、pH电极20、O2电极22，浊度传感器24并通过信号传输线分别与温度仪25、PH测定仪27、溶氧测定仪29、浊度仪31相连接，测光探头35装置于气降室36中间外部朝向萤光灯34处并与光照度计33相连接，这些测定仪再与计算机32相连接；液体流量计30通过管道卡接于磁处理器11与气降室管道36相并接，进气装置部分中的气泡分布器37安装于进气管3上端后，从气升室管道10下端插入，气升室管道10从下方与气降室管道36相连接，其左下端与取液管4相连接，取液管4上安装控制阀38，气泡分布器37装置于略高于气降室管道36之位；本光生物反应器的作用原理如下：管道气升式磁处理光生物反应器主要由气升室、气降室、除气室三部分组成，空气或空气与CO2的混合气体由气升室底部鼓入，由于气体鼓入而产生液体压力差带动整个液体循环，从而产生简单而有效的混合。从空气泵1鼓入的空气及CO2钢瓶9输出的CO2均从装于气升式管道10的下端的进气管3通过气泡分布器37进入气升室管道10，再通过气升式管道10进入除气室16，并经除气室16上部的排气管21排出，由此产生的细小气泡导致气升室管道10与气降室管道36中的液体压力差，从而带动藻液在光生物反应器循环管道中循环流动。通过调节进入的空气与CO2的流量来控制藻液循环的速度，通过调节空气与CO2的比例来调控藻液的pH值；通过热交换装置28可控制微藻细胞生长的最佳温度，通过控制萤光灯34发光的支数来控制光照强度，通过磁处理器11可使藻细胞反复接受磁刺激，从而强化微藻的生长过程。除气室16中依序安装的温度传感器19、pH电极20、O2电极22、浊度传感室24可分别与温度仪25、pH测定仪27、溶氧测定仪29、浊度仪31相连接，气降室管道36中安装的测光探头35与光照度计相连接，这些测定的参数信息输入计算机32进行分析处理和在线检测监控，以优化微藻养殖条件和过程；同时本反应器通过加料管23不断添加新鲜培养液或其它营养物以实现连续或流加养殖，通过排液管18将藻细胞回收至收获罐15进行过滤收获。
本实用新型与现有技术相比有如下优点和有益效果：(1)由于本微藻养殖装置引入磁场进行磁处理，利用生物的磁效应，可以显著提高微藻的生长速度、增加产量，并能改善如氨基酸、蛋白质、多糖等营养组成的含量；(2)由于采用管道气升连续循环方式，能产生稳定均匀的搅拌效果，可避免传统的机械搅拌造成的藻体损伤及能源浪费，有利于藻细胞更充分地吸收营养成分及光能，且更有利于溶解氧的溢出，避免其过高对藻体的伤害；；(3)由于采用内部光照，使光能利用率明显增高，特别由于管道气升连续循环方式，藻液有规律地反复进入受光区造成一定的明暗效应，更有利于微藻的生长与代谢；(4)由于采用外部热交换装置，避免了直接加热造成藻液局部过热而导致的微藻死亡；(5)由于可采用在线检测与计算机控制技术来进行自动控制，可调节微藻生长的各种主要因素一如温度、光照度、pH值、溶解氧、细胞浓度等，实现微藻生产过程连续性及高细胞密度生产的自动优化控制；(6)实现微藻养殖与收获一体化；(7)采用全封闭生产装置，减少了水分蒸发、减少了污染物及外界环境条件变化造成的影响，有利于微藻的高效纯种培养(8)采用管道式，可不受地理环境影响，并具有高的光照面积与培养体积之比，有利于高细密度培养；(9)将本装置的除气室加挡板间隔以兼作贮液罐，可解决管道式光生物反应器培养体积小的缺陷问题，使其更适合实际生产的需要；(10)本装置结构简单、能耗低、易于扩大生产。
下面对说明书附图进一步说明如下：图1为管道气升式磁处理光生物反应器微藻养殖装置的结构示意图，图2为本光生物反应器的进气装置部分的结构示意图。
本实用新型的实施方式可为如下：(1)可按图1、图2所示，设计、加工、制造或选购本微藻养殖装置的各组成部件。主要部件如：管道气升磁处理光生物反应器的气升室管道10可采用较细的透明玻璃管或塑料管制成；除气室16采用透明有机玻璃板用机加工方法加工制成；气降室管道36采用比气升室管道10较粗的透明玻璃管或塑料管制成；萤光灯34采用日用荧光灯；磁处理器11可采用可调电磁感应线圈或采用不同磁场强度的永久磁铁；热交换装置28可采用实验室常用的控温水浴装置或其它通用控温装置；蠕动泵14可采用RDB-9型蠕动泵；空气泵1可采用永磁式ACO-777型；空气过滤器5可由活性碳、玻璃丝等材料填制而成；计算机32可选用8098单片机；温度传感器19选用3TC-PT100型；pH电极20可选用E-201型复膜pH电极；O2电极22可采用D0-24型；浊度仪31及浊度传感器24可选用配套的LT300-LA型浊度仪；测光探头35可采用CK型光电传感器；气泡分布器可选用多孔材料制成；(2)采用一般的机加工方法或制造现有光生物反应器的常规方法，加工制造本装置中的管道气升式磁处理光生物反应器的组成部件，然后按图1、图2所示，并按上面说明书所述的连接关系进行安装，便能较好地实现本微藻养殖装置。

Claims (1)

1、一种包括空气泵、进气管、空气过滤器、排气管、排液管的管道气升式磁处理光生物反应器的微藻养殖装置，其特征在于：它由空气泵(1)、气阀(2)、(6)、(12)、进气管(3)、取液管(4)、空气过滤器(5)、气体流量计(7)、(8)、CO2钢瓶(9)、气升室管道(10)、磁处理器(11)、贮液罐(13)、蠕动泵(14)、收获罐(15)、除气室(16)、流量阀(17)、(38)、排液管(18)、温度传感器(19)、pH电极(20)、排气管(21)、O2电极(22)、加料管(23)、浊度传感器(24)、隔板(26)、热交换装置(28)、体流量计(30)、萤光灯(34)、测光探头(35)、气降室管道(36)、气泡分布器(37)共同连接构成，其相互连接关系为：数支萤光灯(34)并联排列，气降室管道(36)围绕并列的萤光灯(34)缠绕多圈，气降室管道(36)上端向上引出依次穿过磁处理器(11)及热交换装置(28)与除气室(16)右下部相连接，除气室(16)的中间安装隔板(26)，其顶部安装引出排气管(21)，其右上部安装引出加料管(23)并通过流量阀(17)及管道与蠕动泵(14)相连接，蠕动泵(14)通过管道与贮液罐(13)相连接，除气室(16)左上部安装引出排液管(18)与收获罐(15)相连接，其中：排液管(18)安装位置略高于隔板(26)，加料管(23)安装位置略高于排液管(18)，除气室(16)的左下部安装引出气升室管道(10)分别与进气管(3)、取液管(4)、气降室管道(36)相连接，进气管(3)通过气阀(2)及管道分别与气体流量计(7)及(8)相连接，气体流量计(7)通过气阀(6)及管道与空气过滤器(5)相连接，空气过滤器(5)通过管道与空气泵(1)相连接，气体流量计(8)通过管道及气阀(12)与CO2钢瓶(9)相连接，除气室(16)的上部液面以下依序安装温度传感器(19)、pH电极(20)、O2电极(22)、浊度传感器(24)并通过信号传输线分别与温度仪(25)、pH测定仪(27)、溶氧测定仪(29)、浊度仪(31)相连接，测光探头(35)装置于气降室(36)中间外部朝向萤光灯(34)处并与光照度计(33)相连接，这些测定仪再与计算机(32)相连接，液体流量计(30)通过管道卡接于磁处理器(11)与气降室管道(36)相并接，进气装置部分中的气泡分布器(37)安装于进气管(3)上端后，从气升室管道(10)下端插入，气升室管道(10)从右下方与气降室管道(36)相连接，其左下端与取液管(4)相连接，取液管(4)上安装流量阀(38)，气泡分布器(37)装置于略高于气降室管道(36)之位。
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