EA018693B1

EA018693B1 - Способ и устройство для фотохимического процесса

Info

Publication number: EA018693B1
Application number: EA201070904A
Authority: EA
Inventors: Мартин Мор; Франц Эммингер
Original assignee: Экодуна Ог
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2009-01-27
Publication date: 2013-09-30
Also published as: CA2712280A1; KR20100107496A; MY150034A; US20100330652A1; JP2011510635A; BRPI0906644A2; EP2242835A1; CN101970636B; US8895289B2; WO2009094680A1; AU2009208355B2; IL206869A0; KR101516231B1; EA201070904A1; CN101970636A; HK1151552A1; ZA201005385B; EG25705A; NZ587206A; AU2009208355A1

Abstract

Изобретение касается способа и устройства для фотохимического, например фотокаталитического и/или фотосинтетического, процесса, в частности, для выращивания и производства, соответственно гидрокультивирования, предпочтительно фототрофных микроорганизмов. Предусмотрен реактор, в частности солнечный биореактор (1), состоящий по меньшей мере из одного элемента (2) реактора. Элемент (2) реактора образуется из двух вертикальных, соединенных внизу труб (3). Кроме того, предусмотрен впуск (4), а также выпуск (5) на верхнем краю реактора. Меандрообразное направление реакционной среды (6) осуществляется вертикально или наклонно под некоторым углом по меньшей мере один раз сверху вниз и соответственно в направлении силы тяжести и снизу вверх против направления силы тяжести. Как введение, так и выведение реакционной среды (6) из реактора осуществляются предпочтительно непрерывно, без напора и свободно по отношению к атмосфере через верхнюю поверхность реакционной среды, при этом благодаря гидростатическому выравниванию давления и уровня создается бесстрессовое для микроорганизмов течение реакционной среды (6).

Description

Изобретение касается способа фотохимического, например фотокаталитического и/или фотосинтетического, процесса, в частности, выращивания и производства или, соответственно, гидрокультивирования предпочтительно фототрофных микроорганизмов, при этом реакционная среда, например водный раствор или суспензия, направляется в реакторе меандрообразно. Кроме того, изобретение касается устройства для осуществления этого способа.

Из ИЕ 4134813 А1 известен биореактор для фототрофных микроорганизмов, который состоит из стекла или полимерного материала. Культуральная среда либо прокачивается через биореактор, либо меандрообразно направляется вниз через горизонтально расположенные ребристые панели. Кроме того, в панелях предусмотрены средства, создающие турбулентность. В соответствии с этим способом вверху вводится диоксид углерода, а для эксплуатации используется естественный или искусственный свет. Биореактор устанавливается или, соответственно, подводится под прямым углом к источнику света.

Кроме того, из СВ 2235210 А и ИЕ 19644992 С1 известны также биореакторы для фототрофных микроорганизмов или, соответственно, для фотокаталитических процессов.

Из ЕР 738686 А1 известна фотокаталитическая очистка сточных вод в биореакторе, где подлежащая очистке жидкость направляется через многократно оребренные панели из прозрачного полимерного материала. Для регулирования температуры могут применяться имеющиеся в продаже просвечивающие многократно оребренные панели.

Кроме того, в АО 98/18903 описан активно или пассивно темперируемый солнечный элемент, состоящий из многократно оребренных панелей, снабженных по меньшей мере тремя ремнями. Слои внутри реактора используются попеременно для фотохимического или, соответственно, фотосинтетического процесса. При этом в закрытом реакторе с герметизированной торцевой стороной и горизонтально расположенными ребристыми панелями культуральная среда меандрообразно направляется вниз.

Известны также Архимедов винт и спираль да Винчи, например, из Б1опап МапГгеб Ога1х ТеПаиЮтаШске Сспспсгипд νοη 81гот1аиГ- ипб Б1шбр1аиеи Гиг теска&опщске Будете (И188. Миискеи Тески. υηίν. 2006) Ι8ΒΝ 10 3-8316-0643-9.

Кроме того, из ИЕ 19507149 С2 известен гидравлический шнек, снабженный лотком и генератором для выработки электроэнергии. Из ИЕ 4139134 С2 известен гидравлический шнек для преобразования энергии.

Конечно, известно представляющее собой гидростатический парадокс гидростатическое уравновешивание усилий, называемое также парадоксом Паскаля. Этот парадокс является кажущимся парадоксом, который описывает тот феномен, что жидкость оказывает на дно сосуда давление, зависящее от высоты столба жидкости, но форма сосуда не оказывает никакого влияния.

Сообщающимися сосудами или сообщающимися трубками называют открытые вверху, соединенные внизу трубки. Гомогенная жидкость устанавливается в них на одинаковом уровне, потому что давление воздуха и сила тяжести действуют на сосуды равномерно. В случае негомогенных жидкостей высота столбов жидкостей обратно пропорциональна их удельному весу.

Обычно, как и в нескольких приведенных выше способах, транспортировка в солнечных реакторах осуществляется с помощью общеупотребительных способов прокачки. Эти действия служат причиной стресса для микроорганизмов в реакционной среде, будь то высокое давление, разрежение, сильное ускорение или сдавливание. Под действием этого стресса у большинства фототрофных микроорганизмов снижаются их потенциальные фотосинтетические способности. Клетки разрушаются, повреждаются или микроорганизмам требуется время и/или продукты обмена веществ для регенерации, прежде чем они смогут полностью возобновить присущие им процессы. Точно так же, под действием этого стресса снижаются потенциальные способности большинства фотохимических процессов, так как молекулы разрушаются или повреждаются, и/или требуются время и/или другие средства окисления, прежде чем они смогут полностью возобновить присущие им процессы.

Кроме того, из ИЕ 2951700 С2 известна солнечная электростанция, которая расположена на здании, будучи подвешенной на оси консоли.

Задачей изобретения является создание способа уже названного рода, который, с одной стороны, предотвратит описанные выше недостатки, а с другой стороны, сделает возможным качественное и, прежде всего, количественное повышение выхода продукта или, соответственно, производительности.

Предлагаемый изобретением способ характеризуется тем, что меандрообразное направление реакционной среды осуществляется вертикально или наклонно под углом по меньшей мере один раз сверху вниз, соответственно в направлении силы тяжести, и снизу вверх, соответственно против силы тяжести, и что как введение, так и выведение реакционной среды в реактор и соответственно из него осуществляются предпочтительно непрерывно, без напора и свободно к атмосфере через верхнюю поверхность реакционной среды, при этом благодаря гидростатическому выравниванию давления и уровня создается бесстрессовое для микроорганизмов течение реакционной среды. С помощью изобретения впервые можно обеспечить бережную для микроорганизмов транспортировку, так что предотвращается нанесение вреда в ходе процесса их производства. Путем контролируемого введения реакционной среды в область верхнего зеркала жидкости можно задавать скорость протекания реакционной среды через элемент реактора при условии, конечно, что он наполнен. Реакционная среда течет меандрообразно через вертикаль

- 1 018693 ные, соединенные друг с другом элементы реактора. Элементы реактора соединены друг с другом так, что впуск и выпуск расположены вверху. Элементы реактора являются полностью или частично открытыми сверху. Протекание обеспечивается с использованием гидростатического выравнивания давления с минимальной потерей высоты внутри всего реактора. Благодаря практически безнапорной и свободной от ощущения веса транспортировке реакционной среды в солнечном биореакторе негативное влияние на процесс реакции является наиболее низким.

Предлагаемый изобретением способ может использоваться, например, в следующих областях применения:

фотохимическая и/или фотосинтетическая очистка сточных вод;

фотосинтетическая метаболитическая переработка СО₂ в кислород фототрофными микроорганизмами;

выращивание и производство фототрофных микроорганизмов для исследовательских целей; исследование фотохимических и/или фотосинтетических процессов;

выращивание и производство фототрофных микроорганизмов для продуктов питания и основного сырья для продуктов питания;

выращивание и производство фототрофных микроорганизмов для основного сырья фармацевтической промышленности;

выращивание и производство фототрофных микроорганизмов для топлива и основного сырья для производства топлива и выработки энергии;

выращивание и производство фототрофных микроорганизмов для основного сырья для химической промышленности;

выращивание и производство фототрофных микроорганизмов, которые выделяют в фотосинтетическом процессе полезные газы (например, водород).

При использовании гидростатического выравнивания усилий при протекании реакционной среды через элементы реактора происходит как бы бесстрессовая транспортировка также переносимых при этом микроорганизмов. Кроме того, могут быть обеспечены оптимизация использования энергии, заданное направление света, оптимизация расположения, снабжение добавками, заданное темперирование, целенаправленное управление, а также улучшенное выведение газа.

Согласно другой особенности изобретения осуществляется непрерывное или периодическое введение жидких и/или газообразных добавок, таких как, например, растворы питательных веществ, и/или средства окисления, и/или действующие субстанции, и/или способствующие процессу растворенные вещества, предпочтительно во время процесса, предпочтительно с нижней стороны, в области изменения направления потока реакционной среды. Благодаря этому могут происходить контролируемое и оптимизированное введение питательных растворов и способствующих процессу растворов, а также контролируемое и оптимизированное введение питательных и технологических газов. Все вмешательства в реакционную среду выполняются предпочтительно с нижней стороны реакционных элементов.

Согласно одному другому варианту осуществления изобретения путем введения добавок в нижнем конце столба жидкости происходит перемешивание и равномерное распределение добавок в реакционной среде. Благодаря этому происходит завихрение реакционной среды восходящими газами.

Согласно одному особому усовершенствованию изобретения вводимые добавки вводятся с заданной температурой. Благодаря этому обеспечивается термическое регулирование посредством втекающих газов и/или растворов питательных веществ.

В соответствии с одним особым отличием осуществляется введение жидких и/или газообразных веществ, соответственно добавок, с нижней стороны в области изменения направления потока реакционной среды, при этом в области протекания реакционной среды снизу вверх, соответственно против направления силы тяжести, вводится большее количество жидких и/или газообразных веществ, соответственно добавок, чем в области протекания реакционной среды сверху вниз, соответственно в направлении силы тяжести. Благодаря этому в соответствии с принципом действия маммут-насоса зеркало жидкости в трубе или камере, через которую жидкость протекает снизу вверх, поднимается, испытывая своего рода эффект газлифта, по сравнению с трубой или, соответственно, камерой, в которой жидкость протекает сверху вниз. Эта разница зеркала жидкости при многократном последовательном включении таких блоков и усиленном введении газа в каждую поднимающуюся трубу может привести к подъему зеркала жидкости в конце последней трубы, соответственно, камеры по сравнению с первой трубой или камерой, если конструкция реактора учитывает подъем зеркала жидкости. Несмотря на это усиленное введение предпочтительно газообразных добавок, происходит бесстрессовая транспортировка микроорганизмов.

В соответствии с одной другой особенностью изобретения осуществляется выведение газообразных продуктов процесса, таких как, например, кислород, предпочтительно во время процесса, через поверхность реакционной среды. Благодаря этому может быть обеспечено контролируемое и оптимизированное уменьшение уровня вредных веществ, причем это оптимизированное выведение позволяет также осуществлять сбор газообразных продуктов процесса.

Согласно одному особому усовершенствованию изобретения происходит вращательное перемещение реактора или управление им в соответствии с солнечным освещением по всей дуге горизонтального

- 2 018693 движения солнца. Благодаря этому достигается оптимизация солнечного освещения для солнечных биореакторов. Фототрофные микроорганизмы, применяемые для самых разных целей в различных солнечных биореакторах, получают, благодаря этому, соответствующее виду и желаемому результату выращивания, оптимизированное, естественное освещение для фотосинтетического процесса. Кроме того, это освещение может адаптироваться в течение дня и/или к изменяющимся условиям освещения. Можно добиваться как увеличенного, так и уменьшенного солнечного освещения микроорганизмов либо с целью лучшего использования света, либо для защиты от слишком интенсивного облучения.

Кроме того, задачей изобретения является также создание устройства для осуществления такого способа.

Предлагаемое изобретением устройство для осуществления способа, причем предусмотрен реактор, в частности биореактор, состоящий из труб, характеризуются тем, что реактор состоит по меньшей мере из одного элемента реактора, который образован из двух вертикальных, соединенных внизу труб, и что как впуск, так и выпуск предусмотрены на верхнем краю реактора.

Альтернативное предлагаемое изобретением устройство для осуществления способа, причем предусмотрен реактор, в частности биореактор, снабженный элементами из ребристых или, соответственно многократно оребренных панелей, характеризуется тем, что реактор состоит по меньшей мере из одного элемента реактора, который состоит из двух, предпочтительно прямоугольных, вертикальных, образованных из ребристых или, соответственно, многократно оребренных панелей камер, которые образованы перегородкой, открытой у дна, и что как впуск, так и выпуск предусмотрены на верхнем краю реактора.

Реактор, в частности биореактор, может состоять из материалов прозрачных, просвечивающих, с покрытием и без покрытия. Точно так же трубы или ребристые панели могли бы состоять из стекла или пропускающего свет или, соответственно, УФ-свет полимерного материала, такого как, например, полиметилметакрилат. Элементы реактора могут быть выполнены как из имеющихся на рынке и при необходимости обработанных, так и отдельно изготовленных конструктивных элементов, которые удовлетворяют указанным выше условиям. Элементы реактора располагаются так, что обеспечивается непрерывное, меандрообразное протекание сверху вниз и снизу вверх. Приток и отток к реактору и, соответственно, от него предусмотрен в верхней области.

После поступления в реактор реакционная среда стекает за счет гидростатического выравнивания усилий через весь реактор по вертикальным меандрам. Оказавшись в последнем элементе реактора, реакционная среда выходит из гидростатического биореактора и без напора, соответственно без давления направляется к танку для созревания или сборной емкости или к другому реактору. Из сборной емкости реакционная среда может подвергаться окончательной обработке или без стресса подаваться на временное хранение или на другую переработку.

В соответствии с одной особенностью изобретения при соединении с панелью реактора двух или более элементов реактора их перегородка выполняется ниже, чем перегородка между трубами, соответственно камерами элемента реактора, благодаря чему возникает перелив, соответственно, сообщающееся отверстие, если уровень жидкости в элементах реактора выше, чем перегородка между элементами реактора. Элемент реактора выполнен в виде сообщающегося сосуда. Благодаря такому последовательному подключению элементов реактора к панелям реактора обеспечивается возможность образования заданного участка протекания.

На адаптированное к соответствующим фототрофным микроорганизмам или фотохимическим требованиям и соответствующее результату процесса оптимальное время выдержки внутри всего реактора могут влиять следующие параметры:

скорость протекания;

поперечное сечение элементов реактора;

высота элементов реактора;

количество и свойства введенных негазообразных веществ;

состояния, количество, плотность и давление вдуваемых газов;

количество соединенных в меандрообразную направляющую элементов реактора;

возможность выведения отходящих технологических газов;

температуры процесса;

время выдержки и положение относительно света;

время выдержки в танке для созревания и/или темных танках.

Кроме того, для всего процесса в идеальном случае и при соответствующих конструктивных условиях возможна также однократная непрерывная транспортировка среды от впуска к выпуску.

В одном особом варианте осуществления изобретения предпочтительно последовательно соединенные друг с другом панели реактора, предпочтительно жестко смонтированные в рамообразном приемном устройстве параллельно друг другу, с образованием реактора, и этот реактор с помощью устройства вращения по меньшей мере вокруг одной, предпочтительно вертикальной оси может переставляться к освещению, при этом реактор является, в частности, стоящим, подвешенным или плавающим на плавучем элементе. С помощью такого приемного устройства и такой установки может быть обеспечен любой угол по отношению к солнечному освещению. Благодаря управлению в соответствии с движением солн

- 3 018693 ца или, соответственно, следованию за солнцем достигается оптимизация освещения. Для определенных целей применения может, например, осуществляться уменьшение количества освещения в полуденное время путем отворачивания или затенения.

Так как фототрофные микроорганизмы осуществляют оптимальный фотосинтетический процесс только в зоне, близкой в поверхности, и подвергаются негативному влиянию слишком большого для получения питания и для деления УФ-излучения, предпочтительно проводить его внутри элемента реактора как в наружной зоне, так и во внутренней зоне.

Слишком интенсивный, непосредственно падающий УФ-свет повреждает или негативно влияет на рост микроорганизмов и повышает сверх идеальной величины температуру реакционной среды, которую приходится снова охлаждать. При перемешивании реакционной среды все фототрофные микроорганизмы попадают в достаточной степени в наполненную светом, близкую к наружным стенкам световую зону элемента реактора.

При фотокаталитическом окислении предпочтительно, если все молекулы внутри элемента реактора направляются в наполненную светом, близкую к наружным стенкам световую зону элемента реактора.

Практически параллельное положение относительно источника света, соответственно параллельное следование реактора солнечному освещению, чаще всего бывает достаточным, и при этом становится возможным гораздо лучшее использование места.

Кроме того, практически параллельно падающий свет частично отражается от поверхности реактора и может быть использован реактором, расположенным напротив.

При слабом солнечном излучении, плохом географическом положении или при особенно нуждающихся в свете фототрофных микроорганизмах или фотокаталитических процессах обращенное к источнику света положение ректора может быть выбрано под любым углом.

В предпочтительном варианте, обеспечивающем для солнечных биореакторов возможность следования за солнцем, они располагаются неподвижно вверху и, при необходимости, внизу в солнечном конструктивном элементе, так что, если солнечный конструктивный элемент следует за солнечным освещением, панели реактора не изменяют свое положение друг относительно друга, а поворачивается весь солнечный конструктивный элемент. Панели реактора, которые могут быть плоскими или соединенными в отдельные трубы, прозрачными, просвечивающими, с покрытием или без покрытия, располагаются так, что они пригодны для выращивания микроорганизмов, либо периодически в стационарной культуральной среде и/или непрерывно в проточной культуральной среде.

В соответствии с одним усовершенствованием изобретения для регистрации движения солнца предусмотрен сенсор, посредством которого осуществляется управление вращательным движением реактора для его освещения. Движение солнца определяется соответствующим сенсором и передается реактору в виде синхронного или любого заданного вращательного движения. Конечно, для управления возможно также использование данных, касающихся координат, времени и даты.

В соответствии с одним особым усовершенствованием изобретения освещение реактора происходит путем искусственного освещения. Конструкция реактора может предусматривать возможность снабжения энергией, а также возможно помещение благоприятных для микроорганизмов сред освещения.

В соответствии с одним особым вариантом осуществления изобретения в установке, состоящей из нескольких реакторов, вращательные движения, необходимые для освещения, предпочтительно для всех реакторов являются синхронизированными. В установке, состоящей из нескольких реакторов, вращение всех реакторов всей установки может быть синхронизировано так, что в соответствии с типовой компоновкой более дальние реакторы, благодаря примерно параллельному положению панелей реактора относительно солнечного освещения, не затеняются. Тем самым может быть обеспечено идеальное снабжение солнечной энергии.

В соответствии с одним усовершенствованием изобретения, по меньшей мере части, в частности, наружные поверхности панелей реактора и/или реактора являются светоотражающими. Благодаря этому может быть увеличено действие естественного или искусственного освещения.

В соответствии с одной другой особенностью изобретения для непрерывного или периодического введения добавок, таких как, например, растворы питательных веществ, соответственно газов, и/или средства окисления, и/или действующие субстанции, и/или способствующие процессу растворенные вещества, соответственно газы, предпочтительно во время процесса, с нижней стороны реактора, в области изменения направления (отклонения) потока реакционной среды, предусмотрен по меньшей мере один впуск для введения.

Реакционная среда может, на выбор, перед впуском в реактор обогащаться растворенными в жидкостях веществами, которые соответствуют потребностям микроорганизмов или требованиям процесса, и/или во время протекания в реакторе снабжаться текучими питательными веществами или средствами окисления.

Понижающаяся в фотосинтетическом процессе из-за постоянного роста микроорганизмов содержание питательных веществ в реакционной среде может быть скомпенсировано путем непрерывного и/или периодического введения раствора питательных веществ.

- 4 018693

Понижающийся в фотосинтетическом процессе из-за постоянного реагирования эффективность реакционной среды может быть также скомпенсирована путем непрерывного и/или периодического введения других действующих субстанций.

Для введения текучих питательных веществ или средств окисления обеспечивается возможность подвода с нижней стороны элемента реактора через управляемые клапаны. Благодаря меандрообразному направлению реакционной среды и/или благодаря восходящим текучим действующим веществам обеспечивается хорошее перемешивание и распределение внутри всего реактора.

Конечно, таким образом могут быть введены также газообразные питательные вещества, средства окисления или действующие вещества.

Введенные газы способствуют, благодаря восхождению пузырьков газа, самоочищению внутренней поверхности реактора. Место отбора проб, необходимых для контроля течения процесса, также предусмотрено ниже на элементе реактора внизу.

В соответствии с одной особенностью изобретения для введения добавок в области изменения направления в элементе реактора и/или в панели реактора предусмотрены отверстия для расположения предпочтительно сквозной трубы, в частности газовой трубы, снабженной микроскопическими отверстиями. Отверстия расположены в газовой трубе таким образом, что обеспечено насыщение газом и перемешивание среды реактора в каждом элементе реактора панели реактора.

Согласно одному особому варианту осуществления изобретения газовая труба в области протекания реакционной среды снизу вверх, соответственно против направления силы тяжести, снабжена микроскопическими отверстиями в большем количестве и/или большего диаметра, чем в области протекания реакционной среды сверху вниз, соответственно в направлении силы тяжести. Тем самым конструктивно достигается вышеназванный эффект газлифта.

В соответствии с одним усовершенствованием изобретения газовая труба на обоих концах снабжена наружной и/или внутренней резьбой. Газовые трубы выполнены, например, таким образом, что они могут с помощью накидной гайки газогерметично смыкаться с конструктивным узлом. По меньшей мере одна из этих накидных гаек снабжена подключением для газопровода.

Кроме того, газовая труба посредством своей внутренней резьбы может быть снабжена соединительным элементом, который может привинчиваться к другой газовой трубе.

Для замены с одной стороны навинчивается накидная гайка, устанавливается соединительный элемент, а новая газовая труба прикрепляется к другому концу соединительного элемента. Подлежащая замене газовая труба сдвигается новой газовой трубой через конструктивный узел и при этом одновременно занимает свое место. Таким образом, обеспечивается, что при минимальной потере газа или потере жидкости подлежащая замене газовая труба сдвигается новой газовой трубой через конструктивный узел. Это исполнение позволяет осуществлять техобслуживание или изменение приспособления для ввода газа без прерывания эксплуатации, соответственно, лишь минимального негативного влияния на процесс.

В соответствии с одной другой особенностью изобретения для выведения газообразных продуктов процесса, таких как, например, кислород, предпочтительно во время процесса предусмотрен выпуск для выведения, который предусмотрен над поверхностью реакционной среды, соответственно над верхней стороной элементов реактора. Газообразные продукты процесса, такие как продукты обмена веществ, которые образуются в фотосинтетическом или фотохимическом процессе, благодаря отсутствию напора в элементе реактора могут свободно восходить в реакционной среде.

Благодаря полностью или частично открытой вверх конструкции элемента реактора возможно улетучивание и/или вытяжка газообразных продуктов процесса.

Выведение газообразных отходов процесса обеспечивается возникающими в процессе восходящими пузырьками и/или при необходимости управляется с помощью дополнительно вдуваемых газов.

Согласно одному варианту осуществления изобретения для выведения газообразных продуктов процесса предусмотрено расположенное над поверхностью реакционной среды, соответственно над верхней стороной элементов реактора, сборное устройство с выпуском для выведения. Благодаря этому газообразные продукты процесса могут быть собраны и при необходимости направлены на дальнейшую переработку или утилизацию. Посредством замкнутой конструкции возможны также потеря реакционной среды вследствие испарения и/или вследствие разбрызгивания и контролируемый выпуск и сбор газов.

В соответствии с одним предпочтительным усовершенствованием изобретения перед впуском и/или после выпуска предусмотрен сифон. Приток к реактору предусмотрен в верхней области. Возможна подача реакционной среды в первый элемент реактора без напора, соответственно без давления и при необходимости газогерметично, через сифон и отвод ее без давления и при необходимости газогерметично через другой сифон после реактора.

Согласно одной из особенностей изобретения для транспортировки реакционной среды как внутри реактора, так и между реакторами предусмотрен Архимедов винт или спираль да Винчи. При таком устройстве на оси однократно или многократно спиралеобразно навиты с опиранием один или несколько шлангов или ребер и прочно закреплены по любой технологии, например привинчены, приклеены и пр.

- 5 018693

Соответствующий или соответствующие шланги или ребра открыты с двух концов. Элемент транспортировки ориентирован и установлен так, что нижний конец шлангов или ребер черпает реакционную среду из емкости. Однако шланги или ребра погружаются в реакционную среду лишь настолько, что при каждом обороте конец шланга или ребра оказывается вне реакционной среды над поверхностью.

Благодаря медленному вращению в направлении спирали, которая не создает существенных центробежных усилий, реакционная среда за счет гидростатического выравнивания давления в соответствующих нижних половинах шлангов или ребер транспортируется на верхний конец винта. При каждом вращении жидкость, находящаяся в наиболее высоко расположенной половине витка, освобождается и падает в емкость, расположенную выше исходной емкости. Путем, на выбор, полного или частичного закрытия транспортировочного устройства можно избежать потерь вследствие разбрызгивания и/или выхода газа.

Изобретение поясняется более подробно с помощью примеров осуществления, изображенных на чертежах, на которых показаны:

фиг. 1 - биореактор, состоящий из трубок;

фиг. 2 - вид сверху согласно фиг. 1;

фиг. 3 - боковая проекция согласно фиг. 1;

фиг. 4 - биореактор, состоящий из ребристых панелей;

фиг. 5 - вид сверху согласно фиг. 4;

фиг. 6 - боковая проекция согласно фиг. 4;

фиг. 7 - схематичное изображение трубы;

фиг. 8 - принципиальный вид эффекта газлифта;

фиг. 9 и 10 - принципиальные виды применений эффекта газлифта;

фиг. 11 - биореактор с Архимедовой спиралью;

фиг. 12 - солнечный биореактор;

фиг. 13 и 14 - схематичное изображение солнечного освещения биореактора.

В соответствии с фиг. 1-3 реактор, в частности солнечный биореактор 1, состоит по меньшей мере из одного элемента 2 реактора, который образован из двух вертикальных, соединенных снизу труб 3. Впуск 4, а также выпуск 5 предусмотрены на верхнем краю реактора. При построении солнечного биореактора 1 последовательно включаются множество элементов 2 реактора, при этом всегда выпуск 5 соединен с впуском 4.

Такого рода солнечный биореактор 1 применяется для способа осуществления фотохимического, например фотокаталитического и/или фотосинтетического, процесса, в частности, для выращивания и производства, соответственно гидрокультивирования, предпочтительно фототрофных микроорганизмов. Для эксплуатации солнечный биореактор 1 наполняется реакционной средой 6, например водным раствором или суспензией. При эксплуатации питание солнечного биореактора 1 происходит только лишь через его первый впуск 4. Направление или, соответственно, направление потока реакционной среды 6 осуществляется вертикально, предпочтительно перпендикулярно, один раз сверху вниз и снизу вверх в одном элементе 2 реактора. При последовательном включении нескольких элементов 2 реактора, которые соединены друг с другом, реакционная среда 6 течет через реактор меандрообразно. Как введение или, соответственно, питание, так и выведение реакционной среды 6 в солнечный биореактор 1 или, соответственно, из него осуществляется предпочтительно непрерывно, без напора и свободно по отношению к атмосфере через верхнюю поверхность реакционной среды или, соответственно, вплотную над верхним зеркалом жидкости или в области верхнего зеркала жидкости.

Элементы 2 реактора, таким образом, меандрообразно соединены друг с другом в виде сообщающихся труб 3, при этом впуск 4 и выпуск 5 находятся вверху. Элементы 2 реактора полностью или частично, в зависимости от потребности, открыты вверх. За счет гидростатического выравнивания давления и уровня при подаче реакционной среды 6 на впуске 4 происходит течение реакционной среды 6. Для данного способа это означает, что для микроорганизмов создается бесстрессовое течение реакционной среды 6. Благодаря этому становится возможным свободное течение между отдельными элементами 2 реактора, без необходимости подвода другой энергии. Реакционная среда 6 меандрообразно движется через реактор, при этом жидкость стремится выровнять разницу высоты между впуском 4 и выпуском 5, с минимальной потерей высоты.

На фиг. 4-6 показана альтернативная конструкция солнечного биореактора 1. Этот солнечный биореактор 1 состоит из ребристых или, соответственно, многократно оребренных панелей 7. В этой конструкции элемент 2 реактора состоит из двух, предпочтительно прямоугольных, вертикальных, образованных из ребристых или, соответственно, многократно оребренных панелей 7 камер 8, которые образованы перегородкой 9, открытой у дна. Как впуск 4 для введения или, соответственно, подачи, так и выпуск 5 предусмотрены на верхнем краю реактора. В изображенном примере осуществления в соответствии с фиг. 4 два элемента 2 реактора уже соединены.

При соединении двух или более элементов 2 реактора их перегородка 10 ниже, чем перегородка 9 между трубами 3 или, соответственно, камерами 8 элемента 2 реактора. Благодаря этому образуется перелив или, соответственно, сообщающее отверстие, когда уровень жидкости в элементах 2 реактора вы

- 6 018693 ше, чем перегородка 10 между элементами 2 реактора. Благодаря этому сокращается до минимума потребление энергии, при этом можно практически обойтись без насосов между этапами процесса, и может быть выполнено последовательно любое количество одинаковых или разных этапов процесса на одной и той же высоте протекания.

Отдельные элементы 2 реактора могут быть прозрачными или просвечивающими или при необходимости также светонепроницаемыми. В качестве материалов могут применяться стекло или пропускающий ультрафиолет полимерный материал, такой как, например, полиметилметакрилат.

Наполнение, а также эксплуатация солнечного биореактора 1 осуществляются аналогично рассуждениям к фиг. 1-3.

Что касается освещения элементов 2 реактора, к которому еще вернемся позднее, на фиг. 6 показан наклонный реактор. Несмотря на то что этот реактор наклонен под углом, реакционная среда 6 течет один раз сверху вниз, соответственно в направлении силы тяжести, и снизу вверх, соответственно против направления силы тяжести.

В соответствии с фиг. 1 и 4 для непрерывного или периодического введения добавок 12, таких как, например, растворы питательных веществ, соответственно газов, и/или средства окисления, и/или действующие субстанции, и/или способствующие процессу растворенные вещества, соответственно газы, предпочтительно во время процесса, с нижней стороны реактора, в области изменения направления потока реакционной среды предусмотрен по меньшей мере один впуск 11 для введения, например управляемый клапан.

Соответственно способу реакционная среда 6, на выбор, перед впуском в реактор насыщается СО₂или другими газами. Степень насыщения увеличивается в соответствии с потребностями процесса и/или обеспечивается во время выдержки в реакторе с СО₂ или другими газами. Понижающееся в фотосинтетическом процессе из-за постоянного роста микроорганизмов содержание СО2 в реакционной среде 6 может быть скомпенсировано путем непрерывного или периодического введения СО2.

Понижающаяся в фотохимическом процессе из-за постоянного реагирования эффективность реакционной среды может быть скомпенсирован путем непрерывного и/или периодического введения других действующих газов.

Путем введения добавок в нижнем конце столба жидкости через впуски 11 для введения в соответствии с фиг. 7 осуществляется перемешивание и равномерное распределение добавок в реакционной среде 6.

Введение добавок 12, таких как текучая среда и газы, оптимизирует также снабжение светом, так как благодаря возникающему при этом завихрению в реакционной среде 6 все молекулы или фототрофные микроорганизмы надлежащим образом направляются к наполненной светом, близкой к наружным стенкам, обозначенной стрелками 13, световой зоне элемента 2 реактора.

При введении текучих сред и газов создается завихрение в реакционной среде 6, благодаря чему проявляется другой предпочтительный эффект, а именно, что восхождение пузырьков газа способствует непрерывному очищению внутренних поверхностей реактора.

Кроме того, с помощью вводимых заданным образом текучих сред и газов может также осуществляться нагрев или охлаждение реакционной среды 6. Вводимые добавки 12 могут при этом использоваться для контролируемого темперирования реакционной среды 6.

В соответствии с фиг. 8 введение жидких и/или газообразных веществ, соответственно добавок 12, осуществляется с нижней стороны в области изменения направления (отклонения) потока реакционной среды 6. В одном из особых вариантов осуществления в области протекания реакционной среды 6 снизу вверх, соответственно против направления силы тяжести, вводится большее количество жидких и/или газообразных веществ, соответственно добавок 12, чем в области протекания реакционной среды 6 сверху вниз, соответственно в направлении силы тяжести. Благодаря этому, как уже упоминалось, в соответствии с принципом действия маммут-насоса зеркало жидкости в трубе 3 или камере, в которых жидкость протекает снизу вверх, поднимается, испытывая своего рода эффект газлифта, по сравнению с трубой 3, соответственно камерой, в которых жидкость протекает сверху вниз. Эта разница зеркала а жидкости при многократном последовательном включении элементов 2 реактора и усиленном введении газа в каждую поднимающуюся трубу 3 может привести к подъему зеркала жидкости в конце последней трубы 3 или, соответственно, камеры по сравнению с первой трубой 3 или камерой, если конструкция реактора учитывает подъем зеркала жидкости. Несмотря на это усиленное введение предпочтительно газообразных добавок 12, происходит бесстрессовая транспортировка микроорганизмов.

В соответствии с фиг. 9 одна из конструкций реактора, при одинаковом конструктивном исполнении последовательно включенных элементов 2 реактора, учитывает этот подъем, например, когда основание реактора поднимается на такую же величину.

Положение панелей 18 реактора под углом вдоль оси панели дает при использовании эффекта газлифта следующее преимущество.

Среда вводится во впускное отверстие 4 в панели 18 реактора, которая наклонена под углом, вдоль оси панели, так что впуск 4 расположен ниже, чем выпуск 5. Благодаря эффекту газлифта, который действует в каждой второй трубе панели 18 реактора, создается более высокий водяной столб, и среда

- 7 018693 может, несмотря на увеличенную высоту, перетекать в следующую трубу и, поднимаясь таким образом, образовывать сообщающиеся сосуды.

Наибольший наклон возможен под углом, который не приведет к обратному перетеканию за ребро 9, которое разделяет два столба жидкости внутри одного элемента 2 реактора.

При превышении максимально возможного угла среда после прохождения через трубу 3, в которой она течет против силы тяжести, снова стекала бы через ребро 9 в трубу, из которой она вышла ранее, и таким образом образовывала бы замкнутый контур с циркуляцией газлифта.

Путем варьирования наклона панели 18 реактора и давления газа или количества газа можно регулировать желаемое увеличение эффекта газлифта, благодаря чему обеспечивается контроль скорости течения при увеличении высоты верхней кромки жидкости.

В другом случае применения (фиг. 10), когда эффект газлифта не наступает, так как газ не вводится или вводится в малом количестве, также возможно управление скоростью течения путем наклона под определенным углом.

Реакционная среда 6 вводится на впуске 4 в панель 18 реактора, которая наклонена под углом, вдоль оси панели, так что впуск 4 расположен выше, чем выпуск 5.

Хотя гидростатическое выравнивание уровня все еще действует между отдельными элементами 2 реактора, однако внутри отдельных элементов 2 реактора панели 18 реактора возникает соответственно небольшой перепад, который, ускоряясь, воздействует на скорость течения через панель 18 реактора.

Наибольший наклон возможен под углом, который не приведет к перетеканию за ребра 9, в направлении от впуска 4 к выпуску 5, которые разделяют столбы жидкости внутри одного элемента 2 реактора, так как тогда в трубах 3 не будет создаваться течение, иначе среда текла бы только лишь через ребро 9, и среда в элементах 2 реактора остановилась.

Путем варьирования наклона панели 18 реактора и давления газа/количества газа можно регулировать желаемый перепад, благодаря чему обеспечивается контроль скорости течения при уменьшении высоты верхней кромки жидкости.

Таким образом, эффект газлифта мог бы использоваться в приведенных ниже примерах.

Использование подъема верхней кромки воды: дополнительная высота для отстойных танков, дополнительная высота для преодоления участков течения между соединенными между собой реакторами или между этапами процесса, эксплуатация гидроциклона с помощью стекающей вниз воды, пропускание через фильтры, отделение продуктов от реакционной среды, пропускание через очистные установки с целью повторного использования среды без затраты дополнительной энергии для насосов внутри всей установки.

Использование остающейся постоянной верхней кромки воды:

отсутствие необходимости преодоления потерь высоты в этой фазе процесса, хороший контроль скорости течения, умеренное завихрение (подача света и профилактика пленкообразования) и экономичная эксплуатация, когда в самом процессе требуется малое количество газа.

Использование небольшого опускания верхней кромки воды:

отсутствие необходимости преодоления больших потерь высоты в этой фазе процесса (последующий газлифт), хороший контроль скорости течения, минимально возможная подача газа для завихрения (подача света и профилактика пленкообразования) и тем самым экономичная эксплуатация, когда в самом процессе не требуется газ.

Преследуется цель управлять всей установкой таким образом, чтобы, кроме газлифта в экономически целесообразном месте, внутри всей установки не требовалось затрачивать дополнительную энергию на течение среды.

Для введения добавок 12 в области изменения направления потока в элементе 2 реактора и/или в панели 18 реактора предусмотрены отверстия 20 для размещения предпочтительно сквозной трубы, в частности газовой трубы 21, снабженной микроотверстиями 22. Для усиленного введения газообразных добавок 12 газовая труба 21 в области протекания реакционной среды 6 снизу вверх, соответственно против направления силы тяжести, снабжена микроотверстиями 22 в большем количестве и/или большего диаметра, чем в области протекания реакционной среды 6 сверху вниз, соответственно в направлении силы тяжести.

Для быстрой замены газовой трубы 21 (фиг. 8) она снабжена с двух концов наружной и/или внутренней резьбой 23. Газовые трубы 21 выполняются, например, таким образом, что они могут с помощью накидной гайки газогерметично смыкаться с конструктивным узлом. По меньшей мере одна из этих накидных гаек снабжена подключением для газопровода.

Кроме того, газовая труба посредством своей внутренней резьбы может быть снабжена соединительным элементом 24, который может привинчиваться к другой газовой трубе 21.

- 8 018693

Для замены с одной стороны навинчивается накидная гайка, устанавливается соединительный элемент 24, а новая газовая труба 21 прикреплена к другому концу соединительного элемента 24. Подлежащая замене газовая труба 21 сдвигается новой газовой трубой 21 через конструктивный узел и при этом одновременно занимает ее место. Таким образом, обеспечивается, что при минимальной потере газа или потере жидкости подлежащая замене газовая труба 21 сдвигается новой газовой трубой 21 через конструктивный узел. Это исполнение позволяет осуществлять техобслуживание или изменение приспособления для ввода газа без прерывания эксплуатации или, соответственно, лишь минимального негативного влияния на процесс.

В качестве альтернативной или дополнительной возможности описанного выше газлифта в соответствии с фиг. 11 солнечный биореактор 1 может быть снабжен Архимедовым винтом 14. Архимедов винт 14 или спираль да Винчи служит для транспортировки реакционной среды 6 как внутри реактора, так и между частями реактора или реакторами. Перед впуском 4 и после выпуска 5 предусмотрено по одному сифону 15.

Конечно, сифоны 15 могут также быть расположены независимо от Архимедова винта 14 перед впуском 4 или, соответственно, после выпуска 5 из реактора. Реакционная среда 6 может подаваться через сифон 15 в первый элемент 2 реактора без напора или, соответственно, без давления.

Архимедов винт 14 или спираль да Винчи применяется в способе предпочтительно для непрерывных фотокаталитических и фотосинтетических процессов и транспортировки в солнечных биореакторах 1, в частности, тогда, когда транспортировка реакционной среды 6 требует преодоления разницы высоты. С помощью применения Архимедова винта 14 или спирали да Винчи удается осуществлять одно- или даже многократную бесстрессовую транспортировку. Это устройство могло бы использоваться для применения в следующих случаях:

транспортировка с целью многократного пропускания реакционной среды 6 через один и тот же реактор;

транспортировка через ряд даже различных реакторов и/или танков для созревания, пропускание через которые происходит один или несколько раз;

одно- или многократная транспортировка реакционной среды 6 попеременно, между танком и любым биореактором;

одно- или многократная транспортировка реакционной среды между танками.

Как уже коротко упоминалось, после и/или перед солнечным биореактором 1 может быть предусмотрен не изображенный танк для созревания, в частности для непрерывного фотохимического или фотосинтетического процесса. Гидростатический танк для созревания, по конструкции аналогичный гидростатическому биореактору, оснащен меандрообразными элементами 2 реактора, которые обеспечивают возможность вертикального протекания. Танк для созревания может быть изготовлен из светонепроницаемого материала, так как фототрофные микроорганизмы в фазе покоя могут нуждаться только в правильной температуре, питательных веществах и возможности выведения отходов обмена веществ. Кроме того, в элементах 2 реактора может использоваться большее по сравнению с биореактором поперечное сечение, для того чтобы регулировать время покоя и экономить место.

Желаемая осуществляемая практически без напора или, соответственно, без давления транспортировка реакционной среды 6 обеспечивается следующим образом.

Реакционная среда 6 во время всей транспортировки не подвергается никакому другому давлению, кроме того, которое возникает внутри элемента транспортировки за счет собственного веса реакционной среды 6. Благодаря малой частоте вращения реакционная среда 6 не подвергается действию никаких значительных центробежных усилий. Развитие микроорганизмов или ход процесса не прерывается или не нарушается транспортировкой. Благодаря использованию гидростатического выравнивания давления в Архимедовом винте или в спирали да Винчи отсутствие давления сохраняется. Процессы могут протекать без стресса, ускорения и давления.

Реакционная среда 6 на протяжении всей транспортировки не испытывает никакое более высокое ощущение веса, кроме того, которое возникает внутри элемента транспортировки за счет свободного течения реакционной среды. Развитие микроорганизмов или ход процесса не прерывается или не нарушается транспортировкой. Травмирование вследствие трения и повреждение клеточных стенок микроорганизмов или молекул, такие, которые наносятся насосами, исключаются. Благодаря использованию гидростатического выравнивания давления в Архимедовом винте или в спирали да Винчи отсутствие ощущения веса сохраняется.

Для выведения газообразных продуктов процесса, таких как, например, кислород, предпочтительно во время процесса предусмотрен выпуск 16 для выведения, который расположен над поверхностью реакционной среды или, соответственно, над верхней стороной элементов реактора. Для выведения этих газообразных продуктов процесса может быть предусмотрено расположенное над зеркалом жидкости реакционной среды 6 или, соответственно, над верхней стороной элементов реактора сборное устройство 17, снабженное выпуском 16 для выведения.

В соответствии с фиг. 12 солнечный биореактор 1 может быть выполнен с возможностью перестановки для обеспечения освещения. При слабом солнечном освещении, плохом географическом положе

- 9 018693 нии или при особенно нуждающихся в свете фототрофных микроорганизмах или фотокаталитических процессах вращательное перемещение реактора или управление им происходит в соответствии с солнечным освещением по всей дуге горизонтального движения солнца.

Предпочтительно последовательно соединенные друг с другом панели 18 реактора, предпочтительно жестко смонтированные в рамообразном приемном устройстве 25 практически параллельно друг другу, установлены в реакторе. Солнечный биореактор 1 с помощью устройства вращения по меньшей мере вокруг одной предпочтительно вертикальной оси 26 может переставляться относительно светового излучения, при этом реактор может быть, в частности, стоящим, подвешенным или плавающим на плавучем элементе.

Для регистрации движения солнца может быть предусмотрен сенсор или использование данных, касающихся координат, времени и даты, посредством которого осуществляется управление вращательным движением для освещения реактора.

Порядка ради необходимо констатировать, что освещение реактора также может осуществляться посредством искусственного освещения.

В установке, состоящей из нескольких реакторов, вращательные движения для освещения, предпочтительно для всех реакторов, могут быть синхронизированы.

Также с целью лучшего использования лучей света по меньшей мере части, в частности, наружные поверхности, панелей 18 реактора и/или реактора могут быть светоотражающими.

В соответствии с фиг. 13 образованная из элементов 2 реактора панель 18 реактора расположена таким образом, что схематически обозначенные лучи 19 света или, соответственно, солнца падают приблизительно под прямым углом к оси панели.

В соответствии с фиг. 14 предусмотрено несколько соединенных друг с другом панелей 18 реактора, которые расположены таким образом, что лучи 19 света или, соответственно, солнца проходят практически параллельно осям солнечных панелей.

В особом варианте осуществления панели 18 реактора, подвешенные и/или установленные вертикально, введены в верхнее и/или нижнее крепление, соответственно, в приемное устройство 25.

Это крепление, соответственно приемное устройство 25, может выполнять следующие функции: функция вращательного элемента для следования за солнечным освещением;

подъем или опускание реактора относительно других частей всей установки; функция опрокидывания для наклона реактора к солнцу;

фиксация панелей 18 реактора; меандрообразное соединения панелей 18 реактора друг с другом; возможность газогерметичного закрытия отдельных элементов реактора; наклон по меньшей мере одной панели 18 реактора под углом вдоль оси панели.

С помощью этого крепления возможна установка в один реактор по меньшей мере от двух до любого количества панелей 18 реактора.

Это дает возможность плотно устанавливать и/или последовательно устанавливать реакторы, что позволяет максимально использовать место.

Способ позволяет оптимально комбинировать фазы реакции на свету и фазы покоя в темноте, а также бесстрессовую транспортировку.

Таким образом, становится возможной комбинация непрерывно однократно осуществляющихся процессов или модульное, управляемое, многократное пропускание через отдельные части.

Реакционная среда 6 перед собственно реакцией может быть основательно обеспечена в обогатительном танке питательными веществами и питательными газами, которые с самого начала благоприятствуют биореакции. В случае очистки сточных вод или устранения вредных веществ может быть создана максимальная, которую способны выдержать фототрофные микроорганизмы, первичная концентрация соответствующих вредных веществ в реакционной среде.

Реакционная среда 6 может темперироваться идеальным образом, и фототрофные микроорганизмы или химические вещества, соответствующие цели реакции, могут вводиться в заданном количестве.

Для поддержания идеальных условий реакции в реакционной среде 6 возможен контроль и управление температурой, содержанием технологической жидкости, содержанием технологического газа, циркуляцией, перемешиванием, подачей света и отводом продуктов обмена веществ.

Описанный выше процесс предпочтительно решает следующие проблемы:

непрерывные фотокаталитические и фотосинтетические процессы и транспортировка в солнечных реакторах;

контролируемое и оптимизированное потребление энергии в процессе;

контролируемое и оптимизированное введение питательных растворов и способствующих процессу растворов;

контролируемое и оптимизированное введение питательных и технологических газов;

контролируемое и оптимизированное уменьшение содержания вредных веществ; оптимизированное выведение и сбор газообразных продуктов процесса;

контролируемое и оптимизированное снабжение светом;

- 10 018693 минимизация потребности в месте с помощью направления света;

контролируемая и оптимизированная температура процесса;

бесстрессовая транспортировка микроорганизмов в реакционной среде 6; контроль скорости течения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ осуществления фотохимического процесса, в котором реакционная среда направляется в реакторе меандрообразно, характеризующийся тем, что меандрообразное направление реакционной среды (6) осуществляется вертикально или наклонно под некоторым углом по меньшей мере один раз сверху вниз, соответственно в направлении силы тяжести, и снизу вверх, соответственно против направления силы тяжести, и что как введение, так и выведение реакционной среды (6) в реактор или, соответственно, из него осуществляются непрерывно, без напора и свободно по отношению к атмосфере через верхнюю поверхность реакционной среды, при этом благодаря гидростатическому выравниванию давления и уровня создается бесстрессовое для микроорганизмов течение реакционной среды (6).
2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что непрерывное или периодическое введение жидких и/или газообразных добавок (12), таких как, например, растворы питательных веществ, и/или средства окисления, и/или действующие субстанции, и/или способствующие процессу растворенные вещества, осуществляется предпочтительно во время процесса, предпочтительно с нижней стороны, в области изменения направления потока реакционной среды (6).
3. Способ по п.2, характеризующийся тем, что путем введения добавок (12) в нижнем конце столба жидкости происходит перемешивание и равномерное распределение добавок (12) в реакционной среде (6).
4. Способ по п.2 или 3, характеризующийся тем, что вводимые добавки (12) вводятся с заданной температурой.
5. Способ по одному из пп.2-4, характеризующийся тем, что введение жидких и/или газообразных веществ, соответственно добавок (12), осуществляется с нижней стороны в области изменения направления потока реакционной среды (6), при этом в области протекания реакционной среды (6) снизу вверх, соответственно против направления силы тяжести, вводится большее количество жидких и/или газообразных веществ, соответственно добавок (12), чем в области протекания реакционной среды (6) сверху вниз, соответственно в направлении силы тяжести.
6. Способ по одному из пп.1-5, характеризующийся тем, что выведение газообразных продуктов процесса, таких как, например, кислород, осуществляется предпочтительно во время процесса, над поверхностью реакционной среды.
7. Способ по одному из пп.1-6, характеризующийся тем, что вращательное перемещение реактора или управление им происходит в соответствии с солнечным освещением по всей дуге горизонтального движения солнца.
8. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в качестве фотохимического процесса осуществляют фотокаталитический и/или фотосинтетический процесс, в частности выращивания и производства, соответственно гидрокультивирования, предпочтительно фототрофных микроорганизмов.
9. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в качестве реакционной среды используют водный раствор или суспензию.
10. Устройство для осуществления способа по одному из пп.1-9, причем предусмотрен реактор, состоящий из труб, характеризующееся тем, что реактор состоит по меньшей мере из одного элемента (2) реактора, который образован из двух вертикальных, соединенных внизу труб (3), и что как впуск (4), так и выпуск (5) предусмотрены на верхнем краю реактора.
11. Устройство для осуществления способа по одному из пп.1-9, причем предусмотрен реактор, снабженный элементами из ребристых или, соответственно, многократно оребренных панелей, характеризующееся тем, что реактор состоит по меньшей мере из одного элемента (2) реактора, который образован из двух вертикальных, образованных ребристыми или, соответственно, многократно оребренными панелями (7) камер (8), которые образованы перегородкой (9), открытой на дне, и что как впуск (4), так и выпуск (5) предусмотрены на верхнем краю реактора.
12. Устройство по п.10 или 11, характеризующееся тем, что при соединении с панелью (18) реактора двух или более элементов (2) реактора их перегородка (10) выполняется ниже, чем перегородка (9) между трубами (3) или, соответственно, камерами (8) элемента (2) реактора, благодаря чему возникает перелив или, соответственно, сообщающее отверстие, когда уровень жидкости в элементах (2) реактора выше, чем перегородка (10) между элементами (2) реактора.
13. Устройство по п.12, характеризующееся тем, что предпочтительно последовательно соединенные друг с другом панели (18) реактора, смонтированные предпочтительно жестко в рамообразном приемном устройстве (25) параллельно друг другу, расположены в реакторе и реактор с помощью устройства вращения по меньшей мере вокруг одной предпочтительно вертикальной оси (26) может переставляться относительно светового излучения, при этом реактор является, в частности, стоящим, подвешен- 11 018693 ным или плавающим на плавучем элементе.
14. Устройство по п.13, характеризующееся тем, что для регистрации движения солнца предусмотрен сенсор, посредством которого осуществляется управление вращательным движением для освещения реактора.
15. Устройство по п.13, характеризующееся тем, что освещение реактора осуществляется посредством искусственного освещения.
16. Устройство по одному из пп.13-15, характеризующееся тем, что в установке, состоящей из нескольких реакторов, вращательные движения для освещения, предпочтительно для всех реакторов, синхронизированы.
17. Устройство по одному из пп.13-16, характеризующееся тем, что по меньшей мере части, в частности наружные поверхности, панелей (18) реактора и/или реактора являются светоотражающими.
18. Устройство по одному из пп.10-17, характеризующееся тем, что для непрерывного или периодического введения добавок (12), таких как, например, растворы питательных веществ, соответственно газы, и/или средства окисления, и/или действующие субстанции, и/или способствующие процессу растворенные вещества, соответственно газы, предпочтительно во время процесса, с нижней стороны реактора, в области изменения направления потока реакционной среды предусмотрен по меньшей мере один впуск (11) для введения.
19. Устройство по п.18, характеризующееся тем, что для введения добавок в области изменения направления в элементе (2) реактора и/или в панели (18) реактора предусмотрены отверстия (20) для расположения предпочтительно сквозной трубы, в частности газовой трубы (21), снабженной микроотверстиями (22).
20. Устройство по п.19, характеризующееся тем, что газовая труба (21) в области протекания реакционной среды (6) снизу вверх, соответственно против направления силы тяжести, снабжена микроотверстиями в большем количестве и/или большего диаметра, чем в области протекания реакционной среды (6) сверху вниз, соответственно в направлении силы тяжести.
21. Устройство по п.18 или 19, характеризующееся тем, что газовая труба (21) на обоих концах снабжена наружной и/или внутренней резьбой (23).
22. Устройство по одному из пп.10-21, характеризующееся тем, что для выведения газообразных продуктов процесса, таких как, например, кислород, предпочтительно во время процесса, предусмотрен выпуск (16) для выведения, который предусмотрен над поверхностью реакционной среды или, соответственно, над верхней стороной элементов (2) реактора.
23. Устройство по п.22, характеризующееся тем, что для выведения газообразных продуктов процесса над поверхностью реакционной среды или, соответственно, над верхней стороной элементов реактора предусмотрено сборное устройство (17) с выпуском (16) для выведения.
24. Устройство по одному из пп.10-23, характеризующееся тем, что перед впуском (4) и/или после выпуска (5) предусмотрен сифон (15).
25. Устройство по одному из пп.10-24, характеризующееся тем, что для транспортировки реакционной среды (6) как внутри реактора, так и между реакторами предусмотрен Архимедов винт (14) или спираль да Винчи.
26. Устройство по п.10 или 11, характеризующееся тем, что реактор представляет собой биореактор.
27. Устройство по п.11, характеризующееся тем, что упомянутые камеры (8) являются прямоугольными.