KR20110094830A - A column-type septum photobioreactor for high-dense microalgae cultivation and efficient harvest - Google Patents

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KR20110094830A
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오희목
유찬
김희식
안치용
이재연
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한국생명공학연구원
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Abstract

PURPOSE: A photobioreactor for culturing microalgae of high density is provided to maximize light usage by inducing uniform stirring and purely culture a large amount of microalgae. CONSTITUTION: A photobioreactor for culturing microalgae of high density comprises: a microalgae culture reactor(10) having a discharge hole(12) at a certain position of the bottom; a reactor cap(20) which is detachably coupled to the upper end of the reactor; a culture medium inlet tube(22) and air discharge tube(24) which are linked to the inside of the reactor; and an air injector(30) which is detachably coupled to the lower end of the reactor for supplying air into the reactor.

Description

미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기와, 이를 이용한 미세조류 배양 및 수확 방법{A column-type septum photobioreactor for high-dense microalgae cultivation and efficient harvest}Microalgae high density photobioreactor and microalgae cultivation and harvesting method using the same

본 발명은 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기와, 이를 이용한 미세조류 배양 및 수확 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 세네데스무스(Scenedesmus sp.), 클로렐라(Chlorella sp.), 스피룰리나(Spirulina sp.)등과 같은 이산화탄소의 처리와 동시에 바이오디젤, 사료첨가제, 건강보조식품 등의 생산에 유용한 미세조류의 저비용, 고품질, 대량생산을 실현시킬 수 있는 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기와, 이를 이용한 미세조류 배양 및 수확 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a microalgae high density photobioreactor, and a microalgal culture and harvesting method using the same, more specifically, Scenedesmus sp., Chlorella sp., Spirulina sp. Microalgae high density cultivation photobioreactor for realizing low cost, high quality and mass production of microalgae useful for the production of biodiesel, feed additives, health supplements, etc. Cultivation and harvesting method.

현재, 미세조류는 40,000 종 이상의 많은 종류가 알려져 있으며, 다양한 특성을 지닌 생물군으로 알려져 있다.At present, more than 40,000 species of microalgae are known, and they are known as biomass with various characteristics.

이러한 미세조류는 광합성 작용을 이용하여 대기 또는 연소 배가스 내의 이산화탄소를 고정하고 동시에 산소를 생산하는 기능을 하며, 특히 단백질 및 지질의 함량이 높고, 필수 아미노산 및 DHA, EPA 등이 함유되어 있어 건강보조식품 및 사료로 선호되고 있다[Oh, H.M., et al., 2003, High-value material from microalgae].These microalgae use the photosynthetic action to fix carbon dioxide in the atmosphere or combustion flue gas and simultaneously produce oxygen, especially high in protein and lipids, and contain essential amino acids, DHA and EPA. And fodder [Oh, HM, et al ., 2003, High-value material from microalgae].

또한, 미세조류 중 축산폐수 처리 기술에 이용되는 클로렐라는 호수 및 하천의 녹조 원인물질인 질소, 인 등의 영양염류 제거에 탁월한 효과를 보이는 것으로 알려져 있다[Gonzlez, C., et al., 2008, Microalgae-based processes for the biodegradation of pretreated piggery wastewaters].In addition, chlorella, which is used for livestock wastewater treatment technology in microalgae, is known to have an excellent effect on the removal of nutrients such as nitrogen and phosphorus, which are the cause of green algae in lakes and streams [Gonzlez, C., et al ., 2008, Microalgae-based processes for the biodegradation of pretreated piggery wastewaters].

최근 연구에 따르면, 미세조류 중 세네데스무스는 고농도의 이산화탄소 조건에서도 성장이 우수하여 대기 중으로 배출되는 이산화탄소를 처리할 뿐만 아니라, 세포 내의 지질함량이 높아 바이오디젤의 원료원으로 많은 주목을 받고 있다[Morais, M.G., et al., 2007, Isolation and selection of microalgae from coal fired thermoelectric power plant form biofixation of carbon dioxide].According to a recent study, Senedesmus in microalgae has a high growth rate even at high concentrations of carbon dioxide and not only treats carbon dioxide emitted to the atmosphere, but also has high attention as a source of biodiesel due to its high lipid content. Morais, MG, et al ., 2007, Isolation and selection of microalgae from coal fired thermoelectric power plant form biofixation of carbon dioxide].

이와 같이, 산업적으로 유용한 미세조류를 저비용으로 대량생산하기 위해서종래에는 옥외 개방형 반응조를 주로 이용하였는 바, 그러나 옥외 개방형 반응조는 온도, pH 등과 같은 배양조건을 조절하기가 어렵고, 외부로부터 유입되는 미생물에 의하여 배양액 및 미세조류가 오염되기 쉬운 단점이 있었다.As such, in order to mass produce industrially useful microalgae at low cost, the open-air reactors have been mainly used. However, the open-air reactors are difficult to control the culture conditions such as temperature, pH, and the like. There was a disadvantage that the culture fluid and microalgae are easily contaminated.

또한, 상기 옥외 개방형 반응조는 수차 등과 같은 별도의 교반장치의 설치가 필수적으로 요구되고, 이 교반장치를 설치하더라도 균일한 교반 및 가스교환이 어려우며, 많은 에너지가 소모되는 단점이 있다.In addition, the outdoor open reactor is required to install a separate stirring device such as aberration, etc., even if the stirring device is installed, uniform stirring and gas exchange is difficult, there is a disadvantage that a lot of energy is consumed.

위와 같은 이유로 인하여, 종래의 옥외 개방형 반응기는 미세조류의 고밀도 배양이 어려워, 미세조류의 생산성이 낮으며, 그 품질이 저하되는 문제점이 있다.Due to the above reasons, the conventional outdoor open reactor is difficult to grow a high density of microalgae, low productivity of the microalgae, there is a problem that the quality is reduced.

또한, 배양액으로부터 미세조류를 수확하는 비용이 전체 생산비용의 약 1/3이 소요되고, 효과적인 수확법인 침전 및 부상의 방법을 이용하기 어려워 경제적 생산과 생산공정의 단순화에 어려움이 있다.
In addition, the cost of harvesting microalgae from the culture solution takes about one third of the total production cost, and it is difficult to use the effective harvesting method of precipitation and flotation, which makes it difficult to simplify the economic production and production process.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 연구된 결과물로서, 배양액에 대한 외부 접촉을 최소화함으로써, 외부로부터 유해 미생물의 혼입을 최소화할 수 있고, 세네데스무스(Scenedesmus sp.)와 같은 유용한 미세조류를 순수하게 고밀도로 대량 배양하여 생산성 및 제품의 질을 향상시킬 수 있는 폐쇄형 원통형 격막 구조를 갖는 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기와 이를 이용한 미세조류 배양 및 수확 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been studied in order to solve the conventional problems as described above, by minimizing the external contact to the culture medium, it is possible to minimize the incorporation of harmful microorganisms from the outside, and useful such as Scenedesmus sp. The purpose of the present invention is to provide a microalgae high density photobioreactor having a closed cylindrical diaphragm structure capable of cultivating large quantities of microalgae at high density purely to improve productivity and product quality, and a method of culturing and harvesting microalgae using the same. have.

또한, 본 발명은 광합성의 탄소원이 포함된 배기가스를 교반 및 수확에 이용하여 전공정이 하나의 반응기에서 이루어져 생산공정을 단순화시킬 수 있고, 생산비용을 줄일 수 있으며, 침전에 의한 수확의 효율을 최대화하여 미세조류의 대량 배양을 가능하게 하는 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기와 이를 이용한 미세조류 배양 및 수확 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
In addition, the present invention by using the exhaust gas containing the photosynthetic carbon source for agitation and harvesting, the entire process can be made in one reactor to simplify the production process, reduce the production cost, and maximize the efficiency of harvesting by precipitation The purpose of the present invention is to provide a microalgae high density photobioreactor capable of mass culturing microalgae and a microalgae culture and harvesting method using the same.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예는: 폐쇄형 구조로 제작되고, 하단의 소정 위치에 배양액 배출구가 형성된 미세조류 배양 반응기; 미세조류 배양 반응기의 상단에 탈부착 가능하게 결합되는 반응기 마개; 상기 반응기 마개에 미세조류 배양 반응기의 내부와 연통되도록 삽입되는 배양액 유입관 및 공기배출관; 미세조류 배양 반응기의 하단에 탈부착 가능하게 결합되어, 미세조류 배양 반응기내에 공기 또는 배기가스를 공급하는 공기주입부; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기를 제공한다.One embodiment of the present invention for achieving the above object is: a microalgae culture reactor is made of a closed structure, the culture liquid outlet is formed at a predetermined position at the bottom; A reactor plug detachably coupled to the top of the microalgal culture reactor; A culture solution inlet tube and an air discharge tube inserted into the reactor stopper so as to communicate with the inside of the microalgal culture reactor; An air injection unit detachably coupled to a lower end of the microalgal culture reactor and supplying air or exhaust gas into the microalgal culture reactor; It provides a microalgae high density culture photobiological reactor, characterized in that configured to include.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예는: 미세조류 배양 반응기 내에 배양액을 투입하는 단계와; 미세조류 배양 반응기의 하단에 형성된 공기주입부를 통하여 반응기내로 광합성의 탄소원인 배기가스를 상향 공급하는 단계와; 밀폐된 미세조류 배양 반응기내의 미세조류 배양액을 소정의 배양 조건하에서 배양시키는 단계; 미세조류 배양 후 연소 배기가스를 이용한 응집반응을 통한 미세조류 수확 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기를 이용한 미세조류 배양 및 수확 방법을 제공한다.
Another embodiment of the present invention for achieving the above object comprises the steps of: injecting the culture solution in the microalgal culture reactor; Supplying exhaust gas, which is a carbon source of photosynthesis, into the reactor through an air injection unit formed at the bottom of the microalgal culture reactor; Culturing the microalgal culture solution in a closed microalgal culture reactor under predetermined culture conditions; Microalgae harvesting step through flocculation reaction using combustion exhaust gas after microalgae culture; It provides a microalgae culture and harvesting method using a microalgae high-density culture photobioreactor comprising a.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.Through the above problem solving means, the present invention provides the following effects.

본 발명에 따르면, 미세조류를 순수하게 고밀도 대량배양을 위하여 반응기 하단에 설치된 공기주입부를 통해 광합성의 탄소원이 포함된 가스원을 하단에서 상향 공급하여, 배양액의 균일한 교반을 유도하여 광 이용율을 최대화할 수 있고, 공기주입부에 설치된 공기스파저(air sparger)를 통해 기포의 크기를 미세하게 만들어 가스원에 포함된 탄소원을 배양액에 효과적으로 용존시켜 미세조류의 고밀도 배양을 용이하게 실현할 수 있다.According to the present invention, by supplying a gas source containing a photosynthetic carbon source upward from the bottom through an air inlet installed at the bottom of the reactor for purely high density bulk culture of microalgae, inducing uniform agitation of the culture medium to maximize light utilization In addition, the air sparger installed in the air injection unit (air sparger) to make the size of the bubble fine and effectively dissolve the carbon source contained in the gas source in the culture medium can easily realize high density culture of microalgae.

특히, 폐쇄형으로 제작된 본 발명의 반응기를 통해 배양액이 외부와 접촉을 최소화하고자, 공기주입부에 필터장치를 부착하여 외부로부터 미세조류 배양에 악영향을 미치는 원생동물 및 곰팡이의 유입을 차단함으로써, 순수배양이 이루어져 배양된 미세조류의 품질을 향상시키킬 수 있다.In particular, in order to minimize the contact of the culture medium with the outside through the reactor of the present invention manufactured in a closed type, by attaching a filter unit to the air inlet by blocking the influx of protozoa and fungus adversely affecting microalgal culture from the outside, Pure cultures can be made to improve the quality of cultured microalgae.

또한, 본 발명은 미세조류의 배양에 공급하는 가스원의 유량을 조절하여 침전 반응에 필수적인 급속 및 저속교반을 용이하게 유도할 수 있어 침전반응의 효율이 상승되며, 가스 주입이 함께 이루어지는 공기주입관의 상면을 경사진 구조로 적용하여 응집된 세포들이 배출구 부분에 농축되어 배양된 세포의 수확을 보다 효과적으로 실시할 수 있다.In addition, the present invention can easily induce rapid and low speed agitation necessary for the precipitation reaction by adjusting the flow rate of the gas source supplied to the culture of the microalgae, the efficiency of the precipitation reaction is increased, the air injection pipe made with gas injection By applying the upper surface of the inclined structure to the aggregated cells are concentrated in the outlet portion can be more effectively harvested cultured cells.

뿐만 아니라, 응집 반응을 통한 수확이 이루어진 후, 응집여액(상등액)의 처리를 위한 별도의 추가 장치가 필요없고, 응집여액을 반응기 내에서 배양액으로 재사용이 가능하여, 배양에 필요한 물, 영양 염류 등의 사용을 최소화할 수 있다.In addition, after harvesting through the coagulation reaction, there is no need for a separate additional device for the treatment of coagulation filtrate (supernatant), and the coagulation filtrate can be reused as a culture medium in the reactor, and water, nutrients, etc. Minimize the use of

또한, 본 발명의 반응기 내부에 삼각형 격막(septum)을 다수 설치하여 공급되는 공기 및 가스의 체류시간을 연장하여 배기(연소)가스에 포함된 이산화탄소 용존율을 증대시킴과 동시에 배양액의 와류를 유도함으로써, 배양액의 교반효율을 높여, 미세조류의 고밀도 배양을 보다 안정적으로 수행할 수 있다.
In addition, by increasing the residence time of the air and gas supplied by installing a plurality of triangle septum (septum) in the reactor of the present invention by increasing the dissolved carbon dioxide dissolved in the exhaust (combustion) gas and at the same time by inducing vortex of the culture solution Increasing the stirring efficiency of the culture solution, it is possible to more stably perform high density culture of microalgae.

도 1은 본 발명에 따른 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기로서, 미세조류의 고밀도 순수배양을 위한 폐쇄형 원통형 광생물반응기를 나타내는 사시도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기의 공기주입부에 대한 평면도 및 측면도,
도 3는 아크릴 재질을 이용하여 실제 제작된 공기주입부의 사진,
도 4은 아크릴 재질로 제작된 실제 반응기의 모습을 보여주는 사진,
도 5는 본 발명의 폐쇄형 원통형 광생물반응기에 연소배가스를 공급하여 세네데스무스를 고밀도 배양한 사진,
도 6의 A 도면은 본 발명의 폐쇄형 원통형 광생물반응기에서 배양된 세네데스무스의 배양액을 광학현미경의 × 200 배율에서 관찰한 사진이고, B 도면은 종래의 개방형 수로식 광생물반응기에서 배양된 세네데스무스의 배양액을 광학현미경의 × 100 배율에서 관찰한 사진,
도 7은 본 발명의 폐쇄형 원통형 광생물반응기에서 배양된 세네데스무스 배양액사진(왼쪽)과, 보조응집제(CaCl2와 FeCl3)를 첨가하고 연소배가스로 교반한 후 정치시켜 응집 반응한 사진(오른쪽),
도 8은 본 발명에 따른 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기의 다른 실시예로서, 내부에 공기분산용 격막(septum)을 설치한 예를 나타낸 도면.
1 is a microalgae high density optical bioreactor according to the present invention, a perspective view showing a closed cylindrical photoreactor for high density pure culture of microalgae,
2a and 2b is a plan view and a side view of the air inlet of the microalgae high density optical bioreactor according to the present invention,
3 is a photograph of the air injection unit actually produced using an acrylic material,
Figure 4 is a photograph showing the appearance of the actual reactor made of acrylic material,
Figure 5 is a photo of high density culture of Senedus mousse by supplying combustion exhaust gas to the closed cylindrical photobioreactor of the present invention,
Figure 6 A is a photograph of the culture medium of the sensedmus cultivated in the closed cylindrical photobioreactor of the present invention at × 200 magnification of the optical microscope, Figure B is a census cultured in a conventional open channel photobioreactor Photograph of the Desmus culture medium at × 100 magnification of an optical microscope,
Figure 7 is a photo of the sensedmus culture medium (left) and the coagulant (CaCl 2 and FeCl 3 ) incubated in the closed cylindrical photobioreactor of the present invention was added with aggregating reaction after stirring with the combustion flue gas (left) Right side),
8 is a view showing an example in which an air dispersing septum is installed inside another embodiment of the microalgae high density culture photobioreactor according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 미세조류의 성장에 유해한 원생동물 및 곰팡이의 유입을 차단하여 순수배양이 이루어지도록 함으로써, 생산된 미세조류의 품질을 향상시킬 수 있는 점, 광합성의 탄소원이 포함된 가스원을 공기주입부에 부착된 공기스파저를 통해 공급함으로써, 가스원의 기포 크기를 미세하게 만들어 가스교환율을 높여 가스원의 용존률을 향상시킴과 함께 배양액 내에 탄소원이 고농도로 유지될 수 있는 점, 그리고 공급되는 가스원을 교반에 이용하여 배양액 내의 미세조류가 균일하게 분산될 수 있도록 함으로써, 광원의 이용률 및 배양기 내부로의 투과거리를 높여 광합성 효율이 증대되고 이로 인해 고밀도 대량 배양이 이루어질 수 있는 점 등에 주안점이 있다.The present invention is to improve the quality of the microalgae produced by blocking the influx of protozoa and fungi harmful to the growth of microalgae, the production of microalgae, the gas source containing a carbon source of photosynthesis air inlet By supplying through the air spaser attached to the gas source, it is possible to make the bubble size of the gas source fine, improve the gas exchange rate, improve the gas source dissolution rate, and maintain a high concentration of the carbon source in the culture solution. The use of a gas source for agitation allows the microalgae in the culture to be uniformly dispersed, thereby increasing the utilization of the light source and the permeation distance into the incubator, thereby increasing the photosynthetic efficiency, thereby allowing high density mass culture. have.

이를 위해, 본 발명에 따른 광생물반응기는 원통형 격막 구조를 갖는 광생물반응기(A column-type septum photobioreactor)로서, 폐쇄형으로 제작되어 외부와의 접촉면적을 최소화시키고, 빛의 투과성 및 내구성이 우수하며, 이동에 유리한 아크릴 재질로 제작된다.To this end, the photobioreactor according to the present invention is a photo-reactor (A column-type septum photobioreactor) having a cylindrical diaphragm structure, is manufactured in a closed type to minimize the contact area with the outside, and excellent light transmittance and durability It is made of acrylic material which is advantageous for movement.

첨부한 도 1은 본 발명에 사용된 미세조류의 고밀도 순수배양을 위한 폐쇄형 원통형 광생물반응기(closed culumn-type photobioreactor)의 모식도이고, 도 2a 및 도 2b는 각각 공기주입부를 나타내는 평면도 및 측면도이며, 도 3은 아크릴 재질을 이용하여 제작된 공기주입부의 실제 사진이며, 도 4는 아크릴 재질로 제작된 실제 반응기에 대한 사진이다.1 is a schematic diagram of a closed cylindrical photobioreactor for high density pure culture of microalgae used in the present invention, and FIGS. 2A and 2B are plan and side views respectively illustrating an air injection unit. 3 is an actual picture of the air injection unit manufactured using the acrylic material, and FIG. 4 is a picture of the actual reactor made of the acrylic material.

본 발명의 폐쇄형 원통형 광생물반응기는 내부에 격막 구조를 갖는 폐쇄형 구조로 제작되는 미세조류 배양 반응기(10)와, 미세조류 배양 반응기(10)의 상단에 결합되는 반응기 마개(20)와, 미세조류 배양 반응기(10)의 하단에 결합되는 공기주입부(30) 등 크게 3개의 부분으로 구성되고, 이러한 본 발명의 원통형 광생물반응기의 세정 및 운반, 그리고 보관에 유리하도록 미세조류 배양 반응기(10)로부터 반응기 마개(20)와 공기주입부(30)는 탈부착이 가능한 구조로 제작된다.The closed cylindrical photobioreactor of the present invention is a microalgae culture reactor 10, a reactor stopper 20 is coupled to the top of the microalgae culture reactor 10 is made of a closed structure having a diaphragm structure therein, It consists of three parts, such as air injection unit 30 coupled to the bottom of the microalgae culture reactor 10, microalgae culture reactor to favor the cleaning and transport and storage of the cylindrical photoreactor of the present invention ( From the reactor 10, the reactor plug 20 and the air injection portion 30 is manufactured in a removable structure.

바람직하게는, 상기 미세조류 배양 반응기(10)는 길이 1.5 m, 내부지름은 0.2 m, 최대 배양부피는 47 L, 적정배양 부피는 40 L 등을 규격으로 하여 제작된다.Preferably, the microalgae cultivation reactor 10 is 1.5 m in length, 0.2 m in internal diameter, 47 L maximum culture volume, 40 L and the appropriate culture volume is produced to the standard.

또한, 상기 미세조류 배양 반응기(10)의 하단 측둘레면 소정 위치에는 응집반응 후 농축된 미세조류를 신속하면서도 간편하게 수확하기 위해 배양기 하단에 배양액 배출구(12)가 형성된다.In addition, at a predetermined lower surface side surface of the microalgae culture reactor 10, a culture solution outlet 12 is formed at the bottom of the incubator in order to quickly and easily harvest the microalgae concentrated after the aggregation reaction.

상기 반응기 마개(20)는 미세조류 배양 반응기(10)의 상단에 탈부착이 가능하게 장착된다.The reactor stopper 20 is detachably mounted on the top of the microalgal culture reactor 10.

이때, 상기 반응기 마개(20)에는 미세조류 배양 반응기(10)의 내부와 연통되도록 배양액 유입관(22)이 삽입 설치되는 바, 이 배양액 유입관(22)을 통하여 수확 및 증발에 의해 손실된 배양액을 보충하게 된다.At this time, the culture medium inlet tube 22 is inserted into the reactor stopper 20 so as to communicate with the inside of the microalgal culture reactor 10. Will be supplemented.

또한, 상기 반응기 마개(20)에는 배양액 유입관(22) 외에 공기 배출관(24)이 미세조류 배양 반응기(10)의 내부와 연통 가능하게 삽입 설치되며, 이 공기 배출관(24)을 통해 미세조류 배양 반응기(10)내에서 미세조류 배양에 사용된 가스원이 외부로 배출되어진다.In addition, the reactor stopper 20 is installed to be in communication with the interior of the microalgae culture reactor 10 in addition to the culture medium inlet tube 22, the air discharge tube 24, the microalgae culture through the air discharge tube (24) The gas source used for microalgae cultivation in the reactor 10 is discharged to the outside.

상기 공기주입부(30)는 미세조류 배양 반응기(10)의 저부로부터 위쪽으로 가스원을 상향 공급하여 가스원내에 포함된 탄소원의 용존 및 배양액 교반을 유도하고, 특히 공기주입부(30)의 중앙에 배치되는 공기스파저(air sparger)에 의하여 가스원의 기포크기를 미세하게 만들어 가스원 내의 탄소원이 배양액으로 높은 효율로 용존될 수 있도록 구성된 것이다.The air injection unit 30 supplies a gas source upwardly from the bottom of the microalgal culture reactor 10 to induce the dissolution of the carbon source contained in the gas source and the agitation of the culture solution, and in particular, the center of the air injection unit 30. An air sparger disposed in the gas source makes the bubble size of the gas source fine so that the carbon source in the gas source can be dissolved in the culture medium with high efficiency.

보다 상세하게는, 상기 공기주입부(30)는 상면이 경사진 각도로 이루어진 원통관 형태의 공기주입관(32)을 골격으로 하고, 이 공기주입관(32)의 저부는 밀폐 및 받침 기능을 하는 보다 큰 직경의 받침대(31)에 부착되며, 또한 공기주입관(32)의 경사진 상부에는 암석으로 제작된 공기스파저(33: air sparger)가 부착된 구조로 제작된다.In more detail, the air injection portion 30 has a skeleton of an air injection pipe 32 having a cylindrical shape having an inclined top surface, and the bottom of the air injection pipe 32 has a sealing and supporting function. It is attached to the pedestal 31 of a larger diameter, and also the inclined upper portion of the air injection pipe 32 is made of a structure attached to the air sparger (33) made of rock.

이때, 상기 공기주입부(30)의 공기주입관(32)의 상부를 경사지게 형성한 이유는 미세조류 배양 반응기(10)내에서 응집 후에 응축된 미세조류가 미세조류 배양 반응기(10)의 하단에 형성된 배양액 배출구(12)를 향하여 신속하게 배출될 수 있도록 함에 있다.At this time, the reason why the upper portion of the air injection pipe 32 of the air injection unit 30 is formed to be inclined is the microalgae condensed after aggregation in the microalgal culture reactor 10 at the bottom of the microalgal culture reactor 10 It can be quickly discharged toward the culture medium outlet (12) formed.

또한, 상기 공기주입부(30)는 받침대(31)의 일측부를 통하여 수평 삽입되는 동시에 공기주입관(32)의 내부쪽으로 수직 연장되는 공기주입튜브(34)를 포함하고, 이 공기주입튜브(34)의 소정 위치에는 미세조류의 성장에 유해한 세균 및 곰팡이의 유입을 차단하여 미세조류의 순수배양이 이루어지도록 하는 공기필터(35)가 장착된다.In addition, the air injection unit 30 includes an air injection tube 34 which is horizontally inserted through one side of the pedestal 31 and extends vertically toward the inside of the air injection tube 32, and the air injection tube 34 At a predetermined position of), an air filter 35 is installed to block the inflow of bacteria and fungi harmful to the growth of the microalgae, so that the pure culture of the microalgae is achieved.

즉, 상기 받침대(31)에 수평방향의 홈을 뚫어 공기주입튜브(34)를 받침대(31)내로 수평 삽입하는 동시에 그 위쪽의 공기주입관(32)으로 수직 연장되도록 하고, 공기주입튜브(34)에 0.2 μm의 공기필터(35)를 설치하여 외부로부터 미세조류 배양에 유해한 세균 및 곰팡이의 유입을 차단하도록 한다.That is, the horizontal groove is inserted into the pedestal 31 so that the air injection tube 34 is horizontally inserted into the pedestal 31 and vertically extended to the air injection pipe 32 thereon, and the air injection tube 34 ) 0.2 μm air filter 35 is installed to block the influx of bacteria and fungi harmful to microalgae culture from the outside.

특히, 신속하고 효과적인 수확을 위해 화학적, 생물학적 응집제를 배양액에 처리한 후, 탄소원이 포함된 가스원(배기가스)을 공기필터(35)를 갖는 공기주입튜브(34)를 통해 미세조류 배양 반응기(10)내에 공급하여 응집반응을 유도할 수 있다.In particular, after the chemical and biological flocculant is treated in the culture medium for rapid and effective harvesting, the gas source (exhaust gas) containing the carbon source is passed through the microalgae culture reactor through the air injection tube 34 having the air filter 35 ( 10) can be supplied to induce flocculation reaction.

한편, 상기 받침대(31)의 상면 중 공기주입관(32)의 바깥쪽 상면에는 그 둘레방향을 따라 고무패킹(36)이 삽입 장착된다.On the other hand, the rubber packing 36 is inserted into the outer upper surface of the air injection pipe 32 of the upper surface of the pedestal 31 along its circumferential direction.

따라서, 상기 미세조류 배양 반응기(10)의 하단 내부를 통해 공기주입관(32)을 압입하는 동시에 미세조류 배양 반응기(10)의 저면이 받침대(31)의 고무패킹(36)에 닿으면서 결합되고, 결국 미세조류 배양 반응기(10)의 내부는 밀폐된 상태가 된다.Therefore, the bottom surface of the microalgae culture reactor 10 is pressed while contacting the rubber packing 36 of the pedestal 31 while simultaneously injecting the air injection pipe 32 through the inside of the lower end of the microalgae culture reactor 10. In the end, the microalgal culture reactor 10 is closed.

이와 같이, 상기 공기주입부(30)의 공기주입관(32)의 내부지름은 미세조류 배양 반응기(10)와 동일하게 0.2 m로 제작하고, 공기주입관(32)의 상단 경사부에 암석으로 제작된 공기스파저(33)가 설치하며, 미세지름이 0.3 m 크기의 받침대(31)를 공기주입관(32)의 저부에 부착하여 전체 광생물반응기의 안전한 설치를 유도할 수 있으며, 또한 상기 받침대(31)의 고무패킹에 미세조류 배양 반응기(10)의 저면이 닿으면서 결합되도록 함으로써, 미세조류 배양 반응기(10)내의 배양액이 누출되는 것을 방지할 수 있다.As such, the inner diameter of the air injection pipe 32 of the air injection unit 30 is manufactured in the same 0.2 m as the microalgae culture reactor 10, and the upper slope of the air injection pipe 32 as a rock The manufactured air sparger 33 is installed, and a micrometer having a 0.3 m size pedestal 31 is attached to the bottom of the air injection pipe 32 to induce a safe installation of the entire photobioreactor. By allowing the rubber packing of the pedestal 31 to be coupled while the bottom of the microalgae culture reactor 10 is in contact with each other, it is possible to prevent the culture solution in the microalgae culture reactor 10 from leaking.

한편, 본 발명에 따른 미세조류 배양 반응기(10) 내에 첨부한 8에 도시된 바와 같이, 공기분산용 격막(50: septum)을 더 설치하여, 배기가스의 체류시간을 연장시키고, 기포의 크기를 미세하게 만들 수 있을 뿐만 아니라, 배양액 내에 와류를 형성하여 배기가스내의 이산화탄소의 용존율 증가와 배양액의 교반효율을 향상시켜 줌으로써, 미세조류의 고밀도 배양에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.On the other hand, as shown in 8 attached to the microalgae culture reactor 10 according to the present invention, by further installing a septum for air dispersion (50 septum), to extend the residence time of the exhaust gas, the size of the bubble Not only can it be made fine, but also by forming a vortex in the culture medium to increase the dissolved rate of carbon dioxide in the exhaust gas and improve the stirring efficiency of the culture medium, it is possible to improve the reliability of the high-density culture of the microalgae.

바람직하게는, 상기 공기분산용 격막(50)은 삼각형 판체 구조로 제작하여, 미세조류 배양 반응기(10)내에서 그 상하 길이방향을 따라 등간격으로 복수개를 부착시킨다.Preferably, the air dispersion diaphragm 50 is manufactured in a triangular plate-like structure, and attaches a plurality of them at equal intervals along the longitudinal direction thereof in the microalgal culture reactor 10.

따라서, 배기가스를 공기필터(35)를 갖는 공기주입튜브(34)를 통해 미세조류 배양 반응기(10)내에 공급하게 되면, 배기가스가 공기분산용 격막(50)에 닿으면서 그 체류시간이 더 연장될 수 있고, 또한 기포의 크기를 미세하게 만들면서 배양액 내에 와류를 형성함으로써, 배기가스내의 이산화탄소 용존율 증가 및 배양액의 교반효율을 한층 더 향상시킬 수 있고, 결국 미세조류의 고밀도 배양이 용이하게 이루어질 수 있다.Therefore, when the exhaust gas is supplied into the microalgae culture reactor 10 through the air injection tube 34 having the air filter 35, the residence time is further increased while the exhaust gas reaches the air dispersion diaphragm 50. By forming a vortex in the culture medium while making the bubble size finer, it is possible to further increase the carbon dioxide dissolution rate in the exhaust gas and to increase the stirring efficiency of the culture medium, and consequently to facilitate high-density culture of the microalgae. Can be done.

이하, 상기한 구성의 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기를 통해 이루어지는 본 발명의 미세조류 배양 및 수확 방법을 하기의 실시예를 통해 설명하기로 한다.Hereinafter, the microalgal culture and harvesting method of the present invention made through the microalgae high density photobioreactor for the above-described configuration will be described through the following examples.

실시예Example

상기한 구성으로 제작된 본 발명의 광생물 반응기를 이용하여 바이오디젤 생산 및 폐수처리에 유용한 세네데스무스를 배양하였는 바, 세네데스무스의 배양액은 아래의 표 1과 같은 조성의 BG11 배지를 사용하였다.Using the photobioreactor of the present invention prepared in the above configuration was used to culture the senedusem useful for biodiesel production and wastewater treatment, the culture solution of senedusemus BG11 medium of the composition shown in Table 1 below was used. .

Figure pat00001
Figure pat00001

즉, 미세조류 배양 반응기(10)의 상단에 장착된 반응기 마개(20)의 배양액 유입관(22)을 통하여 세네데스무스의 배양액을 투입하고, 미세조류 배양 반응기(10)의 하단에 형성된 공기주입부(30)의 공기주입튜브(34)을 통하여 반응기(10)내로 공기를 공급하였다.That is, the culture solution of Sededmus is introduced through the culture medium inlet tube 22 of the reactor stopper 20 mounted on the top of the microalgal culture reactor 10, and the air injection formed at the lower end of the microalgal culture reactor 10 Air was supplied into the reactor 10 through the air injection tube 34 of the part 30.

이때, 상기 공기주입관(32)으로 공급되는 공기는 공기주입튜브(34)에 장착된 공기필터(35)를 통과함에 따라, 외부로부터 미세조류 배양에 유해한 세균 및 곰팡이의 유입이 차단된다.At this time, the air supplied to the air injection tube 32 passes through the air filter 35 mounted on the air injection tube 34, the inflow of bacteria and mold harmful to the microalgal culture from the outside is blocked.

또한, 상기 공기주입튜브(34)를 통하여 광합성의 탄소원으로는 LPG 가스를 기반으로 하는 보일러로부터 이산화탄소가 5.5% 함유되어 배출되는 실제 연소가스를 공급하였는 바, 상기 공기스파저(33: air sparger)에 의하여 가스원의 기포크기가 미세하게 만들어져 가스원 내의 탄소원이 배양액으로 높은 효율로 용존되도록 하였다.In addition, through the air injection tube 34, as the carbon source of photosynthesis was supplied with the actual combustion gas discharged by containing 5.5% of carbon dioxide from the LPG gas-based boiler, the air sparger (33) As a result, the bubble size of the gas source was made fine so that the carbon source in the gas source was dissolved in the culture medium with high efficiency.

이러한 배양조건으로는, 온도가 25℃로 유지되도록 항온항습실에서 인공광원인 형광등을 이용하여 조사하였으며, 그 광도는 120 μmol/㎡/s가 되도록 하였다.As the culture conditions, the temperature was maintained at 25 ℃ using a fluorescent lamp as an artificial light source in a constant temperature and humidity room, the brightness was to be 120 μmol / ㎡ / s.

이렇게 함으로써, 일정 시간이 지난 후 첨부한 도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명의 미세조류 배양 반응기(10)내의 30 L 배양액에서 세네데스무스가 고밀도 배양된 모습을 관찰할 수 있었다.By doing so, as shown in the accompanying FIG. 5 after a certain time, it was possible to observe the high density culture of Senedmusmus in 30 L culture medium in the microalgae culture reactor 10 of the present invention.

비교예Comparative example

종래의 개방형 수로식 반응조를 이용하여 실시예과 같은 배양조건하에서 세네데스무스를 배양하였다.Using the conventional open channel reactor, seneduseus was incubated under the same culture conditions as in Example.

시험예1Test Example 1

상기한 실시예에 따라 대량 배양된 미세조류 즉, 세네데스무스에 대한 생산성을 비교하기 위해, 비교예인 종래의 개방형 수로식 반응조로부터 배양된 세네데스무스와 그 최대 건조중량을 비교하였다.In order to compare the productivity for the mass cultured microalgae according to the above-described example, that is, Senedmus mousse, the maximum dry weight was compared with those of the sensedmus cultured from the conventional open channel reactor as a comparative example.

그 결과, 본 발명의 실시예에 따라 생산된 미세조류의 최대 건조중량은 2.98 g/L였으며, 비교예인 개방형 수로식 반응조에서는 미세조류의 최대 건조중량은 0.34 g/L이였는 바, 이는 본 발명의 폐쇄형 원통형 광생물반응기에서 최대건조중량이 약 8.7 배 높았으며, 결국 본 발명의 폐쇄형 원통형 광생물반응기에서 고밀도 배양이 가능함을 알 수 있었다.As a result, the maximum dry weight of the microalgae produced according to the embodiment of the present invention was 2.98 g / L, the maximum dry weight of the microalgae was 0.34 g / L in the open channel reactor of the comparative example, which is the The maximum dry weight in the closed cylindrical photoreactor was about 8.7 times higher, and it was found that high density culture was possible in the closed cylindrical photoreactor of the present invention.

시험예 2Test Example 2

상기한 실시예 및 비교예에 따라 배양된 미세조류에 외부로부터 유해한 원생동물 및 곰팡이, 또는 다른 종의 조류 등의 유입 여부를 확인하기 위해 광학현미경을 이용하여 배양액을 확인하였는 바, 그 결과는 첨부한 도 6에 나타낸 바와 같다.In order to confirm the inflow of harmful protozoa and fungi, algae of other species, etc. from the outside into the microalgae cultured according to the above-described examples and comparative examples, the culture solution was confirmed using an optical microscope. As shown in FIG.

도 6의 (A)에서 보듯이, 본 발명의 폐쇄형 원통형 광생물반응기에서는 세네데스무스 이외의 다른 곰팡이, 원색동물, 조류 등은 관찰되지 않았으며, 세네데스무스가 세포의 원형을 유지하면서 배양액 내에서 우점하는 것을 확인할 수 있었다. As shown in Figure 6 (A), in the closed cylindrical photobioreactor of the present invention, no other fungi, primary animals, algae, and the like except for Senedmus, the culture solution while maintaining the prototype of the cells I was able to confirm the predominance within.

반면, 도 6의 (B)에서 보듯이, 비교예인 종래의 개방형 수로식 반응조에서는 실사체의 곰팡이로 추정되는 미생물, 원생동물, 기타 조류들이 다수 관찰되었으며, 세네데스무스의 성장상태는 비정상으로 배양액 내에서 우점하지 못하는 것으로 관찰되었다.On the other hand, as shown in Figure 6 (B), in the conventional conventional open-water reactor as a comparative example, a number of microorganisms, protozoa, and other algae presumed to be due to the fungus of the actual entity was observed, the growth state of the Senedus mousse abnormally in the culture medium No predominance at.

따라서, 본 발명에 따른 폐쇄형 원통형 광생물반응기 및 이를 이용한 배양법에 의거, 기존의 반응조 및 방법에 비해 고밀도 순수 배양이 가능함을 알 수 있었다.Therefore, based on the closed cylindrical photoreactor according to the present invention and the culture method using the same, it can be seen that high-density pure culture is possible compared to the conventional reactor and method.

시험예3Test Example 3

상기한 실시예에 의거, 본 발명의 폐쇄형 원통형 광생물반응기 내에서 미세조류의 배양이 끝난 후, 세포의 간편하고 신속하게 수확하기 위하여, 응집제를 배양액에 첨가하고, 배양에 이용한 연소가스를 공급하여 배양액을 균일하게 교반하여 응집반응을 유도하였다.According to the embodiment described above, after the incubation of the microalgae in the closed cylindrical photoreactor of the present invention, in order to easily and quickly harvest the cells, a flocculant is added to the culture solution, and the combustion gas used for the culture is supplied. The culture was stirred uniformly to induce aggregation reaction.

즉, 본 발명에 따른 폐쇄형 원통형 광생물반응기의 미세조류 배양 반응기(10)에서 2.98 g/L로 배양된 세네데스무스 배양액 30 L에 응집제 CaCl2와 FeCl3를 동시에 첨가하고, 공기필터(35)를 갖는 공기주입튜브(34)를 통해 연소가스(LPG 가스를 기반으로 하는 보일러로부터 이산화탄소가 5.5% 함유되어 배출되는 실제 연소가스)를 일정 시간동안 공급하여 급속 교반을 유도하였으며, 이후 연소가스의 공급을 차단하여 5분간 정치하였는 바, 그 결과는 첨부한 도 7에 나타낸 바와 같다.That is, the flocculant CaCl 2 and FeCl 3 are simultaneously added to 30 L of the Senedusmus culture cultured at 2.98 g / L in the microalgal culture reactor 10 of the closed cylindrical photoreactor according to the present invention, and the air filter 35 Through the air injection tube (34) having a combustion gas (the actual combustion gas discharged by containing 5.5% of carbon dioxide from the LPG gas boiler) for a predetermined time to induce rapid stirring, and then the combustion gas After the supply was cut off and allowed to stand for 5 minutes, the result is as shown in FIG.

도 7의 왼쪽 반응기는 응집반응을 유도하지 않은 폐쇄형 원통형 광생물반응기로서, 조체와 배양액의 분리가 전혀 이루어지지 않음을 알 수 있고, 반면에 도 7의 오른쪽 반응기는 응집제인 CaCl2와 FeCl3를 첨가하여 응집반응을 유도한 폐쇄형 원통형 광생물반응기로서, 조체가 침강에 의해 배양액과 완벽하게 분리된 것을 알 수 있었다.The left reactor of FIG. 7 is a closed cylindrical photobioreactor that does not induce agglutination, and it can be seen that no separation of the crude and the culture medium occurs, whereas the right reactor of FIG. 7 is the coagulant CaCl 2 and FeCl 3. As a closed cylindrical photobioreactor inducing agglutination reaction by adding, the coarse particles were completely separated from the culture by sedimentation.

이러한 미세조류의 배양 후, 종래의 수확공정에는 원심분리 및 자연침강에 의해 조체를 모으는 것이 일반적이나, 이들 종래의 방법은 고가의 기계장치와 장시간이 소요되어 미세조류의 신속한 수확이 이루어지지 못하고, 또한 기존의 응집을 이용한 조체의 수확법은 보조응집제와 주응집제를 투입하고 일정 시간의 교반 및 정치 시간이 필요하였으나, 본 발명에 따른 응집반응에 의한 수확법은 보조응집제만 이용하여 수확비용을 줄였으며, 또한 2가지의 보조응집제를 동시에 처리하여 신속한 응집반응을 유도함으로써, 반응시간을 5분 이내로 단축시켜 대량의 배양액으로부터 미세조류를 신속한 분리하는 것이 가능함을 알 수 있었다.After the cultivation of such microalgae, the conventional harvesting process is generally collected by centrifugation and spontaneous sedimentation, but these conventional methods require expensive machinery and a long time, the rapid harvest of microalgae is not achieved, In addition, the conventional method of harvesting the coarse powder using coagulation requires agitation and settling time of the coagulating agent and the coagulant, but the coagulation reaction according to the present invention reduces the harvesting cost by using only the coagulant. In addition, it can be seen that by treating two coagulants simultaneously to induce a rapid aggregation reaction, it is possible to shorten the reaction time to within 5 minutes to quickly separate the microalgae from a large amount of culture.

또한, 응집반응의 효율을 측정하기 위해 응집 반응 전/후의 배양액 상층의 광학밀도(OD, optical density)를 680 nm 파장에서 측정하였고, 응집효율을 다음 수학식1을 이용하여 계산하였다.In addition, in order to measure the efficiency of the aggregation reaction, the optical density (OD, optical density) of the upper culture layer before and after the aggregation reaction was measured at a wavelength of 680 nm, the aggregation efficiency was calculated using the following equation (1).

Figure pat00002
Figure pat00002

계산 결과, 본 발명의 광생물반응기에서 연소가스를 이용한 응집효율은 99% 이상으로 매우 높았으며, 이로부터 본 발명의 응집 수확법은 배양된 미세조류를 신속하고 간편하게 수확할 수 있고, 생산공정을 단순화시킬 수 있으며, 또한 응집반응 후 응집여액의 처리에 필요한 추가장치가 필요 없고, 배양기 내에서 응집여액(상등액)을 배양액으로 재사용하여 배양에 필요한 물과 영양염류의 공급을 최소화 할 수 있음을 알 수 있었다.
As a result of the calculation, the flocculation efficiency using the combustion gas in the photobioreactor of the present invention was very high, more than 99%, from which the coagulation harvesting method of the present invention can quickly and easily harvest the cultured microalgae, It can be simplified, and furthermore, no additional device is required for the treatment of the coagulation filtrate after the coagulation reaction, and the coagulation filtrate (supernatant) can be reused as a culture medium in the incubator to minimize the supply of water and nutrients necessary for the culture. Could.

10 : 미세조류 배양 반응기 12 : 배양액 배출구
20 : 반응기 마개 22 : 배양액 유입관
24 : 공기 배출관 30 : 공기주입부
31 : 받침대 32 : 공기주입관
33 : 공기스파저 34 : 공기주입튜브
35 : 공기필터 36 : 고무패킹
50 : 공기분산용 격막
10 microalgae culture reactor 12 culture medium outlet
20: reactor plug 22: culture fluid inlet tube
24: air discharge pipe 30: air injection unit
31: pedestal 32: air injection pipe
33: air sparger 34: air injection tube
35: air filter 36: rubber packing
50: diaphragm for air dispersion

Claims (14)

폐쇄형 구조로 제작되고, 하단의 소정 위치에 배양액 배출구(12)가 형성된 미세조류 배양 반응기(10);
미세조류 배양 반응기(10)의 상단에 탈부착 가능하게 결합되는 반응기 마개(20);
상기 반응기 마개(20)에 미세조류 배양 반응기(10)의 내부와 연통되도록 삽입되는 배양액 유입관(22) 및 공기배출관(24);
미세조류 배양 반응기(10)의 하단에 탈부착 가능하게 결합되어, 미세조류 배양 반응기(10)내에 공기 또는 배기가스를 공급하는 공기주입부(30);
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기.
The microalgae culture reactor 10 is made of a closed structure, the culture medium outlet 12 is formed at a predetermined position at the bottom;
A reactor stopper 20 detachably coupled to the top of the microalgal culture reactor 10;
A culture solution inlet tube 22 and an air discharge tube 24 inserted into the reactor stopper 20 so as to communicate with the inside of the microalgal culture reactor 10;
An air injection unit 30 detachably coupled to the lower end of the microalgal culture reactor 10 to supply air or exhaust gas into the microalgal culture reactor 10;
Microalgae high density culture photobiological reactor, characterized in that comprising a.
청구항 1에 있어서,
상기 미세조류 배양 반응기(10)의 내부에는 복수개의 공기분산용 격막(50)이 그 상하 길이방향을 따라 등간격으로 설치된 것을 특징으로 하는 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기.
The method according to claim 1,
The microalgae high density culture photobiological reactor, characterized in that a plurality of air dispersion diaphragm 50 is installed at regular intervals along the vertical direction of the microalgae culture reactor (10).
청구항 2에 있어서,
상기 공기분산용 격막(50)은 삼각형 판체 구조로 제작된 것임을 특징으로 하는 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기.
The method according to claim 2,
The air dispersion diaphragm 50 is a microalgae high density culture bioreactor, characterized in that it is made of a triangular plate structure.
청구항 1에 있어서,
상기 미세조류 배양 반응기(10)는 길이 1.5 m, 내부지름은 0.2 m, 최대 배양부피는 47 L, 적정배양 부피는 40 L 등을 규격으로 하여 원통형 구조로 제작된 것임을 특징으로 하는 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기.
The method according to claim 1,
The microalgae culture reactor 10 has a length of 1.5 m, the inner diameter is 0.2 m, the maximum culture volume of 47 L, the appropriate culture volume 40 L, etc. Photobioreactor for.
청구항 1에 있어서,
상기 공기주입부(30)는:
상면이 경사진 각도로 이루어져 미세조류 배양 반응기(10)의 하단 내부를 통해 압입되는 공기주입관(32)과;
공기주입관(32)의 경사진 상부에 부착되는 공기스파저(33)와;
공기주입관(32)의 저면에 일체로 부착되는 보다 큰 직경의 받침대(31)와;
받침대(31)의 일측부를 통하여 수평 삽입되는 동시에 공기주입관(32)의 내부쪽으로 수직 연장되어 공기 또는 배기가스의 공급경로가 되는 공기주입튜브(34)와;
공기주입튜브(34)의 소정 위치에 장착되는 공기필터(35);
로 구성된 것을 특징으로 하는 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기.
The method according to claim 1,
The air injection unit 30 is:
An air injection pipe 32 press-fitted through the lower end of the microalgae culture reactor 10 having an inclined angle at an upper surface thereof;
An air sparger 33 attached to the inclined upper portion of the air injection pipe 32;
A larger diameter pedestal 31 which is integrally attached to the bottom of the air injection pipe 32;
An air injection tube 34 inserted horizontally through one side of the pedestal 31 and vertically extending toward the inside of the air injection pipe 32 to become a supply path of air or exhaust gas;
An air filter 35 mounted at a predetermined position of the air injection tube 34;
Microalgae high density culture photobiological reactor, characterized in that consisting of.
청구항 5에 있어서, 상기 받침대(31)의 상면중 공기주입관(32)의 바깥쪽 상면에는 그 둘레방향을 따라 미세조류 배양 반응기(10)의 저면이 닿는 고무패킹(36)이 삽입 장착된 것을 특징으로 하는 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기.
According to claim 5, Out of the upper surface of the pedestal 31, the outer surface of the air injection pipe 32 is inserted into the rubber packing 36 which the bottom surface of the microalgae culture reactor 10 in contact with the circumferential direction is inserted Photomicroorganism reactor for microalgae high density culture, characterized in that.
미세조류 배양 반응기(10) 내에 배양액을 투입하는 단계와;
미세조류 배양 반응기(10)의 하단에 형성된 공기주입부(30)의 공기주입관(32)을 통하여 반응기(10)내로 공기를 상향 공급하는 단계와;
미세조류 배양 반응기(10)의 하단에 형성된 공기주입부(30)의 공기주입관(32)을 통하여 광합성의 탄소원인 배기가스를 상향 공급하는 단계와;
밀폐된 미세조류 배양 반응기(10)내의 미세조류 배양액을 소정의 배양 조건하에서 배양시키는 단계;
미세조류 배양 후 연소 배기가스를 이용한 응집반응을 통한 미세조류 수확 단계;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기를 이용한 미세조류 배양 및 수확 방법.
Injecting the culture solution into the microalgal culture reactor (10);
Supplying air upwardly into the reactor 10 through the air injection pipe 32 of the air injection unit 30 formed at the bottom of the microalgal culture reactor 10;
Supplying exhaust gas, which is a carbon source of photosynthesis, upward through the air injection pipe 32 of the air injection unit 30 formed at the bottom of the microalgal culture reactor 10;
Culturing the microalgal culture in the closed microalgal culture reactor 10 under predetermined culture conditions;
Microalgae harvesting step through flocculation reaction using combustion exhaust gas after microalgae culture;
Microalgae culture and harvesting method using a microalgae high density optical bioreactor for culturing.
청구항 7에 있어서,
상기 공기 또는 배기가스가 반응기(10)로 공급될 때, 공기스파저(33)를 통해 공기 및 가스원의 기포크기가 미세하게 만들어져 반응기(10)내로 공급되는 것을 특징으로 하는 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기를 이용한 미세조류 배양 및 수확 방법.
The method according to claim 7,
When the air or the exhaust gas is supplied to the reactor 10, fine air bubbles through the air sparger 33 is made of a fine bubble size of the microalgae, characterized in that supplied to the reactor 10 Microalgae cultivation and harvesting method using photobioreactor.
청구항 7에 있어서,
상기 공기 또는 배기가스가 반응기(10)로 공급될 때, 공기필터(35)를 통과하여 외부로부터 미세조류 배양에 유해한 세균 및 곰팡이의 유입이 차단되도록 한 것을 특징으로 하는 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기를 이용한 미세조류 배양 및 수확 방법.
The method according to claim 7,
When the air or the exhaust gas is supplied to the reactor 10, the microalgae high density culture microorganisms, characterized in that through the air filter 35 to block the inflow of bacteria and fungi harmful to the microalgal culture from the outside Microalgae cultivation and harvesting method using a reactor.
청구항 7에 있어서,
상기 공기 또는 배기가스가 반응기(10)로 공급될 때, 미세조류 배양 반응기(10)내의 공기분산용 격막(50)에 의하여 배양액 내에 와류가 형성되는 것을 특징으로 하는 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기를 이용한 미세조류 배양 및 수확 방법.
The method according to claim 7,
When the air or the exhaust gas is supplied to the reactor 10, the vortex is formed in the culture medium by the air dispersion diaphragm 50 in the microalgae culture reactor 10, characterized in that the microalgae high density culture bioreactor Microalgae culture and harvesting method using.
청구항 7에 있어서,
상기 배양조건은 온도가 25℃로 유지되는 항온항습실에서 인공광원인 형광등으로부터 120 μmol/㎡/s의 광도가 조사되는 조건인 것을 특징으로 하는 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기를 이용한 미세조류 배양 및 수확 방법.
The method according to claim 7,
The culture conditions are microalgae culture and harvest using a microalgae high density photobiological reactor for microalgae high density culture, characterized in that the luminous intensity of 120 μmol / ㎡ / s is irradiated from a fluorescent lamp as an artificial light source in a constant temperature and humidity room maintained at 25 ℃ Way.
청구항 7에 있어서,
상기 미세조류 배양액은 세네데스무스 배양액인 것을 특징으로 하는 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기를 이용한 미세조류 배양 및 수확 방법.
The method according to claim 7,
The microalgae culture is a microalgae culture and harvesting method using a microalgae high density optical bioreactor, characterized in that the Senedusmus culture medium.
청구항 7에 있어서,
미세조류의 배양이 끝난 후, 응집제를 배양액에 첨가하고, 배양에 이용한 연소가스를 더 공급하여 배양액의 응집반응을 유도하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기를 이용한 미세조류 배양 및 수확 방법.
The method according to claim 7,
After the incubation of the microalgae, the flocculant is added to the culture medium, and further supplying the combustion gas used for the culture to induce flocculation reaction of the culture medium using the microalgae high density culture photobioreactor further comprising Microalgae Cultivation and Harvesting Methods.
청구항 13에 있어서,
상기 응집제로서 CaCl2와 FeCl3를 동시에 첨가하는 것을 특징으로 하는 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기를 이용한 미세조류 배양 및 수확 방법.
The method according to claim 13,
Microalgae cultivation and harvesting method using a microalgae high density photobioreactor for the simultaneous addition of CaCl 2 and FeCl 3 as the flocculant.
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