RU151576U1

RU151576U1 - PHOTOBIOR REACTOR

Info

Publication number: RU151576U1
Application number: RU2014134507/13U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Станиславович Дворецкий; Станислав Иванович Дворецкий; Михаил Сергеевич Темнов; Евгений Игоревич Акулинин; Евгения Владимировна Пешкова
Priority date: 2014-08-22
Filing date: 2014-08-22
Publication date: 2015-04-10

Abstract

1. Фотобиореактор для культивирования микроводорослей, состоящий из непрозрачного корпуса, в нижней части которого расположена газораспределительная магистраль, совмещенная с магистралью подачи питательной среды, и штуцер для слива суспензии микроводорослей, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности культивирования микроводорослей, в фотобиореактор помещены осветительные блоки, оснащенные светодиодными элементами, закрепленные в отверстиях крышки.2. Фотобиореактор по п.1, отличающийся тем, что в корпусе установлены газораспределительные магистрали, одна из которых используется для подачи раствора питательной среды, а вторая - для барботажа суспензии газовоздушной смесью.3. Фотобиореактор по п.1, отличающийся тем, что осветительные блоки выполнены из прозрачного несмачиваемого полимерного материала.4. Фотобиореактор по п.1, отличающийся тем, что осветительные блоки располагаются друг от друга и корпуса фотобиореактора на расстоянии 50÷100 мм.1. A photobioreactor for the cultivation of microalgae, consisting of an opaque body, in the lower part of which there is a gas distribution line, combined with a line for supplying a nutrient medium, and a fitting for draining the suspension of microalgae, characterized in that, in order to increase the efficiency of cultivation of microalgae, lighting is placed in the photobioreactor blocks equipped with LED elements fixed in the holes of the lid. 2. The photobioreactor according to claim 1, characterized in that gas distribution lines are installed in the housing, one of which is used to supply a nutrient solution, and the second is used to bubble the suspension with a gas-air mixture. The photobioreactor according to claim 1, characterized in that the lighting units are made of transparent non-wettable polymer material. The photobioreactor according to claim 1, characterized in that the lighting units are located from each other and the body of the photobioreactor at a distance of 50 ÷ 100 mm

Description

Полезная модель относится к устройствам для получения биомассы микроводорослей.The utility model relates to devices for producing microalgae biomass.

Известен фотобиореактор, содержащий рабочую емкость с первой и второй наружными боковыми поверхностями, сформированную из эластичного прозрачного материала, непроницаемого для текучей среды с рабочей емкостью, установленной в каркасе, снабженном удлиненными вертикальными опорными компонентами, расположенными по меньшей мере в одном горизонтальном ряду, при этом опорные компоненты установлены поочередно прилегающими к первой и второй наружным боковым поверхностям рабочей емкости с возможностью их поддержки. (См., например, патент РФ №2508396, МПК C12M, 2013 г).Known photobioreactor containing a working container with first and second outer side surfaces, formed of a transparent transparent material, impervious to fluid with a working capacity installed in the frame, equipped with elongated vertical support components located in at least one horizontal row, while supporting the components are installed alternately adjacent to the first and second outer side surfaces of the working capacity with the possibility of their support. (See, for example, RF patent No. 2508396, IPC C12M, 2013).

Недостатком данной конструкции является низкая эффективность из-за того, что источники света расположены только по боковым поверхностям фотобиореактора.The disadvantage of this design is the low efficiency due to the fact that the light sources are located only on the side surfaces of the photobioreactor.

Известен фотобиореактор, состоящий из светоприемной части, освещаемой с одной или двух сторон и выполненный из светопрозрачного химически и биологически инертного материала в виде плоской панели, составленной из параллельных каналов, причем снизу и сверху выходы из каналов соединены общими емкостями, выполненными из того же материала, и в них расположены один или несколько портов для датчиков, измеряющих необходимые параметры культуры фотосинтезирующих микроорганизмов, а также один или несколько штуцеров для ввода добавок или отбора суспензии микроорганизмов и вывода газа из фотобиореактора, а между верхней емкостью и штуцером для отвода газа установлено устройство механического пеногашения, при этом с целью совмещения процессов газомассообмена и фотосинтеза внизу каждого четного канала светоприемной плоскости с одной стороны и нечетного канала с другой стороны, установлены порты для ввода газовой смеси, чтобы суспензия внутри фотобиореактора двигалась за счет аэрлифта в половине каналов - вверх, а в половине каналов - вниз. (Заявка РФ N 2010139943, МПК A01G, 2012 г. ).Known photobioreactor, consisting of a light receiving portion illuminated from one or two sides and made of translucent chemically and biologically inert material in the form of a flat panel composed of parallel channels, the bottom and top of the channel exits are connected by common containers made of the same material, and there are one or more ports for sensors measuring the necessary culture parameters of photosynthetic microorganisms, as well as one or more fittings for introducing additives or selection suspensions of microorganisms and gas outlet from the photobioreactor, and a mechanical defoaming device is installed between the upper tank and the gas outlet for gas extraction, while for the purpose of combining gas and mass transfer and photosynthesis at the bottom of each even channel of the light-receiving plane on the one hand and the odd channel on the other, ports are installed for introducing the gas mixture so that the suspension inside the photobioreactor moves due to airlift in the half of the channels - up, and in half of the channels - down. (RF Application N 2010139943, IPC A01G, 2012).

Недостатком данной конструкции является обеспечение недостаточной интенсивности протекающего в нем процесса культивирования микроводорослей, поскольку освещение осуществляется только с одной или с двух сторон.The disadvantage of this design is the lack of intensity of the process of cultivation of microalgae occurring in it, since the lighting is carried out only on one or both sides.

Указанные недостатки также обусловлены конструктивными признаками известного технического решения.These shortcomings are also due to structural features of the known technical solutions.

Известен также фотобиореактор, выполненный из светопрозрачного, химически и биологически инертного материала в виде плоской панели, составленной из параллельных каналов. Снизу и сверху выходы из каналов соединены общими емкостями из того же материала. В общих емкостях расположены порты для установки датчиков, измеряющих pH, температуру и содержание растворенного кислорода, и штуцеры для ввода добавок или отбора суспензии микроорганизмов. Внизу каждого четного канала светоприемной плоскости с одной стороны и нечетного канала с другой стороны установлены порты для ввода газовой смеси, чтобы суспензия внутри фотобиореактора двигалась за счет аэрлифта в половине каналов вверх, а в половине каналов вниз. Достигаемый технический результат заключается в улучшении газомассообменных характеристик, снижении амплитуды колебаний параметров культивирования и обеспечении более компактной структуры, где процесс фотосинтеза совмещен с процессом газомассообмена (патент РФ №2451446, МПК A01G, 2010 г).Also known photobioreactor made of translucent, chemically and biologically inert material in the form of a flat panel composed of parallel channels. The bottom and top of the channel exits are connected by common containers of the same material. In common containers, there are ports for installing sensors that measure pH, temperature and dissolved oxygen content, and fittings for introducing additives or selecting a suspension of microorganisms. At the bottom of each even channel of the light-receiving plane on the one hand and the odd channel on the other hand, ports for introducing the gas mixture are installed so that the suspension inside the photobioreactor moves upward in the half of the channels and downward in the half of the channels. The technical result achieved is to improve the gas-mass transfer characteristics, to reduce the amplitude of fluctuations in the cultivation parameters and to provide a more compact structure where the photosynthesis process is combined with the gas-mass transfer process (RF patent No. 2451446, IPC A01G, 2010).

Недостатком данной конструкции является повышенное энергопотребление из-за установки в каналах фотолюминесцентных ламп.The disadvantage of this design is the increased energy consumption due to the installation of photoluminescent lamps in the channels.

Задачей изобретения является повышение эффективности культивирования микроводорослей в фотобиореакторе.The objective of the invention is to increase the efficiency of cultivation of microalgae in a photobioreactor.

Решение технической задачи достигается за счет использования в фотобиореакторе осветительных блоков, оснащенных светодиодными элементами, равномерно распределенными в непрозрачном корпусе.The solution to the technical problem is achieved through the use of lighting units in the photobioreactor equipped with LED elements evenly distributed in an opaque case.

Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно - следственная связь.Between the distinguishing features and the achieved technical result, there is the following causal relationship.

Технический результат достигается тем, что в фотобиореактор для культивирования микроводорослей, состоящий из непрозрачного корпуса, в нижней части которого расположена газораспределительная магистраль, совмещенная с магистралью подачи питательной среды, и штуцер для слива суспензии микроводорослей, помещены осветительные блоки, оснащенные светодиодными элементами, закрепленными в отверстиях крышки фотобиореактора.The technical result is achieved by the fact that in the photobioreactor for the cultivation of microalgae, consisting of an opaque body, in the lower part of which there is a gas distribution line, combined with a supply line of the nutrient medium, and a fitting for draining the suspension of microalgae, lighting blocks are placed, equipped with LED elements fixed in the holes photobioreactor covers.

В фотобиореакторе установлена газораспределительная магистраль, используемая для барботажа суспензии микроводорослей газовоздушной смесью, совмещенная с магистралью подачи питательной среды.A gas distribution line is installed in the photobioreactor, used to bubble the suspension of microalgae with an air-gas mixture, combined with a medium supply line.

Осветительные блоки выполнены из прозрачного несмачиваемого полимерного материала.Lighting blocks are made of transparent non-wettable polymer material.

Осветительные блоки располагаются друг от друга и корпуса фотобиореактора на расстоянии 50-100 мм.Lighting blocks are located from each other and the body of the photobioreactor at a distance of 50-100 mm.

Размещение осветительных блоков, оснащенных светодиодными элементами по всему внутреннему объему фотобиореактора, выполненного из непрозрачного материала позволяет интенсифицировать процесс фотосинтеза по сравнению с фотобиореакторами, где размещение источников света осуществляется снаружи.The placement of lighting units equipped with LED elements throughout the internal volume of the photobioreactor made of an opaque material makes it possible to intensify the photosynthesis process compared to photobioreactors, where the placement of light sources is carried out from the outside.

Установка газораспределительной магистрали, совмещенной с магистралью подачи питательной среды позволяет увеличить площадь поверхности контакта и обеспечивает равномерное распределение питательной среды в объеме фотобиореактора и исключение образования застойных зон.The installation of a gas distribution line combined with a medium supply line allows to increase the contact surface area and provides a uniform distribution of the medium in the volume of the photobioreactor and eliminates the formation of stagnant zones.

Выполнение осветительных блоков из прозрачного несмачиваемого полимерного материала позволяет реже осуществлять их мойку с изыманием из крышки корпуса, что облегчает обслуживание фотобиореактора.The implementation of the lighting blocks from a transparent non-wettable polymer material allows less frequent washing with removal from the housing cover, which facilitates the maintenance of the photobioreactor.

Расположение осветительных блоков друг от друга и корпуса фотобиореактора на расстоянии 50-100 мм обеспечивает равномерное освещение всего объема суспензии на уровне 25-35 КЛк.The location of the lighting blocks from each other and the body of the photobioreactor at a distance of 50-100 mm provides uniform illumination of the entire volume of the suspension at the level of 25-35 KLk.

По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию "новизна".According to the information available to the applicant, the set of essential features of the claimed utility model is not known from the prior art, which allows us to conclude that the claimed object meets the criterion of "novelty."

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность полезной модели, может быть многократно использована в производстве различных модификаций фотобиореакторов с получением технического результата, заключающегося в повышении эффективности его работы, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию "промышленная применимость".The set of essential features characterizing the essence of the utility model can be repeatedly used in the production of various modifications of photobioreactors to obtain a technical result consisting in increasing the efficiency of its work, which allows us to conclude that the claimed object meets the criterion of "industrial applicability".

Сущность заявляемой полезной модели поясняется примером конкретного выполнения, где:The essence of the claimed utility model is illustrated by an example of a specific implementation, where:

На фиг. 1 показана схема фотобиореактора,In FIG. 1 shows a diagram of a photobioreactor,

на фиг. 2 показана схема размещения газораспределительной магистрали, совмещенной с магистралью подачи питательной среды в днище корпуса фотобиореактора,in FIG. 2 shows the layout of the gas distribution line, combined with the supply line of the nutrient medium in the bottom of the body of the photobioreactor,

на фиг. 3 показано размещение осветительных блоков со светодиодными элементами.in FIG. 3 shows the placement of lighting units with LED elements.

На представленных чертежах изображены:The drawings show:

1 - корпус фотобиореактора;1 - photobioreactor housing;

2 - газораспределительная магистраль;2 - gas distribution line;

3 - магистраль подачи питательной среды;3 - trunk supply of a nutrient medium;

4 - светодиодные элементы;4 - LED elements;

5 - осветительные блоки;5 - lighting blocks;

6 - крышка;6 - a cover;

7 - штуцер для слива суспензии микроводорослей;7 - fitting for draining a suspension of microalgae;

8 - суспензия микроводорослей.8 - suspension of microalgae.

Фотобиореактор для культивирования микроводорослей, состоящий из непрозрачного корпуса 1, в нижней части которого расположена газораспределительная магистраль 2, совмещенная с магистралью подачи питательной среды 3, с помещенными в него светодиодными элементами 4, расположенными в осветительных блоках 5, закрепленных в отверстиях крышки фотобиореактора 6, со штуцером для слива суспензии 7, заполненный суспензией микроводорослей 8.A photobioreactor for microalgae cultivation, consisting of an opaque casing 1, in the lower part of which there is a gas distribution line 2, combined with a medium supply line 3, with LED elements 4 placed in it, located in lighting blocks 5, fixed in the openings of the cover of the photobioreactor 6, with nipple for draining suspension 7, filled with a suspension of microalgae 8.

Сборка устройства осуществляется следующим образом.The assembly of the device is as follows.

В днище корпуса фотобиореактора 1 осуществляется установка газораспределительной магистрали 2, совмещенной с магистралью подачи питательной среды 3 и штуцера для слива суспензии микроводорослей 7. После этого осуществляется установка крышки фотобиореактора 6, в отверстия которой устанавливаются осветительные блоки 5, с помещенными в них светодиодными элементами 6. Через одно из отверстий, в которое не установлен осветительный блок 5 осуществляется заполнение фотобиореактора суспензией микроводорослей 8, после чего в него также устанавливается осветительный блок 5, с помещенными в него светодиодными элементами 6.In the bottom of the body of the photobioreactor 1, the gas distribution line 2 is installed, combined with the supply line of the nutrient medium 3 and the nozzle for discharging the suspension of microalgae 7. After this, the cover of the photobioreactor 6 is installed, in the openings of which the lighting units 5 are installed, with LED elements 6 placed in them. Through one of the holes into which the lighting unit 5 is not installed, the photobioreactor is filled with a suspension of microalgae 8, after which it is also installed INDICATES illuminating device 5, with the LED elements 6 placed into it.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Через газораспределительную магистраль 2 осуществляется барботирование углекислого газа через питательную среду, подаваемую через магистраль подачи питательной среды 3, и слой суспензии микроводорослей 8, заполняющей корпус фотобиореактора 1. Освещение внутреннего объема корпуса фотобиореактора осуществляется с помощью осветительных блоков 5, оснащенных светодиодными элементами 4, закрепленными в отверстиях крышки фотобиореактора 6. Слив готовой суспензии микроводорсолей осуществляется через штуцер 7.The proposed device operates as follows. Through the gas distribution line 2, carbon dioxide is bubbled through the nutrient medium supplied through the nutrient supply line 3 and a suspension layer of microalgae 8 filling the body of the photobioreactor 1. Illumination of the internal volume of the body of the photobioreactor 5 is carried out using lighting units 5 equipped with LED elements 4 fixed in openings of the cover of the photobioreactor 6. Drain the finished suspension of micro-salts by means of a fitting 7.

Устройство позволяет повысить эффективность работы фотобиореактора.The device improves the efficiency of the photobioreactor.

Claims

1. A photobioreactor for the cultivation of microalgae, consisting of an opaque body, in the lower part of which there is a gas distribution line, combined with a line for supplying a nutrient medium, and a fitting for draining the suspension of microalgae, characterized in that, in order to increase the efficiency of cultivation of microalgae, lighting is placed in the photobioreactor blocks equipped with LED elements, fixed in the holes of the cover.

2. The photobioreactor according to claim 1, characterized in that gas distribution lines are installed in the housing, one of which is used to supply a solution of a nutrient medium, and the second - to bubble the suspension with a gas-air mixture.

3. The photobioreactor according to claim 1, characterized in that the lighting units are made of transparent non-wettable polymer material.

4. The photobioreactor according to claim 1, characterized in that the lighting units are located from each other and the body of the photobioreactor at a distance of 50 ÷ 100 mm