专利名称：微藻培养光生物反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种微藻培养光生物反应器，用于提高微藻的产量和质量， 属于微藻培养生物技术领域。
背景技术：
微藻一般是光合自养生物，生长潜力巨大，是生态系统中的生产者，是生物 圈中第一生产力的重要组成部分。 一些微藻是水产养殖的重要饵料；微藻中的一 部分，富含营养成分，是人类极好的营养品，如螺旋藻富含蛋白质；也有一部分 微藻，生长迅速，可大量吸收水体中的氮磷等营养元素，成为新型的治理水体污 染的生物。由于微藻生物产量大、生物质丰富，因此可用于生产乙醇、生物柴油、 生物肥料等新型能源。
影响微藻生长和细胞成分的主要因素是光照、温度、盐度、碱度等，合适的 培养条件对于提高微藻的产量和质量非常重要。
目前微藻的培养和生产过程主要采用水泥池开放培养，部分采用透明封闭的 反应罐。水泥池开放培养方式，设备简单，可进行大规模生产，但由于与空气接 触面积大，容易受敌害生物污染，影响产量和质量；同时由于微藻生长容易受到 温度、光照的影响，在不同的季节其生产过程很不稳定。透明封闭的玻璃罐的培 养方式，由于微藻生长迅速，容易造成反应器内混合不均匀，导致反应器内有效 辐射光强下降，影响微藻的生长，甚至导致微藻的死亡分解，同时作为影响微藻 生长重要因素的温度不易控制，直接影响到微藻的产量和质量。 发明A容
本实用新型的目的在于针对现有微藻培养技术的不足，提出一种微藻培养光 生物反应器，可以调节反应器内的光辐射强度、提高光的利用效率，不易受敌害 生物污染。
为实现上述目的，本实用新型所提出的微藻培养光生物反应器主要包括光 源、光源发散筒、生物反应筒、放空斗、支柱和支撑底盘。光源位于整个反应器 的最上部，安装在锥筒状光源发散筒的顶端，光源发散筒倒扣安装在圆筒状的生物反应筒的上端。在光源发散筒的中部安装光源保护层，在光源保护层下部的光 源发散筒壁上安装一根通气管。生物反应筒中安装螺旋状加热管，加热管下端的 进水口及加热管上端的出水口均伸出生物反应筒的壁外；生物反应筒内安装有温 度测定器、碱度测定器和盐度测定器，上述三个测定器的控制面板分别安装在生 物反应筒的外壁上。生物反应筒的下端连接安装锥筒状放空斗，放空斗下部尖嘴 处连接装有阔门的放空管，放空斗靠近尖嘴的外壁上对称安装两根装有阀门的曝 气管；三根支柱等距支撑在生物反应筒与放空斗衔接处，支柱下端固定在支撑底 盘上。
所述的光源一般可采用带有白色荧光涂层的金属卤化物冷灯。 所述的光源发散筒、生物反应筒和放空斗均为透明材质(如有机玻璃)制成，
内壁涂有或者外壁覆盖镜面反光材料，保证光源发出的光均反射回生物反应筒
内，提高光的利用效率。
光源发散筒设计成锥筒状，将光源安装在锥顶，以使光全部照射在生物反应
筒内。在光源发散筒内，光源与生物反应筒之间设有一层防水光源保护层，防止
水蒸气导致光源损坏。光源保护层上还可以放置一些遮荫材料，以调节生物反应
筒内的光照强度。
生物反应筒为圆筒，其高度与圆筒截面直径的比例为1: 0.8-1.2，以免筒 内下层的光照强度过低。螺旋状加热管的螺旋中心线与圆筒中心线重合，加热管 一般采用不锈钢材质，加热管通过热水循环向生物反应筒内的反应液供热，保证 在低温季节微藻的生长温度。加热水从加热管下端的进水口进入，上端的出水口 流出。在生物反应筒的中部位置安装温度、盐度、碱度测定器，它们的控制面板 安装在反应筒的外壁上，可随时监测反应器内的温度、盐度和碱度。当反应器内 的盐度和碱度需要调节时，可通过光源发散筒上的通气管向反应器内加药调节。
可通过放空斗下部的曝气管对反应液进行曝气，起到加强反应器内气体交换 的作用，同时曝气可使反应液混和均匀，从而提高光照效率，提高微藻产量和质 量。微藻培养达到一定程度时，放空斗底部的放空管可将反应液完全放出。
支撑底盘为一平面圆盘，其直径应比生物反应筒的截面直径略大。它们均应 采用强度较高的复合材料制成。本实用新型提供的微藻培养光生物反应器结构简单，容易实现。反应器内的 光辐射强度可以调节，以提高光的利用效率；可进行曝气充氧、加强气体交换， 同时可使反应器内的反应液混合均匀。反应器内有水热加热管，可在低温季节维 持温度稳定，有助于提高微藻的产量和质量。
图1为微藻培养光生物反应器结构示意图。
图l中l为光源，2为光源发散筒，3为通气管，4为生物反应筒，5为温 度测定器，6为碱度测定器，7为支柱，8为支撑底盘，9为光源保护层，10为 加热出水口， ll为螺旋加热管，12为盐度测定器，13为加热进水口， 14为放空 斗，15为曝气管，16为放空管。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施方式进行描述。
本实用新型提供的微藻培养光生物反应器结构如图1所示，主要包括光源 1、光源发散筒2、生物反应筒4、放空斗14、支柱7和支撑底盘8。光源1安装 在锥筒状光源发散筒2的顶端，光源发散筒2倒扣安装在圆筒状的生物反应筒4 的上端；在光源发散筒2的中部安装光源保护层9，在光源保护层9下部的光源 发散筒2壁上安装一根通气管3;生物反应筒4中安装螺旋状加热管11，加热管 下端的进水口 13及加热管上端的出水口 10均伸出生物反应筒4的壁外；生物反 应筒4内安装有温度测定器5、碱度测定器6和盐度测定器12，上述三个测定器 的控制面板分别安装在生物反应筒4的外壁上；生物反应筒4的下端通过法兰固 定连接一个锥筒状放空斗14，放空斗14下部尖嘴处连接装有阀门的放空管16， 放空斗14靠近尖嘴的外壁上对称安装两根装有阀门的曝气管15;三根支柱7等 距支撑在生物反应筒4与放空斗14衔接处，支柱7下端固定在支撑底盘8上。
本实用新型中，光源发散筒2设计成锥筒状，光源l一般可采用带有白色荧 光涂层的金属卤化物冷灯，安装在光源发散筒2的顶端，以使光全部照射在生物 反应筒4内。为防止生物反应筒4内的水蒸气对光源1造成损害，在光源发散筒 2的筒内中部位置，安装一平面透明光源保护层9，也可以在光源保护层9上放 置一些遮荫材料，以调节生物反应筒4内的光照强度。在光源保护层9以下的光源发散筒2的筒壁上装有一通气管3，起到为反应器通气的效果，同时也可以作 为调节反应器内盐度和碱度的加药口。
光源发散筒2、生物反应筒4和放空斗14均为透明材质(如有机玻璃)制 成，内壁涂有防水镜面反光材料，或者外壁覆盖镜面反光材料，保证光源发出的 光均反射回生物反应筒4内，提高光的利用效率。
安装螺旋加热管11时，其螺旋中心线与生物反应筒4的中心线重合。
开始微藻培养之前，应将光源发散筒2拆去，向生物反应器4和放空斗14 中注入培养液，接入藻种，再将光源发散筒2安装好。开启光源l和盐度测定器 12、碱度测定器6和温度测定器5，每天定时通过曝气管15对反应器进行气体 交换和培养液混合。气温较低时，可利用热水通过螺旋加热管11为反应器加热。 盐度和碱度是影响微藻生长的重要因素，当这些条件不适合微藻生长时，可通过 通气管3向反应液中加药，以调整盐度和碱度适合微藻生长。加药后应通过曝气 使反应液混和均匀。当微藻生长到一定程度时，便可通过放空管16将整个反应 液放出以收获微藻。
实验证明，本实用新型可提高生物反应器的光效率，气体交换方便，混合均 匀，反应温度稳定，能够提高微藻的产量和质量。
权利要求1、一种微藻培养光生物反应器，其特征在于包括光源(1)、光源发散筒(2)、生物反应筒(4)、放空斗(14)、支柱(7)和支撑底盘(8)，光源(1)安装在锥筒状光源发散筒(2)的顶端，光源发散筒(2)倒扣安装在圆筒状的生物反应筒(4)的上端；在光源发散筒(2)的中部安装光源保护层(9)，在光源保护层(9)下部的光源发散筒(2)壁上安装一通气管(3)；生物反应筒(4)中安装螺旋状加热管(11)，加热管下端的进水口(13)及加热管上端的出水口(10)均伸出生物反应筒(4)的壁外；生物反应筒(4)内安装有温度测定器(5)、碱度测定器(6)和盐度测定器(12)，上述三个测定器的控制面板分别安装在生物反应筒(4)的外壁上；生物反应筒(4)的下端连接安装锥筒状放空斗(14)，放空斗(14)下部尖嘴处连接装有阀门的放空管(16)，放空斗(14)靠近尖嘴的外壁上对称安装两根装有阀门的曝气管(15)；三根支柱(7)等距支撑在生物反应筒(4)与放空斗(14)衔接处，支柱(7)下端固定在支撑底盘(8)上。
2、 根据权利要求1的微藻培养光生物反应器，其特征在于所述光源发散筒 (2)、生物反应筒(4)和放空斗(14)均为透明材质制成，内壁涂有或者外壁覆盖镜 面反光材料。
3、 根据权利要求1的微藻培养光生物反应器，其特征在于所述生物反应筒 (4)的高度与圆筒截面直径的比例为1: 0.8-1.2。
4、 根据权利要求1的微藻培养光生物反应器，其特征在于所述螺旋加热管 (11)的螺旋中心线与生物反应筒(4)中心线重合。
专利摘要本实用新型提供一种微藻培养光生物反应器，主要包括光源、光源发散筒、生物反应筒、放空斗、支柱和支撑底盘。光源安装在锥筒状光源发散筒的顶端，光源发散筒倒扣安装在圆筒状生物反应筒上端。生物反应筒中安装螺旋状加热管，反应筒内安装温度、碱度和盐度测定器，反应筒下端有放空斗，放空斗下部装有放空管和曝气管；三根支撑反应筒的支柱固定在支撑底盘上。反应器内壁涂有或者外壁覆盖镜面反光材料，保证光源发出的光均匀反射回反应筒内，提高光的利用效率；通过曝气可加强反应器内气体交换，促进反应液混和均匀；水热加热管可在低温季节维持反应温度稳定。本实用新型可提高微藻的产量和质量。
文档编号C12M1/38GK201245657SQ20082005710
公开日2009年5月27日 申请日期2008年4月10日 优先权日2008年4月10日
发明者何圣兵, 孔海南, 崇 王, 陈纬栋, 鲁佳铭 申请人:上海交通大学