培养藻类和原核生物的薄膜装置、生物反应器和生物反应器系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种培养藻类和原核生物的薄膜装置、生物反应器和生物反应器系统，属于藻类制备培养技术领域。
【背景技术】
[0002]微藻能够利用简单的矿物质营养素，在光合作用(日光和人工照明)的情况下，将0)2和水转化为我们生活需要的各种有机化合物(如色素、蛋白质、氨基酸、维生素和脂肪酸、多糖和矿物质等人体必需的营养成份)。由于藻类具有高效光利用率，以及从周围环境中快速高效吸收营养素(如CO2、氮、磷等)并转化成有机化合物的能力，使藻类具有解决食品短缺、能源危机和0)2减排的巨大经济潜力。
[0003]在相关技术中，利用具体各种不同形状并安装在室内空间中的光生物反应器作为用于养殖微藻的养殖设备。光生物反应器用玻璃如昂贵的耐热玻璃(pyrex)形成，该耐热玻璃增加透光度并用于巴氏灭菌或其应用材料。另外，光生物反应器包括人工照明装置。因此，将投入更多的资金和技术来制造光生物反应器，且在制成光生物反应器之后需要很多费用来维护/修理和操作光生物反应器。为扩大光生物反应器的规模要花很多费用，另外，由于光生物反应器需要宽阔空间，所以光生物反应器涉及空间限制。而且，应供应和定期更换用于养殖微藻的培养基。另外，应清除微藻生长时所产生的排泄物和干扰海微藻的生长的代谢物。也就是说，有制造成本增加和发生空间限制的局限性。此外，需要用于管理和操作光生物反应器的人力、设备和费用。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是:提供一种制备藻类成本低，管理和生产简单的培养藻类和原核生物的薄膜装置、生物反应器和生物反应器系统。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
本发明提供的培养藻类和原核生物的薄膜装置，所述薄膜装置具有两个彼此相对的内面并且彼此相对的内面具有若干个隔缝，每两个相邻的隔缝形成一个单独腔室，其特征在于，所述隔缝不完全隔离两个腔室，所有单独腔室的底部是相通的，形成第一无阻连接腔室。
[0006]进一步的，所有单独腔室的顶部是相通的，形成第二无阻连接腔室。
[0007]所述薄膜装置具有一个或多个用于为藻类提供二氧化碳，烟道气，热能，制冷或营养物的供养设备，所述供养设备通过一条或多条软管与设备连接，并部分处于系统内部。
[0008]两个内面分别拥有两条外缘宽边和两条外缘长边并且两个相对内面的彼此相对的外缘宽边相连接，形成了具有薄膜内面的管状薄膜并且管状薄膜内面拥有2个内表面。
[0009]薄膜装置的宽度在0.2米与6米之间，尤其是在0.5米与2米之间。
[0010]两个相邻隔缝的距离是2厘米至200厘米，优选的，其距离值在5厘米与20厘米之间。所述薄膜材料的薄膜厚度为0.1毫米至100毫米，优选的，所述薄膜材料的薄膜厚度为0.2毫米和5毫米之间。
[0011]薄膜装置长度在0.5米与3万米之间，优选的，其中所述长度值为2米至100米。
[0012]本发明中所述薄膜膜材料为导光体；薄膜材料拥有纳米颗粒和/或微米颗粒，其对薄膜材料的物理和/或化学特性产生影响；所述薄膜材料具有涂层，所述薄膜材料和/或涂层被可以用作光谱过滤器和/或用做半透镜。薄膜的材料可以根据不同情况的需要，通过加入不同元素，如微米或纳米颗粒完成。
[0013]本发明还提供一种培养藻类和原核生物的生物反应器，由若干个上述所述的薄膜装置排列连接制成。生物反应器中薄膜装置的一个或两个外缘长边被密封，以使液体藻类混合物贮存在生物反应器中，并且有生物反应器开口。
[0014]所述的生物反应器有一个用于冷却或加热所述藻液的温控设备，所述温控设备具有一条制热/冷却管，其与藻液进行热交换接触。
[0015]所述的生物反应器有一条固定管，薄膜装置以悬挂形式与其固定。
[0016]所述的生物反应器有一台用于为藻液注入二氧化碳或烟道气的注气设备，注气设备由一条注气管连接，其被藻液包围。
[0017]所述的生物反应器有一台用于从藻液中收割藻类的收割设备，所述收割设备由一条收割管连接。
[0018]生物反应器的排列方式选自直线的，圆形，部分圆形，椭圆形，部分椭圆形，弯曲或倾斜中的一种或多种的组合。
[0019]生物反应器的排列通过一台控制或调节单元与一台相配的调设单元来调节。
[0020]生物反应器的排列通过传感器信号为基础来调节，所述传感器是用于测量藻液中的光强度、太阳位置、光波长、波长条件的。
[0021 ] 生物反应器上设有溢流阀，溢流阀是单项阀。
[0022]本发明还提供一种培养藻类和原核生物的生物反应器系统，由上述的生物反应器组成，所述的生物反应器系统安装在一个框架上，其中所述生物反应器以一个接一个排列方式排列。
[0023]所述的生物反应器系统还包括风能发电装置和太阳能发电装置。
[0024]一种培养藻类和原核生物的膜系统，包括所述的生物反应器系统。
[0025]本发明涉及的生物反应器，其最少包括两个通过第一连接方式连接的培养腔室。此外，本发明还涉及一种光合生物反应器农场。
[0026]藻类和原核生物将被培养于生物反应器中并大量生产。通常，培养会除自养方式夕卜，同样通过混养和/或异养和发酵方式得以实现。
[0027]将光合与活性表面面积最大化，尽量缩短光路对光合生物反应器的规划与对使用者提供了重要的生产参数。光合生物反应器的另外一个挑战在将系统扩展至庞大产化业规模，在于普遍适用性和力学承载度方面的性价比。
[0028]该目地是通过一种薄膜装置，尤其用于为培养光合活性生物体提供一个生物反应器，使用透明的薄膜材料，特别是一种聚乙烯材料，其中所述薄膜装置具有两个彼此相对的内面并且彼此相对的内面拥有一个隔缝，由此产生两个单独腔室，其中此隔缝并不完全将两个腔室隔离，从而使得两个单独腔室形成第一无阻连接。
[0029]由此可以提供一种用来制造生物反应器的可扩展的薄膜装置。此外，薄膜装置简易的结构成就了生物反应器的低成本生产。
[0030]一个“薄膜”的特征在于，与它的厚度相比，它具有大面积的扩张性，从而产生一种柔韧性。
[0031]一种“透明”的薄膜材料的特点在于可以使培养光合活性生物必要的光波长穿透。薄膜可以作为滤光器，宽带滤光器或不均匀视觉滤波器。
[0032]薄膜装置可以最简单的形式在除去隔缝以外拥有两层彼此重叠的薄膜。该“隔缝”是不能使藻类与可能使用的培养液和营养液所渗透。隔缝可以通过焊接或粘接薄膜装置完成。
[0033]“两个单独腔室”是指两个在可以在里面培养藻类的腔室。
[0034]第一无阻连接腔室允许藻类从第一个单独腔室进入第二个单独腔室，同时交换培养液或营养液。隔缝大幅度增加了用于生产的生物反应器的外表面，使得提高藻类受光率。
[0035]本发明的有益效果:
本发明的藻类培养装置、生物反应器及其生物反应系统制造成本低，且没有空间限制，方便而经济地实现大规模微藻养殖。
[0036]1:无尽的膜系统。
[0037]2:可以适用于各种地区，地域，面积。
[0038]3:每平米水容量极高。
[0039]4:可扩大规模的。
[0040]5:可以与温室结合，也可以不用温室。
[0041]6:低成本。
[0042]7:可以与工业系统结合。
【附图说明】
[0043]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0044]图1:本发明实施例1的薄膜装置的示意图。
[0045]图2:本发明实施例2的由薄膜装置制作的一个用于培养和收割藻类的生物反应器示意图。
[0046]图3:本发明实施例3以直线形式连续排列在框架上的生物反应器系统示意图。
[0047]图4:本发明实施例4以直线形式排列拥有弯角的生物反应器示意图。
[0048]图5:本发明实施例5以椭圆形式排列的生物反应器示意图。
[0049]图6:本发明实施例6排列在屋顶的生物反应器示意图。
[0050]图7:本发明实施例7多个以直线形式连续排列在框架上的生物反应器示意图。
[0051]图中，103隔缝，107单独腔室，111第一无阻连接腔室，113第二无阻连接腔室，115外缘宽边，119外缘长边，125薄膜内面，240制热/冷却管，250注气管，260收割管，270固定管，280溢流阀，223生物反应器开口，201生物反应器，323框架，302第一生物反应器部分，304第二生物反应器部分，381屋顶。
【具体实施方式】
[0052]实施例1
如图1所示，本实施例提供一种管状薄膜装置。
[0053]本实施例提供的培养藻类和原核生物的薄膜装置，所述薄膜装置具有两个彼此相对的内面并且彼此相对的内面具有若干个隔缝，每两个相邻的隔缝形成一个单独腔室，所述隔缝不完全隔离两个腔室，所有单独腔室的底部是相通的，形成第一无阻连接腔室。
[0054]进一步的，所有单独腔室的顶部是相通的，形成第二无阻连接腔室。
[0055]在一种实施案中，彼此对立的内面拥有η个不完全隔离两个相邻腔室的隔缝，其中η是一个大于一的自然数，从而产生η+1个单独腔室，特别是通过第一连接腔室和/或第二连接腔室被整体持续连接。这样可以建立一个无尽的薄膜装置，