一种微藻连续培养及收割的光生物反应系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种微藻连续培养及收割的光生物反应系统，它包括管式光生物反应器，管式光生物反应器左侧面设置有连通管，连通管上安装有上电控阀，所述连通管与藻液储存罐的进口相连通，所述藻液储存罐的出口与收割装置的入口阀门相连，所述收割装置内部设置有刮藻机。解决了溶氧过高问题并能实现自动化连续培养的管式光生物反应器，并提供了成本较低、效率较高的微藻收割装置，可有效的实现微藻的规模化培养及收割。
【专利说明】
一种微藻连续培养及收割的光生物反应系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种光生物反应系统，特别是一种微藻连续培养及收割的光生物反应系统。
【背景技术】
[0002]微藻能够消耗二氧化碳，通过自身光合作用产生大量油脂，其油脂组分与生物柴油产业中产油植物类似，且其产油量高出10-20倍，是一种极具发展前景的生物能源。此外，微藻还被应用于保健品、饲料、轻化工及食品等领域。随着全球“温室效应”加剧、能源日益匮乏，开发利用微藻生物能源将是缓解这些问题的重要途径。设计和开发能最大化微藻产量的光生物反应器，并高效的对其所生产的微藻进行收割，已成为微藻生物技术的一个重要组成部分，
[0003]目前，国内外应用较多的大规模微藻培养主要以密闭式光生物反应器为主。其中，管式光生物反应器材料价格相对较低，且其单位光照面积较其他光生物反应器更大，微藻生长速率更快，是目前最适用于室外大规模培养的光生物反应器之一。微藻光合作用产生的氧气容易累积产生过高的溶解氧，会抑制其光合作用甚至损伤藻细胞。在管径较小的管式光生物反应器中氧气累积现象尤为严重，在最大光合速率下，Icm管径中每分钟氧气累积率为8-10mg/L，这会导致反应器中溶解氧速度达到饱和状态。管式光生物反应器不能用于微藻大规模培养的原因主要在于其不能有效排除藻液中溶解氧，其管段长度受到限制，如何改进管式光生物反应器使其内藻液溶氧能及时排出，对于增大反应器管段长度、实现其产业化培养有重要意义。
[0004]而对于微藻的收割，目前所采用的离心分离法和气浮分离法运行成本较高，不适合于大规模的收割，而单纯的过滤及沉降法又存在效率过低的问题，因此如何在运行成本与收割效率之间找到平衡，对微藻的收割具有重要意义。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种微藻连续培养及收割的光生物反应系统，设计出一种解决了溶氧过高问题并能实现自动化连续培养的管式光生物反应器，并提供了成本较低、效率较高的微藻收割装置，可有效的实现微藻的规模化培养及收割。
[0006]为实现上述目的，本实用性所采用的技术方案为:一种微藻连续培养及收割的光生物反应系统，它包括管式光生物反应器，管式光生物反应器左侧面设置有连通管，连通管上安装有上电控阀，所述连通管与藻液储存罐的进口相连通，所述藻液储存罐的出口与收割装置的入口阀门相连，所述收割装置内部设置有刮藻机。
[0007]所述管式光生物反应器采用透明PVC管及不同型号透明PVC接头拼接而成，其整体外形为循环U形管道。
[0008]所述管式光生物反应器上右侧底部留有空气进口，空气进口处连接有空气栗;在管式光生物反应器的顶部设置有出气口和水气分离口。
[0009]所述管式光生物反应器内部设有多功能感应探头，所述多功能感应探头由浊度感应探头和压力感应探头组合而成，并与上电控阀及下电控阀通过主控系统中的单片机相连。
[0010]所述藻液储存罐采用不锈钢材料制成，
[0011]所述收割装置包括一号大孔筛网，一号大孔筛网设置在右侧容器内，左侧容器和右侧容器相连通，右侧容器内部设置有二号大孔筛网，二号大孔筛网的下层设置有小孔筛网，左侧容器的底部设置有出口阀门。
[0012]所述收割装置还包括正电极和负电极，所述正电极和负电极设置在右侧容器底部，所述正电极和负电极均由板状石墨制成。
[0013]所述刮藻机包括驱动电机，驱动电机上安装有带轮，所述带轮上安装有矩形板。
[0014]所述矩形板采用钢化玻璃制成，与驱动电机的截面呈90°布置。
[0015]所述一号大孔筛网和二号大孔筛网由32目钢化玻璃制成，小孔筛网由200目尼龙制成。
[0016]本实用新型的优点与有益效果在于:
[0017]1、通过采用空气栗在管式光生物反应器底部曝入空气使藻液循环，避免了过大的剪切力对藻细胞产生伤害，并能有效提供微藻光合作用所需二氧化碳。
[0018]2、通过将管式光生物反应器的主体设置为U型循环样式，且置于顶部，既有效提高了微藻的培养体积，又避免了反应器管件承受过大的水压。
[0019]3、通过采用透明PVC管材，提高了光能利用率，降低了成本。
[0020]4、通过设置若干水气分离口，有效解决了管式光生物反应器溶氧不能及时排除抑制管段长度的问题。
[0021]5、通过多功能感应探头与主控系统中单片机的结合控制上、下电控阀的开合，实现了自动化的藻液排出和培养液添加。
[0022]6、通过设置一号大孔筛网，对藻液进行粗滤，缓解了收割装置中藻液电解的压力，且二号大孔筛网也减小了小孔筛网的承受量。
[0023]7、通过电解法进行藻液的收集，以较低的成本实现了高效的收割。
[0024]8、通过刮藻机进行水体表面悬浮微藻的刮除，提高了收割装置的工作效率。
[0025]9、通过设置小孔筛网，保证了藻液中微藻的完全收割。
【附图说明】
[0026]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0027]图1为本实用新型一种微藻连续培养及收割的光生物反应系统整体示意图。
[0028]图2为本实用新型管式光生物反应器的结构视图。
[0029]图3为本实用新型藻液储存罐的整体示意图。
[0030]图4为本实用新型收割装置的结构视图。
[0031 ]图5为本实用新型刮藻机的整体示意图。
[0032]图中:管式光生物反应器1、藻液储存罐2、收割装置3、刮藻机4、空气进口 1-1、出气口 1-2、水气分离口 1-3、上电控阀1-4、多功能感应探头1-5、下电控阀1-6、入口阀门3-1、一号大孔筛网3_2、正电极3_3、负电极3_4、二号大孔筛网3_5、小孔筛网3_6、出口阀门3_7、驱动电机4_1、矩形板4_2。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。
[0034]如图1-5所示，一种微藻连续培养及收割的光生物反应系统，它包括管式光生物反应器I，管式光生物反应器I左侧面设置有连通管，连通管上安装有上电控阀1-4，所述连通管与藻液储存罐2的进口相连通，所述藻液储存罐2的出口 2-2与收割装置3的入口阀门3-1相连，所述收割装置3内部设置有刮藻机4。
[0035]进一步的，所述管式光生物反应器I采用透明PVC管及不同型号透明PVC接头拼接而成，其整体外形为循环U形管道。
[0036]进一步的，所述管式光生物反应器I上右侧底部留有空气进口1-1，空气进口 1-1处连接有空气栗;在管式光生物反应器I的顶部设置有出气口 1-2和水气分离口 1-3。
[0037]进一步的，所述管式光生物反应器I内部设有多功能感应探头1-5，所述多功能感应探头1-5由浊度感应探头和压力感应探头组合而成，并与上电控阀1-4及下电控阀1-6通过主控系统中的单片机相连。
[0038]进一步的，所述藻液储存罐2采用不锈钢材料制成，
[0039]进一步的，所述收割装置3包括一号大孔筛网3-2，一号大孔筛网3-2设置在右侧容器内，左侧容器和右侧容器相连通，右侧容器内部设置有二号大孔筛网3-5，二号大孔筛网3-5的下层设置有小孔筛网3-6，左侧容器的底部设置有出口阀门3-7。
[0040]进一步的，所述收割装置3还包括正电极3-3和负电极3-4，所述正电极3-3和负电极3-4设置在右侧容器底部，所述正电极3-3和负电极3-4均由板状石墨制成。
[0041]进一步的，所述刮藻机4包括驱动电机4-1，驱动电机4-1上安装有带轮，所述带轮上安装有矩形板4-2。
[0042]进一步的，所述矩形板4-2采用钢化玻璃制成，与驱动电机4-1的截面呈90°布置。
[0043]进一步的，所述一号大孔筛网3-2和二号大孔筛网3-5由32目钢化玻璃制成，小孔筛网3_6由200目尼龙制成。
[0044]本实用新型的工作原理为:
[0045]管式光生物反应器I由空气栗经底部空气进口 1-1曝入空气使藻液循环，避免了过大的剪切力对藻细胞产生伤害，曝气在提供动力的同时还有效补充了微藻光合作用所需二氧化碳。
[0046]培养初始将低浓度藻液加至管式光生物反应器I，待藻液浓度逐渐升高至收割浓度，多功能感应探头1-5的浊度探头检测到浊度上限阈值Al，通过主控系统中单片机信号转换，控制上电控阀1-4打开，高浓度藻液进入藻液储存罐2;当藻液水位低于多功能感应探头1-5时，其水压感应探头检测到水压下限阈值B2，通过主控系统中单片机信号转换，控制上电控阀1-6打开，新鲜培养液加入;此时浊度探头检测到浊度下限值A2，通过主控系统中单片机信号转换，控制下电控阀关闭；当培养液充满管式光生物反应器I时，水压感应探头检测到水压上限阈值BI，通过主控系统中单片机信号转换，关闭上电控阀1-6，低浓度藻液继续开始循环运转。实现了自动化的高浓度藻液排出和新鲜培养液补充。
[0047]当藻液储存罐2储存充足高浓度藻液，打开与其相连收割装置3的入口阀门3-1，高浓度藻液经一号大孔筛网3-2完成粗滤，剩余较低浓度藻液进入收割装置3右侧水箱，同时给正电极3-3和负电极3-4通电使其以一定电流密度C开始电解工作，当藻液将要没过右侧水箱开口时，根据藻液电解效率调节上入口阀门3-1控制藻液流速，藻液电解会使微藻絮凝成团悬浮上升，经刮藻机4刮至收割装置3左侧水箱，絮凝的藻体经二号大孔筛网3-5过滤，剩余极低浓度藻液经小孔筛网3-6过滤，收割完成的藻液经底部出口阀门3-7处流出。
[0048]上述实施例用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种微藻连续培养及收割的光生物反应系统，它包括管式光生物反应器(I)，其特征在于:管式光生物反应器(I)左侧面设置有连通管，连通管上安装有上电控阀(1-4)，所述连通管与藻液储存罐(2)的进口相连通，所述藻液储存罐(2)的出口(2-2)与收割装置(3)的入口阀门(3-1)相连，所述收割装置(3)内部设置有刮藻机(4)。2.根据权利要求1所述的一种微藻连续培养及收割的光生物反应系统，其特征在于:所述管式光生物反应器(I)采用透明PVC管及不同型号透明PVC接头拼接而成，其整体外形为循环U形管道。3.根据权利要求1所述的一种微藻连续培养及收割的光生物反应系统，其特征在于:所述管式光生物反应器(I)上右侧底部留有空气进口(1-1)，空气进口(1-1)处连接有空气栗；在管式光生物反应器(I)的顶部设置有出气口( 1-2)和水气分离口( 1-3)。4.根据权利要求1或3所述的一种微藻连续培养及收割的光生物反应系统，其特征在于:所述管式光生物反应器(I)内部设有多功能感应探头(1-5)，所述多功能感应探头(1-5)由浊度感应探头和压力感应探头组合而成，并与上电控阀(1-4)及下电控阀(1-6)通过主控系统中的单片机相连。5.根据权利要求4所述的一种微藻连续培养及收割的光生物反应系统，其特征在于:所述藻液储存罐(2)采用不锈钢材料制成。6.根据权利要求1所述的一种微藻连续培养及收割的光生物反应系统，其特征在于:所述收割装置(3)包括一号大孔筛网(3-2)，一号大孔筛网(3-2)设置在右侧容器内，左侧容器和右侧容器相连通，右侧容器内部设置有二号大孔筛网(3-5)，二号大孔筛网(3-5)的下层设置有小孔筛网(3-6)，左侧容器的底部设置有出口阀门(3-7)。7.根据权利要求6所述的一种微藻连续培养及收割的光生物反应系统，其特征在于:所述收割装置(3)还包括正电极(3-3)和负电极(3-4)，所述正电极(3-3)和负电极(3-4)设置在右侧容器底部，所述正电极(3-3 )和负电极(3-4)均由板状石墨制成。8.根据权利要求1所述的一种微藻连续培养及收割的光生物反应系统，其特征在于:所述刮藻机(4)包括驱动电机(4-1)，驱动电机(4-1)上安装有带轮，所述带轮上安装有矩形板(4-2)09.根据权利要求8所述的一种微藻连续培养及收割的光生物反应系统，其特征在于:所述矩形板(4-2)采用钢化玻璃制成，与驱动电机(4-1)的截面呈90°布置。10.根据权利要求6所述的一种微藻连续培养及收割的光生物反应系统，其特征在于:所述一号大孔筛网(3-2)和二号大孔筛网(3-5)由32目钢化玻璃制成，小孔筛网(3-6)由200目尼龙制成。
【文档编号】C12M1/12GK205473793SQ201620265161
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】万晓安, 刘德富, 杨正健, 张佳磊, 马骏
【申请人】三峡大学