专利名称：光生物反应器系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光生物反应器系统。
背景技术：
光生物反应器是指能用于光合微生物及具有光合能力的组织或细胞的培养的一类装置。提高光生物反应器的受光强度和受光面积可有效提高光合微生物的光能利用效率，能实现光合生物的高密度培养并获得较高的单位面积或体积生物量产量。藻类尤其是单细胞微藻能有效地利用光能、CO2和无机盐类合成蛋白质、脂肪、碳水化合物以及多种高附加值生物活性物质，故目前光生物反应器广泛用于微藻的高密度培养。微藻是一种光自养生物，微藻自养过程中光是影响其生物量的主要限制因子之一。增加微藻培养过程中光生物反应器的受光面积和受光强度可以提高微藻对光的利用效率，从而达到提高微藻生物量的目的。但是，受到太阳东升西落的影响，光生物反应器受光面积和受光强度在一天中变化很大，微藻对太阳光的利用效率较低。另外，微藻在生长过程中主要是利用日光中的可见光，而日光中的红外线和紫外线则不能被微藻利用。红外线和紫外线可以导致藻液温度升高，造成微藻死亡。
发明内容
考虑到上述问题提出了本发明。本发明提供了一种光生物反应器系统，包括光生物反应器；以及反光装置，所述反光装置构造成向所述光生物反应器反射太阳光。根据本发明的光生物反应器系统包括反光装置，用于向光生物反应器反射太阳光，因此能够增加照射到光生物反应器的光量，从而提高光生物反应器对太阳光的利用效率。根据本发明的一个实施例，所述反光装置包括隔热膜，所述隔热膜能够反射太阳光中的可见光，同时吸收太阳光中的红外线和紫外线。从而，通过反光装置，既增加了照射到光生物反应器的光量，又不会造成光生物反应器内部培养液温度升高，因而有利于微藻的培养。根据本发明的一个实施例，所述光生物反应器为具有第一侧面和第二侧面的板式光生物反应器，所述反光装置构造成将从所述第一侧面所在的一侧照射的一部分光线反射到所述第二侧面上。因此，根据该实施例的光生物反应器系统，能够避免光生物反应器在太阳光下培养生物物质例如微藻时因太阳的东升西落造成的一侧光照强度不足的现象，从而提高生物物质对光的利用效率，实现提高产量的目的。根据本发明的一个实施例，所述光生物反应器系统进一步包括位于所述光生物反应器下方的沟槽，所述反光装置布置在所述沟槽中。所述反光装置可以是具有半椭圆形横截面的反光板。可选地，所述反光装置可以是通过枢轴可枢转地连接的两块反光板，所述枢轴安装在所述沟槽的底部。
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根据本发明的一个实施例，在所述沟槽的开口上覆盖透明盖板，所述光生物反应器设置在所述透明盖板上。可选地，在所述反光装置上设置有自动角度调节机构，用于自动调节各个反光板的角度。根据本发明的一个实施例，所述反光装置设置在所述板式光生物反应器的一侧， 且包括多块可枢转地连接的反光板。根据本发明的一个实施例，所述光生物反应器为跑道池型光生物反应器，所述反光装置设置在所述光生物反应器的一侧，且包括多块可枢转地连接的反光板。所述多块反光板中的最下面的反光板上可以设置有滚动装置，以便于移动所述反光装置。根据本发明的一个实施例，在光生物反应器的外表面上设置有隔热膜，所述隔热膜能够使太阳光中的可见光透过，同时吸收太阳光中的红外线和紫外线。为了使本发明的目的、特征及优点能更加明显易懂，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
图1是根据本发明的第一实施例的光生物反应器系统的横截面示意图；图2是根据本发明的第二个实施例的光生物反应器系统的横截面示意图；图3是根据本发明的第三实施例的光生物反应器系统的侧面示意图；图4是图3中所示的光生物反应器系统中的反光装置的结构示意图；以及图5是根据本发明的第四实施例的光生物反应器系统的示意图。
具体实施例方式以下仅通过例子说明本发明的具体实施方式
。本发明亦可通过其它不同的方式加以施行或应用，本说明书中的各项细节可在不背离本发明的总体构思的情况下进行各种调整与变更。再者，附图仅以示意方式说明本发明的基本构想，故图示不一定按比例绘制，并且图示中仅显示与本发明有关的部件，但显然本发明可根据实际应用包括其它的部件。在以下说明中，类似的附图标记表示类似的部件。第一实施例图1示出了根据本发明的第一实施例的光生物反应器系统10的横截面示意图。如图1所示，光生物反应器系统10包括光生物反应器1和反光装置2。光生物反应器1为板式光生物反应器，例如长6m、高0. 8-1. 0m、宽3-5cm的扁平板式容器，其内容纳培养液，待培养的生物物质例如微藻悬浮在所述培养液中。图1所示的反光装置2是具有半椭圆形横截面的反光板。相应地，在板式光生物反应器1的下面设置有横截面为半椭圆形的纵长沟槽 3，用于安放反光装置2。沟槽3例如可以是在地面下沿南北方向挖的纵长沟槽，其横截面为半椭圆形。在沟槽3的开口上覆盖透明盖板4，光生物反应器1设置在所述透明盖板4上， 沿南北方向放置，在东西方向上大致位于沟槽3的中心位置。本领域技术人员可以理解，沟槽3和反光装置2的尺寸可以根据板式光生物反应器的尺寸适当地设置，以达到最佳的光反射效果。并且，沟槽3的横截面也可以设置为其它形状，例如矩形。
如图1所示，光生物反应器1南北方向放置。当上午太阳从东方升起时，光生物反应器A侧面为受光面，B侧面为背光面。此时，从A侧面所在的一侧照射的一部分太阳光线 Rl照射到半椭圆形反光装置2上，经过反光装置2的反射后，照射到光生物反应器的B侧面上。从而，增加了光照量不足的B侧面的光照强度，促进B侧面附近的微藻细胞充分吸收光线。相反，当下午太阳偏西时，光生物反应器B侧面为受光面，A侧面为背光面。此时， 从B侧面所在的一侧照射的一部分太阳光线照射到半椭圆形反光装置2上，经过反光装置2 的反射后，照射到光生物反应器的A侧面上。从而，增加了光照量较弱的A侧面的光照，促进A侧面附近的微藻细胞充分吸收光线。因此，由于设置了反光装置2，光生物反应器1的A侧面和B侧面在一天中总是能接受到阳光，从而提高了板式光生物反应器的光照面积和受光强度，避免了因太阳的移动造成的光生物反应器中光合生物因光照不足而影响光能利用效率。另外，为了避免太阳光中的红外线和紫外线对微藻培养的不利影响，可以在反光装置2的反光面上设置一层隔热膜，所述隔热膜能够反射太阳光中的可见光，同时吸收太阳光中的红外线和紫外线。从而，通过带有隔热膜的反光装置2，既增加了照射到光生物反应器1的光量，又不会造成光生物反应器1内部培养液温度升高，因而有利于微藻的培养。 隔热膜可以采用常用的能够吸收紫外线和红外线并能够反射可见光的膜材料。此外，隔热膜可设置在光生物反应器1的外表面上，这种隔热膜能够使太阳光中的可见光透过，同时吸收太阳光中的红外线和紫外线，从而避免红外线和紫外线造成光生物反应器中的藻液温度升高，导致微藻死亡。第二实施例图2示出了根据本发明的第二实施例的光生物反应器系统20的横截面示意图。第二实施例的光生物反应器系统与第一实施例大致类似。因此，以下主要对不同于第一实施例的部分进行说明。如图2所示，光生物反应器系统20包括光生物反应器1和反光装置2。光生物反应器1为类似图1的板式光生物反应器。但是，在图2的实施例中，反光装置2是通过枢轴 5可枢转地连接的两块反光板21和22。另外，图2所示的沟槽3具有矩形横截面。枢轴5 固定在矩形沟槽3的底部大致中心位置处。光生物反应器1如图1的实施例那样设置在透明盖板4上。类似地，在反光板21和22的反光面上可以设置有隔热膜，用于吸收红外线和紫外线，同时反射可见光。如图2所示，光生物反应器1南北方向放置。当上午太阳从东方升起时，光生物反应器A侧面为受光面，B侧面为背光面。此时，从A侧面所在的一侧照射的一部分光线Rl照射到反光板22上，经过反光板22的反射后，照射到光生物反应器的B侧面上。从而，增加了光照量较弱的B侧面的光照，促进B侧面附近的微藻细胞充分吸收光线。相反，当下午太阳偏西时，光生物反应器B侧面为受光面，A侧面为背光面。此时， 从B侧面所在的一侧照射的一部分太阳光线照射到反光板21上，经过反光板21反射后，照射到光生物反应器的A侧面上。从而，增加了光照量较弱的A侧面的光照，促进A侧面附近的微藻细胞充分吸收光线。因此，第二实施例可以获得类似于第一实施例的有益效果。
除此之外，根据第二实施例，由于反光板21和22的角度或取向可调，因此，可以随着一天中太阳光线的照射角度的变化，来调节反光板21或22或同时调节两者的角度，以使照射到反光板上的光线能够适当地反射到光生物反应器的背光面上，从而获得最佳的反射效果。反光板21和22的角度调节可以人工进行，也可以通过在反光装置中设置自动角度调节机构来调节反光板的角度。例如，在两块反光板21和22横向上的中心位置处可以分别安装光强测定仪，所述光强测定仪用于测定所在区域360度范围内各个方向的光强， 找到最佳的接受光照的角度；另外，在反光装置中可以设置控制部件，用于根据光强测定仪输出的信号，驱动反光板21和22之间的枢轴5，以调节反光板21或22与光生物反应器A 侧面或B侧面之间的角度，从而实现随着太阳的升高或下降，反光板21或22反射到A侧面或B侧面的光照最强。第三实施例图3示出了根据本发明的第三实施例的光生物反应器系统30的横截面示意图。图 4是图3中所示的光生物反应器系统中的反光装置的结构示意图。如图3-4所示，光生物反应器系统30包括光生物反应器1和反光装置2。光生物反应器1为类似于第一实施例和第二实施例的板式光生物反应器。但是，在第三实施例中， 反光装置2设置在板式光生物反应器1的一侧，且包括多块通过枢轴6可枢转地连接的反光板。图3和4中示出了三块可枢转地连接的反光板L1、L2和L3。其中，最下面的反光板 L3主要起支撑作用和固定作用，上面的两块反光板Ll和L2角度可调。类似于第二实施例， 反光板Ll和L2的角度调节可以人工进行，也可以通过在反光装置中设置自动角度调节机构来进行调节。另外，类似于第一实施例和第二实施例，在反光板Li、L2和L3的反光面上设置有隔热膜，用于吸收红外线和紫外线，同时反射可见光。当然，本领域的技术人员可以理解，反光板Li、L2和L3的长度和高度可以根据光生物反应器1的长度和高度调整设置。如图3所示，光生物反应器1南北方向放置。当上午太阳从东方升起时，光生物反应器A侧面为受光面，B侧面为背光面。此时，从A侧面所在的一侧照射的一部分光线Rl照射到反光板Ll和L2上，经过反射后，照射到光生物反应器的B侧面上。从而，增加了光照量较弱的B侧面的光照，促进B侧面附近的微藻细胞充分吸收光线。相反，当下午太阳偏西时，光生物反应器B侧面为受光面，A侧面为背光面。此时， 由于太阳从西面照射，为了增加背光面即A侧面的受光量，将反光装置2移动到光生物反应器的A侧面所在的一侧，即与图3所示的反光装置2相反的一侧，从而可以将从B侧面的一侧照射的光线反射到A侧面，增加A侧面的受光量，促进A侧面附近的微藻细胞充分吸收光线。因此，第三实施例可以获得类似于第一实施例的有益效果。除此之外，根据第三实施例，由于反光板Ll和L2的角度可调，因此，可以随着一天中太阳光线的照射角度的变化，来调节反光板Ll或L2的角度或同时调节两者的角度，因此可以获得类似于第二实施例的有益效果。并且，由于反光装置2设置在光生物反应器1的侧面，因此，便于移动反光装置2的位置，从而有利于根据太阳照射角度的变化来改变反光装置2距离光生物反应器1的距离，以获得最佳的反射效果。在这一点上，为了便于移动反光装置2，可以在多块反光板中的最下面的反光板L3上设置滚动装置7，如图4所示。所述
6滚动装置7可以是万向滚轮并设置有固定装置，以便于在地面上移动和固定于地面上。第四实施例图5示出了根据本发明的第四实施例的光生物反应器系统40的横截面示意图。如图5所示，光生物反应器系统40包括光生物反应器1和反光装置2。反光装置 2为类似于第三实施例的反光装置，因此以下不再对反光装置进行详细说明。不同的是，在第四实施例中，光生物反应器为跑道池式光生物反应器1。跑道池式光生物反应器1为包括跑道形状的容纳部分的容器，在所述容纳部分中容纳包含生物物质的培养液；并且，在跑道型的容纳部分中设置有例如螺旋桨的搅动装置，用于搅动培养液， 使悬浮在培养液中的生物物质经常移动位置，从而使处于不同位置的生物物质都能均勻地接受光照，以达到更好地培养效果。如图5所示，反光装置2设置在跑道池式光生物反应器 1的侧面，用于向光生物反应器1反射光线，以增加照射到光生物反应器的光量，从而提高光生物反应器对太阳光的利用效率。由于第四实施例的反光装置2为类似于第三实施例的反光装置。因此，可获得类似于第三实施例的反光装置的有益效果。以上描述仅示例性地说明了本发明的实施例，而非用于限制本发明，本领域的技术人员应明白，在不偏离本发明的实质的情况下，对本发明所作的任何变形都在本发明的范围内。
权利要求
1.一种光生物反应器系统，包括光生物反应器；以及反光装置，所述反光装置构造成向所述光生物反应器反射太阳光。
2.根据权利要求1所述的光生物反应器系统，其中，所述反光装置包括隔热膜，所述隔热膜能够反射太阳光中的可见光，同时吸收太阳光中的红外线和紫外线。
3.根据权利要求2所述的光生物反应器系统，其中，所述光生物反应器为具有第一侧面和第二侧面的板式光生物反应器，所述反光装置构造成将从所述第一侧面所在的一侧照射的一部分光线反射到所述第二侧面上。
4.根据权利要求3所述的光生物反应器系统，进一步包括位于所述光生物反应器下方的沟槽，所述反光装置布置在所述沟槽中。
5.根据权利要求4所述的光生物反应器系统，其中，所述反光装置是具有半椭圆形横截面的反光板。
6.根据权利要求4所述的光生物反应器系统，其中，所述反光装置是通过枢轴可枢转地连接的两块反光板，所述枢轴安装在所述沟槽的底部。
7.根据权利要求5或6所述的光生物反应器系统，其中，在所述沟槽的开口上覆盖透明盖板，所述光生物反应器设置在所述透明盖板上。
8.根据权利要求6所述的光生物反应器系统，其中，在所述反光装置上设置有自动角度调节机构，用于自动调节各个反光板的角度。
9.根据权利要求3所述的光生物反应器系统，其中，所述反光装置设置在所述板式光生物反应器的一侧，且包括多块可枢转地连接的反光板。
10.根据权利要求2所述的光生物反应器系统，其中，所述光生物反应器为跑道池型光生物反应器，所述反光装置设置在所述光生物反应器的一侧，且包括多块可枢转地连接的反光板。
11.根据权利要求9或10所述的光生物反应器系统，其中，所述多块反光板中的最下面的反光板上设置有滚动装置。
12.根据权利要求1所述的光生物反应器系统，其中，在所述光生物反应器的外表面上设置有隔热膜，所述隔热膜能够使太阳光中的可见光透过，同时吸收太阳光中的红外线和紫外线。
全文摘要
本发明公开了一种光生物反应器系统，包括光生物反应器；以及反光装置，所述反光装置构造成向所述光生物反应器反射太阳光。根据本发明的光生物反应器系统，能够增加光生物反应器的受光面积和受光强度，从而提高光生物反应器内光合生物对太阳光的利用效率。
文档编号C12M3/00GK102453674SQ201010513128
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月15日 优先权日2010年10月15日
发明者杨建强, 石蕾, 罗少敬, 许民 申请人:新奥科技发展有限公司