专利名称：一种适合封闭式跑道池微藻反应器的布光装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种密闭式跑道池微藻培养系统，具体地说，涉及该系统的一种高效布光装置。
背景技术：
随着世界化石燃料储备量的逐步耗竭，二氧化碳排放量的不断增加以及全球气候的日益趋暖，人类的生存和发展状况已经面临前所未有的挑战。因此，急需寻找和发展可再生绿色能源来缓解不断攀升的国际原油价格压力和目前日趋恶化的环境状况。一些微藻因其高产油量、油脂累积快以及生产周期短等特点，近年来备受关注，已成为生物能源研究领域新兴的热点之一。我国在该领域的研究尚处于起步阶段。薇藻原料成本占到生物柴油生产总成本的70%以上。因此，微藻生产过程中，关键环节是促进藻类快速生长，使藻细胞在最短时间内达到最大生产力，并及时将藻细胞从培养系统中收获分离。因此，高效、低成本光生物反应器的研制与构建是未来该耦合技术的发展方向。目前，微藻工业化培养系统可以区分为敞开式和封闭式。跑道池反应器是最典型和最常用的一种敞开式反应系统，构建简单、成本低廉、操作简单，在微藻产业化培育中已普遍使用。但是该培养器受环境因素影响大，培育条件难以控制，易受原生生物污染。密闭式反应器，主要包括管式、平板式和柱式这三种形式，具有培养条件易控制，可无菌操作，补碳效果好，藻细胞生长速度快等优势。但是密闭式反应器都存在一定缺陷。管式反应器存在着较严重的混合不均勻和溶氧脱气问题。板式和罐式生物反应器光路长度较窄，大大限制了反应器的放大潜力。且设备成本高，投资大。目前，密闭式光生物反应器的布光装置一般为光源外置和光源内置。光源固定在反应器内部或者外侧，其位置固定不变。为了满足微藻生长的需要，常布置较多光源，随之而来的是较多的光散失，降低了光能利用效率。
实用新型内容本实用新型克服了现有开放式反应器缺点，以及现有密闭反应器的布光装置的缺陷。提供了一种适于规模培养、结构简单、光能利用率高，易于操作的密闭式跑道池反应器及其布光装置，可用于各种开放式光生物反应器。为解决所述技术问题，本实用新型的技术方案是一种用于密闭式跑道池微藻培养的高效布光装置，其特征在于包括集光膜(1)、光源支架O)、滑轨(3)、光源(4)和集光膜支架(6)、压锭(7)、水封槽(8)、排水孔(9)、跑道池(10)和光源孔(11)。集光膜(1)内有反光膜，套盖住光源(4)和跑道池反应器(10)，且光源可沿滑轨C3)作平移。光源数量和移动速率可根据光强需要实时调控。一种基于日光灯光源的密闭式跑道池反应器及其高效布光装置，包括集光膜(1)，采用透明的软质塑料，内表面粘贴一层反光薄膜，各灯管的散射光经薄膜反射后，可以有效被反应器再次利用。集光膜边缘通过压锭(7)固定于水封槽(8)内，槽内积水可以通过排水孔⑶)清空；光源0)，该光源可根据实际培养需要，确定日光灯管数量，可在水平和垂直方向上布局，等间隔固定于光源支架O)的光源孔(11)上；光源支架(6)，为日光灯管提供了支撑，可以沿跑道池壁顶面的凹形滑轨C3)勻速水平移动。日光灯管固定在光源孔(11)上，光源支架(6)在滑轨上移动，从而带动光源随之移动，速率由调速器控制；上述的一种基于日光灯光源的封闭式跑道池及其高效布光装置，所述集光膜及其支架可由多种轻质材料构成，集光膜内侧粘贴锡箔纸或者塑料薄膜进行反光，采用密封水槽方式进行全封闭，操作简单并可有效提高光利用效率。上述的一种基于日光灯光源的封闭式跑道池及其高效布光装置，所述光源为普通日光灯管，为市售品，可根据实际需求配备不同长度、数量、功率的日光灯管。上述的一种基于日光灯光源的封闭式跑道池及其高效布光装置，所述光源支架(2)以聚乙烯为主要原料制成，承压性高，可塑性强，价格低廉。本实用新型一种基于日光灯光源的封闭式跑道池及其高效布光装置，结合了公知的封闭式与开放式两种培养方式的各自优点，采用封闭式、移动式内置光源，一方面，根据需要调节灯管数量及其布局，可节约较多能量，另一方面，有效减少光线散失，提高了光能利用效率。同时，该布光装置采用了价格低廉的塑料，结构简单，光源移动速率还可分别通过调速器控制。因此，该反应器及其布光装置成本较低，易于控制，操作简便，可控性强，光利用效率高，可用于各种跑道池光生物反应器中，亦可为其它反应器构建提供技术借鉴。
图1封闭式跑道池微藻培养装置侧视图；图2封闭式跑道池微藻培养装置俯视图；图3封闭式跑道池微藻培养装置灯源支架侧视图；图4是实例1的封闭式跑道池微藻培养装置的示意图。附图中主要部分代表符号1.反光密封膜；2.灯管固定框架；3.轨道；4.灯管；5.跑道池壁；6.密封膜支架；7.压锭；8.水封槽；9.排水孔；10.培养池；11.光源孔。
具体实施方式
为了更好理解本实用新型，下面结合具体实施例对本实用新型作详细说明，未详加说明的按本领域现有技术。本实用新型要求保护的范围不单限于实施例表示的范围实施例1 一种基于荧光灯光源的封闭式跑道池及其高效布光装置，包括跑道池反应器(5)，由砖混材料制作，池壁厚12cm，跑道池长500cm，宽70cm，高50cm，为藻细胞提供生长环境和营养；集光膜(1)，大小由反应器来确定，集光膜支架由轻质材料制作，内表面粘贴反光膜或者喷涂反光喷绘材料，集光膜起到反射光线作用，能有效降低光线散失，也能阻止外来有害生物进入反应器；光源支架(2)，“T”形，高度和长度视实际而定，由有机玻璃或树脂材料制作，可以在滑轨上水平移动，是灯源的移动装置；光源G)，数量根据灯管功率及藻种光照需要量确定；光源孔(11)，等间隔分布于“T”形光源支架上，其深度和直径可略大于灯管，以能牢固固定灯管为准。集光膜主要起到全封闭反应器及反射光线的作用，能有效地收集和利用散失光线，其尺寸大小、制作材料可根据反应器的需要进行适当调整，为了降低成本，本实用新型采用紧密式设计，即集光膜支架距离池壁的垂直距离不高于10cm。另外，所述集光膜支架⑵必须由轻质材料制作，便于移除，以方便观察反应器内部情况。光源⑷理论上由任何形式的光源类型均可，但是考虑到节能环保，建议采用纳米节能灯管，从源头提高电光转换和减少光衰减。具体实际中使用时，将灯管等间隔固定在光源孔，根据需要调整其数量和布局，并通电使支架勻速移动，由于灯源移动，可减少灯源数量。再将集光膜罩住反应器，并用水封全封闭，然后开始培养。当微藻培养到一定浓度需要收集的时候，首先断开光源支架的动力电源，待光源基本静止后，移除集光膜，再进行收集。实施例2 具体实际使用时，在流加培养过程中，要观察微藻生长状况或者添加营养物质或者改变灯管数量，先断开光源支架动力电源，待光源基本静止后，将集光膜移除后进行上述观察和操作。
权利要求1.一种用于密闭式跑道池微藻培养的高效布光装置，其特征在于包括集光膜(1)、光源支架(2)、滑轨(3)、光源(4)和集光膜支架(6)、压锭(7)、水封槽(8)、排水孔(9)、跑道池(10)和光源孔(11)。集光膜⑴内有反光膜，套盖住光源⑷和跑道池反应器(10)，且光源可沿滑轨(3)作平移。
2.根据权利要求1所述反应器装置，其特征在于反应器(10)为跑道池式光合生物反应池，反应器为封闭式，且池壁有一定厚度。
3.根据权利要求1所述布光装置，其特征之一在于，采用密封水槽密封具有反光作用的集光膜方式对跑道池进行全封闭，同时实现光能高效利用，集光膜(1)内表面有反光膜， 由支架(6)支撑，支架(6)由轻质刚性材料制成，直径Icm左右，反光膜粘贴一层反光物质或者喷涂反光材料镀层，集光膜边缘通过压锭(7)固定于水封槽(8)内，槽内积水可以通过排水孔(9)清空。
4.根据权利要求1所述布光装置，其特征在于光源支架(6)呈“T”形，等间隔分布光源孔(11)，可以在滑轨⑶上滑动，而滑轨置于反应器池壁顶面，呈“凹”形，光源支架和滑轨由聚乙烯或者有机玻璃等轻质绝缘材料构成。
5.根据权利要求4所述布光装置，其光源特征在于光源(4)可以是各种形式的光源， 包括荧光灯管、节能灯或者LED灯等，光源在光源支架上等间距分布。
6.根据权利要求4所述布光装置，其光源特征在于光源支架(2)和光源(4)置于反应器内，光源数量可以根据光强需要增减，移动速度可以根据需要自由调整。
7.根据权利要求2-4所述的任意一种布光装置，其特征在于反应器(5)和光源(4) 之外布设反光装置，反光装置通过密封水槽(8)将反应器进行全密封，从而避免光能散失。
8.根据权利要求5-6所述的任意一种布光装置，其特征在于光源固定在光源支架上， 光源支架在滑轨上可移动，它的移动带动光源沿反应器顶部勻速移动。
专利摘要本实用新型公开了一种单细胞微藻养殖设备，尤其是该设备的光源布设装置。为了提高封闭式跑道池反应器的光能利用效率，节约能源，减少设备，本实用新型提供了一种封闭式跑道池反应器，尤其是微藻培养的光源布设装置，主要包括灯源支架、滑轨、聚光膜、水封等四部分。灯源支架呈“T”型，支架等间隔打孔以安装固定光源。光源数量可根据需要添加或者拆卸，达到节能。滑轨安装在池壁顶面，支架在滑轨上作水平移动从而实现光源移动，光源移动速率及其数量可根据需要调整，从而节省了能量，间接提高了反应器的表面/体积比；聚光膜通过水封使反应池构成封闭式环境，聚光膜内壁贴有反光膜，未被反应器吸收的光线落到集光膜表面，经集光膜表面反射后，再次由反应器吸收，进一步提高光能利用效率。这种反应器兼具开放式和密闭式培养器的优点，其移动式布光装置明显节约了培养过程中的电耗，光能利用效率高，适合培养不同成分的微藻。
文档编号C12M1/00GK202322801SQ20112035979
公开日2012年7月11日 申请日期2011年9月23日 优先权日2011年9月23日
发明者万小春, 宋成军, 张旭东, 罗娟, 董保成, 赵立欣, 陈羚 申请人:农业部规划设计研究院