专利名称：一种规模化微藻养殖生物反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种规模化微藻养殖生物反应器，可大幅度提高微藻养殖的效率，并且质量稳定，属于微藻养殖生物技术领域。
背景技术：
人类社会的生存和发展离不开食物和能源 ，目前食物的获取主要是通过植物；而能源的消耗主要是石油、煤炭等化石能源。通过光合作用植物得以生长，但植物的生长周期较长，一般都是几个月的时间，而且需要大量的、可耕种的土地。随着经济的发展，城镇化水平的提高，已经出现了挤占耕地、可耕种土地在逐年减少的现象。经济的发展加速了人类对一次性化石能源石油及煤的消耗，据统计，目前人类已探明的石油储量仅够使用50年左右，这类能源都是不可再生的，而且在使用这类能源的过程中都要产生大量的温室气体二氧化碳。一方面人类社会要不断发展，消耗大量的能源，为的是更好地生存；另一方面又使地球变暖，损害了生存环境。微藻是一种光和自养生物，能够大量地吸收二氧化碳，转化成蛋白质或脂肪酸。微操的品种很多，有的蛋白质含量很闻，最闻可达60,加工后完全可以做为动物或人的食物，而且营养丰富；有的含油量很高，最高可达50%，深加工后可变成微藻油，再与其它物质进行化学反应后就可变成生物柴油。微藻的生长周期很短，只有几天的时间，单位产量是其它植物的几十倍甚至几百倍。目前微藻的养殖主要是采用开放式的池子，部分是封闭或半封闭的。但由于设计不合理，很难防止病虫害的侵袭、实现规模化养殖。
实用新型内容本实用新型的目的是针对现有微藻规模化养殖过程中出现的问题，如何克服，即提供一种规模化养殖微藻的生物反应器，充分地满足微藻的生长条件，保证微藻的质量，同时可以大规模、工业化养殖。为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下一种规模化微藻养殖生物反应器，包括下端锥形的桶状反应器本体，反应器本体下方设有反应器支架，反应器本体置于反应器支架上；反应器本体上端设有人孔，人孔处设置有与反应器本体可拆卸连接的反应器盖，于反应器本体内的下部设有曝气系统；于反应器本体上方设有阳光导光装置，于反应器本体内设有深入到反应器本体内部的人工光源；方便拆装的反应器盖上装有排气管、多用途进液管；反应器本体的侧壁上安装有温度测定仪、PH值测定仪和盐度测定仪；反应器本体的底部连接有三通；三通第一个接口与反应器本体下端的放料孔相连接，于三通的第一个接口内设有三通进气管，三通进气管的一端伸入到反应器本体内部与曝气系统的曝气管主管相连，三通第二个接口连接有取液及排污管、三通第三个接口连接有放料管；三通进气管的另一端伸出三通后与反应器外部的二氧化碳进气管及主进气管相连接。反应器本体上部的人孔有反应器盖，反应器盖要与反应器本体联接紧密，同时便于拆卸。 阳光导光装置设置于反应器盖上，反应器盖上还设有排气管和多用途进液管。人工光源包括外部玻璃管、日光灯管或LED光源，于反应器本体内部设有玻璃管底座，玻璃管底部密封并伸到玻璃管底座内，玻璃管上部伸出到反应器本体外，并用玻璃管固定架与反应器本体的外壁相连，以防止玻璃管上下或左右移动；日光灯管或LED光源置于玻璃管内，日光灯管或LED光源通过电线与外部电源相连。人工光源的数量可根据养殖要求调整；人工光源玻璃管内的日光灯管或LED光源的光强度可调整。反应器本体内有曝气系统，其由管壁带小孔的曝气管、曝气管分配器和曝气管主管组成；曝气管的数量可根据反应器本体的大小及养殖情况确定，曝气管上面有孔，一端封闭，另一端与曝气管分配器联接；曝气管分配器与管壁带小孔的曝气管主管连接；曝气管分配器为一密闭的腔体、分别与曝气管和曝气管主管相连通。反应器本体下端的放料孔的内径要大于特制三通进气管的外径。所述的反应器本体底部是锥体形状，中部是圆柱状，上端有盖；阳光导光装置位于反应器本体的中心线上。所述阳光导光装置由透光帽和导光筒组成，透光帽扣置于导光筒上方；透光帽为采用透明材料制备的半球形结构，导光筒为上下两端开口的桶状结构，其内壁表面涂有反光材料层；所述反应器本体采用非透明材料制备的上端开口的桶状结构。所述二氧化碳进气管与反应器外部的二氧化碳气源相连，主进气管(15)与反应器外部的主气气源相连。反应器本体可用塑料或其它材质制成；上部有人孔；下部有锥度；底部有放料孔，有螺纹或法兰连接。三通材质可以是塑料或其它材质；人工光源的玻璃管的材质是玻璃或有机玻璃；曝气系统的材质是塑料或其它材质。本实用新型涉及一种有效的、规模化微藻养殖生物反应器，主要包括光照系统、曝气系统、监测装置、排污取样及放料装置、反应器本体及支架。光源采用自然及人工两种，相互补充，并且由于光源深入到反应器中，不但可提高利用效率，而且接触面积大，提高微藻的生长速度；反应器采用锥体，便于放空，并且没有死角；底部的曝气装置上有带有微孔的分配管，曝气均匀，同时加大了气体与养殖液的接触面积，起到搅拌的作用，还可根据需要补充二氧化碳；特制三通即可通气又可放料及排空；反应器内装有温度和PH值测定仪；反应器盖上有排气管；整个反应器放在四柱支架上。本反应器可大可小，可有效地防止病虫害，特别适合规模化养殖，保证微藻的质量，提高微藻的产量。本实用新型提供了一种规模化微藻养殖的方案，充分满足微藻生长的条件充足的光照；良好的曝气系统，使养殖液与空气或二氧化碳充分接触，同时起到搅拌的作用，防止微藻沉淀；锥形的底部很容易将养殖液排出，便于放料和清洗消毒；密封的设计防止其它微生物的侵害。所以实用新型简单、实用、效率高，在保证所养殖微藻质量的情况下，可大幅度提供产量。
图I为规模化微藻养殖生物反应器结构不意图。图2为图I的A-A剖视图；图3为图I的B-B剖视图；图1-3中1为阳光导光装置；2为多用途进液管；3为反应器盖；4为反应器本体；
5为温度测定仪；6为PH值测定仪；7为盐度测定仪；8为曝气管；9为曝气管分配器；10为曝气管主管；11为三通；12为取液及排污管；13为反应器支架；14为二氧化碳进气管；15为主进气管；16为排气管；17为电线；18为玻璃管固定架；19为玻璃管；20为日光灯管或LED光源；21为玻璃管底座；22为放料管；23为三通进气管。
具体实施方式
本实用新型的一种规模化微藻养殖生物反应器，主要包括阳光导光管、反应器盖、反应器本体、人工光源系统(包括玻璃管固定架、玻璃管、玻璃管底座、日光灯管或LED光源)、曝气系统(包括曝气管、曝气管分配器、曝气管主管)、特制三通及反应器支架。反应器盖上安装有阳光导光装置、排气管、多用途进液管，很方便地与反应器本体拆装；人工光源系统的玻璃管经反应器本体上部的孔深入到反应器本体内，底部由玻璃管底座固定，上部由玻璃管固定架固定，适合的日光灯管或LED光源插入到玻璃管内；反应器本体侧壁装有三个测定仪；特制三通与反应器本体的底部相连，深入到反应器本体内的特制三通进气管与曝气系统的曝气管主管联接，再与装有曝气管的曝气管分配器相连；特制三通的两端分别联有取液及排污管、放料管，特制三通进气管伸出特制三通的部分则分别联有二氧化碳进气管和主进气管；反应器本体安装在反应器支架上。所述的阳光导光装置安装在反应器盖上，处在反应器本体的中心线上，同时要便于拆装。所述阳光导光装置由透光帽和导光筒组成，透光帽扣置于导光筒上方；透光帽为采用透明材料制备的半球形结构，导光筒为上下两端开口的桶状结构，其内壁表面涂有反光材料层；所述的反应器本体底部是锥体形状，中间是圆柱状，上部有盖。在反应器本体的中间位置，安装有温度、PH值、盐度测定仪探头，可将信号远传至操控室或反应器本体外的显示屏上。并通过多用途进液管向反应器内加调节剂来调整PH值和盐度，达到适合微藻生长的条件。反应器本体的底部有螺纹或法兰，与特制三通联接，内径要大于特制三通上的特制三通进气管的外径，这样便于放料。所述的人工光源的玻璃管插入反应器本体内的一端要很好的密封，以防液体进入，造成短路。玻璃管的一端插在玻璃管底座内，另一端要伸到反应器外面，用玻璃管固定架很好的固定，以防反应器内加入液体后玻璃管漂浮。玻璃管内日光灯管或LED光源的电源线与供电线路相连。玻璃管的数量及玻璃管内日光灯管或LED光源的功率根据反应器的大小及微藻生长所需的光照强度。[0035]所述的反应器本体内的曝气管分配器、曝气管主管、特制三通进气管的中心线与反应器本体的中心线重合，曝气管分配器上联有带孔的曝气管，曝气管的数量可根据反应器体积的大小及锥度的大小进行调整；曝气管主管上也要有一定数量的孔，这样反应器内的液体能够进行充分地气体交换，还可使液体混合均匀，充分地利用光照。所述的特制三通是等径T型，内径要大于特制三通进气管的外径，用螺纹或法兰与反应器本体联接，伸出的特制三通进气管要与特制三通很好地焊接，以免泄露，两端分别联有放料管和取液及排污管。整个反应器放在反应器支架上。
以下结合附图对本实用新型的实施方式进行详细说明如下本实用新型的规模化微藻养殖生物反应器的结构如图1-3所示，方便拆卸的反应 器盖3上安装有阳光导光装置I、多用途进液管2和排气管16。阳光导光装置I位于反应器本体4的中心线上，这样在晴天时将阳光从室外导入到反应器本体4内，并且均匀地照在养殖液上。排气管16的内径要与特制三通进气管的内径一致，这样进气与出气达到平衡；同时不能直上直下，最好是向下弯曲，防止杂质或夏日飞虫等病虫害进入，侵害微藻。多用途进液管2可将养殖液、食物、各种调节剂、清洗液等送入到反应器本体内。反应器本体4可以采用塑料或其他材质，目前塑料材质比较经济适用；可大可小；上部开有人孔，人孔的中心线与反应器本体4的中心线重合，便于人进入，进行安装或清洗；并与反应器盖3密封联接。底部为锥体，锥角可大可小，便于将养殖液放空，内部没有死角，一般45°比较合适；锥体的顶端的放料口用螺纹或法兰与特制三通11相连，内径要大于特制三通进气管的外径，否则养殖液无法放出，放料的速度取决于内径与外径的差，在制造反应器本体工艺允许的情况下，尽可能大一些。人工光源的玻璃管19 一端密封，穿过反应器本体4的上盖，插入固定在反应器本体4下部内壁上的玻璃管底座21内，与反应器本体的中心线平行；伸出反应器本体4外的玻璃管19通过玻璃管固定架18固定在反应器本体4的上盖上；将日光灯管或LED光源20插入到玻璃管19内，日光灯管或LED光源20的功率及长度取决于反应器本体4的高度及养殖工艺的要求，并通过电线17与外部电源及控制部分相连；玻璃管19的材质为有机玻璃或普通玻璃，数量根据养殖所需的光照强度及反应器本体4的大小而定。反应器本体4的侧面中上部安装有温度测定仪5、PH值测定仪6和盐度测定仪7，随时将养殖液的温度、PH值和盐度反映出来。特制三通11通过螺纹或法兰与反应器本体4的底部相联，特制三通进气管23深入到反应器本体4内后，与曝气管主管10相连接；特制三通进气管23和曝气主管10上都有小孔，以将底部的养殖液曝气，并起到搅拌的作用，防止微藻沉淀；曝气管分配器9与曝气主管10联接，四周均匀地安装曝气管8，数量根据反应器本体4的大小而定，上面有小孔；特制三通进气管23、曝气管主管10和曝气管分配器9的中心线均与反应器本体4的中心线重合；特制三通11的一端联有放料管22，另一端联有取液及排污管12 ;特制三通进气管23伸出特制三通11的一端与特制三通11密封联接，同时接有主进气管15和二氧化碳进气管14。将所有部件都安装好后，在各部分运转正常及没有泄露的情况下，将养殖液、藻种、食物等通过多用途进液管2加入到反应器本体4内，在阳光导光装置I导入光强度不够的情况下，开启人工光源，打开主进气管15上的阀门，开始曝气。根据温度测定仪5、PH值测定仪和盐度测定仪反应的数据，调节环境温度、向养殖液中添加各种调节剂，以满足微藻的生长条件。通过取液及排污管12定期取样，检测微藻是否成熟，成熟后即可通过放料管22将养殖液放出，进行深加工，同时准备下一个养殖周期。经工业化试验，本实用新型造价低廉，养殖效率高，能耗低，微藻的质量稳定，非常适合工业化大规模微藻养殖。与现有的专利ZL 20080057106. 5相比，本实用新型的优点在于I、光源ZL 20080057106. 5 :只有上部的一处人工光源；本专利有两种光源，一是位于反应器正中的自然光，通过光传导器将自然光引到反应器内，节约能源；二是深入到反应器内的人工光源，可单独使用也可做为补充，而且光照均匀充分，这种深入到反应器内的光源也是本专利独到之处。2、反应器的材质ZL 20080057106. 5 :要求光源发射筒(2)、生物反应筒(4)和放空斗均为透明材质；本专利只要防腐材料即可，如塑料、不锈钢、树脂等均可。3、反应器形状ZL 20080057106. 5 :没有强调反应器底部为锥形。本专利特别强调反应器底部为锥形，这点很重要一是不容易出现死角，存料，放料也方便，也便于清洗；二是曝气均匀。4、曝气系统ZL 20080057106. 5 :在放空斗14靠近尖嘴的外壁上对称安装两根装有阀门的曝气管15，这是常规的做法，曝气不均匀。本专利在反应器内部有曝气分配系统，在反应器的正中部，在一个圆盘上对称均匀地安装有带微孔的曝气管；为防止反应器底部锥体曝气不均匀，在主进气管上也有微孔，这样曝气均匀，整个反应器没有死角。5、特殊的三通ZL 20080057106. 5 :反应器底部只有一个放料阀门。本专利特殊的三通，中间是进气管，两侧一边是用于清洗、消毒反应器的排污口，另一边则是放料口，便于物料进入下道工序。6、加料装置ZL 20080057106. 5 :必须将光源发射筒取下后才能加料，费时费力。本专利直接在反应器的上盖加有管道，可方便地加料。
权利要求1.一种规模化微藻养殖生物反应器，包括下端锥形的桶状反应器本体(4)，反应器本体(4)下方设有反应器支架(13)，反应器本体(4)置于反应器支架(13)上；其特征在于反应器本体(4)上端设有人孔，人孔处设置有与反应器本体(4)可拆卸连接的反应器盖(3)，于反应器本体(4)内的下部设有曝气系统； 于反应器本体(4)上方设有阳光导光装置(I)，于反应器本体(4)内设有深入到反应器本体(4)内部的人工光源； 方便拆装的反应器盖上装有排气管(16)、多用途进液管(2);反应器本体(4)的侧壁上安装有温度测定仪(5)、PH值测定仪(6)和盐度测定仪(7)； 反应器本体⑷的底部连接有三通(11);三通(11)第一个接口与反应器本体⑷下端的放料孔相连接，于三通(11)的第一个接口内设有三通进气管(23)，三通进气管(23)的一端伸入到反应器本体(4)内部与曝气系统的曝气管主管(10)相连，三通(11)第二个接口连接有取液及排污管(12)、三通(11)第三个接口连接有放料管(22);三通进气管(23)的另一端伸出三通(11)后与反应器外部的二氧化碳进气管(14)及主进气管(15)相连接。
2.根据权利要求I的规模化微藻养殖生物反应器，其特征在于反应器本体(4)上部的人孔有反应器盖(3)，反应器盖(3)要与反应器本体(4)联接紧密，同时便于拆卸。
3.根据权利要求I的规模化微藻养殖生物反应器，其特征在于阳光导光装置(I)设置于反应器盖(3)上，反应器盖(3)上还设有排气管(16)和多用途进液管(2)。
4.根据权利要求I的规模化微藻养殖生物反应器，其特征在于人工光源包括外部玻璃管(19)、日光灯管或LED光源(20)，于反应器本体(4)内部设有玻璃管底座(21)，玻璃管(19)底部密封并伸到玻璃管底座(21)内，玻璃管(19)上部伸出到反应器本体⑷夕卜，并用玻璃管固定架(18)与反应器本体(4)的外壁相连，以防止玻璃管(19)上下或左右移动； 日光灯管或LED光源(20)置于玻璃管(19)内，日光灯管或LED光源(20)通过电线(17)与外部电源相连。
5.根据权利要求I或4的规模化微藻养殖生物反应器,其特征在于人工光源的数量可根据养殖要求调整；人工光源玻璃管(19)内的日光灯管或LED光源(20)的光强度可调整。
6.根据权利要求I的规模化微藻养殖生物反应器，其特征在于 反应器本体(4)内有曝气系统，其由管壁带小孔的曝气管(8)、曝气管分配器(9)和曝气管主管(10)组成；曝气管(8)的数量可根据反应器本体(4)的大小及养殖情况确定，曝气管(8)上面有孔，一端封闭，另一端与曝气管分配器(9)联接；曝气管分配器(9)与管壁带小孔的曝气管主管(10)连接；曝气管分配器(9)为一密闭的腔体、分别与曝气管(8)和曝气管主管(10)相连通。
7.根据权利要求I的规模化微藻养殖生物反应器，其特征在于 反应器本体(4)下端的放料孔的内径要大于特制三通进气管的外径。
8.根据权利要求I的规模化微藻养殖生物反应器，其特征在于 所述的反应器本体底部是锥体形状，中部是圆柱状，上端有盖；阳光导光装置(I)位于反应器本体(4)的中心线上。
9.根据权利要求I的规模化微藻养殖生物反应器，其特征在于所述阳光导光装置(I)由透光帽和导光筒组成，透光帽扣置于导光筒上方；透光帽为采用透明材料制备的半球形结构，导光筒为上下两端开口的桶状结构，其内壁表面涂有反光材料层； 所述反应器本体(4)采用非透明材料制备的上端开口的桶状结构。
10.根据权利要求I的规模化微藻养殖生物反应器，其特征在于所述二氧化碳进气管(14)与反应器外部的二氧化碳气源相连，主进气管(15)与反应器外部的主气气源相连。
专利摘要本实用新型涉及一种规模化微藻养殖生物反应器，主要包括光照系统、曝气系统、监测装置、排污取样及放料装置、反应器本体及支架。光源采用自然及人工两种，相互补充，并且由于光源深入到反应器中，不但可提高利用效率，而且接触面积大，提高微藻的生长速度；反应器采用锥体，便于放空，并且没有死角；底部的曝气装置上有带有微孔的分配管，曝气均匀，同时加大了气体与养殖液的接触面积，起到搅拌的作用，还可根据需要补充二氧化碳；特制三通既可通气又可放料及排空；反应器内装有温度和pH值测定仪；反应器盖上有排气管；整个反应器放在四柱支架上。本反应器可大可小，可有效地防止病虫害，特别适合规模化养殖，保证微藻的质量，提高微藻的产量。
文档编号C12M1/00GK202415535SQ20122000890
公开日2012年9月5日 申请日期2012年1月10日 优先权日2011年8月29日
发明者柳青, 王文军 申请人:辽宁国能生物科技有限公司