一种规模化培养微藻的方法
【专利摘要】本发明公开了一种规模化培养微藻的方法，包括在培养微藻的条件下，在光生物反应器中进行微藻的培养，反应器包括允许含有微藻的液体流动的流道（1）和扰流件（2），扰流件（2）通过扰流截面（23）沿第一方向（Y）延伸而形成，扰流截面（23）包括第一边（231）、第二边（232）和第三边（233），第一边（231）、第二边（232）和第三边（233）沿第一方向（Y）延伸分别形成第一扰流面（21）、第二扰流面（22）和基面，基面贴合于流道（1）的内表面设置，第一扰流面（21）和第二扰流面（22）相对于基面倾斜设置，第一方向（Y）与流道（1）的延伸方向（X）交叉。本发明方法能够提高微藻的产量。
【专利说明】一种规模化培养微藻的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种规模化培养微藻的方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，微藻被认为是生物能源的重要原料之一，是解决未来能源危机的长期策 略，成为研究的热点。目前，微藻的规模化培养是制约微藻生物能源产业链发展的瓶颈，如 何实现微藻规模化、高产量的培养是亟待解决的问题之一。
[0003] 传光是影响微藻规模化培养的主要因素，直接影响微藻的光合效率、生长状态 和光能利用率。在微藻培养的研发过程中，可以利用微藻光合作用的特点提高光合效 率，如，当藻细胞在光区和暗区之间的置换达到一定频率时(通常高于1Hz)，就会发生"闪 光效应，'（Janssen M, Slenders P, Tramper J, Mur L R, Wijffels R. Enzyme Microbial Technology, 2001，29:298-305),能提高微藻的光合效率。
[0004] 微藻培养一般在光生物反应器中进行，光生物反应器可以分为开放式光生物反应 器和封闭式光生物反应器。
[0005] 开放式光生物反应器，以跑道池为代表，优点为建设成本低、能耗低、易维护；缺点 主要为微藻浓度比较低、受外界环境因素影响大、占地面积大、水分蒸发量大。跑道池光生 物反应器，在实际应用中藻液厚度一般为15_30cm，常以叶轮转动的方式推动藻液在池内循 环、混合，防止藻细胞沉淀吸附并增加微藻与光的接触概率。然而在实际应用中，跑道池的 不足逐渐显现出来，在接种初期，微藻浓度比较低，光可以到达较深的位置，微藻能获得充 足的光照进行光合作用，随着微藻的生长，浓度越来越大，光衰减严重，虽然通过搅拌可以 使下层的藻细胞运动到上层，但远不能满足微藻对光的需要，单位体积内很难得到较高的 生物量。
[0006] 封闭式光生物反应器，例如管式、板式、柱式等，优点是可提高微藻培养的浓度、简 化了后期加工、微藻各种生长因子可以控制、不易受污染、产品质量好；不足是培养器本身 成本高、培养过程中能耗高。部分研究者认为封闭式光生物反应器是微藻规模化培养的发 展方向，并开展了大量的研究，研发出了多种封闭式光生物反应器，推动了微藻生物能源的 发展。管式、柱式和板式光生物反应器是典型的封闭式光生物反应器，在此基础上还研发了 很多新型光生物反应器，虽然在一定程度克服了开放式光生物反应器的不足，但微藻的光 合效率和光能利用率仍较低。
[0007] 因此，无论对于开放式光生物反应器还是封闭式光生物反应器，目前仍需以低成 本的方式进一步提高微藻规模化培养过程中微藻的产量。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是为了提高开放式和封闭式的光生物反应器规模化培养微藻的产 量，提供了一种规模化培养微藻的方法。
[0009] 为了实现上述目的，本发明提供了一种规模化培养微藻的方法，所述方法包括在 培养微藻的条件下，在光生物反应器中进行微藻的培养，其中，所述反应器包括允许含有微 藻的液体流动的流道和扰流件，所述扰流件通过扰流截面沿第一方向延伸而形成，所述扰 流截面包括第一边、第二边和第三边，所述第一边、所述第二边和所述第三边沿所述第一方 向延伸分别形成第一扰流面、第二扰流面和基面，所述基面贴合于所述流道的内表面设置， 所述第一扰流面和所述第二扰流面相对于所述基面倾斜设置，所述第一方向与所述流道的 延伸方向交叉。
[0010] 优选地，所述第一扰流面和所述第二扰流面朝向所述基面倾斜。
[0011] 优选地，所述第一扰流面比所述第二扰流面更靠近所述流道的入口，所述第一边 的两端点所形成的直边与所述第三边的两端点所形成的直边的夹角为第一角度，所述第二 边的两端点所形成的直边与所述第三边的两端点所形成的直边的夹角为第二角度，所述第 一角度小于等于所述第二角度。
[0012] 优选地，所述第一角度为30-60度，所述第二角度为45-80度；更优选地，所述含有 微藻的液体流动的流速> 〇. 3m/s。
[0013] 优选地，所述第一边和所述第二边为直边，所述含有微藻的液体流动的流速为 0? 5-2. 5m/s〇
[0014] 优选地，所述第一边和所述第二边为凹曲边，所述含有微藻的液体流动的流速为 0. 3-2m/s ;更优选地，所述第一边具有第一曲率半径，所述第二边具有第二曲率半径，所述 第一曲率半径大于等于所述第二曲率半径；更进一步优选地，所述第一曲率半径为扰流件 的高度的2-10倍，所述第二曲率半径为扰流件的高度的1-5倍。
[0015] 本发明的规模化培养微藻的方法，能够增加微藻沿垂直方向的运动，使微藻在光 区与暗区之间穿梭，从而提高微藻的光能利用率和光合效率，提高微藻的产量。
[0016] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为根据本发明的一种实施方式的光生物反应器的正视示意图。
[0018] 图2为如图1所示的光生物反应器的俯视示意图。
[0019] 图3为本发明的光生物反应器的五种实施方式的侧视示意图。
[0020] 图4为本发明的光生物反应器的扰流件的两种实施方式的扰流截面的示意图。
[0021] 附图标记说明
[0022] 1流道；2扰流件；21第一扰流面；22第二扰流面；23扰流截面；231第一边；232 第二边；233第三边；Hl扰流件的高度；H2含有微藻的液体的液厚；Ll相邻两个绕流件之间 的沿流道的长度方向的间距；L2流道的长度；X流道的延伸方向；Y第一方向。
【具体实施方式】
[0023] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0024] 本发明提供了一种规模化培养微藻的方法，该方法包括在培养微藻的条件下，在 光生物反应器中进行微藻的培养，如图1和图2所示，该反应器包括允许含有微藻的液体流 动的流道1和扰流件2,扰流件2通过扰流截面23沿第一方向Y延伸而形成，扰流截面23 包括第一边231、第二边232和第三边233,第一边231、第二边232和第三边233沿第一方 向Y延伸分别形成第一扰流面21、第二扰流面22和基面，基面贴合于流道1的内表面设置， 第一扰流面21和第二扰流面22相对于基面倾斜设置，第一方向Y与流道1的延伸方向X 交叉。
[0025] 本发明中，扰流件2通过扰流截面23沿第一方向Y延伸而形成，第一方向Y可以 是直线、曲线和折线中的一种或多种，但如本领域技术人员所知，扰流件2在延伸方向的任 一点上的截面都与该点的延伸方向垂直。
[0026] 由于扰流件2的基面贴合于流道1的内表面设置，因此，第一方向Y可以根据流道 1的截面的形状和扰流件2的延伸长度来确定，流道1的截面即是指流道1垂直于流道1的 延伸方向X的截面，当该截面为矩形时，如果扰流件2只在流道1的底面延伸，则第一方向Y 为直线，如图3中（a)所示，如果扰流件2既在流道1的底面延伸，又在流道1的侧壁延伸， 则第一方向Y为折线，如图3中（b)所示；当该截面为弧线和直线构成的形状时，如图3中 (c)所示，则第一方向Y为曲线，具体地说，为弧线；当流道1的内表面的截面为底边为弧线 的矩形时，如图3中（d)和（e)所示，如果扰流件2只在流道1的底面延伸，则第一方向为曲 线，具体地说，为弧线，如图3中（d)所示，如果扰流件2既在流道1的底面延伸，又在流道1 的侧壁延伸，则第一方向Y在底面为弧线，在侧壁为直线，如图3中（e)所示。此处为了清 楚地描述第一方向Y，仅列举了几种情况，但并没有穷尽，本领域技术人员根据上述描述应 该能够清楚地理解第一方向Y。
[0027] 本发明中，对于流道1的截面的形状无特殊要求，可以为本领域技术人员所能想 到的各种形状，例如，可以为矩形、半圆形、圆形、底边为弧线的矩形等。
[0028] 本发明中，第一扰流面21和第二扰流面22相对于基面倾斜设置，可以朝向基面倾 斜，也可以背向基面倾斜。朝向基面倾斜，即是指第一边231的两端点和第二边232的两端 点各自形成的直边分别与第三边233的两端点形成的直边的夹角小于90度。背向基面倾 斜，即是指第一边231的两端点和第二边232的两端点各自形成的直边分别与第三边233 的两端点形成的直边的夹角大于90度。本发明中，第一扰流面21和第二扰流面22优选朝 向基面倾斜。
[0029] 根据本发明，尽管第一扰流面21和第二扰流面22相对于基面倾斜设置，即可实现 本发明的目的，即提高微藻的产量，第一扰流面21和第二扰流面22优选朝向基面倾斜，可 更加提高微藻的产量。但更优选情况下，当第一扰流面21比第二扰流面22更靠近流道1 的入口时，第一边231的两端点所形成的直边与第三边233的两端点所形成的直边的夹角 为第一角度，第二边232的两端点所形成的直边与第三边233的两端点所形成的直边的夹 角为第二角度，第一角度小于等于第二角度，可进一步提高微藻的产量；第一角度为30-60 度，第二角度为45-80度，可更进一步提高微藻的产量；更进一步优选情况下，含有微藻的 液体流动的流速> 〇. 3m/s，可更加充分发挥微藻的"闪光效应"，更进一步提高微藻的产量。
[0030] 在如上优选情况下，进一步包括以下两种优选实施方式：
[0031] 第一种优选实施方式，第一边231和第二边232为直边，含有微藻的液体流动的流 速为 0? 5-2. 5m/s。
[0032] 第二种优选实施方式，第一边231和第二边232为凹曲边，含有微藻的液体流动 的流速为〇. 3-2m/s ;更优选地，第一边231具有第一曲率半径，第二边232具有第二曲率半 径，第一曲率半径大于等于第二曲率半径；更进一步优选地，第一曲率半径为扰流件2的高 度Hl的2-10倍，第二曲率半径为扰流件2的高度Hl的1-5倍。
[0033] 本领域技术人员应该理解的是，凹曲边指相对于扰流截面23来说，曲边凹向扰流 截面23的内部，如图4中（b)所示。
[0034] 在上述两种优选实施方式下，可更进一步提高微藻的产量。
[0035] 本发明中，对于第一方向Y，只要与流道1的延伸方向X交叉即可，因此，第一方向 Y除了不能与流道1的延伸方向X平行外，可以与流道1的延伸方向X成任意角度，为了使 扰流面发挥更大的扰流作用，优选情况下，第一方向Y与流道1的延伸方向X垂直。
[0036] 本发明中，扰流件2沿第一方向Y延伸的长度与流道1的内表面沿第一方向Y延 伸的长度的比值优选为1 更优选为1 :1_5。在该优选情况下，扰流件2能够起到更加 充分的扰流效果，可进一步提高微藻的光能利用率和光合效率，进一步提高微藻的产量。
[0037] 对于流道1的内表面沿第一方向Y延伸的长度，可根据第一方向Y分为多种情况， 解释如下：当如图3中（a)所示时，即第一方向Y为直线时，流道1的内表面沿第一方向Y 延伸的长度即是指流道1的底面沿第一方向Y延伸的长度，当第一方向Y与流道1的延伸 方向X垂直时，流道1的内表面沿第一方向Y延伸的长度即是指流道1的底面的宽度；当如 图3中（b)所示时，即第一方向Y为折线时，流道1的内表面沿第一方向Y延伸的长度即是 指流道1的底面沿第一方向Y延伸的长度加上流道1的侧壁沿第一方向Y延伸的长度，当 第一方向Y与流道1的延伸方向X垂直时，流道1的内表面沿第一方向Y延伸的长度即是 指流道1的底面的宽度加上流道1的两个侧壁的高度；当如图3中（c)和（d)所示时，即第 一方向Y为曲线时，流道1的内表面沿第一方向Y延伸的长度即是指流道1的底面沿第一 方向Y延伸的长度，当第一方向Y与流道1的延伸方向X垂直时，流道1的内表面沿第一方 向Y延伸的长度即是指流道1的底面的弧长；当如图3中（e)所示时，即第一方向Y在底面 为弧线，在侧壁为直线时，流道1的内表面沿第一方向Y延伸的长度即是指流道1的底面沿 第一方向Y延伸的长度加上流道1的侧壁沿第一方向Y延伸的长度，当第一方向Y与流道1 的延伸方向X垂直时，流道1的内表面沿第一方向Y延伸的长度即是指流道1垂直于流道 1的延伸方向X的截面的底边的弧长加上流道1的两个侧壁的高度。此处为了清楚地说明 流道1的内表面沿第一方向Y延伸的长度，仅列举了几种情况，但并没有穷尽，本领域技术 人员根据上述描述应该能够清楚地理解流道1的内表面沿第一方向Y延伸的长度。
[0038] 图3中（b)_ (d)示出了扰流件2沿第一方向Y延伸的长度与流道1的内表面沿 第一方向Y延伸的长度的比值为1 :1的情况；图3中（a)和（e)示出了扰流件2沿第一方 向Y延伸的长度与流道1的内表面沿第一方向Y延伸的长度的比值小于1的情况，即扰流 件2沿第一方向Y延伸的长度仅为流道1的内表面沿第一方向Y延伸的长度的一部分。
[0039] 本发明中，对于扰流件2的个数无特殊要求，为了起到更好的扰流效果，扰流件2 优选为多个，即多于一个。多个扰流件2的形状可以相同也可以不同。当扰流件2为多个 时，相邻两个扰流件2之间的沿流道1的长度方向的间距Ll与流道1的长度L2的比值优 选< 0. 5。相邻两个扰流件2之间的沿流道1的长度方向的间距Ll如图1所示。在该优选 情况下，可进一步提高微藻的光能利用率和光合效率，进一步提高微藻的产量。
[0040] 本发明中，扰流件2的高度Hl与含有微藻的液体的液厚H2的比值优选为1 :2-20， 进一步优选为1 :5_15。在该优选情况下，扰流件2能够起到更充分的扰流效果。如前所述， 扰流件2的高度Hl即是指扰流件2的最高点到扰流件2的基面的垂直距离。扰流件2的 高度Hl与含有微藻的液体的液厚H2如图1所示。
[0041] 本发明中，扰流件2的基面优选贴合于流道1的不受光面设置。在该优选情况下， 可进一步提高微藻的光能利用率和光合效率，进一步提高微藻的产量。这是由于不受光面 附近的微藻接受不到光照，扰流件2的基面贴合于流道1的不受光面设置，可使接受不到光 照的不受光面附近的微藻在扰流件2的扰流作用下运动到光照处，从而提高了流道1内微 藻的光能利用率和光合效率，提高了微藻的产量。
[0042] 本发明中，含有微藻的液体的液厚H2无特殊要求，可以采用本领域常规的液厚， 例如，含有微藻的液体的液厚H2可以为l-30cm。
[0043] 本领域技术人员应该理解的是，微藻是在泵的作用下在流道中流动的，因此，为了 降低泵的能耗，流道1的倾斜角优选为0-3度。流道1的倾斜角指的是流道1相对于水平 面的倾斜角度。
[0044] 本发明提供的规模化培养微藻的光生物反应器的流道1可以是一个也可以是多 个，可以根据实际培养微藻的量设定。
[0045] 本发明中，对于流道1的壁厚无特殊要求，可以采用本领域常规的设置。对于流道 1和扰流件2的材质也无特殊要求，可以为透明的玻璃、塑料和树脂中的一种或多种，也可 以为不透明的不锈钢、铝合金和水泥中的一种或多种，扰流件2的材质和流道1的材质可以 相同也可以不同，为了制造方便，优选扰流件2的材质和流道1的材质相同。
[0046] 本发明中，扰流件2可以为实心结构也可以为中空结构。
[0047] 本发明中，对于扰流件2在流道1的内表面的设置方式也无特殊要求，可以采用本 领域技术人员所能想到的各种方式，例如，可以将扰流件2与流道1制造成一个整体，也可 以将扰流件2粘附于或组装于流道1上。
[0048] 本发明的规模化培养微藻的光生物反应器可以是开放式光生物反应器，如图3中 (c)所示；也可以是封闭式光生物反应器，如图3中（a)、（b)、（d)和（e)所示。
[0049] 本发明方法是通过在光生物反应器中设置扰流件，通过扰流件和流速的配合来提 高微藻的产量，因此，对于培养微藻的条件无特殊要求，可以采用本领域常用的条件，例如， 培养微藻的条件可以包括：温度为15_40°C，优选为25-35°C ;光强为2000-30000勒克斯， 优选为5000-20000勒克斯；通入空气与二氧化碳的混合气体；控制含有微藻的培养液的pH 值为6-9。
[0050] 本发明中，对于微藻的种类没有特别的限制，优选为产油微藻，更优选为具有较大 的产业利用价值的产油工程微藻，例如，微藻可以选自小球藻、栅藻、螺旋藻、金藻和三角褐 指藻中的至少一种。
[0051] 实施例
[0052] 以下的实施例将对本发明作进一步的说明，但并不因此限制本发明。
[0053] 在以下实施例和对比例中：
[0054] 小球藻购自中国科学院水生生物研究所，培养液为BG11。
[0055] 在光生物反应器中培养微藻，均采用如下条件：接种前，先用次氯酸钠对光生物反 应器进行消毒，然后用无菌水清洗，间隔12小时后接种。培养液为BG11，以小球藻的干重 计，小球藻接种时的浓度为0. 13mg/l，控制藻液温度为25°C，通入空气与二氧化碳的混合 气体，控制含有微藻的培养液的pH值为6-9,光强为12000勒克斯。培养期间定期向培养液 中补充营养盐，并补加少量的水使培养藻液体积保持恒定。各实施例和对比例培养小球藻 的条件完全相同。
[0056] 实施例1
[0057] 本实施例用于说明本发明的规模化培养微藻的方法。
[0058] 在自然光照下培养小球藻。光生物反应器由上下两个流道1、储液箱和循环泵组 成，流道1均为有效光照面区域，每个流道1长150cm，宽10cm，液厚5cm，无倾斜角，流道1 底面为不受光面，在每个流道1的不受光面上设置有10个扰流件2,扰流件2通过扰流截面 23沿第一方向Y延伸而形成，扰流截面23为三角形，包括第一边231、第二边232和第三边 233,第一边231、第二边232和第三边233沿第一方向Y延伸分别形成第一扰流面21、第二 扰流面22和基面，基面贴合于流道1的内表面设置，第一扰流面21比第二扰流面22更靠 近流道1的入口，第一边231与第三边233的夹角为30度，第二边232与第三边233的夹 角为45度，第一方向Y与流道1的延伸方向X垂直，扰流件2沿第一方向Y延伸的长度与 流道1的内表面沿第一方向Y延伸的长度的比值为1 :1。相邻两个扰流件2之间的沿流道 1的长度方向的间距Ll与流道1的长度L2的比值为1 :10。扰流件2的高度Hl与含有小 球藻的液体的液厚H2的比值为1 :5。储液箱内的含有小球藻的液体在循环泵的作用下流 入上流道中，在初始速度的作用下流入下流道，流回储液箱，循环培养，通过循环泵控制含 有小球藻的液体在流道中的流速为0. 5m/s。以小球藻的干重计，不同培养时间小球藻的浓 度如表1所示。
[0059] 实施例2
[0060] 本实施例用于说明本发明的规模化培养微藻的方法。
[0061] 在自然光照下培养小球藻。光生物反应器由上下两个流道1、储液箱和循环泵组 成，流道1均为有效光照面区域，每个流道1长150cm，宽10cm，液厚15cm，流道倾斜角为1 度，流道1底面为不受光面，在每个流道1的不受光面上设置有10个扰流件2,扰流件2通 过扰流截面23沿第一方向Y延伸而形成，扰流截面23为三角形，包括第一边231、第二边 232和第三边233,第一边231、第二边232和第三边233沿第一方向Y延伸分别形成第一扰 流面21、第二扰流面22和基面，基面贴合于流道1的内表面设置，第一扰流面21比第二扰 流面22更靠近流道1的入口，第一边231与第三边233的夹角为45度，第二边232与第三 边233的夹角为75度，第一方向Y与流道1的延伸方向X垂直，扰流件2沿第一方向Y延 伸的长度与流道1的内表面沿第一方向Y延伸的长度的比值为1 :3。相邻两个扰流件2之 间的沿流道1的长度方向的间距Ll与流道1的长度L2的比值为1 :15。扰流件2的高度 Hl与含有小球藻的液体的液厚H2的比值为1 :10。储液箱内的含有小球藻的液体在循环泵 的作用下流入上流道中，在初始速度的作用下流入下流道，流回储液箱，循环培养，通过循 环泵控制含有小球藻的液体在流道中的流速为1.5m/s。以小球藻的干重计，不同培养时间 小球藻的浓度如表1所示。
[0062] 实施例3
[0063] 本实施例用于说明本发明的规模化培养微藻的方法。
[0064] 在自然光照下培养小球藻。光生物反应器由上下两个流道1、储液箱和循环泵组 成，流道1均为有效光照面区域，每个流道1长150cm，宽10cm，液厚30cm，流道倾斜角为3 度，流道1底面为不受光面，在每个流道1的不受光面上设置有10个扰流件2,扰流件2通 过扰流截面23沿第一方向Y延伸而形成，扰流截面23为三角形，包括第一边231、第二边 232和第三边233,第一边231、第二边232和第三边233沿第一方向Y延伸分别形成第一扰 流面21、第二扰流面22和基面，基面贴合于流道1的内表面设置，第一扰流面21比第二扰 流面22更靠近流道1的入口，第一边231与第三边233的夹角为60度，第二边232与第三 边233的夹角为80度，第一方向Y与流道1的延伸方向X垂直，扰流件2沿第一方向Y延 伸的长度与流道1的内表面沿第一方向Y延伸的长度的比值为1 :5。相邻两个扰流件2之 间的沿流道1的长度方向的间距Ll与流道1的长度L2的比值为1 :20。扰流件2的高度 Hl与含有小球藻的液体的液厚H2的比值为1 :15。储液箱内的含有小球藻的液体在循环泵 的作用下流入上流道中，在初始速度的作用下流入下流道，流回储液箱，循环培养，通过循 环泵控制含有小球藻的液体在流道中的流速为2. 5m/s。以小球藻的干重计，不同培养时间 小球藻的浓度如表1所示。
[0065] 实施例4
[0066] 本实施例用于说明本发明的规模化培养微藻的方法。
[0067] 按照实施例1的方法培养小球藻，不同的是，第一边231和第二边232为凹曲边， 第一边231具有第一曲率半径，第二边232具有第二曲率半径，第一曲率半径为6cm，第二曲 率半径为3cm，第一边231的两端点所形成的直边与第三边233的夹角为30度，第一边232 的两端点所形成的直边与第三边233的夹角为45度。通过循环泵控制含有小球藻的液体 在流道中的流速为0. 3m/s。以小球藻的干重计，不同培养时间小球藻的浓度如表1所示。
[0068] 实施例5
[0069] 本实施例用于说明本发明的规模化培养微藻的方法。
[0070] 按照实施例2的方法培养小球藻，不同的是，第一边231和第二边232为凹曲边， 第一边231具有第一曲率半径，第二边232具有第二曲率半径，第一曲率半径为15cm，第二 曲率半径为7. 5cm，第一边231的两端点所形成的直边与第三边233的夹角为45度，第一 边232的两端点所形成的直边与第三边233的夹角为75度。通过循环泵控制含有小球藻 的液体在流道中的流速为I. 2m/s。以小球藻的干重计，不同培养时间小球藻的浓度如表1 所示。
[0071] 实施例6
[0072] 本实施例用于说明本发明的规模化培养微藻的方法。
[0073] 按照实施例3的方法培养小球藻，不同的是，第一边231和第二边232为凹曲边， 第一边231具有第一曲率半径，第二边232具有第二曲率半径，第一曲率半径为4cm，第二曲 率半径为2cm，第一边231的两端点所形成的直边与第三边233的夹角为60度，第一边232 的两端点所形成的直边与第三边233的夹角为80度。通过循环泵控制含有小球藻的液体 在流道中的流速为2m/s。以小球藻的干重计，不同培养时间小球藻的浓度如表1所示。
[0074] 实施例7
[0075] 本实施例用于说明本发明的规模化培养微藻的方法。
[0076] 按照实施例1的方法培养小球藻，不同的是，第一边231与第三边233的夹角为20 度，第二边232与第三边233的夹角为85度。以小球藻的干重计，不同培养时间小球藻的 浓度如表1所示。
[0077] 实施例8
[0078] 本实施例用于说明本发明的规模化培养微藻的方法。
[0079] 按照实施例1的方法培养小球藻，不同的是，第一边231与第三边233的夹角为80 度，第二边232与第三边233的夹角为30度。以小球藻的干重计，不同培养时间小球藻的 浓度如表1所示。
[0080] 实施例9
[0081] 本实施例用于说明本发明的规模化培养微藻的方法。
[0082] 按照实施例1的方法培养小球藻，不同的是，通过循环泵控制含有小球藻的液体 在流道中的流速为3m/s。以小球藻的干重计，不同培养时间小球藻的浓度如表1所示。
[0083] 实施例10
[0084] 本实施例用于说明本发明的规模化培养微藻的方法。
[0085] 按照实施例1的方法培养小球藻，不同的是，通过循环泵控制含有小球藻的液体 在流道中的流速为0. 2m/s。以小球藻的干重计，不同培养时间小球藻的浓度如表1所示。
[0086] 实施例11
[0087] 本实施例用于说明本发明的规模化培养微藻的方法。
[0088] 按照实施例4的方法培养小球藻，不同的是，第一曲率半径为12cm，第二曲率半径 为6cm。以小球藻的干重计，不同培养时间小球藻的浓度如表1所示。
[0089] 实施例12
[0090] 本实施例用于说明本发明的规模化培养微藻的方法。
[0091] 按照实施例4的方法培养小球藻，不同的是，第一曲率半径为1cm，第二曲率半径 为6cm。以小球藻的干重计，不同培养时间小球藻的浓度如表1所示。
[0092] 实施例13
[0093] 本实施例用于说明本发明的规模化培养微藻的方法。
[0094] 按照实施例4的方法培养小球藻，不同的是，通过循环泵控制含有小球藻的液体 在流道中的流速为2. 2m/s。以小球藻的干重计，不同培养时间小球藻的浓度如表1所示。
[0095] 实施例14
[0096] 本实施例用于说明本发明的规模化培养微藻的方法。
[0097] 按照实施例4的方法培养小球藻，不同的是，通过循环泵控制含有小球藻的液体 在流道中的流速为0. 2m/s。以小球藻的干重计，不同培养时间小球藻的浓度如表1所示。
[0098] 实施例15
[0099] 本实施例用于说明本发明的规模化培养微藻的方法。
[0100] 按照实施例4的方法培养小球藻，不同的是，第一边231的两端点所形成的直边与 第三边233的夹角为20度，第一边232的两端点所形成的直边与第三边233的夹角为85 度。以小球藻的干重计，不同培养时间小球藻的浓度如表1所示。
[0101] 实施例16
[0102] 本实施例用于说明本发明的规模化培养微藻的方法。
[0103] 按照实施例4的方法培养小球藻，不同的是，第一边231的两端点所形成的直边与 第三边233的夹角为80度，第一边232的两端点所形成的直边与第三边233的夹角为30 度。以小球藻的干重计，不同培养时间小球藻的浓度如表1所示。
[0104] 对比例I
[0105] 按照实施例1的方法培养小球藻，不同的是，扰流截面23为长方形，贴于不受光面 的边与实施例1中的第三边233等长，长方形的另一边长与实施例1中三角形的高Hl相等。 以小球藻的干重计，不同培养时间小球藻的浓度如表1所示。
[0106] 对比例2
[0107] 按照实施例1的方法培养小球藻，不同的是，光生物反应器中未添加扰流件。以小 球藻的干重计，不同培养时间小球藻的浓度如表1所示。
[0108] 将实施例1-16分别与对比例1和对比例2进行比较可以看出，本发明的规模化培 养微藻的方法能够提高微藻的产量。
[0109] 将实施例1分别与实施例7和实施例8进行比较，将实施例4分别与实施例15和 实施例16进行比较，可以看出，第一角度小于等于第二角度，更有利于微藻的产量的提高； 第一角度为30-60度，第二角度为45-80度，更进一步有利于微藻的产量的提高。将实施例 1分别与实施例9和实施例10进行比较，将实施例4分别与实施例13和实施例14进行比 较，可以看出，含有微藻的液体流动的流速>〇.3m/s，更有利于微藻的产量的提高；当第一 边231和第二边232为直边，含有微藻的液体流动的流速为0. 5-2. 5m/s，或当第一边231和 第二边232为凹曲边，含有微藻的液体流动的流速为0. 3-2m/s，更进一步有利于微藻的产 量的提高。将实施例4分别与实施例11和实施例12进行比较，可以看出，当第一边231和 第二边232为凹曲边，第一曲率半径大于等于第二曲率半径，更有利于微藻的产量的提高； 第一曲率半径为扰流件2的高度Hl的2-10倍，第二曲率半径为扰流件2的高度Hl的1-5 倍，更进一步有利于微藻的产量的提高。
[0110] 本发明的规模化培养微藻的方法，能够增加微藻沿垂直方向的运动，使微藻在光 区与暗区之间穿梭，从而提高微藻的光能利用率和光合效率，提高微藻的产量。
[0111] 表 1
[0112]
【权利要求】
1. 一种规模化培养微藻的方法，所述方法包括在培养微藻的条件下，在光生物反应器 中进行微藻的培养，其特征在于，所述反应器包括允许含有微藻的液体流动的流道（1)和 扰流件（2 )，所述扰流件（2 )通过扰流截面（23 )沿第一方向（Y)延伸而形成，所述扰流截面 (23)包括第一边（231)、第二边（232)和第三边（233)，所述第一边（231)、所述第二边（232) 和所述第三边（233)沿所述第一方向（Y)延伸分别形成第一扰流面（21)、第二扰流面（22) 和基面，所述基面贴合于所述流道（1)的内表面设置，所述第一扰流面（21)和所述第二扰 流面（22)相对于所述基面倾斜设置，所述第一方向（Y)与所述流道（1)的延伸方向（X)交 叉。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一扰流面（21)和所述第二扰流面（22)朝 向所述基面倾斜。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一扰流面（21)比所述第二扰流面（22)更 靠近所述流道（1)的入口，所述第一边（231)的两端点所形成的直边与所述第三边（233 )的 两端点所形成的直边的夹角为第一角度，所述第二边（232)的两端点所形成的直边与所述 第三边（233)的两端点所形成的直边的夹角为第二角度，所述第一角度小于等于所述第二 角度。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一角度为30-60度，所述第二角度为 45-80 度。
5. 根据权利要求4所述的方法，其中，所述含有微藻的液体流动的流速> 0. 3m/s。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一边（231)和所述第二边（232)为直边， 所述含有微藻的液体流动的流速为〇. 5-2. 5m/s。
7. 根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一边（231)和所述第二边（232)为凹曲边， 所述含有微藻的液体流动的流速为〇. 3-2m/s。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述第一边（231)具有第一曲率半径，所述第二 边（232)具有第二曲率半径，所述第一曲率半径大于等于所述第二曲率半径。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一曲率半径为扰流件（2)的高度（H1)的 2-10倍，所述第二曲率半径为扰流件（2)的高度（H1)的1-5倍。
10. 根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，所述第一方向（Y)与所述流道（1) 的延伸方向（X)垂直。
11. 根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，所述扰流件（2)沿所述第一方向 (Y)延伸的长度与所述流道（1)的内表面沿所述第一方向（Y)延伸的长度的比值为1 :1-1〇。
12. 根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，所述扰流件（2)为多个，相邻两个 所述扰流件（2)之间的沿所述流道（1)的长度方向的间距（L1)与所述流道（1)的长度（L2) 的比值彡0. 5。
13. 根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，所述扰流件（2)的高度（H1)与所 述含有微藻的液体的液厚（H2)的比值为1 :2-20。
14. 根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，所述基面贴合于所述流道（1)的 不受光面设置。
15. 根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，所述含有微藻的液体的液厚（H2) 为 l_30cm。
16. 根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，所述流道（1)的倾斜角为0-3度。
17. 根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，所述微藻选自小球藻、栅藻、螺旋 藻、金藻和三角褐指藻中的至少一种。
【文档编号】C12N1/20GK104293675SQ201310306524
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年7月19日 优先权日:2013年7月19日
【发明者】朱俊英, 荣峻峰, 宗保宁, 黄绪耕, 周旭华, 程琳 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院