适用于雨生红球藻养殖的管道式光生反应器及其冷却系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种管道式光生反应器，特别涉及一种适用于雨生红球藻养殖的管道式光生反应器及其冷却系统。
【背景技术】
[0002]微藻是地球上最早出现的生命体之一，是一种普遍存在的单细胞光生自养微生物，在气候变化和生命必需物质的供给方面起到重要作用。微藻的繁殖周期短，一般为二分裂无性增值、隔代衰亡系数小、抗逆性强、环境适应范围广、基因结构简单。其细胞中还有可以进行光合作用的细胞器，可吸收大气中的二氧化碳，释放氧气，并通过开尔文循环将大气中的气态碳源固定转化为多糖，为自身提供呼吸作用能量来源，其在生长过程中，因微藻种类的不同还可以进行次级代谢，产生多种蛋白质、脂类、维生素、胡萝卜素、留醇类等附加值较高的次级代谢产物。得益与微藻的易繁殖、可改造行强，以及代谢产物丰富的特点，微藻被多国列为21世纪人类未来能源、工业原材料、食品的重要供给作物。微藻工业化养殖条件下，经过下游技术的处理可产出生物柴油，生物材料，高蛋白食物等新产品，为解决因化石能源短缺、工业化环境污染、耕地减少等问题提供了可持续发展的解决方案。
[0003]微藻的工业化大规模养殖是得到微藻产物的必要前提，其核心关键在于光生物反应器。光生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培养的一类装置，与一般的生物反应器有相似的结构:有光、温度、溶解氧、C02、pH和营养物质等培养条件的调节与控制系统。光生物反应器有较高的光能利用效率，在最佳状态下可达到18%，而植物和森林仅能利用人射光能的0.2%，并且可以进行全天候的连续或半连续培养，因此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的生物量产量。
[0004]目前，微藻培养主要有开放式和密闭式种光生反应器。开放式光生反应器大多米用跑道池培养系统，其为闭合环形，池体通常较浅，培养液的流动依靠浆轮推进，在弯道处设有挡板进行引流，藻种及营养物在浆轮前顺液流方向投入，经循环在轮浆后侧收获藻体。其C02的供应主要是靠人工供给或大气中C02，通过人工搅拌使空气中的C02溶解的方法来补充。开放式培养池受环境影响较大，为达到高藻体产量，培养池的设计及选址非常重要。优点:(1)前期建设费用低，可利用盐碱地等不良耕地。(2)操作简单，技术要求低；缺点:(1)易受环境污染；(2)光照和培养温差变化大，水体自然蒸发量高，即培养条件不稳定；(3)藻密度较低，藻体收集成本高。
[0005]密闭式反应器培养条件稳定，可无菌操作，易进行高密度培养。一般密闭式光生物反应器有:管道式、平板式、柱状气升式、搅拌式发酵罐、浮式薄膜袋等。密闭式光生物反应器可人为控制藻细胞生长条件，从而获得高产率的藻细胞生物质，且可大大降低杂藻污染的概率。由于密闭式光生物反应器的可操控性比较强，已成为新兴微藻企业的主要养殖模式。
[0006]在所有的密闭式光反应器类型中，管式反应器是最适宜于在室外环境下对微藻大规模培养的反应器类型。管式微藻光反应器多采用透明的坡璃或有机坡璃材质管拼接而成，管内藻液循环混合的动力多由流程泵或气升式系统提供。管的整体布置构型有水平式、垂直式、倾斜式等多种形式。由于具有较高的光照表面积与体积比且易于放大的特点，管式反应器非常适宜于在室外环境下应用，能达到非常高的藻液培养密度。但是较大的光照面积也导致了管式光生反应器温度随着光照时间的变化有着比较大的起伏，而这对与温度适应范围较敏感的微藻是不利，目前传统的管式光生反应器控温方式主要是采用水喷淋或者水滴灌，但是这种方式水资源浪费大，对环境污染大，易导致设备周边环境滋生杂藻及细菌，对整体的养殖设备造成较大的污染隐患。
【发明内容】
[0007]本实用新型的目的是提供一种加快管式光生反应器的冷却效率，少水资源的浪费，节约养殖成本，降低了因冷却水与藻液接触导致的污染风险的适用于雨生红球藻养殖的管道式光生反应器及其冷却系统。
[0008]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0009]一种适用于雨生红球藻养殖的管道式光生反应器的冷却系统，包括藻液输送管和冷却外管，藻液输送管包括藻液输入管、藻液输出管和藻液冷却内管，藻液输入管和藻液输出管分别连接在藻液冷却内管两端，所述藻液冷却内管外侧设置有冷却外管，冷却外管一端设置有冷却水输入管，另一端设置有冷却水输出管。
[0010]优选地，所述藻液冷却内管为扁平椭圆管道。
[0011]优选地，所述藻液输入管和藻液输出管的管道直径为Icm?14cm。
[0012]优选地，所述冷却外管的管道直径比所述藻液输入管和藻液输出管的管道直径大5cm?1cm之间。
[0013]优选地，所述藻液输入管和冷却水输出管位于藻液冷却内管同一端。
[0014]一种适用于雨生红球藻养殖的管道式光生反应器，包含上述的冷却系统，输入总管和输出总管，输入总管与藻液输入管连接，输出总管与藻液输出管连接。
[0015]优选地，所述冷却系统为至少一个，冷却系统的冷却水输入管上设置有水泵。
[0016]优选地，输入总管与藻液输入管密封连接，输出总管与藻液输出管密封连接。
[0017]与现有技术相比，本实用新型适用于雨生红球藻养殖的管道式光生反应器的冷却系统大大加快管式光生反应器的冷却效率，冷却水可循环利用，减少水资源的浪费，节约养殖成本；冷却水在完全密闭环境中与藻液完成热量交换，降低了因冷却水与藻液接触导致的污染风险；本实用新型的管道式光生反应器可以根据养殖容量和气候条件进行调整冷却系统的数量，减少了地理条件对管道式光生反应器的限制，为人类对微藻进一步利用开发创造了更好的硬件条件。