[发明专利]一种内置式循环温控系统的管道式光生物反应器

说明书

技术领域

本发明属于微藻生物工程领域，尤其是一种内置式循环温控系统的管道式光生物反应器。

背景技术

微藻是一类在全球水体广泛分布，营养丰富、光合利用度高的浮游植物，在食品、医药、基因工程、能源、新材料和环境治理等领域具有很好的开发前景。传统微藻大规模养殖多采用的开放池式培育方式由于占地大、生产不稳定、易污染、培养效率低、质量安全等问题将逐渐被淘汰，取而代之的是新兴的密闭式光生物反应器，包括：1、管道式反应器，2、板式反应器，3、光纤反应器，4、发光二极管反应器等。其中，管道式反应器以更好的产能、控制性、低能耗，高质量和产品安全性等优点优势最为突出，将成为未来密闭式微藻养殖技术发展的趋势。微藻产业突出的资源再生性，使其被定义为一个可持续发展的现代循环经济产业，因此对微藻养殖的安全性、经济性和环境性提出了更高要求。

微藻生长繁殖的必要元素有很多，除光照、营养外对其影响最大的是温度。大多数经济微藻的最适生长温度在20-30℃，低温可使微藻生长繁殖减缓至停止，生产效率低下；高温抑制微藻生理活性，使其生长繁殖能力降低，更可能造成微藻死亡，导致整个培养失败。高温对微藻规模化养殖的破坏远远大于低温造成的影响。因此，温度控制被大规模应用于规模化养殖微藻，成为微藻养殖必须的一个配套环节。

目前，国内外大多数管道式微藻反应器均采取喷淋方式来解决温度控制问题，喷淋水雾化效果好，喷洒面积大，容易挥发，难以回收循环利用，造成了巨大的水资源浪费。以南方为例，每年5-10月需要降温，为控制培养温度低于30℃，每天喷淋时间至少喷淋5小时以上。以此计算，一个规模为1000吨培养量的微藻养殖厂，每天需要冷却用水为570吨（每月17100吨，每年85500吨）。若此部分水使用循环系统循环使用，则每年节水8万多立方米。

发明内容

本发明的目的是提供一种微藻养殖过程中用于循环控制温度的管道式光反应器，使微藻在恒温条件下进行养殖。

一种内置式循环温控系统的管道式光生物反应器，包括循环进液管、循环出液管、连接管、套管接头、法兰盘、光反应管、温控管、温控进液管、温控出液管、阀门、循环泵、温控循环管；其特征在于循环进液管、连接管、套管接头、法兰盘、光反应管、循环出液管构成管道式光生物反应器，循环泵、连接管、温控进液管、温控管、温控出液管、温控循环管、阀门构成循环温控系统；温控管管口直径小于光反应管管口直径，温控管穿过套管接头和光反应管内部分别与温控进液管和温控出液管连接，与套管接头、光反应管形成空腔结构；两个套管接头通过法兰盘分别连接在光反应管两端，两个光反应管之间通过两个套管接头相连接成“U”型结构；

所述循环进液管通过连接管与套管接头一端相连，套管接头通过法兰盘与光反应管连接，循环出液管也通过连接管与套管接头和光反应管连接；

所述温控进液管通过连接管与循环泵和阀门相连，温控循环管直接将温控出液管与温控进液管相连。

所述连接管可改变为弯管，可改变与其连接实体的方向。

使用时，微藻藻液从循环进液管进入，经连接管和套管接头到达温控管、套管接头和光反应管形成的空腔结构内，通过光照培养养殖后经循环出液管排出；

微藻藻液在培养养殖过程中需要控制温度，循环液经循环泵加压从温控进液管进入温控管，通过温控管外壁与微藻藻液接触控制温度后从循环出液管排出，温控循环管将已排出的循环液再次输入温控进液管进行循环利用，温控出液管一端可连接循环液处理设备。

优选的，所述光反应管两端为法兰盘，所述套管接头为三通管且一端设置法兰盘，光反应管与套管接头通过法兰盘紧密连接。

优选的，所述温控管外径与光反应管的内径之间的间距为10-50mm，温控管材质为玻璃。

优选的，所述温控管与光反应管至少为1个，多个光反应管经套管接头连接构成S型。

优选的，所述循环液为温度范围在10℃~50℃的水。

优选的，所述光反应管、温控管、循环进液管、循环出液管、温控进液管、温控出液管、温控循环管上设置有温度感应器，如：电子温度计。

优选的，所述温控进液管、温控出液管、温控循环管上设置有阀门。

优选的，所述套管接头可选用塑料、玻璃或不锈钢金属材质，光反应管与套管接头连接的法兰盘可替换为胶套或粘合方式连接。