[实用新型]一种微藻规模培养的管道式光生物反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及微藻培养工程领域，特别涉及一种微藻规模培养的管道式光生物反应器。 

背景技术

微藻是自然水体的主要生产者，在全球能量转化和碳素循环中发挥重要作用，每年通过微藻光合作用固定的CO₂约占全球CO₂固定量的40%以上。同时，微藻细胞富含蛋白质、色素及多种不饱和脂肪酸等高附加值生物活性物质，逐步成为保健食品、医药及精细化工等领域的重要材料来源。随着传统化石能源（石油、煤炭等）的日益枯竭，微藻作为可再生能源（油脂等）得到了人们的高度重视，具有重要社会和环境效应的微藻产业则显示出广阔的应用前景。 

 光合自养模式下，封闭式管道光生物反应器因比表面积大、光能利用率高、不易污染、高效的气体交换、更好的流速调控、更大的储液量等优点而广泛应用于微藻的工业化培养。但管道式培养的主要缺点是投资成本高，通过快速大幅度的提高微藻产率可以有效弥补该缺陷。 

 管道式光生物反应器的设计关键是更大的比表面积，保障微藻养殖过程中光能获得的最大化，从而获得单位占地面积微藻生物量产率的最大化。提高单位占地面积的产率可以通过提高单位培养液的生物量和提高单位占地面积上管道的培养液的体积两种方法来实现。单位培养液生物量的提高可以通过改善培养基和藻株的诱变等方式实现，而提高单位占地面积管道的培养液体积则需要通过扩大管径来实现。 

 目前的管道反应器设计多以圆形管道为主，该种设计的管道在实际应用中存在缺陷，在一定大小范围内（直径≤14cm）扩大管道半径可保证足够的光能射入，维持微藻正常生长所需的光能供给，取得微藻最大的光能利用率；但超过该半径范围后，由于光照量随管道半径的衰减和微藻自身的遮蔽作用，则大大降低管道的光能利用率，直接限制微藻的正常生长，降低产率。 

 其他形状的管道反应器，如矩形、多边形等，则直接影响管件间的连接，增加了培养体积规模化放大的难度，不适用于工业化生产。 

 同时，一些微藻在其高附加值产物的累积阶段对光照有更高要求，例如光强对雨生红球藻在虾青素的累积阶段起到关键作用，高光强可以显著提高其虾青素含量，从而直接增加经济产出。因此，如何使微藻获得更高效的光能利用设计，从而提高单位占地面积的生物量产率和产品品质是管道光生物反应器研发的核心关键。 

实用新型内容

本实用新型的目前在于针对背景技术中存在的问题提供一种微藻规模培养的管道式光生物反应器，用以实现微藻的自动化、规模化、高效培养。 

具体技术方案如下： 

一种微藻规模培养的管道式光生物反应器，包括气体交换罐（3），流程泵（8），CO₂补给系统，光合作用管道阵列（9）；所述气体交换罐上部设有排气口（5）和出液管（7），下部设有进液管（6），进液管经流程泵（8）与光合作用管道阵列(9)连接；所述光合作用管道阵列(9)由2个或2个以上的管道组串联而成，管道组由2个或2个以上的透明管道并联而成，光合作用管道阵列（9）的一端与进液管（6）连接，另一端与出液管（7）连接；所述CO₂补给系统包括CO₂气瓶(1)、空气泵（2）和CO₂曝气器（4），CO₂气瓶（1）和空气泵（2）分别通过阀门并联后连接到CO₂曝气器（4），其中CO₂曝气器（4）置于气体交换罐内部下侧。

作为优选项：所述透明管道两端截面为圆形，从管道两端到中间渐变为圆角矩形，其横截面积不变。

所述透明管道的形状为直线型、弧形或螺旋形。 

所述透明管道的材料为高硼硅玻璃、树脂，保障光滑性和透光性；。 

所述圆角矩形的宽大于等于3cm，优选5-10cm， 

可以在长与宽的比值大于1基础上呈任意比例组合，优选长与宽的比值为2-4；