[发明专利]一种仿生型叠层式微藻光合反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于培养微藻的仿生型叠层式光合生物反应器。

背景技术

目前在化石燃料日益枯竭、温室气体大量排放的背景下，开发可再生能源，开展节能减排，发展循环经济变得日趋重要。微藻作为一种新型的生物燃料，能有效利用CO₂进行光合作用，越来越受到人们的重视，同时微藻在食品、饲料、医药、净化污水等多个方面具有广泛的应用价值。

随着微藻研究的不断深入，人们逐渐意识到，光生物反应器是限制微藻高密度高效培养的一个重要因素，开发和研制新型高效光生物反应器已成为微藻生物技术产业化的关键技术之一。

目前，微藻培养的光生物反应器主要分开放式和密闭式两种。开放式反应器的优点是构建简单、成本低廉及操作简单，缺点也很明显：（1）反应器占地面积大，土地利用率低；（2）光照表面积与体积之比低，微藻光合效率不高；（3）采用机械搅拌促进培养物中的物质和能量交换，能耗大（4）开放式微藻光生物反应器一般在地面上建设，地表水、动物、枯枝落叶污染比较严重。

虽然封闭式光生物反应器在某种程度上克服了开放式微藻光合反应器的缺点，但是还存在严重的不足：（1）反应器的成本比较高，操作要求也高，清洗等运行维护费用很高，成为密闭式光生物反应器产业化应用的瓶颈问题；（2）密闭反应器中易发生氧气堆积，会对微藻的生长产生毒害作用，这是密闭式反应器的通病；（3）当反应器中的藻浓度比较高时，密闭反应器的透光性变差，影响了光照效率。

发明内容

本发明的目的是提出一种仿生型叠层式微藻光合反应器，能够大幅度提高微藻产量，高效固碳，低成本，便于操作、安全系数高。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明由微藻培养物储液池（1）、潜水泵（2）、主体吸入管（3）、塔形主体角钢支架（4）、光合反应器储液槽（5）、上水分布管（9）组成。

潜水泵（2）置于微藻培养物储液池（1）池底，并通过主体吸入管（3）与塔形主体角钢支架（4）顶端均匀分布的上水分布管（9）连接，光合反应器储液槽（5）通过储液槽角钢支架（10）固定在塔形主体角钢支架（4）上。

所述的光合反应器储液槽（5）由轻质透明塑料薄膜（6）、不锈钢丝网（7）、透明波纹塑料引流板（8）、储液槽角钢支架（10）组成；储液槽角钢支架（10）与塔形主体角钢支架（4）组成三角长方体，不锈钢丝网（7）固定于储液槽角钢支架（10）与塔形主体角钢支架（4）组成三角长方体内，透明塑料薄膜（6）固定在不锈钢丝网（7）内侧，透明波纹塑料引流板（8）固定在不锈钢丝网（7）的外侧，透明波纹塑料引流板（8）上边缘略高于不锈钢丝网（7）的上边缘。整个反应器从上至下由若干由小到大的光合反应器储液槽（5）组成。

本发明的工作原理是：用潜水泵（2）把微藻培养物储液池（1）中的微藻培养物通过主体吸入管（3）泵送到位于塔形主体角钢支架（4）顶端均匀分布的上水分布管（9），均匀分散到最顶端的光合反应器储液槽（5）中，培养液溢出后依靠重力驱动沿着透明波纹塑料引流板（8）流入下一层光合反应器储液槽中，如是微藻培养物逐级下行，直至流至最底端微藻培养物储液池（1），形成藻液开发式循环回路。

本发明还可以通过在主体吸入管（3）增加一个新鲜微藻培养基的输入口，以及在微藻培养物储液池（1）增加一个培养物出口，使得新鲜培养物进入量与微藻培养物流出量平衡，即实现连续生产。

本发明所述的光合反应器储液槽（5）的数量可以根据生产需要增减。

本发明所述的光合反应器储液槽（5）的不锈钢丝网（7）的倾角可以根据各叠层距离地面高度和不同季节的太阳入射角的变化加以调整，使得太阳光光线尽可能均匀入射到反应器的各个部位。

在塔形主体角钢支架的水平方向上的长度，可以根据生产需要调整。