微藻管式光生物反應器及其系統(tǒng)技術方案

本發(fā)明專利技術提供的微藻管式光生物反應器及其系統(tǒng)，屬于生物工程領域。微藻管式光生物反應器包括攪拌循環(huán)機構，攪拌循環(huán)機構包括攪拌內部機構和攪拌外部機構，攪拌內部機構包括固定導桿和攪拌球，攪拌外部機構包括導軌、牽引帶和引導磁塊，攪拌球的與管道的內壁相切的一側嵌設有被引導磁塊，被引導磁塊與引導磁塊對應設置且能夠通過管道導磁移動。微藻管式光生物反應系統(tǒng)包括微藻管式光生物反應器，排液口設置有自動閥門。微藻管式光生物反應器利用攪拌球的移動實現微藻的攪拌和循環(huán)，相比現有技術，大大減少了機械攪拌對微藻的機械損傷。微藻管式光生物反應系統(tǒng)進一步完善微藻管式光生物反應器。

【技術實現步驟摘要】
微藻管式光生物反應器及其系統(tǒng)
本專利技術涉及生物工程領域，具體而言，涉及微藻管式光生物反應器及其系統(tǒng)。
技術介紹
現有管式光生物反應器，存在以下的缺點：只采用了單一的機械泵作為循環(huán)動力，長時間的機械泵循環(huán)產生的機械剪切力對微藻細胞的傷害程度很大，很容易殺死藻細胞，不能夠使其正常生長。藻液攪拌及循環(huán)目的是減少細胞間相互遮光作用及在生長過程中營養(yǎng)物和氣體濃度在藻體周圍形成均勻的濃度，有效排除光合作用中溶氧蓄積，防止藻體下沉及厭氧分解，提高光合作用效率，促進氣液傳質，加速藻的生長，是實現高密度培養(yǎng)，提高生物量產率的主要方法。然而，有些微藻如螺旋藻絲狀體對過強的機械剪切作用耐受性差，易導致藻絲體斷裂和死亡；又如雨生紅球藻在生長條件適宜的情況下雨生紅球藻以綠色帶鞭毛的可游動細胞形態(tài)大量繁殖；在生長環(huán)境不利的情況下，綠色游動細胞逐漸喪失鞭毛，細胞壁加厚，形成紅色包囊而大量積累蝦青素，機械剪切作用會使雨生紅球藻以綠色帶鞭毛的可游動細胞形態(tài)受損傷，因此循環(huán)和攪拌裝置應具有較低的機械剪切力。封閉式光生物反應器系統(tǒng)則多數采用氣升式或泵循環(huán)等形式。氣升循環(huán)由于剪切力小適合對剪切敏感的藻細胞培養(yǎng)，但用于大規(guī)模培養(yǎng)存在動力消耗大等問題，泵循環(huán)例如離心泵、轉子泵，當泵工作時，藻細胞經過葉輪會不同程度地受到損害，特別是高速旋轉的葉輪或轉子會打斷螺旋藻藻絲或藻細胞，培養(yǎng)液中藻液濃度越高，這種傷害就會越大，同時對藻的光合作用速率也會有不利影響。因此要研發(fā)新的循環(huán)輸送裝置取代各種泵循環(huán)。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供微藻管式光生物反應器，以減少機械攪拌對微藻的機械損傷。本專利技術的另一個目的在于提供微藻管式光生物反應系統(tǒng)，以進一步完善微藻管式光生物反應器。本專利技術是這樣實現的：本專利技術提供的微藻管式光生物反應器，包括二氧化碳鋼瓶、空氣泵、氣體混合室、管道陣列和攪拌循環(huán)機構，氣體混合室設置有兩個氣體輸入管和一個氣體輸出管，二氧化碳鋼瓶和空氣泵分別通過氣體輸入管與氣體混合室連通，管道陣列設置有入口和排液口，氣體輸出管與管道陣列的入口連通；入口設置有氣升管道，氣升管道的頂端設置有封口，氣升管道的底端與入口連通，入口設置有氣體分布器，氣體輸出管穿過封口與氣體分布器連接；攪拌循環(huán)機構包括攪拌內部機構和攪拌外部機構，攪拌內部機構包括設置于管道陣列的管道內部的固定導桿和攪拌球，固定導桿沿著管道陣列的管道的中心線設置，攪拌球滑動套設于固定導桿且與管道的內壁相切；攪拌外部機構包括設置于管道陣列的管道外部的導軌、牽引帶和引導磁塊，導軌沿著固定導桿的延伸方向設置，引導磁塊滑動嵌設于導軌且與管道的外壁貼合，牽引帶穿過引導磁塊且位于導軌內；攪拌球的與管道的內壁相切的一側嵌設有被引導磁塊，被引導磁塊與引導磁塊對應設置且能夠通過管道導磁移動。位于管道外部的引導磁塊移動，位于管道內部的被引導磁塊在磁性的作用下能夠隨著引導磁塊移動，進而帶動攪拌球沿著固定導桿移動。攪拌球沿著固定導桿移動的過程中，不斷穿過微藻，從而能夠對管道內的微藻起到攪拌的作用，攪拌球沿著固定導桿來回往復移動，不斷的驅動微藻的移動以及實現對微藻的攪拌。由于攪拌球是球狀，攪拌球的外側壁為光滑的曲面，因此攪拌球在沿著固定導桿在管道內移動時，能夠最大程度的減少對微藻的機械損傷。相比現有技術，攪拌對微藻的機械損傷大大減少了。進而減少細胞間相互遮光作用及在生長過程中營養(yǎng)物和氣體濃度在藻體周圍形成均勻的濃度,有效排除光合作用中溶氧蓄積，防止藻體下沉及厭氧分解，提高光合作用效率，促進氣液傳質，加速藻的生長。同時，空氣泵啟動，氣體分布器產生氣泡，利用氣泡的浮力帶動藻液在管道中循環(huán)流動，起到輔助攪拌球使培養(yǎng)液在整個培養(yǎng)裝置中加速循環(huán)流動，同時起到清洗管道內壁沉積的藻細胞的作用。氣升管道在培養(yǎng)初期可以充當種子培養(yǎng)罐，活化藻種。進一步地，管道陣列包括多個管道，相鄰的兩個管道之間通過活接接頭連接，活接接頭的外部的導軌內設置有支撐滑輪，牽引帶穿過支撐滑輪。進一步地，牽引帶為封閉圈繩，管道陣列的入口的外側設置有主動滑輪，管道陣列的排液口的外側設置有從動滑輪，封閉圈繩套設于主動滑輪和從動滑輪的外側；牽引帶包括并排位于主動滑輪和從動滑輪之間的第一段引繩和第二段引繩，第一段引繩和第二段引繩均穿過引導磁塊，第一引繩活動穿設于引導磁，第二引繩與引導磁塊固定。進一步地，管道陣列包括多個管道，相鄰的兩個管道之間通過活接接頭連接，每個管道對應設置一個攪拌循環(huán)機構。進一步地，每個管道對應設置有一個固定導桿，固定導桿的兩端分別彎折形成阻擋部，每個阻擋部分別固定于管道的一端。進一步地，固定導桿設置有引導滑槽，攪拌球設置有穿設孔和設置于穿設孔的內壁的球狀滑塊，固定導桿活動穿設于穿設孔，球狀滑塊滑動嵌設于引導滑槽。進一步地，管道陣列的管道的與攪拌球相切的內壁設置有引導軌，攪拌球的外側壁與引導軌抵接。進一步地，管道陣列分為兩個部分，分別為第一陣列和第二陣列，第一陣列由可見光的管道連接而成，第二陣列由不可見光的管道連接而成。進一步地，微藻管式光生物反應器還包括驅動電機，驅動電機與主動滑輪軸連接。一種微藻管式光生物反應系統(tǒng)，包括微藻管式光生物反應器，排液口設置有自動閥門。本專利技術的有益效果：微藻管式光生物反應器利用攪拌球的移動實現微藻的攪拌和循環(huán)，相比現有技術，大大減少了機械攪拌對微藻的機械損傷。微藻管式光生物反應系統(tǒng)進一步完善微藻管式光生物反應器。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本專利技術的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。圖1為本專利技術實施例提供的微藻管式光生物反應器的第一種結構的整體結構示意圖；圖2圖1中A的局部放大圖；圖3為圖1所示的微藻管式光生物反應器中攪拌球和固定導桿的裝配示意圖；圖4圖1中A1的局部放大圖；圖5圖1中A2的局部放大圖；圖6圖1中A3的局部放大圖；圖7圖1所示的微藻管式光生物反應器中被引導磁塊與牽引繩的裝配示意圖；圖8為本專利技術實施例提供的微藻管式光生物反應器的第二種結構的整體結構示意圖；圖9為圖8中B的局部放大圖。圖標：100-二氧化碳鋼瓶；101-空氣泵；102-氣體混合室；103-管道陣列；104-攪拌循環(huán)機構；105-氣體輸入管；106-氣體輸出管；107-入口；108-排液口；109-攪拌內部機構；200-攪拌外部機構；201-固定導桿；202-攪拌球；203-導軌；204-牽引帶；205-引導磁塊；206-被引導磁塊；207-管道；208-活接接頭；209-支撐滑輪；300-主動滑輪；301-從動滑輪；302-第一段引繩；303-第二段引繩；304-阻擋部；305-引導滑槽；306-穿設孔；307-球狀滑塊；308-引導軌；309-氣升管道；400-氣體分布器。具體實施方式為使本專利技術實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本專利技術實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種微藻管式光生物反應器，其特征在于，包括二氧化碳鋼瓶、空氣泵、氣體混合室、管道陣列和攪拌循環(huán)機構，所述氣體混合室設置有兩個氣體輸入管和一個氣體輸出管，所述二氧化碳鋼瓶和所述空氣泵分別通過所述氣體輸入管與所述氣體混合室連通，所述管道陣列設置有入口和排液口，所述氣體輸出管與所述管道陣列的所述入口連通；所述入口設置有氣升管道，所述氣升管道的頂端設置有封口，所述氣升管道的底端與所述入口連通，所述入口設置有氣體分布器，所述氣體輸出管穿過所述封口與所述氣體分布器連接；所述攪拌循環(huán)機構包括攪拌內部機構和攪拌外部機構，所述攪拌內部機構包括設置于所述管道陣列的管道內部的固定導桿和攪拌球，所述固定導桿沿著所述管道陣列的所述管道的中心線設置，所述攪拌球滑動套設于所述固定導桿且與所述管道的內壁相切；所述攪拌外部機構包括設置于所述管道陣列的所述管道外部的導軌、牽引帶和引導磁塊，所述導軌沿著所述固定導桿的延伸方向設置，所述引導磁塊滑動嵌設于所述導軌且與所述管道的外壁貼合，所述牽引帶穿過所述引導磁塊且位于所述導軌內；所述攪拌球的與所述管道的內壁相切的一側嵌設有被引導磁塊，所述被引導磁塊與所述引導磁塊對應設置且能夠通過所述管道導磁移動。...

【技術特征摘要】
1.一種微藻管式光生物反應器，其特征在于，包括二氧化碳鋼瓶、空氣泵、氣體混合室、管道陣列和攪拌循環(huán)機構，所述氣體混合室設置有兩個氣體輸入管和一個氣體輸出管，所述二氧化碳鋼瓶和所述空氣泵分別通過所述氣體輸入管與所述氣體混合室連通，所述管道陣列設置有入口和排液口，所述氣體輸出管與所述管道陣列的所述入口連通；所述入口設置有氣升管道，所述氣升管道的頂端設置有封口，所述氣升管道的底端與所述入口連通，所述入口設置有氣體分布器，所述氣體輸出管穿過所述封口與所述氣體分布器連接；所述攪拌循環(huán)機構包括攪拌內部機構和攪拌外部機構，所述攪拌內部機構包括設置于所述管道陣列的管道內部的固定導桿和攪拌球，所述固定導桿沿著所述管道陣列的所述管道的中心線設置，所述攪拌球滑動套設于所述固定導桿且與所述管道的內壁相切；所述攪拌外部機構包括設置于所述管道陣列的所述管道外部的導軌、牽引帶和引導磁塊，所述導軌沿著所述固定導桿的延伸方向設置，所述引導磁塊滑動嵌設于所述導軌且與所述管道的外壁貼合，所述牽引帶穿過所述引導磁塊且位于所述導軌內；所述攪拌球的與所述管道的內壁相切的一側嵌設有被引導磁塊，所述被引導磁塊與所述引導磁塊對應設置且能夠通過所述管道導磁移動。2.根據權利要求1所述的微藻管式光生物反應器，其特征在于，所述管道陣列包括多個所述管道，相鄰的兩個所述管道之間通過活接接頭連接，所述活接接頭的外部的導軌內設置有支撐滑輪，所述牽引帶穿過所述支撐滑輪。3.根據權利要求2所述的微藻管式光生物反應器，其特征在于，所述牽引帶為封閉圈繩，所述管道陣列的所述入口的外側設置有主動滑輪，所述管道陣列的所述排液口的外側設置有從動滑輪，所述封閉...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：黃瑞，袁罡，沈緐，陳禮新，
申請(專利權)人：江西電力職業(yè)技術學院，國家電網公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江西,36