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培养产油微藻的光生物反应器制作方法

  • 专利名称
    培养产油微藻的光生物反应器制作方法
  • 发明者
    吕腾, 唐泽丽, 李壮, 李红伟, 王英娟, 贺敬, 黄嘉骏
  • 公开日
    2011年9月21日
  • 申请日期
    2011年3月17日
  • 优先权日
    2011年3月17日
  • 申请人
    西北大学
  • 文档编号
    C12R1/89GK201981184SQ2011200693
  • 关键字
  • 权利要求
    1.一种培养产油微藻的光生物反应器,其特征在于反应器筒体外罩为透明材料制作的双层结构,外层材料折射率小于内层材料折射率;反应器底面密布多个小突起,以使光线形成漫反射2.根据权利要求1所述的光生物反应器,其特征在于外层材料为折射率1.5-1. 7的玻璃,内层材料为折射率大于1. 7的玻璃3.根据权利要求1所述的光生物反应器,其特征在于设置于反应器筒体底部的CO2A 口管与多条曝气管连接,分布在反应釜底部,曝气管壁设置有多个出气微孔4.根据权利要求1所述的光生物反应器,其特征在于固定在反应器筒体内中央的光源发射器为圆环结构5.根据权利要求4所述的光生物反应器,其特征在于光源发射器直径为反应器筒体直径的一半6.根据权利要求4所述的光生物反应器,其特征在于光源发射器的安装位置及布局通过数学建模精确计算7.根据权利要求4所述的光生物反应器,其特征在于光源发射器产生波长510-520nm绿光8.根据权利要求1所述的光生物反应器,其特征在于在反应器筒体中心设有搅拌装置,并设置挡板防止藻液打漩现象9.根据权利要求1所述的光生物反应器,其特征在于在反应器筒体侧面设置有温控装置和检测口,顶部设置有压力阀,入料口设置于反应器筒体顶部,出料口设置于反应器筒体底部
  • 技术领域
    本实用新型涉及一种高效利用光能和二氧化碳的台体式光生物反应器,属于生物能源转化及生物工程技术领域
  • 背景技术
  • 专利摘要
    本实用新型公开了一种培养产油微藻的光生物反应器,反应器筒体外罩为透明材料制作的双层结构,外层材料折射率小于内层材料折射率;反应器底面密布多个小突起,以使光线形成漫反射。本实用新型筒体采用不同折射率的双层透明材料,光线在筒体内多次反射,提高了光能利用率;光源发射器为圆环结构,固定在筒体中央,光照均匀、降低能耗;设置于筒体底部的多条曝气管延长了CO2在培养液中停留时间,有利于藻类吸收。
  • 专利详情
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  • 权力要求
  • 说明书
  • 法律状态
专利名称:培养产油微藻的光生物反应器的制作方法生物柴油是新能源发展的一个重要方向,微藻作为一种新型的生物柴油原料,有着良好的开发前景。目前,传统的培养方法及体系很难实现微藻的大规模培养,光生物反应器由于其集成、高效、自动化等优点在培养微藻生长代谢产物、育种等领域得到了广泛的应用。目前利用光生物反应器培养微藻生产生物柴油存在成本高、光能供给不足、二氧化碳利用率低等不足,从而阻碍了微藻用于生物柴油生产的商业化进程。传统的光生物反应器在培养微藻时存在以下不足①光能利用率不高。光生物反应器的采光方式主要有室外直接采光和人造光源采光两种。室外采光存在光率低、光能流失大、晚上不能保证供给的不足。采用人造光源则存在大量消耗电能的弊端,不利于降低微藻大规模培养的成本。②二氧化碳利用率不高。微藻培养过程中需要吸收CO2进行光合作用,因此在进行微藻工业化养殖时需要提供大量的分散的CO2作为微藻光合作用的原料。目前多采用带有一个出口的管路系统将空气通入微藻悬浮液中,但用此方法培养时(X)2在培养液中溶解度较低、气泡直径较大、停留时间短,不利于藻类吸收。发明内容本实用新型的目的是提供一种生产成本低并且能高效地利用光能和二氧化碳的光生物反应器,以克服传统光生物反应器存在的生产运行成本高、光能供给不足、二氧化碳利用率低的不足。本实用新型实现过程如下微藻生物反应器系统主要包括太阳能发电系统、藻液收集罐、藻液输送泵、CO2净化装置、CO2控制装置、CO2输送泵、微藻光生物反应器、检测装置、萃取罐、萃取分离槽等部分。本实用新型主要对微藻光生物反应器进行了改进。一种培养产油微藻的光生物反应器,其特征在于反应器筒体外罩为透明材料制作的双层结构,外层材料折射率小于内层材料折射率,外层材料最好为折射率1. 5-1. 7的玻璃,内层材料为折射率> 1. 7的玻璃;反应器底面密布多个小突起,以使光线形成漫反射。设置于反应器筒体底部的(X)2入口管与多条曝气管连接,分布在反应釜底部,曝气管壁设置有多个出气微孔。固定在反应器筒体内中央的光源发射器为圆环结构,光源发射器直径为反应器筒体直径的一半。研究发现,微藻在510-520nm处有最强吸收,因此,光源发射器产生波长 510-520nm 绿光。[0011]在反应器筒体中心还设有搅拌装置,并设置挡板防止藻液打漩现象。在反应器筒体侧面设置有温控装置和检测口,顶部设置有压力阀,入料口设置于反应器筒体顶部,出料口设置于反应器筒体底部。本实用新型的优点及有益效果本实用新型筒体采用不同折射率的双层透明材料,光线在筒体内多次反射,提高了光能利用率;光源发射器为圆环结构,固定在筒体中央, 光照均勻、降低能耗;设置于筒体底部的多条曝气管延长了 CO2在培养液中停留时间,有利于藻类吸收。图1是光源发射器布局建模参数角度示意图;图2为本实用新型光生物反应器的结构示意图。1一入料口 2—搅拌装置3—光源发射器4一温控装置5—C02入口管6—压力阀 7—检测口 8—曝气管9 一出料口。本实用新型与现有技术的区别主要在于反应器筒体及底部的结构,光源发射器的形状及布局。1、反应器筒体及底部的结构为了解决室外直接采光利用太阳光光能利用率低的不足,光生物反应器筒体采用双层透明材料(如采用玻璃,外层玻璃折射率1. 5-1. 7,内层玻璃折射率> 1. 7),这样设计使得透射进筒体的太阳光多进少出,在筒体内进行多次全反射,使藻类尽量充分吸收光能。 采用透明材料双层结构提高光能利用率是基于以下原理光生物反应器筒体外层采取折射率较小的透光材料,内层采用折射率较大的透光材料。当阳光从外部投射进筒体时与普通的单层玻璃类似,当光线从筒体内向外部透射时,由于内层材料折射率较大,易造成全反射,光线在筒体内多次反射,从而提高光能利用率。反应器底面是密布小突起的粗糙漫反射结构,当光线传到下部时,会产生漫反射从而增加太阳光的多次反射,提高光能利用率。2、灯栅系统中灯光的合理分布夜间微藻无法在自然条件下进行光合作用,打开灯栅系统,使用光源发射器提供光能。光源发射器为圆环结构,其直径为筒体直径的一半,固定在筒体中央,使光照均勻分布在筒体中。为了降低成本、能耗,圆环结构光源发射器安装的位置和密度均采用数学模型的方法精确地计算。建模结果如下符号说明[0027]



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