光合养藻三相反应器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种光合养藻三相反应器，设有一底部组接压力洗烟器的透明管体，此压力洗烟器于顶部连接位置设有散气板，并于内部设有一将其分为上、下部空间的过滤材料；又下部空间外侧连接进气装置与进水管路，而下部空间内底部设有一组接进气装置的曝气管，另曝气管上方设有第一连管与第二连管，由第一连管将上、下部空间连通，再由第二连管将下部空间与透明管体连通。本实用新型专利技术由进气装置提供压力洗烟器内部液体上升及散气板出气的动力，并于压力环境下增进二氧化碳水溶性，另透过过滤材料在上、下部空间形成循环水流，且无机械剪应力来破坏藻类，以利反应器能连续操作并减少维护清理工作。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术有关一种连续培养光合藻类繁殖技术的反应器，特别是指一种以三相 流体化床曝气且无机械剪应力产生的光合养藻三相反应器。
技术介绍
由于工业革命带给人们快速的科技发展和经济成长，促使生活水平大幅提升，但 随着工业革命所衍生而来的是带给大自然重大的冲击和破坏，像现今大气层中聚积了容易 吸收温度而不易排除温度的温室气体，促使地球表面的温度逐年上升，极地冰山不断地崩 解，造成地球表面温暖化的温室效应现象。在过去的150年间，人类除了大量的排放二氧化碳之外，同时持续将森林滥砍 滥乏伐，致使大气层中二氧化碳的浓度大约增加了 25%的程度，使得全球的年均温升高 0. 5°C。此外，造成大气层中二氧化碳浓度大幅增加的主要原因，就是人类大量的使用石化 燃料所导致，人类未来将面临诸如粮食、能源、矿产、建材等自然资源缺乏以及生态环境恶 化的极大考验。随着地球化石燃料日益短缺，与环保意识的抬头、目前世界各国都在积极寻找开 发大自然中可取得的替代能源，像是水力、潮汐、风力、地热、太阳能以及生质能等绿色环保 能源的开发皆已积极展开。所谓生质能源是指生物体经转换以后所产生的能量，其来源主要一般皆为植物， 例如甘蔗、玉米、藻类(大型海藻及微藻)等，以藻类为例，各种可行光合作用的藻类吸 收了二氧化碳，可生成维生素、胺基酸、色素、蛋白质、多醣、纤维素、脂肪酸等各种有用的成 分。由于藻类具有生长快速、太阳能利用效率高、营养丰富等优点，除了可作为饲料、 替代粮食或是利用藻类处理过剩的二氧化碳、甚至有些种类的藻类生物体中含有大量油 脂，还可萃取裂解成为生质柴油，因此藻类已成为替代资源研究的关键对象。是故如何快速且大量的培养藻类已成为相关领域的研究者所致力解决的问题，一 般进行微细藻类的大量培养时，主要是需提供足够的光线、二氧化碳以及养分；为了有效利 用光能，在培养过程中培养装置或系统必须达到受光面积大以及充分搅拌培养液，让藻类 能有效率地接触光线，并且使藻类均勻地接触二氧化碳及养分，有效提高微生物培养密度 与产量。再者，充分搅拌也可有效率地排出藻类所产生的氧气，并且避免藻类附着于培养 装置表面造成培养装置的透光率下降。而且，通常会将空气打入具有培养液体的培养槽中 亦可作为微生物紊流循回的动力。数十年来，许多藻类培养装置及方法陆续被提出。早期是以池状光合反应器进行 藻类培养，其结构仅为水深大约十五至二十公分的水池，并且底部通气以促进循环及混合。 此种反应器构造简单，容易制造，且成本低廉，但是由于养分混合不均，加上藻类沉降现象 明显，因此逐渐被构造相似的渠道式反应器取代。在渠道式光合反应器中，培养液是流动的，而流体与渠道壁间所产生的乱流可以 提供培养液本身的混合及细胞悬浮的能力，故一般渠道光合反应器的细胞成长曲线会较池 状光合反应器来得好。然而，前述的光合反应器属于户外开放式系统，虽然其具有成本低、 可大规模培养等优点，但也有面积过大、易受他种生物或粉尘污染、易受天候影响、二氧化 碳容易逸散等缺点。因此密闭式培养系统因而问世。目前的密闭式培养系统包括发酵槽、管状光合反 应器、板状光合反应器、螺旋管状光合反应器等。如中华民国第94208143号新型申请案所 述，是在设置于培养槽内的一集气导流管底端环设具有多回路的气泡环管，并于环状管体 上设置气孔，使培养液中的微生物充分紊流循回，藉以增加气泡并改善培养液高溶氧效果， 进而改善槽口微生物滞流现象。如中国专利公开号为CN101249405号的专利技术申请案所述的气升式环流反应器，则 具有一塔体、一设置于该塔体内且与该塔体同轴设置的导流筒及一设置在该导流筒下方的 气体分布器，藉由在该导流筒上、下部分别设置多孔结构的开孔段、无孔的封闭段，用以改 善气含率在轴向的分布情形，使反应器底部也有较高的含氧率。如中国专利公告号为CN2217019号的技术申请案所述的气升式发酵反应器， 则是藉由与发酵罐呈同轴设置的同心管，及设置于该同心管底部下方的莲嘴喷头，使发酵 液在发酵罐中形成循环流动状态，进而达到高溶氧与低能耗的效益。前述不同类型的生物培养装置，虽然皆具有培养微生物的功能，但实际上当培养 液与微生物在培养装置的管柱内循环时，管柱内仍有许多死角，且随着时间增加，生物量也 随之增加，循环气流无法带动所有生物循环，导致部分生物沉积在管柱死角处而无法在管 柱内循环，而有培养空间有限及培养效率相对较不佳的缺点。因此，如何技术出一种藻类培养装置，具有容易制造、成本低廉、操作弹性、高 生产效率、二十四小时光源导入以及改善生物循环空间以避免生物沉积在死角等优点，以 快速且大量地培养所需的藻类，将是目前所欲积极克服之。
技术实现思路
本技术的主要目的，旨在提供一种光合养藻三相反应器，由进气装置器提供 压力洗烟内部液体上升以及散气板出气至透明养藻管体的动力，并利用内部过滤材料造成 的压差作用，使得压力洗烟器形成一内部水循环，如此即可让三相反应器不会产生机械剪 应力来破坏藻类，以利养藻反应器能连续操作并减少维护清理的工作。本技术的次要目的在于三相反应器增加了气体与液体的接触机会，并可透过 压力调整来加强二氧化碳溶于水的效率，有效地提供藻类进行光合作用所需的二氧化碳供 应量。本技术的另一目的在于三相反应器于藻类行光合作用处另行设置人工光源， 让三相反应器除了在白天自行做光合作用之外，亦可在光源不足或是晚上时段开启人工光 源来进行光合作用。本技术的再一目的在于养藻三相反应器可配合藻类回收设备组接，藉以形成 一重复使用藻类及液体的自体循环系统。为达到所述目的，本技术设有一供容置养殖藻类的透明管体以及一组接于上述透明管体底部的不透明压力洗烟器，其中，上述压力洗烟器于顶部透明管体的连接位置 设有一散气板，并于压力洗烟器内部设有一过滤材料，由上述过滤材料将压力洗烟器分为 一上部空间与一下部空间。上述下部空间外侧连通至少一进气装置与进水管路，并于下部空间内底部设有一 连接上述进气装置的曝气管，上述曝气管上方设有一个或一个以上的第一连管与一个或一 个以上的第二连管，上述第一连管穿过上述过滤材料将下部空间与上部空间相连通，上述 第二连管穿过上述过滤材料及上部空间将下部空间与透明管体相连通。本技术透过进气装置使压力洗烟器压力大于透明管体，让下部空间的洗烟水 会因压差作用而挤压至透明管体内部，且散气板所产生的细致气泡亦会挤压至透明管体， 另由上部空间与下部空间的压差及重力作用于压力洗烟器内部形成水循环。于一较佳实施例中，上述第一连管的顶部设有一洒水器，藉可让过滤材料表面形 成水膜。上述第二连管的顶部设为沿着上述透明管体切线方向进入的出水口，如此可让第 二连管兼具分散水流与辅助搅拌藻类培养液的功效。而上述进气装置与进水管路皆设有一 防止气体与液体逆流的逆止阀结构。本技术由压力洗烟器于底部曝气管周围进行第一曝气手段，并于过滤材料周 围形成的水膜进行第二曝气手段，最后再由散气板产生的细致气泡进行第三曝气手段；大 幅提升了气体与液体的接触机会，并可透过压力调整来加强二氧化碳溶于水的效率，有效 地提供藻类进行光合作用所需的二氧化碳量。此外，本技术透明管体顶部可进一步连接设置一藻类回收设备及一排气装 置，上述藻类回本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光合养藻三相反应器，其特征在于：设有一供容置养殖藻类的透明管体，另于透明管体底部组接一不透明的压力洗烟器，上述压力洗烟器于顶部透明管体的连接位置设有一散气板，并于内部设置一过滤材料，由上述过滤材料将压力洗烟器内部分为上部空间与下部空间；上述下部空间外侧连通至少一进气装置与进水管路，并于下部空间内底部设有一连接上述进气装置的曝气管，上述曝气管上方设有一个或一个以上的第一连管与一个或一个以上的第二连管，上述第一连管穿过上述过滤材料将下部空间与上部空间相连通，上述第二连管穿过上述过滤材料及上部空间将下部空间与透明管体相连通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：廖育英，
申请(专利权)人：有生科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：71