一种培养光合微生物的方法和使用的光反应器技术

一种光反应器，包括光反应器主体，可转动的机械轴和支撑底座，其特征在于：所述光反应器主体由两个受光面面板和边框组成；所述光反应器主体的底部边框通过所述可转动的机械轴与所述支撑底座连接；在光反应器主体内部具有并行设置的长隔板和多个短隔板，所述光反应区被长隔板左右分割为液体上升区域和液体下降区域，在所述液体上升区域的底部设置有气体分布器，所述气体分布器通过进气口与外部进气管路连接。本发明专利技术公开的光反应器具有反应比表面积大、装置通气性好以及培养液混合循环性好的优点，适用于光合能源微生物的大规模培养。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种培养微生物的光反应器和方法，尤其涉及一种内部具有不同长度的隔板结构设置的用于光合微生物培养的光生物反应器。
技术介绍
光反应器，通常应用于藻类、光合细菌、藓类或其他植物或微生物细胞培养的工业化生产。这些植物或微生物，特别是光合微生物可以利用光能将(X)2和水转化为各种有机物，具有光合作用效率高、环境适应性强、繁殖快、生长周期短、不占用耕地、可大规模化、自动化控制培养(生产)等特点。当前，光合微生物的培养主要有开放式和封闭式两种光生物反应器，开放式光生物反应器由于不具备温度控制能力、生产受季节影响，且生产过程容易受到各种异生物的污染。封闭式光生物反应器主要的基础形式有管道式、柱状式、平板式等。这些光反应器需要满足以下要求1)使反应器内每个细胞接受最多的光能。2、充分的混合及增强气体交换。管道式光生物反应器比表面积大，但氧解析困难，同时不易清洗，不适合光合微生物的大规模培养。柱状光生物反应器虽然不存在氧解析困难的问题，混合液均勻，但放大困难。 平板式光生物反应器相对于前面两种光反应器而言，同时具有光照比表面积大、光照利用率高、混合均勻，氧解析快、放大相对容易等优点，因此以平板式光生物反应器作为基础结构具有一定的优势，较其他类型封闭式光反应器更有发展前景、更易实现工业规模的应用。而在现有的平板式光生物反应器中，通常采用的隔板结构都是交错设置的等长度隔板，这种设置使得料液和气体之间的反应不够充分，同时，对废弃料液的处理不够便利， 而且装置不易清洗的缺点，同时，气体的流量和料液的流通由于处理的不便利也可能造成装置的堵塞等不可预知的情形，因此，亟待提供一种能够克服上述现有制作技术和工艺中存在的各种缺陷的光反应器。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于光合微生物培养的光反应器。本专利技术的反应器光照比表面积大、光照利用率高、光合微生物和养料混合均勻，氧解析快、易于处理废弃料液，容易清洗，不造成装置的堵塞。本专利技术的光反应器中所述光反应器包括光反应器主体，可转动的机械轴和支撑底座，其特征在于所述光反应器主体是扁平状立方体封闭式结构，通过气体进出口和物料进出口与外部系统连接，所述光反应器主体由两个受光面面板、顶部边框和底部边框，以及左侧边框和右侧边框组成，所述顶部边框、底部边框，左侧边框和右侧边框用于固定两个受光面；所述光反应器主体的底部边框通过所述可转动的机械轴与所述支撑底座连接；在光反应器主体内部具有并行设置的长隔板和多个短隔板，所述长隔板和短隔板与所述两个受光面面板紧密连接；所述长隔板一端与所述底部边框连接，另一端与顶部边框不连接，短隔板两端与底部边框和顶部边框均不连接，长隔板与顶部边框的距离比短隔板与顶部边框的距离小，即长隔板高于短隔板；光反应器主体内上下划分为光反应区和气体收集区，另外，所述光反应区被长隔板左右分割为液体上升区域和液体下降区域，短隔板位于液体上升区域且以相同的间距平行分布；在所述液体上升区域的底部设置有气体分布器，所述气体分布器通过进气口与外部进气管路连接；所述进气口位于所述光反应器液体上升区域一侧的边框上，出气口位于光反应器主体的顶部边框上；优选的，所述进气口为管状结构；进料口与进气口同侧设置，出料口位于液体下降区域一侧的边框或底框上。在本专利技术的光反应器中，用于培养光合微生物或其它微生物或植物的培养液通过进料口进入光反应器主体，在液体上升区域从光反应器主体底部上升，至高于长隔板时流入液体下降区域，并通过出料口流出。培养的光合微生物或其它微生物或植物在培养液中进行繁殖和光反应，因此培养液停留在反应器内的部分即构成所述光反应器主体的光反应区。外部进气管路提供的气体通过气体分布器进入光反应区，经液体上升区域的培养液培养液上升和释放，进入所述光反应器主体的顶部空间，即气体收集区。根据本专利技术的一个优选实施例，所述液体上升区域有8-20条短隔板。根据本专利技术的一个优选实施例，所述的光反应器还包括角度调节装置，该角度调节装置与光反应器主体和支撑底座分别连接，光反应器主体通过所述角度调节装置可绕所述机械轴转动。根据本专利技术的再一个优选实施例，其中所述的光反应器中所述气体分布器为自进气口延长至接近长隔板端的散气管，其上设置有散气孔。根据本专利技术的另一个优选实施例，其中所述的光反应器中的所述的气体分布器的形状为扁平状，其内为中空设置，在所述气体分布器的顶部和底部侧面上分布有多个小孔。根据本专利技术的再一个优选实施例，其中所述的光反应器的主体沿着可转动的机械轴可以在0-180度的范围内旋转。根据本专利技术的另外一个优选实施例，其中所述的光反应器的两个受光面的面板由透明材料制成，其余四个边框结构由中空型材或单层材料制成。根据本专利技术的又一个优选实施例，其中制作所述底部边框的中空型材或单层材料上接触料液的面上设置多个孔作为进出料孔。根据本专利技术的另一个优选实施例，其中在所述光反应器主体的顶部边框上设置有多个连接口，用于连接传感器装置。根据本专利技术的另一个优选实施例，所述光反应器可具有多个并行串联使用的上述光反应器主体。本专利技术还提供了一种培养光合微生物的方法，其中采用前述本专利技术的光反应器， 培养液通过进料口进入光反应器主体，在液体上升区域从光反应器主体底部上升，至高于长隔板时流入液体下降区域，并通过出料口流出，外部进气管路提供的气体通过进气口经气体分布器进入光反应区，经液体上升区域的培养液培养液上升和释放，进入所述光反应器主体的气体收集区，然后通过出气口排出和收集。光合微生物产生的气体可由外部进气管路提供的气体携带或替换而从培养液释放。光合微生物产生的液态产物由培养液携带出反应器，经分离提纯装置收集。根据本专利技术的上述光反应器具有以下优点首先，光照比表面积大，光照利用率高；其次，培养的光合微生物和/或培养液混合均勻，氧解析快；再次，装置通气性好以及培养液混合循环性好；最后，装置清洗简单，不造成装置的堵塞。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显，其中图1是根据本专利技术的一个优选实施例的所述光反应器的整体结构示意图。图2是根据本专利技术的一个优选实施例的所述光反应器的主体的俯视图。图3是根据本专利技术的一个优选实施例的所述光反应器主体中的气体分布器的俯视图。图4是根据本专利技术的一个优选实施例的所述光反应器中的角度调节装置的侧视图。附图中相应附图标记对应的部件名称如下100.光反应器主体 101.进气口102.出气口103.进料口104.出料口105.机械轴106.短隔板107.长隔板108.气体分布器109.受光面面板1101.顶部边框1102.底部边框1103.左侧边框1104.右侧边框111.传感器装置连接口 112.光反应区113.气体收集区114.液体上升区域115.液体下降区域 200.支撑底座附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。具体实施例方式为了更好地理解和阐释本专利技术，下面将参照图1-4对本专利技术作进一步的详细描述。图1是根据本专利技术的一个优选实施例的所述光反应器的整体结构示意图。如图1 所示，所述光反应器的整体结构由三部分组成光反应器主体100、可转动的机械轴105和支撑底座200。其中，光反应器主体100由进气口 101、出气口 102、进料口 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范文俊，徐志农，郑晓光，
申请(专利权)人：浙江齐成碳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：