專利名稱：一種光合微生物培養裝置及其安裝方法
技術領域：
本發明涉及一種生物反應器，特別是涉及一種光合微生物培養裝置及其安裝方法。
背景技術：
光合微生物或植物細胞，可利用太陽能、水和簡單的礦物質合成有機物及氫氣、甲烷等形式無機物。微藻就是其中一個典型代表，它是一類個體微小的光能自養型單細胞生物，具有分布廣泛、種類繁多、光合效率高、生長速度快、適應性強等特點。微藻每年固定的CO2約占全球凈光合產量的40%，再加上其富含酯類、烴類、蛋白、可溶性多糖、蝦青素、β -胡蘿卜素等高價值天然色素，因此在環保、能源和健康等問題倍受矚目的今天，微藻越來越受到人們的關注。微藻的大規模、低成本養殖是制約微藻產業化發展的瓶頸，簡易、高效培養裝置的開發是微藻規模化養殖的關鍵。培養裝置的研發先后出現了柱式、管式、板式等類型，近年來由于板式光合微生物培養裝置在光合效率等方面的優勢，已成為業界關注重點。板式光合微生物培養裝置因其外觀呈板狀(長方體狀)而得名，主要包括硬質材料式和軟質材料式兩大類。硬質材料的板式光合微生物培養裝置由玻璃板或PVC板等透明硬板材料構成，有時還會輔以框架結構；軟質材料的板式光合微生物培養裝置由絲網框架和塑料袋構成，與硬質材料的板式光合微生物培養裝置相比 結構更為簡單、成本更為低廉、更易于產業化放大。但其仍然存在著結構穩定性不足、塑料袋更換困難等問題。美國專利TO2004/074423A2、W02005/006838 和中國專利 200720023436.8 公開了
由絲網和塑料袋構成的板式光合微生物培養裝置。這些板式光合微生物培養裝置由絲網、框架結構和塑料袋構成。絲網和框架結構構成板狀腔體，并提供強度，保持培養裝置的外形；塑料袋襯于絲網腔體內部，并裝有培養物。通過輸氣管向培養裝置中輸入空氣及二氧化碳，實現碳源供給和培養液的循環攪動，以進行培養物的養殖。上述板式光合微生物培養裝置主要存在以下技術缺陷:1、結構的穩定性不足，由于其徑向截面均為底邊較窄的矩形，故重心較高，從而對地面的平整度要求較高；2、裝置的靈活性不高，使得塑料袋的拆卸困難；由于在培養物的養殖過程中為保證培養物質量，需定期更換塑料袋，向窄而長(規模化應用時培養裝置可能會長達幾十至上百米)的絲網腔體內鋪入塑料袋，實際操作非常困難。

發明內容
本發明的目的是提出一種結構簡單、便于安裝拆卸、重心較低、結構穩定的三角形光合微生物培養裝置，從而增加培養裝置的可操作性和環境適應性。為實現上述目的，本發明提供了一種培養裝置，所述培養裝置包括由至少兩組支架構成的本體，所述本體上還設有連接所述各組支架的絲網，所述支架為由底梁以及至少第一側梁和第二側梁構成的至少一邊可活動開閉的三角形結構，所述本體內部設有與所述至少兩組支架內側相配合的透明培養容器。優選地，所述第一側梁與所述底梁為固定連接，所述第二側梁與所述底梁為轉動連接，所述第二側梁與所述第一側梁之間為活動連接。更優選地，所述透明培養容器為筒狀塑料袋，所述塑料袋頂部設有熱壓寬邊，所述熱壓寬邊上設有至少一個懸掛孔。進一步，所述至少兩組支架呈陣列排布。優選地，所述塑料袋上設有外導管和/或檢測口。更優選地，所述塑料袋的底部設有雙路供氣機構。優選地，所述培養裝置還包括通過管道和泵與所述透明培養容器相連的混合池。優選地，所述培養裝置包括兩組或兩組以上的本體，相鄰兩組本體之間至少設有一個混合池。優選地，所述的絲網包括連接所述至少兩組支架第一側梁的第一側面絲網、連接所述至少兩組支架第二側梁的第二側面絲網，以及連接至少兩組支架底梁的底面絲網。更優選地，所述第一側面絲網和第二側面絲網的下部網格密度大于上部網格密度。優選地，在所述底梁與第二側梁活動連接端的外側，還設有限位件。本發明的另 一目的在于提供一種培養裝置的安裝方法，該安裝方法包括如下步驟:制造輔助模具，在硬質材料上根據相鄰兩組支架的距離開設兩個與側梁和/或底梁寬度尺寸相配合的凹槽；組裝支架，將第一側梁與底梁安裝組合固定，并將第二側梁與底梁之間轉動連接；組裝本體，使用輔助模具，將至少兩組固定為一體的第一側梁與底梁組成陣列；在各個底梁上鋪設底面絲網后，將第一側面絲網底端凸起處插入底面絲網長邊處的縫隙中，并使用輔助模具將第一側面絲網與第一側梁之間臨時固定；安裝透明培養容器，將透明培養容器懸掛在第一側面絲網頂部的突起處；將第二側面絲網底端凸起處插入底面絲網長邊處的縫隙中后，將第二側梁設置在第二側面絲網的外圍，并扣上第一側梁與第二側梁頂端的活動連接件。優選地，所述方法還包括在所述底梁與第二側梁活動連接端的外側上部設置限位件的步驟。基于上述技術方案，本發明的優點是:本發明的培養裝置重心較低，結構穩定性較好，對地面的平整度要求不高，更適合室外規模化養殖；本發明采用了可活動開閉的三角形結構，至少一個側面絲網可以打開，便于塑料袋的裝卸與更換；此外，本發明結構簡單、密閉性較好，是一種適于室外工業化規模養殖的廉價封閉式培養裝置；而且，本發明的原材料可提前在工廠加工成預制件，現場安裝工作量較小，操作簡便。


此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:圖1為本發明培養裝置本體一種優選實施例的結構示意圖；圖2為本發明培養容器一種實施例的側視結構示意圖3為圖2所示結構的正視剖面圖；圖4為本發明安裝方法初始安裝狀態的示意圖；圖5為本發明安裝方法輔助模具的放大示意圖；圖6為本發明安裝方法中間安裝狀態的示意圖；圖7為本發明培養裝置本體另一種優選實施例的結構示意圖；圖8為本發明培養容器另一種實施例的側視結構示意圖；圖9為圖8所示結構的正視剖面圖；圖10、圖11為本發明活動連接件的結構示意圖；圖12為本發明培養裝置本體又一種優選實施例的結構示意圖；圖13為本發明培養裝置另一實施例的結構示意圖。
具體實施例方式下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。實施例1如圖1所示，本發明的培養裝置主要由本體和透明培養容器兩部分組成，其中本體由至少兩組支架共同形成，優選地，所述的至少兩組支架呈陣列排布，例如平行排成一排，形成本體部分；所述 本體上還設有連接所述各組支架的絲網。支架為由底梁5以及至少第一側梁I和第二側梁2構成的至少一邊可活動開閉的三角形結構。優選地，第一側梁I與底梁5在底角處通過固定連接件8相連或直接焊死，第二側梁2與底梁5在底角處通過轉動連接件9相連，即第二側梁2與底梁5連接，但可繞轉動連接件9進行轉動。第一側梁I與第二側梁2在頂角處通過活動連接件7相連，即第一側梁I與第二側梁2的連接可根據需要隨時打開。如此，第一側梁1、第二側梁2以及底梁5便構成了穩定的三角形支架結構。多個這樣的三角形支架呈陣列排布，便形成了本發明的本體結構。底面絲網6平鋪于各底梁5處，第一側面絲網3位于第一側梁I內側，第二側面絲網4位于第二側梁2內側。如圖2和圖3所示，本發明的培養容器由透明材料制成，優選為筒狀塑料袋11。本實施例中，塑料袋11呈長圓筒狀，塑料袋11的頂部沿長度方向上設有熱壓寬邊10，以便于安裝、懸掛等操作。在熱壓寬邊10上，沿塑料袋11長度方向每隔一定距離打有一個懸掛孔14，安裝和更換塑料袋時可通過懸掛孔14將塑料袋11整體掛在第一側面絲網3或第二側面絲網4頂端的突起處，以便于培養、裝卸等后續操作。同時熱壓寬邊10處還留有若干個使塑料袋11內部與外界環境相通的外導管12和/或檢測口 13。本實施例中，塑料袋11上既設有外導管12，也設有檢測口 13。外導管12用于塑料袋內氣體和泡沫液的排出，檢測口13用于測量用儀器、探頭及供水、供氣管的插入。進一步優選地，塑料袋11的底部還裝有排水口 15，培養過程完成后培養液可經排水口 15排出塑料袋11。進一步，本實施例的塑料袋11可直接將市售的透明塑料材料(注:市場現售的塑料布都是呈長筒狀，并沿長度方向上卷成一卷)封口后直接使用，并在其靠近三角形支架頂角的位置沿長度方向開若干個孔，供液體、氣體的輸入、輸出和探測器探頭的插入之用。塑料袋橫截面的周長小于等于絲網所圍成的三角形支架的內部周長。且使用過程中，塑料袋11內的培養液不完全裝滿，液面距塑料袋頂端保持一定距離，以防向塑料袋內通氣時液體從頂部的孔中溢出。此種技術方案可以極大地縮小本發明的制造成本,并達到培養目的。
本實施例的技術方案能夠有效地解決現有技術中培養裝置重心過高、穩定性不足，進而對地面平整度要求較高的技術問題；也能彌補現有技術多為固定連接、塑料袋裝卸困難，以及培養過程中出現的如泡沫等污物難以排出等問題。實施例1所述裝置的安裝方法包括如下步驟:如圖4、圖5和圖6所示，本實施例中第一側梁1、第二側梁2、底梁5均由寬5厘米、厚3厘米的鍍鋅鋼材制成。第一側梁I長1.4米，底梁5長48厘米，第一側梁I與底梁5在底角通過固定連接件8相連，優選地，在本實施例中，第一側梁I與底梁5在底角固定連接處焊死。輔助模具16由木頭、泡沫塑料或電木等有一定強度、便于切削或可塑的硬質材料制成。模具的兩個凹槽17分別卡在相鄰的兩個側梁上(如圖4和圖6所示)，本實施例中，相鄰側梁相距0.5米，再將底面絲網6平鋪在所有底梁5上。第二側梁2長1.4米與底梁5通過螺栓連接，螺栓并不完全擰緊，使底梁5與第二側梁2之間具有I毫米左右空隙，使第二側梁2能夠圍繞著螺栓轉動。當然，底梁5與第二側梁2之間也可以采用其他活動連接件或連接方式。第一側面絲網3與第二側面絲網4高1.3米，由5毫米粗襯塑絲網構成，所述第一側面絲網3和第二側面絲網4的下部網格密度大于上部網格密度，本實施例中，優選地絲網
0.5米高度以下為5厘米見方的方格，0.5米高度以上是長10厘米寬5厘米的長方形網格，此種結構使得第一側面絲網3與第二側面絲網4在塑料袋11盛滿培養液后，能夠為本體和塑料袋11提供足夠的支撐強度。進一步，將第一側面絲網3的底端凸起處插入底面絲網6長邊處的窄縫中，再用模具將其與第一側梁I臨時固定。塑料袋11由I毫米厚透明塑料薄膜制成，呈長圓筒狀，開口端經熱合封閉。頂部沿長度方向上經熱壓壓出4厘米寬度的熱壓寬邊10。頂部壓邊處沿塑料袋長度方向每隔0.5米打有直徑為I厘米的懸掛孔14。同時頂部壓邊處每隔1.5米處還留有I個使塑料袋內部與外界環境相通的外導管12，外導管12為由硬質材料制成的細管(直徑0.6厘米)或由塑料的延伸部分(直徑0.6厘米)構成，每隔2米處還留有檢測口
13。塑料袋11底部經熱合熱塑處理裝有排水口 15及排水閥22。將塑料袋11的懸掛孔14套在第一側面絲網3頂部的突起處，再將第二側面絲網4的底端凸起處插入底面絲網6長邊處的窄縫中，最后將第二側梁2包在第二側面絲網4外圍，并扣上第一側梁I與第二側梁2頂端的活動連接件7。如圖10和圖11所示,本實施例所述的活動連接件7包括相互配合卡扣的第一部分29和第二部分30，該卡扣鎖止結構，制造簡單，操作方便，通過活動連接件7能夠使本發明的架體構成結構穩定、可隨時根據需要打開的三角形結構。最后，如圖7所示，在各底梁5與第二側梁2活動連接端的外側(相對于裝有培養容器的內側而言)上部，分別設置一個限位件。本實施例中所述限位件為長10厘米、傾角為60度的角鋼19，從而能夠限制第二側梁2的活動范圍，如圖7所示。此外，如圖8和圖9所示，為達到較好的碳源供給及循環攪拌效果，在塑料袋11的底部還設置雙路供氣機構20，該雙路供氣機構20通過導氣管21從外部向塑料袋11內進行供氣，從而更好地滿足培養要求。實施例2 參見圖12，本實施例中，第一側梁I長1.5米、第二側梁2長1.8米、底梁5長I米，三條梁構成直角三角形，此種本體結構能夠滿足靠近板墻等場所的布置要求，其他結構與上述實施例1相同。實施例3如圖13所示，本實施例中塑料袋11內未裝有供氣機構，并且，所述培養裝置還包括與所述通過管道和泵29與所述透明培養容器相連的混合池27或28，參見圖13。所述培養裝置包括兩組或兩組以上的本體(如圖13中的兩個本體26所示)及透明培養容器，相鄰兩組透明培養容器之間通過混合池27或28相連。混合池的形狀既可以高而窄，如圖13中所示的混合池27所示；也可以矮而寬，如圖13中所示的混合池28所示，其形狀沒有限制，材料透光或不透光均可。二氧化碳供給、營養鹽補充，及收獲過程均可在混合池中進行，培養裝置本體中的透明培養容器與混合池連通，培養液自行流入混合池。在混合池中，培養液與二氧化碳或營養物充分接觸，同時釋放溶液中的氧氣，再經離心泵29將混合池中的培養液注入另一組本體內的透明培養容器中。相鄰兩組透明培養容器間至少設有一個混合池與兩者分別相連。而且，本發明既可以兩組本體(含透明培養容器)如圖13所示，形成閉合回路；也可以通過至少兩組本體(含透明培養容器)以串聯、并聯及混聯的方式與混合池相連，實現規模化養殖。需要說明的是，本發明本體及透明培養容器的制作材料并不限于實施例中所述的材料，任何可以滿足培養裝置所需強度、韌性及耐腐要求的材料均可實現本發明。在各實施例的養殖過程中，可在培養液中加入與培養液密度相近的固體顆粒，如塑料小球，使之與培養液一同在反應器中流動，此過程中固體顆粒會與塑料袋產生碰撞，具有一定的清潔作用，可在一定程度上減少藻細胞在塑料袋表面的吸附。

顯而易見，本領域的普通技術人員，可以用本發明的一種培養裝置及其安裝方法，構成各種類型的生物培養儀器。最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發明的具體實施方式
進行修改或者對部分技術特征進行等同替換；而不脫離本發明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案范圍當中。
權利要求
1.一種光合微藻生物培養裝置，其特征在于:所述培養裝置包括由至少兩組支架構成的本體，所述本體上還設有連接所述各組支架的絲網，所述支架為由底梁(5)以及至少第一側梁(I)和第二側梁(2)構成的至少一邊可活動開閉的三角形結構，所述本體內部設有與所述至少兩組支架內側相配合的透明培養容器。
2.根據權利要求1所述的培養裝置，其特征在于:所述第一側梁(I)與所述底梁(5)為固定連接，所述第二側梁(2)與所述底梁(5)為轉動連接，所述第二側梁(2)與所述第一側梁(I)之間為活動連接。
3.根據權利要求2所述的培養裝置，其特征在于:所述透明培養容器為筒狀塑料袋(11)，所述塑料袋(11)頂部設有熱壓寬邊(10)，所述熱壓寬邊(10)上設有至少一個懸掛孔(14)。
4.根據權利要求1或2或3所述的培養裝置，其特征在于:所述至少兩組支架呈陣列排布。
5.根據權利要求4所述的培養裝置，其特征在于:所述塑料袋(11)上設有外導管(12)和/或檢測口(13)。
6.根據權利要求4所述的培養裝置，其特征在于:所述塑料袋(11)的底部設有雙路供氣機構(20)。
7.根據權利要求4所述的培養裝置，其特征在于:所述培養裝置還包括通過管道和泵(29)與所述透明培養容器相連的混合池。
8.根據權利要求7所述的培養裝置，其特征在于:所述培養裝置包括兩組或兩組以上的內部設有透明培養容器的本體，相鄰兩組本體之間至少設有一個混合池。
9.根據權利要求1所述的培養裝置，其特征在于:所述的絲網包括連接所述至少兩組支架第一側梁(I)的第一側面絲網(3)、連接所述至少兩組支架第二側梁(2)的第二側面絲網(4)，以及連接至少兩組支架底梁(5)的底面絲網(6)。
10.根據權利要求9所述的培養裝置，其特征在于:所述第一側面絲網(3)和第二側面絲網(4)的下部網格密度大于上部網格密度。
11.根據權利要求1所述的培養裝置，其特征在于:在所述底梁(5)與第二側梁(2)活動連接端的外側，還設有限位件。
12.一種光合微藻生物培養裝置的安裝方法，包括如下步驟: 制造輔助模具，在硬質材料上根據相鄰兩組支架的距離開設兩個與側梁和/或底梁寬度尺寸相配合的凹槽； 組裝支架，將第一側梁與底梁安裝組合固定，并將第二側梁與底梁之間轉動連接； 組裝本體，使用輔助模具，將至少兩組固定為一體的第一側梁與底梁組成陣列；在各個底梁上鋪設底面絲網，并將第一側面絲網底端凸起處插入底面絲網長邊處的縫隙中后，使用輔助模具將第一側面絲網與第一側梁之間臨時固定； 安裝透明培養容器，將透明培養容器懸掛在第一側面絲網頂部的突起處；將第二側面絲網底端凸起處插入底面絲網長邊處的縫隙中后，將第二側梁設置在第二側面絲網的外圍，并扣上第一側梁與第二側梁頂端的活動連接件。
13.根據權利要求12所述的安裝方法，其特征在于:所述方法還包括在所述底梁與第二側梁活動連接端的外側上部設置限位件的步驟。
全文摘要
本發明涉及一種培養裝置及其安裝方法，所述培養裝置包括由至少兩組支架構成的本體，所述本體上還設有連接所述各組支架的絲網，所述支架為由底梁以及至少第一側梁和第二側梁構成的至少一邊可活動開閉的三角形結構，所述本體內部設有與所述至少兩組支架內側相配合的透明培養容器。本發明的培養裝置重心較低，結構穩定性較好，對地面的平整度要求不高，更適合室外規模化養殖。本發明采用了可活動開閉的三角形結構，一個側面絲網可以打開，便于塑料袋的裝卸與更換；此外，本發明結構簡單、密閉性較好，是一種適于室外工業化規模養殖的廉價封閉式培養裝置；而且，本發明的原材料可提前在工廠加工成預制件，現場安裝工作量較小，操作簡便。
文檔編號C12M1/00GK103184140SQ20111044661
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月28日 優先權日2011年12月28日
發明者朱振旗, 王琳, 陳彥平, 劉世泉 申請人:新奧科技發展有限公司