專利名稱：光生物反應(yīng)設(shè)備及光生物養(yǎng)殖方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光生物反應(yīng)設(shè)備。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，有兩種光生物反應(yīng)器，一種是光程(該處光程表示為光生物反應(yīng)器的光程即光生物反應(yīng)器的寬度:從光生物反應(yīng)器的一個(gè)側(cè)壁(受光面)到相對(duì)的另一個(gè)側(cè)壁(受光面)的距離)較短的短光程反應(yīng)器，一種是光程較長(zhǎng)的寬光程反應(yīng)器。對(duì)于短光程反應(yīng)器，由于其寬度小、光程短，因此光射入培養(yǎng)液充分，使光生物反應(yīng)器內(nèi)細(xì)胞受光充分，最適細(xì)胞密度高，可實(shí)現(xiàn)光生物(如微藻)高密度養(yǎng)殖，而且由于內(nèi)部容積小，曝氣分布均勻，光生物不易貼壁。但是，由于短光程反應(yīng)器的內(nèi)部容積小，能夠容納的光生物培養(yǎng)液的體積小，因此熱容量低，戶外養(yǎng)殖時(shí)，溫度上升快，易造成養(yǎng)殖溫度過(guò)高，導(dǎo)致藻細(xì)胞死亡。對(duì)于寬光程反應(yīng)器，由于其寬度大、光程長(zhǎng)，因此，內(nèi)部容積較大，能夠容納的光生物培養(yǎng)液的體積就較大，因此熱容量大，溫度上升速度慢，溫度易控制。但是，由于其寬度大、光程長(zhǎng)，因此光射入培養(yǎng)液不充分，使光生物反應(yīng)器內(nèi)細(xì)胞受光不充分，養(yǎng)殖最適細(xì)胞密度低，養(yǎng)殖效率低；由于內(nèi)部容積大，易造成曝氣分布不均，同時(shí)光生物易貼壁。另外，為增加光反應(yīng)器內(nèi)細(xì)胞受光頻率，提高光的利用效率，需加大曝氣量，使曝氣能耗增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種光生物反應(yīng)設(shè)備，其不僅熱容量大，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的養(yǎng)殖溫度，而且通氣能耗低，曝氣分布均一，可改善貼壁狀況。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種光生物反應(yīng)設(shè)備，包括:至少一個(gè)光生物反應(yīng)器，在所述光生物反應(yīng)器中容納有光生物培養(yǎng)液；和至少一個(gè)保溫容器，在所述保溫容器中容納有吸熱介質(zhì)。其中，所述保溫容器設(shè)置成與光生物反應(yīng)器的側(cè)壁接觸或直接與光生物反應(yīng)器內(nèi)的光生物培養(yǎng)液接觸，以便在光生物培養(yǎng)液和吸熱介質(zhì)之間進(jìn)行熱交換，所述光生物反應(yīng)器的側(cè)壁和與其相鄰但不接觸的所述保溫容器的側(cè)壁之間的距離在0.5cm至50cm的范圍內(nèi)。優(yōu)選地,在Icm至25cm的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述光生物反應(yīng)器和/或所述保溫容器為長(zhǎng)方體形容器、類似長(zhǎng)方體的不規(guī)則容器、或橫截面為圓形或梯形的容器。優(yōu)選地，所述光生物反應(yīng)器和所述保溫容器均為長(zhǎng)方體形容器。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述保溫容器直接放置在所述光生物反應(yīng)器中，并且所述保溫容器的底面、側(cè)面與所述光生物反應(yīng)器的至少一個(gè)面不接觸。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述光生物反應(yīng)器的端壁和與其相鄰的所述保溫容器的端壁之間的距離在0.5cm至50cm的范圍內(nèi)。優(yōu)選地,在Icm至25cm的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述保溫容器放置在兩個(gè)光生物反應(yīng)器之間，使得所述保溫容器的兩個(gè)側(cè)壁分別與兩個(gè) 光生物反應(yīng)器的側(cè)壁接觸。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述光生物反應(yīng)器依靠在所述保溫容器的側(cè)壁上，使得所述光生物反應(yīng)器的側(cè)壁與所述保溫容器的側(cè)壁接觸。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述光生物反應(yīng)器為圓筒形容器，具有外壁和內(nèi)壁，在所述外壁和所述內(nèi)壁之間限定第一空間，所述第一空間作為所述光生物反應(yīng)器，由所述內(nèi)壁環(huán)繞所形成的第二空間作為所述保溫容器。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述外壁和內(nèi)壁之間的距離在Icm至25cm范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述光生物反應(yīng)器的側(cè)壁和與其相鄰但不接觸的所述保溫容器的側(cè)壁之間的距離在Icm至20cm的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述光生物反應(yīng)器的側(cè)壁和與其相鄰但不接觸的所述保溫容器的側(cè)壁之間的距離在3cm至8cm的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述吸熱介質(zhì)為液體或固體。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述吸熱介質(zhì)為水、金屬或其它合適的吸熱材料。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述光生物反應(yīng)器由透明材料制成。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述光生物反應(yīng)器由有機(jī)玻璃，聚乙烯等塑料或無(wú)機(jī)質(zhì)玻璃制成。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述保溫容器由透明材料或不透明材料制成。根據(jù)本發(fā)明 的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述所述保溫容器的材料為金屬、玻璃、塑料、橡膠、大理石材、復(fù)合材料、陶瓷、水泥、磚瓦或其它合適的材料。本發(fā)明還提供一種應(yīng)用權(quán)利要求1的光生物反應(yīng)設(shè)備對(duì)光生物進(jìn)行的批次培養(yǎng)，半連續(xù)培養(yǎng)及連續(xù)培養(yǎng)方法。在本發(fā)明的光生物反應(yīng)設(shè)備中，由于提供了保溫容器，通過(guò)保溫容器內(nèi)的吸熱介質(zhì)與光生物反應(yīng)器內(nèi)的光生物培養(yǎng)液之間進(jìn)行熱交換，從而增大了光生物反應(yīng)器的熱容量，可以利用自然界晝夜環(huán)境溫度變化與保溫容器的吸熱放熱之間的速度差，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的養(yǎng)殖溫度。同時(shí)，能夠縮短光穿過(guò)光生物培養(yǎng)液的光程，從而可以提高養(yǎng)殖密度和養(yǎng)殖效率。


圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例的光生物反應(yīng)設(shè)備的立體示意圖；圖2顯示圖1所示的光生物反應(yīng)設(shè)備的立體外觀圖；圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例的光生物反應(yīng)設(shè)備的立體示意圖；圖4顯示圖3所示的光生物反應(yīng)設(shè)備沿高度方向的剖視圖；圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例的光生物反應(yīng)設(shè)備的立體示意圖；圖6顯示圖5所示的光生物反應(yīng)設(shè)備沿高度方向的剖視圖；圖7顯示根據(jù)本發(fā)明的第四優(yōu)選實(shí)施例的光生物反應(yīng)設(shè)備的立體示意圖；圖8(a)顯示第一試驗(yàn)組的反應(yīng)器；圖8(b)顯示第二試驗(yàn)組的反應(yīng)器；圖8(c)顯示第三試驗(yàn)組的反應(yīng)器；圖9顯示以上三個(gè)試驗(yàn)組從2011年8月I日至2011年8月11日的養(yǎng)殖速度比較圖；圖10顯示以上三個(gè)試驗(yàn)組從2011年8月I日至2011年8月11日的日平均養(yǎng)殖速度比較圖；圖11顯示以上三個(gè)試驗(yàn)組的單位反應(yīng)器產(chǎn)量比較；圖12顯示以上三個(gè)試驗(yàn)組的反應(yīng)器在養(yǎng)殖期間單位占地面積日產(chǎn)量變化；和圖13顯示環(huán)境溫度(氣溫)及以上三個(gè)試驗(yàn)組的各個(gè)反應(yīng)器的一天中最高溫度(PM4:00-5:00)的數(shù)據(jù)比較。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。在說(shuō)明書中，相同或相似的附圖標(biāo)號(hào)指示相同或相似的部件。下述參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的說(shuō)明旨在對(duì)本發(fā)明的總體發(fā)明構(gòu)思進(jìn)行解釋，而不應(yīng)當(dāng)理解為對(duì)本發(fā)明的一種限制。[第一實(shí)施 例]圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例的光生物反應(yīng)設(shè)備的立體示意圖；和圖2顯示圖1所示的光生物反應(yīng)設(shè)備的立體外觀圖。如圖1和圖2所示，圖示的光生物反應(yīng)設(shè)備主要包括一個(gè)光生物反應(yīng)器I和一個(gè)保溫容器2。如圖2所不,在光生物反應(yīng)器I中容納有光生物培養(yǎng)液,例如,含有微藻的培養(yǎng)液，在保溫容器2中容納有熱容量較大的吸熱介質(zhì)，例如，水或其它液體。在圖1和圖2所示的優(yōu)選實(shí)施例中，光生物反應(yīng)器I和保溫容器2均為長(zhǎng)方體形容器。但是，請(qǐng)注意，本發(fā)明不局限于此，光生物反應(yīng)器I和保溫容器2也可以均為圓筒形容器。請(qǐng)繼續(xù)參見圖1和圖2，保溫容器2直接放置在光生物反應(yīng)器I中，并且保溫容器2的四壁與光生物反應(yīng)器I不接觸。這樣，光生物反應(yīng)器I中的光生物培養(yǎng)液就能夠與保溫容器2中的吸熱介質(zhì)例如水或其它液體之間通過(guò)保溫容器2的四壁進(jìn)行熱交換，從而提高光生物反應(yīng)器I中的光生物培養(yǎng)液的熱容量，保證其溫度穩(wěn)定。例如，在夏季高溫環(huán)境下養(yǎng)殖微藻時(shí)，微藻培養(yǎng)液的溫度會(huì)升高，通過(guò)保溫容器2的四壁,可將微藻培養(yǎng)液吸收的太陽(yáng)光熱量及時(shí)交換給保溫容器2中的吸熱介質(zhì)例如水或其它液體，從而實(shí)現(xiàn)光生物反應(yīng)器I中的微藻培養(yǎng)液溫度的穩(wěn)定控制。如圖2所示，光生物反應(yīng)器I的側(cè)壁和與其相鄰的保溫容器2的側(cè)壁之間的距離dl在Icm至25cm的范圍內(nèi)，這樣就能夠?qū)⒐獯┻^(guò)光生物培養(yǎng)液的光程控制在較短的范圍內(nèi)，提高單位體積光生物培養(yǎng)液的光能接收量，從而能夠提高養(yǎng)殖效率。但是本發(fā)明不局限于此，光生物反應(yīng)器I的側(cè)壁和與其相鄰的保溫容器2的側(cè)壁之間的距離dl也可以在0.5cm至50cm的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，光生物反應(yīng)器I的側(cè)壁和與其相鄰但不接觸的保溫容器2的側(cè)壁之間的距離dl在2cm至IOcm的范圍內(nèi)。更優(yōu)選地，光生物反應(yīng)器I的側(cè)壁和與其相鄰但不接觸的保溫容器2的側(cè)壁之間的距離dl在3cm至8cm的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，如圖2所示，光生物反應(yīng)器I的端壁和與其相鄰的保溫容器2的端壁之間的距離d2在Icm至25cm的范圍內(nèi)。這樣不僅保證光生物培養(yǎng)液能夠在光生物反應(yīng)器I的前后兩端處連通，而且能夠縮短光生物反應(yīng)器I的前后兩端處的光程，提高單位體積光生物培養(yǎng)液的光能接收量，從而能夠提高養(yǎng)殖效率。但是，請(qǐng)注意，本發(fā)明不局限于圖示的實(shí)施例，光生物反應(yīng)器I的端壁和與其相鄰的保溫容器2的端壁之間的距離d2也可以為零，即，光生物反應(yīng)器I的端壁和與其相鄰的保溫容器2的端壁相互接觸，之間沒有間隙。但是本發(fā)明不局限于此，光生物反應(yīng)器I的端壁和與其相鄰的保溫容器2的端壁之間的距離d2也可以在0.5cm至50cm的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，光生物反應(yīng)器I的端壁和與其相鄰的保溫容器2的端壁之間的距離d2在2cm至IOcm的范圍內(nèi)。更優(yōu)選地，光生物反應(yīng)器I的端壁和與其相鄰的保溫容器2的端壁之間的距離d2在3cm至8cm的范圍內(nèi)。在本發(fā)明中的其它實(shí)施例中，吸熱介質(zhì)除了熱容量大的液體外，還可以是熱容量大的固體，例如，金屬，這樣可以在夏天用于制冷。在本發(fā)明中，光生物反應(yīng)器I由透明材料制成，例如，塑料或玻璃。在本發(fā)明中，光生物反應(yīng)器I外壁由透明材料制成，例如，有機(jī)玻璃，PE、PP、PA、PVC等塑料或玻璃制成。而內(nèi)壁可以采用有機(jī)玻璃，聚乙烯等塑料或玻璃制成，也可以采用不透明材料。

在本發(fā)明中，光生物反應(yīng)器I和保溫容器2的高度可以相同也可以不同，光生物反應(yīng)器I中培養(yǎng)液深度與保溫容器2中吸熱介質(zhì)高度可以相同也可以不同。在本發(fā)明中，在高度方向上，I個(gè)光生物反應(yīng)器I不限于與I個(gè)保溫容器2配合使用。在本發(fā)明中，保溫容器2可以由透明材料或不透明材料制成，例如，可以由金屬、玻璃或塑料制成，這樣能夠有效提高保溫容器2的側(cè)壁的導(dǎo)熱性能，提高光生物反應(yīng)器I內(nèi)的光生物培養(yǎng)液與保溫容器2內(nèi)的吸熱介質(zhì)之間的熱交換效率。[第二實(shí)施例]圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例的光生物反應(yīng)設(shè)備的立體示意圖；和圖4顯示圖3所示的光生物反應(yīng)設(shè)備沿高度方向的剖視圖。如圖3和圖4所示，圖示的光生物反應(yīng)設(shè)備主要包括一個(gè)保溫容器30和兩個(gè)獨(dú)立的光生物反應(yīng)器10、20。在光生物反應(yīng)器10、20中容納有光生物培養(yǎng)液，例如，含有微藻的培養(yǎng)液，在保溫容器30中容納有熱容量較大的吸熱介質(zhì)，例如，水。保溫容器30放置在兩個(gè)光生物反應(yīng)器10、20之間，使得保溫容器30的兩個(gè)側(cè)壁分別與兩個(gè)光生物反應(yīng)器10、20的側(cè)壁接觸。這樣，光生物反應(yīng)器10、20中的光生物培養(yǎng)液就能夠與保溫容器30中的吸熱介質(zhì)之間進(jìn)行熱交換，從而提高光生物反應(yīng)器10、20中的光生物培養(yǎng)液的熱容量，提高其溫度穩(wěn)定性。在圖3和圖4所示的實(shí)施例中，光生物反應(yīng)器10、20和保溫容器30均為長(zhǎng)方體形容器，容器側(cè)壁間緊密接觸，這樣，能夠增大光生物反應(yīng)器10、20和保溫容器30之間的相互接觸面積，提高熱交換效率。請(qǐng)繼續(xù)參見圖3和圖4，每個(gè)光生物反應(yīng)器10、20的側(cè)壁和與其相鄰但不接觸的保溫容器30的側(cè)壁之間的距離dl在Icm至25cm的范圍內(nèi)。即，每個(gè)光生物反應(yīng)器10、20的寬度在Icm至25cm的范圍內(nèi)，這樣就能夠?qū)⒐獯┻^(guò)光生物培養(yǎng)液的光程控制在較短的范圍內(nèi)，提高了光生物反應(yīng)器10、20中的單位體積光生物培養(yǎng)液的光能接收量，另外，由于保溫容器30的加入，提聞了光生物培養(yǎng)液的熱容量，養(yǎng)殖溫度穩(wěn)定性提聞，從而能夠提聞養(yǎng)殖效率。在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)光生物反應(yīng)器10、20的側(cè)壁和與其相鄰但不接觸的保溫容器30的側(cè)壁之間的距離dl在2cm至IOcm的范圍內(nèi)。更優(yōu)選地，每個(gè)光生物反應(yīng)器10、20的側(cè)壁和與其相鄰但不接觸的保溫容器30的側(cè)壁之間的距離dl在3cm至8cm的范圍內(nèi)。[第三實(shí)施例]圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例的光生物反應(yīng)設(shè)備的立體示意圖；和圖6顯示圖5所示的光生物反應(yīng)設(shè)備沿高度方向的剖視圖。如圖5和圖6所示，圖示的光生物反應(yīng)設(shè)備主要包括一個(gè)保溫容器300和一個(gè)獨(dú)立的光生物反應(yīng)器100。在光生物反應(yīng)器100中容納有光生物培養(yǎng)液，例如，含有微藻的培養(yǎng)液，在保溫容器300中容納有熱容量較大的吸熱介質(zhì)，例如，水。在圖5和圖6所示的實(shí)施例中，光生物反應(yīng)器100依靠在保溫容器300的側(cè)壁上，使得光生物反應(yīng)器100的側(cè)壁與保溫容器300的側(cè)壁接觸。這樣，光生物反應(yīng)器100中的光生物培養(yǎng)液就能夠與保溫容器300中的吸熱介質(zhì)之間進(jìn)行熱交換，從而提高光生物反應(yīng)器100中的光生物培養(yǎng)液的熱容量,保證其溫度穩(wěn)定。在圖5和圖6所示的實(shí)施例中，光生物反應(yīng)器100和保溫容器300均為長(zhǎng)方體形容器，容器側(cè)壁間緊密接觸，這樣，能夠增大光生物反應(yīng)器100和保溫容器300之間的相互接觸面積，提高熱交換效率。請(qǐng)繼續(xù)參見圖5和圖6，光生物反應(yīng)器100的側(cè)壁和與其相鄰但不接觸的保溫容器300的側(cè)壁之間的距離dl在Icm至25cm的范圍內(nèi)。即，光生物反應(yīng)器100的寬度在Icm至25cm的范圍內(nèi)，這樣就能夠?qū)⒐獯┻^(guò)光生物培養(yǎng)液的光程控制在較短的范圍內(nèi)，從而能`夠提高養(yǎng)殖效率。在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，光生物反應(yīng)器100的側(cè)壁和與其相鄰但不接觸的保溫容器300的側(cè)壁之間的距離dl在2cm至IOcm的范圍內(nèi)。更優(yōu)選地，光生物反應(yīng)器100的側(cè)壁和與其相鄰但不接觸的保溫容器300的側(cè)壁之間的距離dl在3cm至8cm的范圍內(nèi)。[第四實(shí)施例]圖7顯示根據(jù)本發(fā)明的第四優(yōu)選實(shí)施例的光生物反應(yīng)設(shè)備的立體示意圖。如圖7所示，圖示的光生物反應(yīng)設(shè)備主要包括一個(gè)圓筒形容器200，其具有外壁200a和內(nèi)壁200b。在圖7所示的實(shí)施例中，在外壁200a和內(nèi)壁200b之間限定第一空間201，該第一空間201作為在其中容納光生物培養(yǎng)液(例如，含有微藻的培養(yǎng)液)的光生物反應(yīng)器。由內(nèi)壁200b環(huán)繞所形成的第二空間202作為在其中容納熱容量較大的吸熱介質(zhì)(例如，水)的保溫容器。在圖7所示的實(shí)施例中，光生物反應(yīng)器和保溫容器具有圓柱形壁面，因此，能夠增大光生物反應(yīng)器和保溫容器之間的相互接觸面積，提高熱交換效率。如圖7所示，容納在第二空間202中的吸熱介質(zhì)與容納在第一空間201中的光生物培養(yǎng)液之間能夠通過(guò)內(nèi)壁200b進(jìn)行熱交換，從而提高光生物反應(yīng)器中的光生物培養(yǎng)液的熱容量，保證其溫度穩(wěn)定。請(qǐng)繼續(xù)參見圖7，外壁200a和內(nèi)壁200b之間的距離在Icm至25cm的范圍內(nèi)，這樣就能夠?qū)⒐獯┻^(guò)光生物培養(yǎng)液的光程控制在較短的范圍內(nèi)，從而能夠提高養(yǎng)殖效率。在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，外壁200a和內(nèi)壁200b之間的距離在2cm至IOcm的范圍內(nèi)。更優(yōu)選地,外壁200a和內(nèi)壁200b之間的距離在3cm至8cm的范圍內(nèi)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的上述各個(gè)實(shí)施例的光生物反應(yīng)設(shè)備至少具有如下優(yōu)
占-
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I)熱容量大，利用晝夜環(huán)境溫度變化(利用完全的自然能)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的養(yǎng)殖溫度。2)中間冷卻水不需泵循環(huán)，可節(jié)省能耗。3)養(yǎng)殖光程短,節(jié)約養(yǎng)殖用水,實(shí)現(xiàn)高濃度養(yǎng)殖。4)在養(yǎng)殖液內(nèi)進(jìn)行攪拌，攪拌水量減少，通氣能耗降低。5)曝氣分布均一，可改善貼壁狀況。下面通過(guò)以擬微綠球藻養(yǎng)殖試驗(yàn)組來(lái)說(shuō)明本發(fā)明光生物培養(yǎng)設(shè)備對(duì)養(yǎng)殖效果和效率的影響。首先對(duì)各個(gè)試驗(yàn)組的光生物反應(yīng)設(shè)備的情況進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明，。圖8(a)顯示第一試驗(yàn)組的光生物反應(yīng)設(shè)備:其為由塑料袋制成的普通的板式反應(yīng)器，光程LP = 10cm ，容積為50L，微藻濃度為0.15vvm，曝氣流量為7.5L/min。圖8(b)顯示第二試驗(yàn)組的光生物反應(yīng)設(shè)備:其為由塑料袋制成的普通的板式反應(yīng)器，光程LP = 20cm，容積為100L，微藻濃度為0.15vvm，流量為15L/min。圖8(c)顯示第三試驗(yàn)組為本發(fā)明的光生物反應(yīng)設(shè)備:其為中間放置玻璃水槽的塑料袋制的板式反應(yīng)器，光程LP = 5cm,容積為50L，微藻濃度為0.15vvm,流量為7.5L/min0圖9顯示以上三個(gè)試驗(yàn)組從2011年8月I日至2011年8月11日的養(yǎng)殖速度比較圖。如圖9所示，除了開始幾天外，總體而言，第三試驗(yàn)組的光生物反應(yīng)設(shè)備的OD變化最快，養(yǎng)殖速度最快、第一試驗(yàn)組的光生物反應(yīng)設(shè)備的養(yǎng)殖速度其次、第二試驗(yàn)組的光生物反應(yīng)設(shè)備的養(yǎng)殖速度最慢。而且，從圖9中可以清楚地看出，相對(duì)于第一和第二試驗(yàn)組的光生物反應(yīng)設(shè)備，越到后期，第三試驗(yàn)組的光生物反應(yīng)設(shè)備的養(yǎng)殖速度就變得越快。由此可見，光程較短的第三試驗(yàn)組的光生物反應(yīng)設(shè)備高于其他2個(gè)比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這就初步驗(yàn)證了當(dāng)初的本實(shí)驗(yàn)的設(shè)想。即回避了短光程反應(yīng)器的溫升快及寬光程反應(yīng)器的能耗大的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了能控制溫度在低于38°C，低通氣能耗，并且高密度養(yǎng)殖。圖10顯示以上三個(gè)試驗(yàn)組從2011年8月I日至2011年8月11日的日平均養(yǎng)殖速度比較圖。如圖10所示，第一和第二試驗(yàn)組的光生物反應(yīng)設(shè)備的日平均養(yǎng)殖速度相當(dāng)，其中第一試驗(yàn)組為0.16，第二試驗(yàn)組為0.17。但是，第三試驗(yàn)組的日平均養(yǎng)殖速度高達(dá)0.27，大約是前面2個(gè)的一倍，與IOcm反應(yīng)器相比，新型反應(yīng)器溫度得到有效控制，OD增長(zhǎng)速度得到大幅度提聞。圖11顯示以上三個(gè)試驗(yàn)組的單位反應(yīng)器產(chǎn)量比較。如圖11所示，如果以第一試驗(yàn)組的光生物反應(yīng)設(shè)備的產(chǎn)量為100%，那么第二試驗(yàn)組的光生物反應(yīng)設(shè)備的產(chǎn)量相對(duì)于第一組為211%，第三試驗(yàn)組的光生物反應(yīng)設(shè)備相對(duì)于第一組為168%。由此，可見，第一組的IOcm光程光生物反應(yīng)設(shè)備因在前述環(huán)境條件下，養(yǎng)殖溫度偏高，阻礙細(xì)胞生長(zhǎng)。而其他得到良好溫控的反應(yīng)器有利于細(xì)胞生長(zhǎng)。而同樣光程的第三組光生物反應(yīng)設(shè)備在同樣通氣能耗的條件下，單臺(tái)光生物反應(yīng)設(shè)備產(chǎn)量約為第一試驗(yàn)組的IOcm反應(yīng)器的1.7倍。而對(duì)于通氣能耗2倍的20cm寬光程的第二組反應(yīng)器，單臺(tái)反應(yīng)器總產(chǎn)量?jī)H約為第一試驗(yàn)組的IOcm反應(yīng)器的2.1倍。其生產(chǎn)效率低于第三組光生物反應(yīng)設(shè)備。圖12顯示以上三個(gè)試驗(yàn)組的光生物反應(yīng)設(shè)備在養(yǎng)殖期間單位占地面積日產(chǎn)量變化。如圖12所示，第三試驗(yàn)組的光生物反應(yīng)設(shè)備在養(yǎng)殖期間單位占地面積日產(chǎn)量遠(yuǎn)高于具有同樣容積的第一試驗(yàn)組的光生物反應(yīng)設(shè)備，僅稍低于具有2倍容積的第二試驗(yàn)組的光生物反應(yīng)設(shè)備。圖13顯示環(huán)境溫度(氣溫)及以上三個(gè)試驗(yàn)組的各個(gè)反應(yīng)器的一天中最高溫度(PM4:00-5:00)的數(shù)據(jù)比較。如圖13所示，5cm光程的新反應(yīng)器較IOcm光程的反應(yīng)器溫度得到有效控制。雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但是附圖中公開的實(shí)施例旨在對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行示例性說(shuō)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的一種限制。雖然本總體發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施例已被顯示和說(shuō)明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在不背離本總體發(fā)明構(gòu)思的原則和精神的情況下，可對(duì)這些實(shí)施例做出改變，本發(fā)明的范圍以權(quán)利要求和它們的等同 物限定。
權(quán)利要求
1.一種光生物反應(yīng)設(shè)備，包括: 至少一個(gè)光生物反應(yīng)器(I)，在所述光生物反應(yīng)器(I)中容納有光生物培養(yǎng)液；和 至少一個(gè)保溫容器(2)，在所述保溫容器(2)中容納有吸熱介質(zhì)， 其特征在于: 所述保溫容器(2)設(shè)置成與光生物反應(yīng)器(I)的側(cè)壁接觸或直接與光生物反應(yīng)器(I)內(nèi)的光生物培養(yǎng)液接觸，以便在光生物培養(yǎng)液和吸熱介質(zhì)之間進(jìn)行熱交換， 所述光生物反應(yīng)器(I)的側(cè)壁和與其相鄰但不接觸的所述保溫容器(2)的側(cè)壁之間的距離(dl)在0.5cm至50cm的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光生物反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述光生物反應(yīng)器(I)的側(cè)壁和與其相鄰但不接觸的所述保溫容器(2)的側(cè)壁之間的距離(dl)在Icm至25cm的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光生物反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述光生物反應(yīng)器(I)和/或所述保溫容器(2)分別為長(zhǎng)方體形容器、類似長(zhǎng)方體的不規(guī)則容器，或者橫截面為圓形或梯形的容器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光生物反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述保溫容器(2)直接放置在所述光生物反應(yīng)器(I)中，并且所述保溫容器(2)的底面、側(cè)面與所述光生物反應(yīng)器(I)的至少一個(gè)面不接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光生物反應(yīng)設(shè)備，其特征在于， 所述光生物反應(yīng)器⑴的端 壁和與其相鄰的所述保溫容器⑵的端壁之間的距離(d2)在0.5cm至50cm的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光生物反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述光生物反應(yīng)器(I)的端壁和與其相鄰的所述保溫容器(2)的端壁之間的距離(d2)在Icm至25cm的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光生物反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述保溫容器(30)放置在兩個(gè)光生物反應(yīng)器(10、20)之間，使得所述保溫容器(30)的兩個(gè)側(cè)壁分別與兩個(gè)光生物反應(yīng)器(10,20)的側(cè)壁接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光生物反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述光生物反應(yīng)器(100)依靠在所述保溫容器(300)的側(cè)壁上，使得所述光生物反應(yīng)器(100)的側(cè)壁與所述保溫容器(300)的側(cè)壁接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光生物反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述光生物反應(yīng)器為圓筒形容器(200)，具有外壁(200a)和內(nèi)壁(200b)， 在所述外壁(200a)和所述內(nèi)壁(200b)之間限定第一空間(201)，所述第一空間(201)作為所述光生物反應(yīng)器， 由所述內(nèi)壁(200b)環(huán)繞所形成的第二空間(202)作為所述保溫容器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的光生物反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述光生物反應(yīng)器⑴的側(cè)壁和與其相鄰但不接觸的所述保溫容器⑵的側(cè)壁之間的距離(dl)在Icm至20cm的范圍內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光生物反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述光生物反應(yīng)器(I)的側(cè)壁和與其相鄰但不接觸的所述保溫容器(2)的側(cè)壁之間的距離(dl)在3cm至8cm的范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光生物反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述吸熱介質(zhì)為液體或固體。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光生物反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述吸熱介質(zhì)為水或金屬。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光生物反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述保溫容器(2)的材料為金屬、玻璃、塑料、橡膠、大理石材、復(fù)合材料、陶瓷、水泥或磚瓦。
15.一種光生物養(yǎng)殖方法，其特征在于，應(yīng)用權(quán)利要求1的光生物反應(yīng)設(shè)備對(duì)光生物進(jìn)行的批次培養(yǎng)，半連 續(xù)培養(yǎng)及連續(xù)培養(yǎng)方法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光生物反應(yīng)設(shè)備及光生物養(yǎng)殖方法，包括光生物反應(yīng)器，在其中容納有光生物培養(yǎng)液；和保溫容器，在其中容納有吸熱介質(zhì)。其中，所述保溫容器設(shè)置成與光生物反應(yīng)器的側(cè)壁接觸或直接與光生物反應(yīng)器內(nèi)的光生物培養(yǎng)液接觸，以便在光生物培養(yǎng)液和吸熱介質(zhì)之間進(jìn)行熱交換，所述光生物反應(yīng)器的側(cè)壁和與其相鄰但不接觸的所述保溫容器的側(cè)壁之間的距離在1cm至25cm的范圍內(nèi)。在本發(fā)明中，通過(guò)保溫容器內(nèi)的吸熱介質(zhì)與光生物反應(yīng)器內(nèi)的光生物培養(yǎng)液之間進(jìn)行熱交換，從而能夠增大了光生物反應(yīng)器的熱容量，可以利用自然界晝夜環(huán)境溫度變化，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的養(yǎng)殖溫度。同時(shí)，能夠縮短光穿過(guò)光生物培養(yǎng)液的光程，從而可以提高養(yǎng)殖密度和養(yǎng)殖效率。
文檔編號(hào)C12N1/12GK103184142SQ201110449620
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者張凱, 耿金峰, 桑俊寶 申請(qǐng)人:新奧科技發(fā)展有限公司