一種封閉跑道池式光生物反應器的制造方法
【技術領域】
[0001]本項發明涉及一種微藻光生物反應器，是適用于海水及淡水微藻規模化封閉培養的生物反應器產品，屬于微生物培養技術領域。
【背景技術】
[0002]微藻在碳元素循環、新能源開發及人類食品開發中有著舉足輕重的地位。在CO2減排、新興生物能源生產、糧食危機的多重壓力下，微藻固碳與生物開發技術因能同時滿足“固碳”、“產能”和“食品”等多向開發需求而備受矚目。
[0003]當前我國微藻生物開發技術研究主要集中在上游，對培養工藝的研發大多還基本處于實驗室階段。在適宜的溫度和營養充分供應的條件下，藻細胞對光能的吸收利用效率將是限制微藻高密度培養的最主要因素。
[0004]現階段,微藻的大量培養主要有開放池和密閉反應器2種培養方式。開放式光生物反應器即開放池培養系統，其最突出的優點是構建簡單、成本低廉及操作簡便，已普遍應用于商業化微藻大規模培養中。但開放式培養過程受光照、溫度等自然環境影響較大，并且易被真菌、原生動物和其他藻種污染，同時水分蒸發嚴重，二氧化碳供給不足，這些因素都將導致藻細胞培養密度偏低、采收成本較高。能適應大池培養的藻種必須是在極端環境下能快速生長的藻種，然而能滿足這些條件的藻種目前并不是太多，有許多嘗試改進該系統，但還是只能用于螺旋藻、小球藻及鹽藻等少數能耐受極端環境的微藻培養。目前密閉式光生物反應器有多種形式，如發酵罐式、管式和平板式、柱狀氣升式等，其存在的共同缺陷是商業化生產能耗高、成本高。目前開放跑道池式培養仍是微藻商業化生產的主流方式。以高光效、高產率、低成本、低能耗為主攻方向的光生物反應器研發是爭奪微藻開發產業戰略制聞點的關鍵。

【發明內容】

[0005]本發明旨在提供一種適用于多種藻類規模化光培養的生物反應器產品。該反應器采用水封法密封，配備低剪切力循環裝置及自動調溫、自動系統，生產成本及運營成本低，
微藻產率高。
[0006]本發明是按如下技術方案實現的:反應器采用跑道池式架構，由若干單元組裝而成，其包括跑道池、密封裝置、溫控裝置、光控裝置、低剪切力循環裝置、曝氣裝置和廢水回田悲晉
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[0007]所述的跑道池，使用玻璃鋼或PE材質，長寬比(2-3): 1，池深60cm-80cm，池底布設PE材質的造浪板和導流板，多列導流板平行布設構成跑道，導流板通過池底插槽與池體連接，可插拔，池底沿液流垂直方向布設PE材質造浪板，高5cm-8cm，長度略低于跑道寬度，各造浪板間距50cm-100cm,造浪板向液流方向傾斜。
[0008]所述的密封裝置，包括密封槽和密封蓋，密封槽位于跑道池上口四周，寬10cm，深1cm,密封蓋使用中空PE透明板，U型，規格與池體密封槽相吻合，注水或注入消毒液使密封蓋與跑道池密封。
[0009]所述的溫控裝置，包括反應器外部保溫裝置、全封閉地下水循環系統、全封閉太陽能熱水循環系統及溫度調控裝置。
[0010]所述的反應器外部保溫裝置，為包被在跑道池外部的聚苯乙烯泡沫板，模壓成型，厚5cm-8cm,用于隔熱。
[0011]所述的全封閉地下水循環系統，由跑道池熱交換管網、地下水提取設備、輸送管道組成，跑道池熱交換管網不銹鋼材質，管以并聯方式安裝在跑道池底部，散熱管直徑32_，輸入、輸出管直徑110_，由閥門控制管網開閉，水泵提取地下水流經熱交換管網再返回地下，構成全封閉地下水循環系統，用于夏季高溫季節反應器降溫調控。
[0012]所述的全封閉太陽能熱水循環系統，與全封閉地下水循環系統共用跑道池熱交換管網，由太陽能熱水器供應熱水，通過閥門控制開閉，低溫季節啟動以提升反應器內部溫度。
[0013]所述的溫度調控裝置，由溫度傳感器和芯片程控系統組成，自動控制地下水循環系統及太陽能熱水循環系統運行。
[0014]所述的光控裝置，包括光反射裝置、LED光照裝置及光照自動控制裝置。
[0015]所述的光反射裝置，是安裝在跑道池向陽一側的光反射鏡，使用銀鏡，向跑道池傾斜一定角度，使反射光線照向液面。
[0016]所述的LED光照裝置，由安裝在跑道池上方的LED燈管構成，根據所培養藻類光吸收特性確定適宜的窄光譜LED燈管類型及數量。
[0017]所述的光照自動控制裝置，由光照強度傳感器和芯片程控系統組成，自動調控光照時長和光暗比。
[0018]所述的低剪切力循環裝置，由動力泵及造浪板構成，動力泵為無揚程流量泵，安裝在跑道池一角，按每10小時循環I次測算流量泵額定流量。
[0019]所述的曝氣裝置，由曝氣管、風機及輸氣管、儲氣罐組成，使用管徑10_的納米曝氣管，安裝在跑道池底部，儲氣罐內的C02借助與空氣混合后由輸入曝氣管，為藻細胞提供碳源，同時有助于培養液混合及光合氧氣的排出。
[0020]所述的廢水回用裝置，由螺旋沉降裝置、過濾裝置及臭氧殺菌裝置組成，采收后的廢水經螺旋沉降、過濾及臭氧殺菌處理后，定量加入培養原料重新調配成微藻培養液，循環使用。
[0021]本發明與已有技術相比，其設計可滿足多種海水和淡水藻類培養的特殊要求，適用范圍廣，單位能耗低，生產和運營成本低，光合效率高，產率高，產品質量穩定，生產規模可根據需要確定，無污染。其特點是:
(I)反應器采用跑道池式架構，池體選用玻璃鋼材質，整個反應器由若干單體組成，組合方便，系統經久耐用，可移動，適合多種微藻規模化培養。
[0022](2)反應器采用水封法密封，簡便可靠，便于開合及反應器內部清洗。
[0023](3)通過全封閉地下水循環系統及太陽能熱循環系統，利用自然能調控反應器內部溫度，大幅降低控溫成本，反應器外部的保溫層及透明中空密封蓋進一步提高了控溫效果，溫度調控裝置可實現調溫系統的自動運行。
[0024](4)選用窄光譜LED光源，能滿足多種藻類特異性光吸收，提