專利名稱：太陽能內(nèi)光源微藻生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能光熱利用和生物工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽能內(nèi)光源微藻生物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
微藻的培養(yǎng)可以用開放式的池子，也可以用封閉式的光生物反應(yīng)器。前者是目前大規(guī)模生產(chǎn)普遍采用的裝置，它技術(shù)簡單、建設(shè)和生產(chǎn)成本低，缺點(diǎn)是太陽能利用率低，培養(yǎng)密度和單位面積產(chǎn)量自然就低，主要原因是光照表面積體積比??；后者得益于光照表面積體積比大，有較高的太陽能利用率，培養(yǎng)密度和單位面積產(chǎn)量比前者大得多，缺點(diǎn)是技術(shù)復(fù)雜、建設(shè)和生產(chǎn)成本高，所以尚未得到很好的商業(yè)推廣。用封閉式光生物反應(yīng)器培養(yǎng)微藻時，影響其光能利用的其中一個重要因素是掛壁現(xiàn)象。由于封閉式反應(yīng)器的內(nèi)部空間狹小，加之還有其它不可隨意拆卸的部件(如配氣裝置、配液裝置、氣升裝置、攪拌裝置等)也安裝在其內(nèi)部的藻液中，當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)表面出現(xiàn)微藻掛壁時，從內(nèi)壁清洗，無論自動還是手動成本都很高，大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用時，該問題顯得更為突出

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種同時兼具開放式光生物反應(yīng)器和封閉式光生物反應(yīng)器兩者優(yōu)點(diǎn)的太陽能內(nèi)光源微藻生物反應(yīng)器，它結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、太陽能利用率高、培養(yǎng)密度大且清洗容易。為解決上述技術(shù) 問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:太陽能內(nèi)光源微藻生物反應(yīng)器，包括跑道池、攪拌葉輪、供氣裝置和供液裝置，跑道池內(nèi)設(shè)有太陽能內(nèi)光源模塊。太陽能內(nèi)光源模塊是一個開口向上、四周和底部不透水的透光容器，由表面光滑的透明板材制作。太陽能內(nèi)光源模塊為導(dǎo)光槽，導(dǎo)光槽的開口向上。導(dǎo)光槽為矩形導(dǎo)光槽或桶形導(dǎo)光槽。太陽能內(nèi)光源模塊由導(dǎo)光槽和聚光槽組成，聚光槽的開口向上，聚光槽的出口與其下部的導(dǎo)光槽的開口連接。導(dǎo)光槽為矩形導(dǎo)光槽或桶形導(dǎo)光槽，聚光槽為變形CPC槽或錐形聚光槽。變形CPC槽內(nèi)表面鍍半透半反膜。太陽能內(nèi)光源模塊與跑道池的跑道方向成任意夾角方向放置。太陽能內(nèi)光源模塊平行或垂直跑道池的跑道方向放置。太陽能內(nèi)光源模塊有多個，多個太陽能內(nèi)光源模塊等間隔地?cái)[成陣列。針對現(xiàn)有光生物反應(yīng)器存在的問題，發(fā)明人以跑道池為基礎(chǔ)，通過增設(shè)結(jié)構(gòu)簡單成本低的太陽能內(nèi)光源模塊，充分結(jié)合了開放式光生物反應(yīng)器和封閉式光生物反應(yīng)器兩者優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)樘柲軆?nèi)光源模塊具有聚光傳光導(dǎo)光功能，將其放置在跑道池循環(huán)流動的藻液中，依據(jù)跑道池的朝向和不同的地理緯度來安置其朝向方位，使藻液深層內(nèi)部也能獲得光照，極大地增加了培養(yǎng)池中藻液的光照表面積體積比，改善了光生物反應(yīng)器的太陽能利用率，大大提高了開放式光生物反應(yīng)器的培養(yǎng)密度。跑道池中太陽能內(nèi)光源模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來的另一好處是清洗掛壁微藻極為方便。由于內(nèi)設(shè)太陽能內(nèi)光源模塊，本發(fā)明內(nèi)部空間同樣狹小，但藻液是在其外部空間，微藻的掛壁發(fā)生在模塊的外表面，模塊外表面光滑規(guī)整無突出部件，安裝的模塊可以任意拆卸，所以，無論是自動批處理清洗，還是手工清洗，都是非常方便的。


圖1是本發(fā)明太陽能內(nèi)光源微藻生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)原理圖。圖2是本發(fā)明中太陽能內(nèi)光源模塊(變形CPC槽+矩形導(dǎo)光槽)的構(gòu)造圖。圖3是本發(fā)明中太陽能內(nèi)光源模塊(錐形聚光槽+矩形導(dǎo)光槽)的構(gòu)造圖。圖4是本發(fā)明中太陽能內(nèi)光源模塊(矩形導(dǎo)光槽)的構(gòu)造圖。圖5是本發(fā)明中太陽能內(nèi)光源模塊(桶形導(dǎo)光槽)的構(gòu)造圖。圖6是未放入太陽能內(nèi)光源模塊的跑道池藻液斷面(橫線下為藻液)示意圖。圖7是已放入太陽能內(nèi)光源模塊的跑道池藻液斷面示意圖。圖8是本發(fā)明中太陽能內(nèi)光源模塊在跑道池中擺放方位示意圖(與跑道相互垂直)。圖9是本發(fā)明中太陽能內(nèi)光源模塊在跑道池中擺放方位示意圖(與跑道互成任意角)。

圖中:1太陽能內(nèi)光源模塊，2跑道池，3攪拌葉輪，4供氣裝置，5供液裝置，6變形CPC槽，7導(dǎo)光槽，8錐形聚光槽，9桶形導(dǎo)光槽，10光照面。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明太陽能內(nèi)光源微藻生物反應(yīng)器的技術(shù)方案。如圖1所示，本發(fā)明太陽能內(nèi)光源微藻生物反應(yīng)器，包括跑道池2、攪拌葉輪3、供氣裝置4和供液裝置5，跑道池2內(nèi)設(shè)有太陽能內(nèi)光源模塊I。其中，關(guān)鍵部件太陽能內(nèi)光源模塊I是一個開口向上、四周和底部不透水的透光容器，由表面光滑的透明板材制作，模塊具體形狀可有多種方式。圖2顯示的是太陽能內(nèi)光源模塊I的一種方式，由矩形導(dǎo)光槽和變形CPC槽6組成；變形CPC槽6斷面是由一個具有一定接收角的CPC向外拉寬而成，其開口向上，出口與其下部的矩形導(dǎo)光槽的開口連接。入射到透明板的太陽光有一部分透射過去，另一部分在表面反射。由天空入射的太陽直射和散射光，與模塊法線夾角較小的那些光線可以直接射到導(dǎo)光槽7側(cè)面和底部，夾角較大的那些光線，只要在CPC槽的接收角范圍內(nèi)，將被聚積到CPC槽的出口，然后在導(dǎo)光槽7的反射作用下也可以有部分到達(dá)導(dǎo)光槽7的側(cè)面和底部，進(jìn)而可以照射到導(dǎo)光槽7外側(cè)的藻液中。如果變形CPC槽6內(nèi)表面鍍半透半反膜，反射的分量將增大，傳到導(dǎo)光槽7側(cè)面和底部的光將會更多。與此類似，將圖2中太陽能內(nèi)光源模塊I的變形CPC槽6更換成錐形聚光槽8即得圖3，錐形聚光槽8同樣具有聚光作用。
圖4和圖5顯示的是太陽能內(nèi)光源模塊I的另一種方式，它只有矩形導(dǎo)光槽或桶形導(dǎo)光槽9,而沒有聚光槽,但同樣可以將光導(dǎo)入藻液中底部。由于沒有聚光部分，傳光效果稍遜于前兩種太陽能內(nèi)光源模塊1，但結(jié)構(gòu)更簡單，加工難度更小，成本更低。如圖1、6和7所示，跑道池2中放置了太陽能內(nèi)光源模塊I后，跑道池2的藻液斷面就由原來的一個平面光照面10變成了一個多曲面光照面10，光照表面積體積比獲得了極大的增加。沒有太陽能內(nèi)光源模塊I的藻液內(nèi)部，尤其是中部和底部藻液，在微藻生長到一定密度后，由于藻體本身遮擋，就得不到足夠的陽光。增設(shè)太陽能內(nèi)光源模塊I后，藻液內(nèi)部也獲得了足夠的太陽光的照射。根據(jù)實(shí)際情況，太陽能內(nèi)光源模塊I可以有一個或多個，多個太陽能內(nèi)光源模塊I等間隔地?cái)[成陣列，放置在跑道池2的藻液中。依據(jù)跑道池2跑道朝向方位的不同和地理位置的不同，太陽能內(nèi)光源模塊I在跑道池2中的擺放方位既可以如圖1順著跑道池2(平行跑道方向)放置，還可以如圖8和9所示與跑道方向垂直或成任意夾角方向放置擺放。太陽能內(nèi)光源模塊I的開口朝向天空的角度也可根據(jù)地理位置的不同和使用時節(jié)的不同進(jìn)行調(diào)整。總的原則是使太陽能內(nèi)光源模塊I能夠在一天當(dāng)中接收到盡可能多的陽光。對于封閉式光生物反應(yīng)器,如罐式和板式光生物反應(yīng)器，它們的藻液在內(nèi)部，其它各種附加裝置也安裝在內(nèi)部，一旦發(fā)生微藻掛壁，清洗很費(fèi)勁。但是，本發(fā)明中的太陽能內(nèi)光源模塊I外壁平整光滑，不安裝任何部件，沒有額外的突出物，藻液在其外側(cè)，所以，一旦外表面有微藻掛壁，也很容 易清洗。
權(quán)利要求
1.一種太陽能內(nèi)光源微藻生物反應(yīng)器，包括跑道池、攪拌葉輪、供氣裝置和供液裝置，其特征在于:所述跑道池內(nèi)設(shè)有太陽能內(nèi)光源模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能內(nèi)光源微藻生物反應(yīng)器，其特征在于:所述太陽能內(nèi)光源模塊是一個開口向上、四周和底部不透水的透光容器，由表面光滑的透明板材制作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能內(nèi)光源微藻生物反應(yīng)器，其特征在于:所述太陽能內(nèi)光源模塊為導(dǎo)光槽，導(dǎo)光槽的開口向上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能內(nèi)光源微藻生物反應(yīng)器，其特征在于:所述導(dǎo)光槽為矩形導(dǎo)光槽或桶形導(dǎo)光槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能內(nèi)光源微藻生物反應(yīng)器，其特征在于:所述太陽能內(nèi)光源模塊由導(dǎo)光槽和聚光槽組成，聚光槽的開口向上，聚光槽的出口與其下部的導(dǎo)光槽的開口連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能內(nèi)光源微藻生物反應(yīng)器，其特征在于:所述導(dǎo)光槽為矩形導(dǎo)光槽或桶形導(dǎo)光槽，所述聚光槽為變形CPC槽或錐形聚光槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能內(nèi)光源微藻生物反應(yīng)器，其特征在于:所述變形CPC槽內(nèi)表面鍍半透半反膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能內(nèi)光源微藻生物反應(yīng)器，其特征在于:所述太陽能內(nèi)光源模塊與跑道池的跑道方向成任意夾角方向放置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽能內(nèi)光源微藻生物反應(yīng)器，其特征在于:所述太陽能內(nèi)光源模塊平行或垂直跑道池的跑道方向放置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能內(nèi)光源微藻生物反應(yīng)器，其特征在于:所述太陽能內(nèi)光源模塊有多個，多個太陽能內(nèi)光源模塊等間隔地?cái)[成陣列。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能內(nèi)光源微藻生物反應(yīng)器，包括跑道池、攪拌葉輪、供氣裝置和供液裝置，跑道池內(nèi)設(shè)有太陽能內(nèi)光源模塊。發(fā)明人以跑道池為基礎(chǔ)，通過增設(shè)結(jié)構(gòu)簡單成本低的太陽能內(nèi)光源模塊，充分結(jié)合了開放式光生物反應(yīng)器和封閉式光生物反應(yīng)器兩者優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用本發(fā)明可使藻液深層內(nèi)部也能獲得光照，極大地增加了培養(yǎng)池中藻液的光照表面積體積比，改善了光生物反應(yīng)器的太陽能利用率，大大提高了開放式光生物反應(yīng)器的培養(yǎng)密度。同時，微藻的掛壁發(fā)生在模塊的外表面，模塊外表面光滑規(guī)整無突出部件，安裝的模塊可以任意拆卸，所以，無論是自動批處理清洗，還是手工清洗，都是非常方便的。
文檔編號C12M1/00GK103224873SQ20131016848
公開日2013年7月31日 申請日期2013年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月6日
發(fā)明者何開巖 申請人:廣西大學(xué)