一種模塊化藻類光生物反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種模塊化藻類光生物反應(yīng)器，藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊與光照標(biāo)準(zhǔn)模塊通過螺栓連接，藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊的另一側(cè)面通過螺栓與換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊相連，藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊與培養(yǎng)液測控單元通過軟管相連，藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊的第一進(jìn)液口與培養(yǎng)液測控單元的第二出液口相連，藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊的出液口與培養(yǎng)液測控單元的第二進(jìn)液口相連，換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊與氣體測控單元通過軟管相連，換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊的第一進(jìn)氣口與培養(yǎng)液測控單元的第二出氣口相連，換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊的第一出氣口與培養(yǎng)液測控單元的第二出液口相連。結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，培養(yǎng)效率提高5-8倍，為進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)和擴(kuò)充反應(yīng)體積等方面提供了良好的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)設(shè)備平臺(tái)。
【專利說明】一種模塊化藻類光生物反應(yīng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于微藻生物【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種高效模塊化藻類光生物反應(yīng)器，它利用藻類的高效光合作用適用于空間飛行和潛艇航行的生命保障系統(tǒng)中藻類生物量高效生產(chǎn)及CO2固定和O2再生。
【背景技術(shù)】
[0002]自人類開始進(jìn)行空間載人探索，受控生態(tài)生命支持系統(tǒng)就作為載人航天的基礎(chǔ)而得到各方面的重視，其中涉及的CO2去除和O2再生是受控生態(tài)生命支持系統(tǒng)研究的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。微藻生物由于適應(yīng)性好，培養(yǎng)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定，可高效快速地生產(chǎn)航天乘員所需的食物及氧氣等特點(diǎn)，成為受控生態(tài)生命支持系統(tǒng)研究的重要生物之一，而微藻的生長依賴于高效的光生物反應(yīng)器，因此設(shè)計(jì)專用于空間封閉系統(tǒng)高效的微藻光生物反應(yīng)器是進(jìn)行相關(guān)研究的關(guān)鍵。
[0003]空間微藻光生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)要滿足:生物在反應(yīng)器中生長迅速、光能利用率高，反應(yīng)器維護(hù)和控制簡單，在空間微重力環(huán)境下可有效分離液體中的氣體。
[0004]空間藻類光生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一是要提供藻類高生長速率的培養(yǎng)條件，需要在提聞光能利用率和加強(qiáng)液體物質(zhì)交換同時(shí)減少到切力上等技術(shù)上進(jìn)行改進(jìn)。提聞光能利用率可以通過提高光照表面積與體積之比的方式進(jìn)行，而加強(qiáng)液體物質(zhì)交換同時(shí)減少剪切力就需要選用穩(wěn)定高效的循環(huán)系統(tǒng)，在培養(yǎng)液流動(dòng)和裝置方面進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到二者兼顧的目的。目前空間專用的光生物反應(yīng)器主要采用氣升式(MELISSA，ESA)和板式(B10S-3，Russia)，也有采用臥式反應(yīng)釜式(郭雙生等)，但這些反應(yīng)器的主要限制是光照面積與體積比值較小，因此光能轉(zhuǎn)化效率不高，另外培養(yǎng)液的流動(dòng)不穩(wěn)定，會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的剪切力，影響細(xì)胞的生長。
[0005]另外光源的選擇也會(huì)影響反應(yīng)器效率，目前廣泛使用的光源，如太陽光、金屬鹵素?zé)?、冷白熾燈等存在能耗大，發(fā)熱強(qiáng)，容易損壞等缺點(diǎn)，因此近年來開發(fā)了許多以LED為光源的反應(yīng)器，但需要在波長選擇和配比進(jìn)一步優(yōu)化以適應(yīng)藻類生長，此外，LED光源相應(yīng)的配件標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，現(xiàn)有的光強(qiáng)測控方面較復(fù)雜，均需要進(jìn)一步改進(jìn)。
[0006]空間微重力環(huán)境的重要現(xiàn)象是氣體和液體不分離，因此如何實(shí)現(xiàn)微重力下的氣液分離一直是藻類反應(yīng)器的難點(diǎn)之一。目前大多數(shù)的研究多采用動(dòng)態(tài)離心方式進(jìn)行，也有采用中空纖維膜方式，但離心法會(huì)依賴離心機(jī)，不論在功耗還是體積重量上都對于空間飛行要求不利，中空纖維膜法存在效率低、容易堵塞等問題，因此急需開發(fā)出穩(wěn)定高效的氣液分離技術(shù)應(yīng)用于空間藻類反應(yīng)器。
[0007]傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的反應(yīng)器整體集成了培養(yǎng)、攪拌、氣體分離和測控等功能器件，設(shè)計(jì)復(fù)雜，各個(gè)部件不能單獨(dú)運(yùn)行或方便更換，大大降低了設(shè)備的穩(wěn)定性，同時(shí)加大了操作的復(fù)雜程度。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型的目的是在于提供了一種模塊化藻類光生物反應(yīng)器，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，本實(shí)用新型采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)思路則可以在藻類培養(yǎng)、攪拌、氣體分離和測控等功能上實(shí)現(xiàn)組合優(yōu)化，各個(gè)單元部件既可以單獨(dú)運(yùn)行，也可以組合運(yùn)行，還可以根據(jù)實(shí)際方便需要增加或刪除，不但可以大大提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，培養(yǎng)效率提高5-8倍，而且對于后期的維護(hù)和更換等工作提供了很大的便利，為進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)和擴(kuò)充反應(yīng)體積等方面提供了良好的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)設(shè)備平臺(tái)。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)措施:
[0010]—種模塊化藻類光生物反應(yīng)器,它包括空間藻類光生物反應(yīng)器由藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊、光照標(biāo)準(zhǔn)模塊、換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊、培養(yǎng)液測控單元和氣體測控單元，它由藻培養(yǎng)模塊、光照模塊、透氣模塊；LED光源、Biofoil膜、第一進(jìn)氣口、第二出氣口、第一進(jìn)液口、第一出液口、組合螺栓、第一蠕動(dòng)泵、第二蠕動(dòng)泵、LED光源、光敏電池、pH探頭、溶解氧溫度探頭、電導(dǎo)率探頭、換液進(jìn)口、第一換液出口、第二進(jìn)液口、第二出液口、第二進(jìn)氣、第一氣泵、氧氣測定探頭、二氧化碳測定探頭、第一換氣進(jìn)氣口、第二換氣出氣口、第二氣泵、第二出氣口組成。
[0011]其連接關(guān)系如圖1所示:本反應(yīng)器的主體為藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊；藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊透明側(cè)面與光照標(biāo)準(zhǔn)模塊通過螺栓連接；而藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊的另一側(cè)面也通過螺栓與換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊相連；藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊與培養(yǎng)液測控單元通過軟管相連，連接關(guān)系為藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊的第一進(jìn)液口與培養(yǎng)液測控單元第二出液口相連，藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊的第一出液口與培養(yǎng)液測控單元的第二進(jìn)液口相連；換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊與氣體測控單元通過軟管相連，連接關(guān)系為換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊的第一進(jìn)氣口與培養(yǎng)液測控單元出的第二氣口相連，換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊的第一出氣口與培養(yǎng)液測控單元的第二出液口相連。
[0012]藻類培養(yǎng)模塊I包括透明的有機(jī)材料一次成型的組合式標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)器主體、第一進(jìn)液口、第一出液口和兩側(cè)的固定螺栓。在其通光側(cè)面與光照標(biāo)準(zhǔn)模塊用固定螺栓相連，在其另一側(cè)與換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊通過固定螺栓相連，藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊內(nèi)液體通過第一進(jìn)液口、第一出液口與培養(yǎng)液測控單元的第二出液口、第二進(jìn)液口通過軟的橡膠管相連；4_8組模塊化藻類光生物反應(yīng)器可以根據(jù)需要利用螺栓10組合起來，利用多通道蠕動(dòng)泵對培養(yǎng)液進(jìn)行交換，實(shí)現(xiàn)高效大量培養(yǎng)。與其它的一體式反應(yīng)器相比，本模塊具有以下的優(yōu)點(diǎn)，即實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)器的功能專一及裝配維護(hù)簡便，另外反應(yīng)器可以根據(jù)培養(yǎng)需要進(jìn)行藻類液體和固體培養(yǎng)，截面可以設(shè)計(jì)成長方形或橢圓形以保證培養(yǎng)時(shí)液體流動(dòng)不留死角，同時(shí)也可以避免流體剪切力和培養(yǎng)容器共同作用引起對細(xì)胞的傷害。另外由于設(shè)計(jì)的照光面積很大，所以光照面積和培養(yǎng)體積比率也很大，明顯提高了光能利用率，增加藻類細(xì)胞生長速率可達(dá)其它反應(yīng)器的5-8倍。
[0013]標(biāo)準(zhǔn)光照模塊包括有機(jī)材料構(gòu)型的組合式光照系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)配件、多波長LED光源和固定螺栓，標(biāo)準(zhǔn)光照模塊與藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊通光面通過螺栓相連。本模塊的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了功能專一及裝配維護(hù)簡便，同時(shí)光照系統(tǒng)在其它反應(yīng)器單色LED設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，在其上增加紅、蘭、白三種規(guī)格的LED光源，可進(jìn)行光色和光強(qiáng)的配比，以適應(yīng)不同藻類材料
培養(yǎng)的需要。
[0014]標(biāo)準(zhǔn)換氣模塊包括有機(jī)材料構(gòu)型的標(biāo)準(zhǔn)換氣配件、Biofoil膜系統(tǒng)、第一進(jìn)氣口、第一出氣口和固定螺栓。該模塊與藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊側(cè)面通過螺栓相連，其第一進(jìn)氣口、第一出氣口通過橡膠管與氣體測控部件的第二出氣口、第二進(jìn)氣口相連。本模塊的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了功能專一及裝配維護(hù)簡便，可裝配至反應(yīng)器主體側(cè)邊，用于在空間微重力環(huán)境下的氣液分離，換氣膜由專用的透氣不透水的Biofoil膜組成?？梢詫?shí)現(xiàn)微重力下氣液高效分離，同時(shí)可避免離心機(jī)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和很大的重量體積負(fù)擔(dān)，另外也防止了中空纖維管效率低和易堵塞的缺點(diǎn)。
[0015]培養(yǎng)液測控單元包括第一蠕動(dòng)泵；第二蠕動(dòng)泵；LED光源；光敏電池；pH探頭(PHG-2026B，上海科藍(lán))；電導(dǎo)率探頭(DDG-2022B，上海科藍(lán))；溶解氧溫度探頭(D0G-2028B，上?？扑{(lán));第一換液進(jìn)口 ；第二換液出；第二進(jìn)液口 ；第二出液口。培養(yǎng)液測控單元通過軟管與藻類培養(yǎng)模塊連接，第二進(jìn)液口、第二出液口分別與藻類培養(yǎng)模塊的第一出液口、第二進(jìn)液口相連；培養(yǎng)液在系統(tǒng)中流動(dòng)時(shí)測定藻類濃度(光敏電池測定光密度)、pH、電導(dǎo)率和溶解氧分別與電腦采集卡相連，而測控?cái)?shù)據(jù)可以直接由電腦記錄；第一換液進(jìn)口和第二換液出口與外界相連，進(jìn)行培養(yǎng)液補(bǔ)充、更換及藻的收獲；多通道蠕動(dòng)泵可以通過調(diào)節(jié)流速方法對攪拌的程度進(jìn)行控制。本部件的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了液體測控功能外置，保證了裝配維護(hù)簡便、蠕動(dòng)泵實(shí)現(xiàn)了液體流動(dòng)及培養(yǎng)液進(jìn)出反應(yīng)器控制。
[0016]氣體測控單元5包括第二進(jìn)氣口 ；第二出氣口 ；第一氣泵；第二氣泵；氧氣測定探頭(MIC-500-02M，深圳逸云天)；二氧化碳測定探頭(YTIAQ-C02，深圳逸云天)；第一換氣進(jìn)氣口 ；第二換氣出氣口，氣體測控單元通過橡膠管與換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊相連，連接關(guān)系為氣體測控單元的第二出氣口、第二進(jìn)氣口與換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊的第一進(jìn)氣口、第二出氣口。本部件的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了氣體測控功能外置，保證了裝配維護(hù)簡便。
[0017]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:
[0018]本實(shí)用新型采用標(biāo)準(zhǔn)模塊化的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路，實(shí)現(xiàn)了在藻類培養(yǎng)、攪拌、氣體分離和測控等功能上的模塊化優(yōu)化設(shè)計(jì)，各個(gè)單元部件既可以單獨(dú)運(yùn)行，也可以組合運(yùn)行，還可以根據(jù)實(shí)際需要方便增刪，不但可以大大提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，培養(yǎng)效率提高5-8倍，而且對于后期的維護(hù)和更換等工作提供了很大的便利，為進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)和擴(kuò)充反應(yīng)體積等方面提供了良好的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)設(shè)備平臺(tái)。藻類反應(yīng)器主體可以根據(jù)培養(yǎng)需要進(jìn)行藻類液體和固體培養(yǎng)，截面可以設(shè)計(jì)成長方形或橢圓形以保證培養(yǎng)時(shí)液體流動(dòng)不留死角，同時(shí)也可以避免流體剪切力和培養(yǎng)容器共同作用引起對細(xì)胞的傷害。另外由于設(shè)計(jì)的照光面積很大，所以光照面積和培養(yǎng)體積比率也很大，明顯提高了光能利用率，增加藻類細(xì)胞生長速率可達(dá)其它反應(yīng)器的5-8倍。標(biāo)準(zhǔn)光照模塊在其它反應(yīng)器單色LED設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，在其上增加紅、蘭、白三種規(guī)格的LED光源，可進(jìn)行光色和光強(qiáng)的配比，以適應(yīng)不同藻類材料培養(yǎng)的需要。標(biāo)準(zhǔn)換氣模塊換氣膜由專用的透氣不透水的Biofoil膜組成，可以實(shí)現(xiàn)微重力下氣液高效分離，同時(shí)可避免離心機(jī)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和很大的重量體積負(fù)擔(dān)，另外也防止了中空纖維管效率低和易堵塞的缺點(diǎn)。培養(yǎng)液攪拌及測控部件與氣體濃度測控部件實(shí)現(xiàn)了液體、氣體測控功能外置，保證了裝配維護(hù)簡便、氣液流動(dòng)及更換的高效控制。
[0019]【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為一種模塊化藻類光反應(yīng)器連接示意圖。
[0021]圖2為一種模塊化光反應(yīng)器單體側(cè)面示意圖。
[0022]圖3為一種模塊化光反應(yīng)器單體截面示意圖。
[0023]圖4為一種培養(yǎng)液測控單元結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖5為一種氣體測控單元結(jié)構(gòu)示意圖。[0025]圖6四組模塊化藻類光反應(yīng)器組合圖
[0026]其中:1.藻培養(yǎng)模塊；2.光照模塊；3.透氣模塊；4.培養(yǎng)液測控單元；5.氣體測控單元；6.第一進(jìn)氣口 ； 7.第二出氣口 ； 8.第一進(jìn)液口 ； 9.第一出液口 ； 10.組合螺栓；11.第一 LED 光源；12.Biofile 膜(NC0535503，F(xiàn)isher 公司生產(chǎn))；13.第一蠕動(dòng)泵；14.第二蠕動(dòng)泵；15.第二 LED光源；16.光敏電池；17.?!1探頭(？邢-20268，上?？扑{(lán))；18.電導(dǎo)率探頭(DDG-2022B，上海科藍(lán))；19.溶解氧溫度探頭(D0G-2028B，上?？扑{(lán))；20.第一換液進(jìn)口 ；21.第二換液出口 ；22.第二進(jìn)液口 ；23.第二出液口 ； 24.第二進(jìn)氣口 ；25.第二出氣口 ； 26.第一氣泵；27.第二氣泵；28.氧氣測定探頭(MIC-500-02M，深圳逸云天)；29.二氧化碳測定探頭(YTIAQ-C02，深圳逸云天)；30.第一換氣進(jìn)氣口；31.第二換氣出氣口。
【具體實(shí)施方式】
[0027]實(shí)施例1:
[0028]根據(jù)圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，一種模塊化藻類光生物反應(yīng)器，它包括空間藻類光生物反應(yīng)器由藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊1、光照標(biāo)準(zhǔn)模塊2、換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊3、培養(yǎng)液測控單元4和氣體測控單元5。其連接關(guān)系如圖1所示:本反應(yīng)器的主體為藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊I ;藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊I透明側(cè)面與光照標(biāo)準(zhǔn)模塊2通過螺栓10連接；而藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊I的另一側(cè)面也通過螺栓10與換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊3相連；藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊I與培養(yǎng)液測控單元4通過軟管相連，連 接關(guān)系為藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊I的第一進(jìn)液口 8與培養(yǎng)液測控單元4的第二出液口 23相連，藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊I的第一出液口 9與培養(yǎng)液測控單元第二進(jìn)液口 22相連；換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊3與氣體測控單元5通過軟管相連，連接關(guān)系為換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊3的第一進(jìn)氣口 6與培養(yǎng)液測控單元第二出氣口 24相連，換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊3的第一出氣口 7與培養(yǎng)液測控單元4的第二進(jìn)氣口 23相連。
[0029]所述的藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊I (如圖2和圖3)包括透明的有機(jī)材料一次成型的組合式標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)器主體、第一進(jìn)液口 8、第一出液口 9和兩側(cè)的固定螺栓10。在其通光側(cè)面與光照標(biāo)準(zhǔn)模塊3用固定螺栓10相連，在光照標(biāo)準(zhǔn)模塊3另一側(cè)與換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊4通過固定螺栓相連，藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊I內(nèi)液體通過進(jìn)液口 8、出液口 9與培養(yǎng)液測控單元4的第二出液口 23、第二進(jìn)液口 22通過軟的橡膠管相連；4-8組模塊化藻類光生物反應(yīng)器可以根據(jù)需要利用螺栓10組合起來，利用多通道蠕動(dòng)泵對培養(yǎng)液進(jìn)行交換，實(shí)現(xiàn)大量高效培養(yǎng)。
[0030]所述的標(biāo)準(zhǔn)光照模塊2 (如圖2)包括有機(jī)材料構(gòu)型的組合式光照系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)配件(光照模塊主體)、第一 LED光源11 (多波長)和固定螺栓10,標(biāo)準(zhǔn)光照模塊2與藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊I通光面通過螺栓10相連。組合式光照系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)配件與第一 LED光源11通過螺栓10固定。
[0031]所述的標(biāo)準(zhǔn)換氣模塊3 (如圖2)包括有機(jī)材料構(gòu)型的標(biāo)準(zhǔn)換氣配件、Biofoil膜系統(tǒng)、第一進(jìn)氣口 6、第一出氣口 7和固定螺栓10。該標(biāo)準(zhǔn)換氣模塊3與藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊I側(cè)面通過螺栓10相連，其第一進(jìn)氣口 6、第一出氣口 7通過橡膠管與氣體測控單元5的第二出氣口 25、第二進(jìn)氣口 24相連。標(biāo)準(zhǔn)換氣配件與Biofoil膜系統(tǒng)通過螺栓10固定。
[0032]所述的培養(yǎng)液測控單元4 (如圖4)包括第一蠕動(dòng)泵13.;第二蠕動(dòng)泵14.；第二LED光源15.;光敏電池16.； pH探頭(pHG-2026B，上?？扑{(lán))17.;電導(dǎo)率探頭(DDG-2022B，上?？扑{(lán))18.;溶解氧溫度探頭(D0G-2028B，上?？扑{(lán))19.;第一換液進(jìn)口 20.;第二換液出口 21.;第二進(jìn)液口 22.;第二出液口 23.。培養(yǎng)液測控單元通過軟管與藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊I連接，第二進(jìn)液口 22、第二出液口 23分別與藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊I的第一出液口 9、第一進(jìn)液口 8相連，同時(shí)第二進(jìn)液口 22和第二出液口 23分別與第一蠕動(dòng)泵13和第二蠕動(dòng)泵14相連，對培養(yǎng)液流量進(jìn)行控制；培養(yǎng)液在系統(tǒng)中流動(dòng)時(shí)測定光敏電池16電流(反映藻液濃度)、pH探頭17、電導(dǎo)率探頭18和溶解氧溫度探頭19分別與電腦采集卡相連，而測控?cái)?shù)據(jù)(包括光敏電池16、pH探頭17、電導(dǎo)率探頭18和溶解氧溫度探頭19)可以直接由電腦記錄，第二 LED光源15通過外接220V電源變壓器控制光照；第一換液進(jìn)口 20和第二換液出口 21與外界通過閥門相連，可根據(jù)藻液濃度決定是否進(jìn)行培養(yǎng)液補(bǔ)充、更換及藻的收獲；多通道蠕動(dòng)泵可以通過調(diào)節(jié)流速方法對攪拌的程度進(jìn)行控制。
[0033]所述的氣體測控單元5 (如圖5)包括第二進(jìn)氣口 24.;第二出氣口 25.;第一氣泵一 26.;第二氣泵27.;氧氣測定探頭(MIC-500-02M，深圳逸云天)28.;二氧化碳測定探頭(YTIAQ-C02，深圳逸云天)29.;第一換氣進(jìn)氣口 30.;第二換氣出氣口 31.氣體測控單元5通過橡膠管與換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊3相連，氣體測控單元5分別與第二出氣口 25、第二進(jìn)氣口 24相連，換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊3與第一進(jìn)氣口 6、出第一氣口 7相連，第二出氣口 25與第一進(jìn)氣口 6相連，第二進(jìn)氣口二 24與第一出氣口 7相連，同時(shí)第二進(jìn)氣口 24和第二出氣口 25分別與第一氣泵一 26和第二氣泵27相連,對氣體流量進(jìn)行控制；氣體在系統(tǒng)中流動(dòng)時(shí)氧氣測定探頭28、二氧化碳測定探頭29分別與電腦采集卡相連，而測控?cái)?shù)據(jù)可以直接由電腦記錄；第一換氣進(jìn)氣口 30和第二換氣出氣口 31與外界通過閥門相連，可根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)氣體濃度測控?cái)?shù)據(jù)選擇是否與外界相連。
[0034]多組反應(yīng)器的安裝(如圖6):4組(分別編號為A，B, C，D)模塊化藻類光生物反應(yīng)器可以根據(jù)需要利用螺栓10組合起來，利用多通道蠕動(dòng)泵對培養(yǎng)液進(jìn)行測控，實(shí)現(xiàn)高效大量培養(yǎng)，也可以根據(jù)需要增加多組反應(yīng)器。
【權(quán)利要求】
1.一種模塊化藻類光生物反應(yīng)器，它包括藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊(1)、光照標(biāo)準(zhǔn)模塊(2)、換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊(3)、培養(yǎng)液測控單元(4)和氣體測控單元(5)，其特征在于:藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊(1)透明側(cè)面與光照標(biāo)準(zhǔn)模塊(2)通過螺栓(10)連接，藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊(1)的另一側(cè)面通過螺栓(10)與換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊(3)相連,藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊(1)與培養(yǎng)液測控單兀(4)通過軟管相連，藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊(1)的第一進(jìn)液口(8)與培養(yǎng)液測控單元的第二出液口(23)相連,藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊(1)的第一出液口(9)與培養(yǎng)液測控單兀(4)的第二進(jìn)液口(22 )相連，換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊(3 )與氣體測控單元(5 )通過軟管相連，換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊(3 )的第一進(jìn)氣口(6)與培養(yǎng)液測控單元(4)的第二出氣口(24)相連，換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊(3)的第一出氣口(7)與培養(yǎng)液測控單元(4)的第二出液口(23)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化藻類光生物反應(yīng)器，其特征在于:所述的藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊(I)包括透明的有機(jī)材料一次成型的組合式標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)器主體、第一進(jìn)液口(8)、第一出液口(9)和兩側(cè)的固定螺栓(10)，在通光側(cè)面與光照標(biāo)準(zhǔn)模塊(3)用固定螺栓(10)相連，在光照標(biāo)準(zhǔn)模塊(3)另一側(cè)與換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊(4)通過固定螺栓相連,藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊(1)內(nèi)液體通過第一進(jìn)液口(8)、第一出液口(9)與培養(yǎng)液測控單元(4)的第二出液口(23)、第二進(jìn)液口(22)通過軟的橡膠管相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化藻類光生物反應(yīng)器，其特征在于:所述的標(biāo)準(zhǔn)光照模塊(2)包括有機(jī)材料構(gòu)型的組合式光照系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)配件、多波長LED光源(11)和固定螺栓(10 )，標(biāo)準(zhǔn)光照模塊(2 )與藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊(1)通光面通過螺栓(10 )相連，組合式光照系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)配件與第一 LED光源(11)通過螺栓(10)固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化藻類光生物反應(yīng)器，其特征在于:所述的標(biāo)準(zhǔn)換氣模塊(3)包括有機(jī)材料構(gòu)型的標(biāo)準(zhǔn)換氣配件、Biofoil膜系統(tǒng)、第一進(jìn)氣口(6)、第一出氣口( 7 )和固定螺栓(10 )，標(biāo)準(zhǔn)換氣模塊(3 )與藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊(1)側(cè)面通過螺栓相連，第一進(jìn)氣口(6)、第一出氣口(7)通過橡膠管與氣體測控單元(5)的第二出氣口(25)、第二進(jìn)氣口(24)相連，標(biāo)準(zhǔn)換氣配件與Biofoil膜系統(tǒng)通過螺栓(10)固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化藻類光生物反應(yīng)器，其特征在于:所述的培養(yǎng)液測控單元(4)包括第一蠕動(dòng)泵(13.)、第二蠕動(dòng)泵(14.)、LED光源二( 15)、光敏電池(16)、pH探頭(17)、電導(dǎo)率探頭(18)、溶解氧探頭(19)、第一換液進(jìn)口(20)、第二換液出口(21)、第二進(jìn)液口(22)、第二出液口(23)，培養(yǎng)液測控單元通過軟管與藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊(I)連接，第二進(jìn)液口( 22)、第二出液口( 23)分別與藻類培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊(I)的第一出液口(9)、第一進(jìn)液口(8)相連，第二進(jìn)液口(22)和第二出液口(23)分別與第一蠕動(dòng)泵(13)和第二蠕動(dòng)泵(14)相連，光敏電池(16)、pH探頭(17)、電導(dǎo)率探頭(18)和溶解氧溫度探頭(19)分別與電腦采集卡相連，第一換液進(jìn)口(20)和第二換液出口(21)與外界通過閥門相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化藻類光生物反應(yīng)器，其特征在于:所述的氣體測控單元(5)包括第二進(jìn)氣口(24)、第二出氣口(25)、第一氣泵(26)、第二氣泵(27)、氧氣測定探頭(28)、二氧化碳測定探頭(29)、第一換氣進(jìn)氣口(30)、第二換氣出氣口(31)，氣體測控單元(5)通過橡膠管與換氣標(biāo)準(zhǔn)模塊(3)相連，氣體測控單元(5)分別與第二出氣口(25)、第二進(jìn)氣口(24)相連，第二出氣口(25)與第一進(jìn)氣口(6)相連，第二進(jìn)氣口(24)與第一出氣口(7)相連，第二進(jìn)氣口(24)和第二出氣口(25)分別與第一氣泵(26)和第二氣泵(27)相連，氧氣測定探頭(28)、二氧化碳測定探頭(29)分別與電腦采集卡相連，第一換氣進(jìn)氣口(30)和第二換氣出氣口(31)與外界通過閥門相連 。
【文檔編號】C12M1/36GK203715615SQ201420017578
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】王高鴻, 胡智泉, 李小燕, 劉永定 申請人:中國科學(xué)院水生生物研究所