專利名稱：一種光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)的反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)光能生物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光能生物培養(yǎng)領(lǐng)域，尤其涉及一種光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)光能生物的方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的光能生物培養(yǎng)領(lǐng)域，通常采用的培養(yǎng)裝置是光反應(yīng)器，光反應(yīng)器通常應(yīng)用于藻類、光合細菌、蘚類或其他植物細胞培養(yǎng)的工業(yè)化生產(chǎn)，這些微生物可以利用光能將 CO2和水轉(zhuǎn)化為各種有機物，具有光合作用效率高、環(huán)境適應(yīng)性強、繁殖快、生長周期短、不占用耕地、可大規(guī)模化、自動化控制培養(yǎng)(生產(chǎn))等特點?，F(xiàn)有的光反應(yīng)器通常采用的是平板式光生物反應(yīng)器，這種光反應(yīng)器具有光照比表面積大、光照利用率高、混合均勻，氧解析快、放大相對容易等優(yōu)點，因此以平板式光生物反應(yīng)器作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)具有一定的優(yōu)勢，較其他類型封閉式光反應(yīng)器更有發(fā)展前景、更易實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模的應(yīng)用。而在現(xiàn)有的平板式光生物反應(yīng)器中，通常采用的反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)內(nèi)的隔板結(jié)構(gòu)都是交錯設(shè)置的等長度隔板，這種設(shè)置使得料液和氣體之間的反應(yīng)不夠充分，同時，對廢棄料液的處理不夠便利，而且裝置不易清洗的缺點，同時，氣體的流量和料液的流通由于處理的不便利也可能造成裝置的堵塞等不可預(yù)知的情形，因此，亟待提供一種能夠克服上述現(xiàn)有制作技術(shù)和工藝中存在的各種缺陷的光反應(yīng)器的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)及光能生物培養(yǎng)方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述的上述現(xiàn)有制作技術(shù)和工藝中存在的各種缺陷，本發(fā)明提出了一種光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)光能生物的方法。其中，所述的光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)中，所述光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)位于光反應(yīng)器內(nèi)，所述光反應(yīng)器包括光反應(yīng)器主體，可轉(zhuǎn)動的機械軸和支撐底座，所述光反應(yīng)器主體是具有受光面的立方體封閉式結(jié)構(gòu)，并通過所述可轉(zhuǎn)動的機械軸與所述支撐底座連接；其中所述光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)位于光反應(yīng)器的主體內(nèi)，其特征在于所述光反應(yīng)區(qū)具有并行設(shè)置的長隔板和短隔板結(jié)構(gòu)；所述光反應(yīng)器主體由兩個受光面、頂部邊框和底部邊框，以及左側(cè)邊框和右側(cè)邊框組成；所述長隔板結(jié)構(gòu)的一端與所述光反應(yīng)器主體的底部邊框的內(nèi)表面密封連接，側(cè)面與光反應(yīng)器主體的內(nèi)面密封連接，另一端與光反應(yīng)器主體的頂部邊框的內(nèi)表面間隔一定距離Dl ；所述短隔板結(jié)構(gòu)與所述長隔板結(jié)構(gòu)并行設(shè)置，所述短隔板的側(cè)面與反應(yīng)器主體的內(nèi)面密封連接，所述短隔板與所述底部邊框的內(nèi)表面間隔一定距離d，而與所述頂部邊框的內(nèi)表面間隔一定距離D2，其中D2 > D1。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，所述的光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)中所述的長隔板為一條，而短隔板為多條。根據(jù)本發(fā)明的再一個優(yōu)選實施例，所述的光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)中所述的長隔板位于所述光反應(yīng)器主體內(nèi)部的一端，而多條短隔板與所述長隔板并行設(shè)置，且位于光反應(yīng)器主體內(nèi)部的另一端。根據(jù)本發(fā)明的另外一個優(yōu)選實施例，所述的光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)中所述的長隔板為兩條，而短隔板為多條。根據(jù)本發(fā)明的又一個優(yōu)選實施例，所述的光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)中所述的長隔板位于所述光反應(yīng)器主體內(nèi)部的兩端，而多條短隔板與所述長隔板并行設(shè)置，且均勻分布于所述的兩條長隔板之間。根據(jù)本發(fā)明的再一個優(yōu)選實施例，所述的光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)的反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)反應(yīng)區(qū)配置中所述的長隔板和短隔板為多條，且平均分布于光反應(yīng)器內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，所述的光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)中所述的長隔板和短隔板相對于反應(yīng)區(qū)的中線對稱分布。根據(jù)本發(fā)明的又一個優(yōu)選實施例，所述的光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)中所述的長隔板和短隔板上具有氣孔結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的再一個優(yōu)選實施例，所述的光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)中相對于反應(yīng)區(qū)的中線，最外側(cè)的長隔板上無氣孔結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，公開了一種包含上述光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)的光反應(yīng)器，其中 所述光反應(yīng)器包括光反應(yīng)器主體，可轉(zhuǎn)動的機械軸和支撐底座，其特征在于所述光反應(yīng)器主體是扁平狀立方體封閉式結(jié)構(gòu)，并通過氣體進出口和物料進出口與外部系統(tǒng)連接，所述光反應(yīng)器主體由兩個受光面面板、頂部邊框和底部邊框，以及左側(cè)邊框和右側(cè)邊框組成，所述頂部邊框、底部邊框，左側(cè)邊框和右側(cè)邊框用于固定兩個受光面面板；所述光反應(yīng)器主體的底部邊框通過所述可轉(zhuǎn)動的機械軸與所述支撐底座連接；如上述的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)，所述光反應(yīng)區(qū)被長隔板左右分割為液體上升區(qū)域和液體下降區(qū)域；所述光反應(yīng)器主體具有進氣口和出氣口，進氣口位于所述光反應(yīng)器液體上升區(qū)域一側(cè)的邊框上，出氣口位于光反應(yīng)器主體的頂部邊框上；所述光反應(yīng)器主體具有進料口和出料口，進料口與進氣口同側(cè)設(shè)置，出料口位于液體下降區(qū)域一側(cè)的邊框上。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，其中所述的光反應(yīng)器中所述的在所述液體上升區(qū)域的底部設(shè)置有氣體分布器，所述氣體分布器通過進氣口與外部進氣管路連接。根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，還公開了一種培養(yǎng)光能生物的方法，該方法使用上述的光反應(yīng)器，光合微生物在光反應(yīng)區(qū)內(nèi)培養(yǎng)和反應(yīng)，培養(yǎng)液通過進料口進入光反應(yīng)器主體， 在液體上升區(qū)域從反應(yīng)器底部上升，至高于長隔板時流入液體下降區(qū)域，并通過出料口流出，外部進氣管路提供的氣體通過進氣口經(jīng)氣體分布器進入光反應(yīng)區(qū)，經(jīng)過培養(yǎng)液上升，或同時攜帶光合微生物產(chǎn)生的氣體上升，從培養(yǎng)液釋放進入所述光反應(yīng)器主體的氣體收集區(qū)，然后通過出氣口排出和收集，光合微生物產(chǎn)生的液態(tài)產(chǎn)物由培養(yǎng)液攜帶出反應(yīng)器，經(jīng)分離提純裝置收集。本發(fā)明公開的光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)的光反應(yīng)器、光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)光能生物的方法可以實現(xiàn)在光能生物培養(yǎng)過程中，在所述反應(yīng)區(qū)內(nèi)的反應(yīng)物的反應(yīng)比表面積大、通氣性好以及反應(yīng)物混合均勻、循環(huán)性好的優(yōu)點。


通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的一種光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)中包含光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)的光反應(yīng)器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的一種光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例的一種光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)的俯視圖。 附圖中相同或相似的附圖標記代表相同或相似的部件。
具體實施例方式為了更好地理解和闡釋本發(fā)明，下面將參照圖1-3對本發(fā)明作進一步的詳細描述。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的一種光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)中包含光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)的光反應(yīng)器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，光反應(yīng)器包括光反應(yīng)器主體100，機械軸結(jié)構(gòu)102和支撐底座200。所述光反應(yīng)器主體100通過機械軸結(jié)構(gòu)102與支撐底座200連接。所述光反應(yīng)器主體100是扁平狀立方體封閉式結(jié)構(gòu)，通過氣體進出口 107、108和物料進出口 109、110與外部系統(tǒng)連接。所述光反應(yīng)器主體由兩個受光面面板101、頂部邊框1101 和底部邊框1102，以及左側(cè)邊框1103和右側(cè)邊框1104組成。所述頂部邊框1101、底部邊框1102，左側(cè)邊框1103和右側(cè)邊框1104用于固定兩個受光面面板101。所述支撐底座200 是立方體中空結(jié)構(gòu)。所述光反應(yīng)區(qū)1056位于光反應(yīng)器的主體100內(nèi)，用于培養(yǎng)光合微生物和收集光合微生物的產(chǎn)物。光反應(yīng)區(qū)1056中具有并行設(shè)置的長隔板結(jié)構(gòu)103和短隔板結(jié)構(gòu)104，所述光反應(yīng)區(qū)1056位于光反應(yīng)器的主體100內(nèi)，所述光反應(yīng)區(qū)1056由液體上升區(qū)域105和液體下降區(qū)域106構(gòu)成。所述長隔板結(jié)構(gòu)103的一端與所述光反應(yīng)器主體100的底部邊框1102的內(nèi)表面密封連接，側(cè)面與光反應(yīng)器主體100的內(nèi)面密封連接，另一端與光反應(yīng)器主體100的頂部邊框1101的內(nèi)表面間隔一定距離D1。所述短隔板結(jié)構(gòu)104與所述長隔板結(jié)構(gòu)103并行設(shè)置，所述短隔板104的側(cè)面與反應(yīng)器主體110的內(nèi)面密封連接，所述短隔板104與所述底部邊框1102的內(nèi)表面間隔一定距離d，而與所述頂部邊框1101的內(nèi)表面間隔一定距離 D2，其中D2 > D1。具體距離間隔大小可參見圖2所示。制作長隔板103和短隔板104的材料通常采用金屬材料，例如不銹鋼、鋁等，也可以采用防腐蝕性較好的化學(xué)材料等。根據(jù)不同的反應(yīng)物類型和光反應(yīng)環(huán)境，可以對材料進行多種選擇。在所述光反應(yīng)器主體100的底部邊框一側(cè)設(shè)置有氣體分布器111，在右側(cè)邊框 1104—側(cè)設(shè)置有進氣口 107，在頂部邊框一側(cè)設(shè)置有出氣口 108。在所述光反應(yīng)器的實際操作和運行過程中，通過外部進氣管路，如噴氣泵等。氣體利用進氣口 107進入氣體分布器 111，而后通過氣體分布器111表面的氣孔噴出，而后與反應(yīng)物(如料液)混合，發(fā)生反應(yīng)。 氣體分布器111通常的形狀為扁平狀，其內(nèi)為中空設(shè)置。其中，在所述氣體分布器111的一個側(cè)面上布有多個小孔，用于出氣。優(yōu)選地，氣體分布器111為延長至或接近長隔板103端的散氣管(如圖所示)，散氣管的左右兩側(cè)設(shè)置有一排散氣孔(圖中未示出)。在所述光反應(yīng)器主體100位于短隔板一側(cè)的底部邊框設(shè)有進料口 109。水或培養(yǎng)液可以通過水泵等供水系統(tǒng)進入循環(huán)系統(tǒng)(屬外部系統(tǒng)，圖中未示出)，反應(yīng)物(光能微生物和/或養(yǎng)料)通過管路系統(tǒng)(屬外部系統(tǒng)，圖中未示出)與水混合，而后通過進料口進入光反應(yīng)器主體100。當氣體通過管路和反應(yīng)物(光能微生物和/或養(yǎng)料)進入光反應(yīng)器主體100后，由于氣體的作用，料液被不斷攪拌并在光反應(yīng)器主體100的光反應(yīng)區(qū)1056的液體上升區(qū)域105發(fā)生充分反應(yīng)，而后氣體到達光反應(yīng)器主體100的氣體收集區(qū)(圖示的液體上升區(qū)域105上部的空間)，從出氣口 108排出，有用氣體經(jīng)過收集處理。在所述光反應(yīng)器主體100位于長隔板103 —側(cè)的底部邊框1102設(shè)有出料口 110。用于培養(yǎng)藍藻等光能生物的培養(yǎng)液通過進料口 109進入光反應(yīng)器主體100，在液體上升區(qū)域105從反應(yīng)器底部上升，至高于長隔板103時流入液體下降區(qū)域106，并通過出料口 110流出。在本發(fā)明中，培養(yǎng)的光合微生物或其它微生物或植物在培養(yǎng)液中進行繁殖和光反應(yīng)，因此培養(yǎng)液停留在光反應(yīng)器內(nèi)的部分即構(gòu)成所述光反應(yīng)器主體100的光反應(yīng)區(qū)1056。 外部進氣管路提供的氣體通過氣體分布器111進入光反應(yīng)區(qū)1056，攜帶從光合微生物或其它微生物或植物產(chǎn)生的氣體上升，從培養(yǎng)液釋放，進入所述光反應(yīng)器主體100的頂部空間， 即氣體收集區(qū)。優(yōu)選的，液體上升區(qū)域105的邊框上也設(shè)置出料口(圖中未示出)。在培養(yǎng)過程中液體上升區(qū)域的邊框上設(shè)置的出料口關(guān)閉，而只在清洗反應(yīng)器的時候使用。也就是說，在需要清洗反應(yīng)器(例如發(fā)現(xiàn)微生物出現(xiàn)污染或大量死亡而沉淀的時候)，就停止在進料口的輸入，并打開液體上升區(qū)域的邊框上設(shè)置的出料口，放出培養(yǎng)液。這種設(shè)計大大增加了清洗反應(yīng)器的效果和效率。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在光反應(yīng)器主體100的頂部邊框1101上設(shè)置有多個連接口 112(圖示為6個，相對于光反應(yīng)器主體100的中線對稱分布)，用于連接傳感器裝置。所述傳感器裝置用于測定所述光反應(yīng)器的主體100的受光照強度、溫度、光反應(yīng)器主體100內(nèi)的氣體含量等信息，由于影響光能微生物的繁殖和生長的因素中，光照和氣體含量是影響光能微生物高密度培養(yǎng)的關(guān)鍵因素。光能生物在不同生長狀況下所需要的光照強度和氣體含量不同?；谏鲜鲈?，設(shè)置了可轉(zhuǎn)動的機械軸102，這樣可以通過機械軸結(jié)構(gòu)102調(diào)節(jié)光反應(yīng)器主體100的角度，達到調(diào)節(jié)光反應(yīng)器主體100的受光面101的受光照強度的效果。支撐底座200如圖所示為立方體框架結(jié)構(gòu)，四個底角可以利用塑料墊腳結(jié)構(gòu)吸附地面，達到支撐光反應(yīng)器主體100，并固定所述光反應(yīng)器100的效果。通常支撐底座200利用金屬材料制作，同時在所述支撐底座200的中間區(qū)域可以包含有附屬結(jié)構(gòu)(圖中未示出)， 例如充氣機，水泵等。當然所述附屬結(jié)構(gòu)也可以獨立于上述結(jié)構(gòu)而在支撐底座外部設(shè)置。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的一種光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)的俯視圖。如圖2所示，光反應(yīng)器主體100包括受光面101、頂部邊框1101和底部邊框1102， 以及左側(cè)邊框1103和右側(cè)邊框1104組成，所述頂部邊框1101、底部邊框1102，左側(cè)邊框 1103和右側(cè)邊框1104用于固定受光面101。光反應(yīng)區(qū)1056(可參見圖1，以下相同)內(nèi)具有并行設(shè)置的長隔板103和多個短隔板結(jié)構(gòu)104，用于培養(yǎng)光合微生物和收集光合微生物的產(chǎn)物。所述光反應(yīng)區(qū)1056由液體上升區(qū)域105和液體下降區(qū)域106構(gòu)成(在圖中分別示出)，所述長隔板結(jié)構(gòu)103的一端與所述光反應(yīng)器主體100的底部邊框1102的內(nèi)表面密封連接，側(cè)面與光反應(yīng)器主體100的內(nèi)面密封連接，另一端與光反應(yīng)器主體100的頂部邊框1101的內(nèi)表面間隔一定距離Dl。Dl通常在10-25cm，優(yōu)選15-20cm。所述短隔板結(jié)構(gòu)104與所述長隔板結(jié)構(gòu)103并行設(shè)置，所述短隔板104的側(cè)面與反應(yīng)器主體110的內(nèi)面密封連接，所述短隔板104與所述底部邊框1102 的內(nèi)表面間隔一定距離d。Dl通常在2-5cm，優(yōu)選3-5cm。所述短隔板104與所述頂部邊框 1101的內(nèi)表面間隔一定距離D2，其中D2 > Dl0 D2通常在15_30cm，優(yōu)選20_25cm。在光反應(yīng)器主體100內(nèi)根據(jù)培養(yǎng)液被上下劃分為光反應(yīng)區(qū)1056和氣體收集區(qū) (在液體上升區(qū)域105上部的空間)，另外，所述光反應(yīng)區(qū)1056被長隔板103左右分割為液體上升區(qū)域105和液體下降區(qū)域106，短隔板104在液體上升區(qū)域105中平行分布，另外，所述長隔板103的側(cè)面與光反應(yīng)器主體100的內(nèi)面密封連接，各短隔板104與光反應(yīng)器主體 100的內(nèi)面密封連接。針對氣體分布器111的功能和作用以及位置在圖1中已經(jīng)描述，在此不再贅述， 圖2中顯示的氣體分布器111與圖1中相同。其中，當反應(yīng)物(如料液)通過進料口(圖 2中未示出)進入光反應(yīng)器主體100時可以選擇直接或間接進入光反應(yīng)器主體100的光反應(yīng)區(qū)1056，反應(yīng)物在外力作用下(例如，可以通過泵等機械裝置提供外力)不斷上升，越過長隔板103的頂端，通過長隔板103與所述光反應(yīng)器主體100的上部的間隔，在重力作用下下降，進入液體下降區(qū)域106，而后在重力作用下通過出料口流出光反應(yīng)器主體100外。由于光能生物通常以懸浮態(tài)生活在料液中，所述的短隔板104將光反應(yīng)區(qū)1056分割成幾個更小的空間，氣體在每個空間中均勻分布，不斷上升，給反應(yīng)物(如料液)提供充足的氣體，同時對反應(yīng)物(如料液)起到一個攪拌的作用，達到更好的循環(huán)效果。優(yōu)選地，所述短隔板104上分布有氣孔結(jié)構(gòu)，可以使得短隔板104之間也存在反應(yīng)物(如料液)之間的混合攪拌反應(yīng)，從而使得反應(yīng)物之間進一步發(fā)生二次反應(yīng)并進一步混合攪拌，達到反應(yīng)更加充分的效果。圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例的一種光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)的俯視圖。如圖3所示，在圖2中已經(jīng)描述的相同的結(jié)構(gòu)在此不再贅述，其中圖3中的長隔板103的數(shù)量是2條，沿光反應(yīng)區(qū)1056(可參見圖1，以下相同)的中線位置對稱分布，而短隔板104是多條，所述的長隔板103位于所述光反應(yīng)器主體100的內(nèi)部的兩端，而多條短隔板104與所述長隔板103并行設(shè)置，且均勻分布于所述的兩條長隔板103之間；氣體分布器111的兩端分別與兩條長隔板103密封連接，當然，也可以與兩條長隔板103之間具有一定距離，同時短隔板104上也可以分布有氣孔結(jié)構(gòu)(圖中未示出)。優(yōu)選地，所述長隔板的數(shù)量不局限為2條，可以有多條，但是最外側(cè)的兩條長隔板上不具有氣孔結(jié)構(gòu)，而中間的長隔板結(jié)構(gòu)可以具有氣孔結(jié)構(gòu)。同時，最外側(cè)的兩條長隔板的頂部高于中間的其他長隔板，這樣可以在最外側(cè)的兩條長隔板之間的區(qū)域形成一個大的光反應(yīng)區(qū)，達到反應(yīng)物之間的充分的反應(yīng)和循環(huán)攪拌。更加優(yōu)選地，所述中間的長隔板也是對稱均勻分布的，所述的長隔板和短隔板相對于反應(yīng)區(qū)的中線對稱分布，這樣在最外側(cè)兩端的長隔板之間就形成了規(guī)則的光反應(yīng)區(qū)， 氣體和反應(yīng)物(如料液)可以從兩側(cè)邊框或者底部邊框上的進氣口(未示出)和進料口 (未示出)進入，在規(guī)則的光反應(yīng)區(qū)中不斷反應(yīng)、攪拌，達到最佳的充分反應(yīng)效果。本發(fā)明公開的光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)中的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)正是因為采用了長短不同的隔板布局，使得在光能生物培養(yǎng)過程中，在所述光反應(yīng)區(qū)內(nèi)的反應(yīng)物的反應(yīng)比表面積大、通氣性好且反應(yīng)物混合均勻、循環(huán)性好。此外，本發(fā)明還公開了一種培養(yǎng)光能生物的方法，該方法使用上述的光反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)培養(yǎng)所述光能生物和收集能源物質(zhì)(如乙醇等替代能源產(chǎn)品)的效果。在本發(fā)明的一個方面，帶有光能生物的培養(yǎng)液通過進料口進入光反應(yīng)器主體，在液體上升區(qū)域從反應(yīng)器底部上升，至高于長隔板時流入液體下降區(qū)域，并通過出料口流出。培養(yǎng)液停留在反應(yīng)器內(nèi)的部分即構(gòu)成所述光反應(yīng)器主體的光反應(yīng)區(qū)，培養(yǎng)的光能生物在培養(yǎng)液中進行繁殖和光反應(yīng)。外部進氣管路提供的氣體(二氧化碳等碳源)通過氣體分布器進入光反應(yīng)區(qū)，攜帶從光合微生物或其它微生物或植物產(chǎn)生的氣體(如甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、氫氣等)或是易揮發(fā)的液體(甲醇、乙醇等)上升，從培養(yǎng)液釋放，進入所述光反應(yīng)器主體的頂部空間，即氣體收集區(qū)。氣體從反應(yīng)器的頂部邊框的出氣口排出和被收集，用于替代能源用途。光合微生物產(chǎn)生的液態(tài)產(chǎn)物由培養(yǎng)液攜帶出反應(yīng)器，經(jīng)分離提純裝置收集。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化涵括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。此夕卜，顯然“包括”一詞不排除其他部件、單元或步驟，單數(shù)不排除復(fù)數(shù)。系統(tǒng)權(quán)利要求中陳述的多個部件、單元或裝置也可以由一個部件、單元或裝置通過軟件或者硬件來實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)，所述光反應(yīng)區(qū)位于光反應(yīng)器內(nèi)，所述光反應(yīng)器包括光反應(yīng)器主體，可轉(zhuǎn)動的機械軸和支撐底座，所述光反應(yīng)器主體是具有受光面的立方體封閉式結(jié)構(gòu)，并通過所述可轉(zhuǎn)動的機械軸與所述支撐底座連接，其中所述光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)位于光反應(yīng)器的主體內(nèi)，其特征在于所述光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)具有并行設(shè)置的長隔板和短隔板結(jié)構(gòu)；所述光反應(yīng)器主體由兩個受光面、頂部邊框和底部邊框，以及左側(cè)邊框和右側(cè)邊框組成；所述長隔板結(jié)構(gòu)的一端與所述光反應(yīng)器主體的底部邊框的內(nèi)表面密封連接，側(cè)面與光反應(yīng)器主體的內(nèi)表面密封連接，另一端與光反應(yīng)器主體的頂部邊框的內(nèi)表面間隔一定距離 Dl ；所述短隔板結(jié)構(gòu)與所述長隔板結(jié)構(gòu)并行設(shè)置，所述短隔板的側(cè)面與反應(yīng)器主體的內(nèi)表面密封連接，所述短隔板與所述底部邊框的內(nèi)表面間隔一定距離d，而與所述頂部邊框的內(nèi)表面間隔一定距離D2，其中D2 > D1。
2.如權(quán)利要求1所述的光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)，其中所述的長隔板為一條，而短隔板為多條。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)，其中所述的長隔板位于所述光反應(yīng)器主體內(nèi)部的一端，而所述短隔板與所述長隔板并行設(shè)置，且位于光反應(yīng)器主體內(nèi)部的另一端。
4.如權(quán)利要求1所述的光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)，其中所述的長隔板為兩條，而短隔板為多條。
5.如權(quán)利要求1或4所述的光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)，其中所述的長隔板位于所述光反應(yīng)器主體內(nèi)部的兩端，而多條短隔板與所述長隔板并行設(shè)置，且均勻分布于所述的兩條長隔板之間。
6.如權(quán)利要求4或5所述的光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)，其中所述的長隔板和短隔板相對于反應(yīng)區(qū)的中線對稱分布。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)，其中所述短隔板上具有氣孔結(jié)構(gòu)。
8.一種光反應(yīng)器，包括光反應(yīng)器主體，可轉(zhuǎn)動的機械軸和支撐底座，其特征在于 所述光反應(yīng)器主體是扁平狀立方體封閉式結(jié)構(gòu)，所述光反應(yīng)器主體由兩個受光面面板、頂部邊框和底部邊框，以及左側(cè)邊框和右側(cè)邊框組成，所述頂部邊框、底部邊框，左側(cè)邊框和右側(cè)邊框用于固定所述兩個受光面面板；所述光反應(yīng)器主體的底部邊框通過所述可轉(zhuǎn)動的機械軸與所述支撐底座連接； 權(quán)利要求1-7中任一項定義的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)，所述光反應(yīng)區(qū)被長隔板左右分割為液體上升區(qū)域和液體下降區(qū)域；所述光反應(yīng)器主體具有進氣口和出氣口，進氣口位于所述光反應(yīng)器液體上升區(qū)域一側(cè)的邊框上，出氣口位于光反應(yīng)器主體的頂部邊框上；所述光反應(yīng)器主體具有進料口和出料口，進料口與進氣口同側(cè)設(shè)置，出料口位于液體下降區(qū)域一側(cè)的邊框上。
9.如權(quán)利要求8所述的光反應(yīng)器，其中在所述液體上升區(qū)域的底部設(shè)置有氣體分布器，所述氣體分布器通過進氣口與外部進氣管路連接。
10. 一種培養(yǎng)光合微生物的方法，其中采用如權(quán)利要求8-9中任一項定義的光反應(yīng)器， 光合微生物在光反應(yīng)區(qū)內(nèi)培養(yǎng)和反應(yīng)，培養(yǎng)液通過進料口進入光反應(yīng)器主體，在液體上升區(qū)域從反應(yīng)器底部上升，至高于長隔板時流入液體下降區(qū)域，并通過出料口流出，外部進氣管路提供的氣體通過進氣口經(jīng)氣體分布器進入光反應(yīng)區(qū)，經(jīng)過培養(yǎng)液上升，從培養(yǎng)液釋放進入所述光反應(yīng)器主體的氣體收集區(qū)，然后通過出氣口排出和收集，光合微生物產(chǎn)生的液態(tài)產(chǎn)物由培養(yǎng)液攜帶出反應(yīng)器，經(jīng)分離提純裝置收集。
全文摘要
一種光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)，所述光反應(yīng)器包括光反應(yīng)器主體，可轉(zhuǎn)動的機械軸和支撐底座，其中所述光反應(yīng)區(qū)位于光反應(yīng)器的主體內(nèi)，其特征在于所述光反應(yīng)區(qū)具有并行設(shè)置的長隔板和短隔板結(jié)構(gòu)；所述長隔板結(jié)構(gòu)的一端與光反應(yīng)器主體的頂部邊框的內(nèi)表面間隔一定距離D1；所述短隔板與所述頂部邊框的內(nèi)表面間隔一定距離D2，其中D2＞D1。本發(fā)明還公開了一種培養(yǎng)光能生物的方法。本發(fā)明公開的光能生物培養(yǎng)系統(tǒng)的光反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)光能生物的方法具有光反應(yīng)比表面積大、通氣性好以及反應(yīng)物混合均勻、循環(huán)性好的優(yōu)點。
文檔編號C12M1/08GK102465088SQ20111026395
公開日2012年5月23日 申請日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者徐志農(nóng), 范文俊, 鄭曉光 申請人:浙江齊成碳能科技有限公司