培養(yǎng)藻類和原核生物的薄膜裝置、生物反應器和生物反應器系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種培養(yǎng)藻類和原核生物的薄膜裝置、生物反應器和生物反應器系統(tǒng)，屬于藻類制備培養(yǎng)技術領域。
【背景技術】
[0002]微藻能夠利用簡單的礦物質營養(yǎng)素，在光合作用(日光和人工照明)的情況下，將0)2和水轉化為我們生活需要的各種有機化合物(如色素、蛋白質、氨基酸、維生素和脂肪酸、多糖和礦物質等人體必需的營養(yǎng)成份)。由于藻類具有高效光利用率，以及從周圍環(huán)境中快速高效吸收營養(yǎng)素(如CO2、氮、磷等)并轉化成有機化合物的能力，使藻類具有解決食品短缺、能源危機和0)2減排的巨大經濟潛力。
[0003]在相關技術中，利用具體各種不同形狀并安裝在室內空間中的光生物反應器作為用于養(yǎng)殖微藻的養(yǎng)殖設備。光生物反應器用玻璃如昂貴的耐熱玻璃(pyrex)形成，該耐熱玻璃增加透光度并用于巴氏滅菌或其應用材料。另外，光生物反應器包括人工照明裝置。因此，將投入更多的資金和技術來制造光生物反應器，且在制成光生物反應器之后需要很多費用來維護/修理和操作光生物反應器。為擴大光生物反應器的規(guī)模要花很多費用，另外，由于光生物反應器需要寬闊空間，所以光生物反應器涉及空間限制。而且，應供應和定期更換用于養(yǎng)殖微藻的培養(yǎng)基。另外，應清除微藻生長時所產生的排泄物和干擾海微藻的生長的代謝物。也就是說，有制造成本增加和發(fā)生空間限制的局限性。此外，需要用于管理和操作光生物反應器的人力、設備和費用。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是:提供一種制備藻類成本低，管理和生產簡單的培養(yǎng)藻類和原核生物的薄膜裝置、生物反應器和生物反應器系統(tǒng)。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是:
[0006]本實用新型提供的培養(yǎng)藻類和原核生物的薄膜裝置，所述薄膜裝置具有兩個彼此相對的內面并且彼此相對的內面具有若干個隔縫，每兩個相鄰的隔縫形成一個單獨腔室，其特征在于，所述隔縫不完全隔離兩個腔室，所有單獨腔室的底部是相通的，形成第一無阻連接腔室。
[0007]進一步的，所有單獨腔室的頂部是相通的，形成第二無阻連接腔室。
[0008]所述薄膜裝置具有一個或多個用于為藻類提供二氧化碳，煙道氣，熱能，制冷或營養(yǎng)物的供養(yǎng)設備，所述供養(yǎng)設備通過一條或多條軟管與設備連接，并部分處于系統(tǒng)內部。
[0009]兩個內面分別擁有兩條外緣寬邊和兩條外緣長邊并且兩個相對內面的彼此相對的外緣寬邊相連接，形成了具有薄膜內面的管狀薄膜并且管狀薄膜內面擁有2個內表面。
[0010]薄膜裝置的寬度在0.2米與6米之間，尤其是在0.5米與2米之間。
[0011]兩個相鄰隔縫的距離是2厘米至200厘米，優(yōu)選的，其距離值在5厘米與20厘米之間。所述薄膜材料的薄膜厚度為0.1毫米至100毫米，優(yōu)選的，所述薄膜材料的薄膜厚度為0.2毫米和5毫米之間。
[0012]薄膜裝置長度在0.5米與3萬米之間，優(yōu)選的，其中所述長度值為2米至100米。
[0013]本實用新型中所述薄膜膜材料為導光體；薄膜材料擁有納米顆粒和/或微米顆粒，其對薄膜材料的物理和/或化學特性產生影響；所述薄膜材料具有涂層，所述薄膜材料和/或涂層被可以用作光譜過濾器和/或用做半透鏡。薄膜的材料可以根據不同情況的需要，通過加入不同元素，如微米或納米顆粒完成。
[0014]本實用新型還提供一種培養(yǎng)藻類和原核生物的生物反應器，由若干個上述所述的薄膜裝置排列連接制成。生物反應器中薄膜裝置的一個或兩個外緣長邊被密封，以使液體藻類混合物貯存在生物反應器中，并且有生物反應器開口。
[0015]所述的生物反應器有一個用于冷卻或加熱所述藻液的溫控設備，所述溫控設備具有一條制熱/冷卻管，其與藻液進行熱交換接觸。
[0016]所述的生物反應器有一條固定管，薄膜裝置以懸掛形式與其固定。
[0017]所述的生物反應器有一臺用于為藻液注入二氧化碳或煙道氣的注氣設備，注氣設備由一條注氣管連接，其被藻液包圍。
[0018]所述的生物反應器有一臺用于從藻液中收割藻類的收割設備，所述收割設備由一條收割管連接。
[0019]生物反應器的排列方式選自直線的，圓形，部分圓形，橢圓形，部分橢圓形，彎曲或傾斜中的一種或多種的組合。
[0020]生物反應器的排列通過一臺控制或調節(jié)單元與一臺相配的調設單元來調節(jié)。
[0021]生物反應器的排列通過傳感器信號為基礎來調節(jié)，所述傳感器是用于測量藻液中的光強度、太陽位置、光波長、波長條件的。
[0022]生物反應器上設有溢流閥，溢流閥是單項閥。
[0023]本實用新型還提供一種培養(yǎng)藻類和原核生物的生物反應器系統(tǒng)，由上述的生物反應器組成，所述的生物反應器系統(tǒng)安裝在一個框架上，其中所述生物反應器以一個接一個排列方式排列。
[0024]所述的生物反應器系統(tǒng)還包括風能發(fā)電裝置和太陽能發(fā)電裝置。
[0025]一種培養(yǎng)藻類和原核生物的膜系統(tǒng)，包括所述的生物反應器系統(tǒng)。
[0026]本實用新型涉及的生物反應器，其最少包括兩個通過第一連接方式連接的培養(yǎng)腔室。此外，本實用新型還涉及一種光合生物反應器農場。
[0027]藻類和原核生物將被培養(yǎng)于生物反應器中并大量生產。通常，培養(yǎng)會除自養(yǎng)方式夕卜，同樣通過混養(yǎng)和/或異養(yǎng)和發(fā)酵方式得以實現。
[0028]將光合與活性表面面積最大化，盡量縮短光路對光合生物反應器的規(guī)劃與對使用者提供了重要的生產參數。光合生物反應器的另外一個挑戰(zhàn)在將系統(tǒng)擴展至龐大產化業(yè)規(guī)模，在于普遍適用性和力學承載度方面的性價比。
[0029]該目地是通過一種薄膜裝置，尤其用于為培養(yǎng)光合活性生物體提供一個生物反應器，使用透明的薄膜材料，特別是一種聚乙烯材料，其中所述薄膜裝置具有兩個彼此相對的內面并且彼此相對的內面擁有一個隔縫，由此產生兩個單獨腔室，其中此隔縫并不完全將兩個腔室隔離，從而使得兩個單獨腔室形成第一無阻連接。
[0030]由此可以提供一種用來制造生物反應器的可擴展的薄膜裝置。此外，薄膜裝置簡易的結構成就了生物反應器的低成本生產。
[0031]一個“薄膜”的特征在于，與它的厚度相比，它具有大面積的擴張性，從而產生一種柔韌性。
[0032]一種“透明”的薄膜材料的特點在于可以使培養(yǎng)光合活性生物必要的光波長穿透。薄膜可以作為濾光器，寬帶濾光器或不均勻視覺濾波器。
[0033]薄膜裝置可以最簡單的形式在除去隔縫以外擁有兩層彼此重疊的薄膜。該“隔縫”是不能使藻類與可能使用的培養(yǎng)液和營養(yǎng)液所滲透。隔縫可以通過焊接或粘接薄膜裝置完成。
[0034]“兩個單獨腔室”是指兩個在可以在里面培養(yǎng)藻類的腔室。
[0035]第一無阻連接腔室允許藻類從第一個單獨腔室進入第二個單獨腔室，同時交換培養(yǎng)液或營養(yǎng)液。隔縫大幅度增加了用于生產的生物反應器的外表面，使得提高藻類受光率。
[0036]本實用新型的有益效果:
[0037]本實用新型的藻類培養(yǎng)裝置、生物反應器及其生物反應系統(tǒng)制造成本低，且沒有空間限制，方便而經濟地實現大規(guī)模微藻養(yǎng)殖。
[0038]1:無盡的膜系統(tǒng)。
[0039]2:可以適用于各種地區(qū)，地域，面積。
[0040]3:每平米水容量極高。
[0041]4:可擴大規(guī)模的。
[0042]5:可以與溫室結合，也可以不用溫室。
[0043]6:低成本。
[0044]7:可以與工業(yè)系統(tǒng)結合。
【附圖說明】
[0045]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0046]圖1:本實用新型實施例1的薄膜裝置的示意圖。
[0047]圖2:本實用新型實施例2的由薄膜裝置制作的一個用于培養(yǎng)和收割藻類的生物反應器示意圖。
[0048]圖3:本實用新型實施例3以直線形式連續(xù)排列在框架上的生物反應器系統(tǒng)示意圖。
[0049]圖4:本實用新型實施例4以直線形式排列擁有彎角的生物反應器示意圖。
[0050]圖5:本實用新型實施例5以橢圓形式排列的生物反應器示意圖。
[0051]圖6:本實用新型實施例6排列在屋頂的生物反應器示意圖。
[0052]圖7:本實用新型實施例7多個以直線形式連續(xù)排列在框架上的生物反應器示意圖。
[0053]圖中，103隔縫，107單獨腔室，111第一無阻連接腔室，113第二無阻連接腔室，115外緣寬邊，119外緣長邊，125薄膜內面，240制熱/冷卻管，250注氣管，260收割管，270固定管，280溢流閥，223生物反應器開口，201生物反應器，323框架，302第一生物反應器部分，304第二生物反應器部分，381屋頂。
【具體實施方式】
[0054]實施例1
[0055]如圖1所示，本實施例提供一種管狀薄膜裝置。
[0056]本實施例提供的培養(yǎng)藻類和原核生物的薄膜裝置，所述薄膜裝置具有兩個彼此相對的內面并且彼此相對的內面具有若干個隔縫，每兩個相鄰的隔縫形成一個單獨腔室，所述隔縫不完全隔離兩個腔室，所有單獨腔室的底部是相通的，形成第一無阻連接腔室。
[0057]進一步的，所有單獨腔室的頂部是相通的，形成第二無阻連接腔室。
[0058]在一種實施案中，彼此對立的內面擁有η個不完全隔離兩個相鄰腔室的隔縫，其中η是一個大于一的自然數，從而產生η+1個單獨腔室，特別是通過第一連接腔室和/或第二連接腔室被整體持續(xù)連接。這樣可以建立一個無盡的