專利名稱：太陽能內光源微藻生物反應器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于太陽能光熱利用和生物工程技術領域，尤其涉及一種太陽能內光源微藻生物反應器。
背景技術：
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器。前者是目前大規(guī)模生產普遍采用的裝置，它技術簡單、建設和生產成本低，缺點是太陽能利用率低，培養(yǎng)密度和單位面積產量自然就低，主要原因是光照表面積體積比?。缓笳叩靡嬗诠庹毡砻娣e體積比大，有較高的太陽能利用率，培養(yǎng)密度和單位面積產量比前者大得多，缺點是技術復雜、建設和生產成本高，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。由于封閉式反應器的內部空間狹小，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)也安裝在其內部的藻液中，當反應器內表面出現(xiàn)微藻掛壁時，從內壁清洗，無論自動還是手動成本都很高，大規(guī)模生產應用時，該問題顯得更為突出

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種同時兼具開放式光生物反應器和封閉式光生物反應器兩者優(yōu)點的太陽能內光源微藻生物反應器，它結構簡單、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 問題，本發(fā)明采用以下技術方案:太陽能內光源微藻生物反應器，包括跑道池、攪拌葉輪、供氣裝置和供液裝置，跑道池內設有太陽能內光源模塊。太陽能內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。太陽能內光源模塊為導光槽，導光槽的開口向上。導光槽為矩形導光槽或桶形導光槽。太陽能內光源模塊由導光槽和聚光槽組成，聚光槽的開口向上，聚光槽的出口與其下部的導光槽的開口連接。導光槽為矩形導光槽或桶形導光槽，聚光槽為變形CPC槽或錐形聚光槽。變形CPC槽內表面鍍半透半反膜。太陽能內光源模塊與跑道池的跑道方向成任意夾角方向放置。太陽能內光源模塊平行或垂直跑道池的跑道方向放置。太陽能內光源模塊有多個，多個太陽能內光源模塊等間隔地擺成陣列。針對現(xiàn)有光生物反應器存在的問題，發(fā)明人以跑道池為基礎，通過增設結構簡單成本低的太陽能內光源模塊，充分結合了開放式光生物反應器和封閉式光生物反應器兩者優(yōu)點。因為太陽能內光源模塊具有聚光傳光導光功能，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，改善了光生物反應器的太陽能利用率，大大提高了開放式光生物反應器的培養(yǎng)密度。跑道池中太陽能內光源模塊的結構設計帶來的另一好處是清洗掛壁微藻極為方便。由于內設太陽能內光源模塊，本發(fā)明內部空間同樣狹小，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)明太陽能內光源微藻生物反應器的結構原理圖。圖2是本發(fā)明中太陽能內光源模塊(變形CPC槽+矩形導光槽)的構造圖。圖3是本發(fā)明中太陽能內光源模塊(錐形聚光槽+矩形導光槽)的構造圖。圖4是本發(fā)明中太陽能內光源模塊(矩形導光槽)的構造圖。圖5是本發(fā)明中太陽能內光源模塊(桶形導光槽)的構造圖。圖6是未放入太陽能內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導光槽，8錐形聚光槽，9桶形導光槽，10光照面。
具體實施例方式以下結合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明太陽能內光源微藻生物反應器的技術方案。如圖1所示，本發(fā)明太陽能內光源微藻生物反應器，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內設有太陽能內光源模塊I。其中，關鍵部件太陽能內光源模塊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顯示的是太陽能內光源模塊I的一種方式，由矩形導光槽和變形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光槽7側面和底部，夾角較大的那些光線，只要在CPC槽的接收角范圍內，將被聚積到CPC槽的出口，然后在導光槽7的反射作用下也可以有部分到達導光槽7的側面和底部，進而可以照射到導光槽7外側的藻液中。如果變形CPC槽6內表面鍍半透半反膜，反射的分量將增大，傳到導光槽7側面和底部的光將會更多。與此類似，將圖2中太陽能內光源模塊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顯示的是太陽能內光源模塊I的另一種方式，它只有矩形導光槽或桶形導光槽9,而沒有聚光槽,但同樣可以將光導入藻液中底部。由于沒有聚光部分，傳光效果稍遜于前兩種太陽能內光源模塊1，但結構更簡單，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。沒有太陽能內光源模塊I的藻液內部，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。增設太陽能內光源模塊I后，藻液內部也獲得了足夠的太陽光的照射。根據(jù)實際情況，太陽能內光源模塊I可以有一個或多個，多個太陽能內光源模塊I等間隔地擺成陣列，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)的不同進行調整?？偟脑瓌t是使太陽能內光源模塊I能夠在一天當中接收到盡可能多的陽光。對于封閉式光生物反應器,如罐式和板式光生物反應器，它們的藻液在內部，其它各種附加裝置也安裝在內部，一旦發(fā)生微藻掛壁，清洗很費勁。但是，本發(fā)明中的太陽能內光源模塊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，所以，一旦外表面有微藻掛壁，也很容 易清洗。
權利要求
1.一種太陽能內光源微藻生物反應器，包括跑道池、攪拌葉輪、供氣裝置和供液裝置，其特征在于:所述跑道池內設有太陽能內光源模塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的太陽能內光源微藻生物反應器，其特征在于:所述太陽能內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)權利要求2所述的太陽能內光源微藻生物反應器，其特征在于:所述太陽能內光源模塊為導光槽，導光槽的開口向上。
4.根據(jù)權利要求3所述的太陽能內光源微藻生物反應器，其特征在于:所述導光槽為矩形導光槽或桶形導光槽。
5.根據(jù)權利要求2所述的太陽能內光源微藻生物反應器，其特征在于:所述太陽能內光源模塊由導光槽和聚光槽組成，聚光槽的開口向上，聚光槽的出口與其下部的導光槽的開口連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的太陽能內光源微藻生物反應器，其特征在于:所述導光槽為矩形導光槽或桶形導光槽，所述聚光槽為變形CPC槽或錐形聚光槽。
7.根據(jù)權利要求6所述的太陽能內光源微藻生物反應器，其特征在于:所述變形CPC槽內表面鍍半透半反膜。
8.根據(jù)權利要求1所述的太陽能內光源微藻生物反應器，其特征在于:所述太陽能內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)權利要求8所述的太陽能內光源微藻生物反應器，其特征在于:所述太陽能內光源模塊平行或垂直跑道池的跑道方向放置。
10.根據(jù)權利要求9所述的太陽能內光源微藻生物反應器，其特征在于:所述太陽能內光源模塊有多個，多個太陽能內光源模塊等間隔地擺成陣列。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能內光源微藻生物反應器，包括跑道池、攪拌葉輪、供氣裝置和供液裝置，跑道池內設有太陽能內光源模塊。發(fā)明人以跑道池為基礎，通過增設結構簡單成本低的太陽能內光源模塊，充分結合了開放式光生物反應器和封閉式光生物反應器兩者優(yōu)點。應用本發(fā)明可使藻液深層內部也能獲得光照，極大地增加了培養(yǎng)池中藻液的光照表面積體積比，改善了光生物反應器的太陽能利用率，大大提高了開放式光生物反應器的培養(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)先權日2013年5月6日
發(fā)明者何開巖 申請人:廣西大學