本發明專利技術公開了一種管式光生物反應器CO2細化裝置，主要包括過濾裝置、液體閥門、液體流量計、氣體閥門、氣體流量計、氣液混合三通、軸流徑流復合式迷宮螺旋泵、微氣泡液閥門和微氣泡液三通，其中軸流徑流復合式迷宮螺旋泵包括泵入口、定子、轉子、固定盤、細化盤、蝸殼和泵出口。轉子及定子形成軸流工作腔體，固定盤及細化盤形成徑流工作腔體。本發明專利技術軸流徑流復合式迷宮螺旋泵CO2細化裝置可以將CO2氣體以微米級尺度打入到管式光生物反應器中，規避了轉子與定子安裝精度要求高的問題，氣體經過兩級細化，氣泡細化效果好，微氣泡在管線停留時間久，不至于很快上浮到管頂部，氣液兩相傳質及混合更充分，微藻對CO2的吸收更徹底，從而更好地進行光合作用。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及微藻培養工程領域，特別涉及一種管式光生物反應器CO2細化裝置。
技術介紹
微藻是廣泛分布于陸地及海洋中的光合微生物，其能有效利用光能、二氧化碳、水和無機鹽合成蛋白質、脂肪、碳水化合物及高附加值的生物活性物質，因而其在食品、能源及環境領域擁有廣闊的應用前景。微藻大規模高密度培養是微藻生物產業的關鍵環節，而這依托于高性能的光生物反應器，因此對培養微藻的光生物反應器的研究便一直是微藻生物界研究的重點問題。目前，微藻培養光生物反應器主要有開放式和封閉式兩種。封閉式光生物反應器具有很多優點，如①無污染，能實現單種、純種培養；②培養條件容易控制；③培養密度高、易收獲；④適合于所有微藻的光自養培養；⑤有較高的光照面積與培養體積之比，光能和CO2利用率較高，因此其已成為今后的發展方向。目前封閉式光生物反應器主要有平板式、柱狀氣升式、管式、攪拌式發酵罐、立式吊袋、浮式薄膜袋。管式光生物反應器因比表面積大、光能利用率高、氣液混合及傳質效果好、流速容易控制等優點而被廣泛應用于微藻的工業化培養。以CO2氣體為碳源的光生物反應器必須保證CO2氣體被良好的分散和吸收，通常的做法是將CO2以氣泡的形式通入到光生物反應器中，而這依賴CO2細化裝置來實現。現有的CO2細化裝置打出來的氣泡尺度為毫米級，由于密度的差異，無論管中的藻液處于流動還是靜止狀態，氣泡通入到管式光生物反應器后基本都浮在管的頂部，這不利于微藻對CO2的良好吸收，因而也就不能保證微藻進行充分的光合作用。專利號200420007044.9公布的單端復合齒形迷宮螺旋泵，專利號201410304593.0公布的單端鋸齒形螺紋離式螺旋體微納米氣泡裝置等迷宮螺旋體中，轉子與定子所形成的軸流工作腔體的間隙是影響氣泡尺寸的關鍵因素，如果間隙尺寸過大，那么從泵中出來的氣泡尺寸大，氣泡的細化效果差；如果間隙尺寸過小，理論上氣泡尺寸也可以很小，但實際中泵的安裝精度很難達到。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了克服現有的管式光生物反應器CO2細化裝置及現有的迷宮螺旋體的不足，提供一種將CO2氣泡尺度打為微米級的新型軸流徑流復合式迷宮螺旋泵的管式光生物反應器CO2細化裝置，使CO2氣泡以十分微小的狀態分散于管式光生物反應管線中，能夠保證微藻與CO2氣體充分地接觸，從而進行良好的光合作用。為了達到上述目的，本專利技術所采用的技術方案如下：一種管式光生物反應器CO2細化裝置包括過濾裝置、液體閥門、液體流量計、氣體閥門、氣體流量計、氣液混合三通、軸流徑流復合式迷宮螺旋泵、微氣泡液閥門和微氣泡液三通，其中軸流徑流復合式迷宮螺旋泵包括泵入口、定子、轉子、固定盤、細化盤、蝸殼和泵出口。一種管式光生物反應器CO2細化裝置應用于一種管式光生物反應器，包括水箱、流程泵、藻液閥門、光反應管線。工作時，過濾裝置置于水箱內，微氣泡液三通與光反應管線通過螺紋或者法蘭進行連接；電機帶動轉子及細化盤高速旋轉，將水箱中的液體經過濾裝置、液體閥門、液體流量計、氣液混合三通、泵入口吸入到軸流徑流復合式迷宮螺旋泵，同時也將CO2—空氣混合氣體經氣體閥門、氣體流量計、氣液混合三通、泵入口吸入到軸流徑流復合式迷宮螺旋泵，液體和氣體的流量分別通過調節液體閥門和氣體閥門的開度進行控制，液體和氣體的流量值分別由液體流量計和氣體流量計讀出；轉子及定子形成軸流工作腔體，固定盤及細化盤形成徑流工作腔體，徑流工作腔體的間隙小于軸流工作腔體的間隙；氣液兩相流體在軸流工作腔體內作圓周運動以及軸向運動，隨后進入到徑流工作腔體內作圓周運動及徑向運動；CO2—空氣混合氣體先在軸流工作腔體被高速地摩擦及剪切，然后進入到徑流工作腔體進一步被高速地摩擦及剪切，最終形成大量的微小氣泡摻雜在液體中經微氣泡液閥門及微氣泡液三通流入到光反應管線。光生物反應器內的微藻及培養液在流程泵的作用下沿著光反應管線循環流動，實現微藻與微小氣泡之間的充分接觸，保證微藻進行完全的光合作用。過濾裝置的孔隙小于微藻細胞的直徑，這樣可以使得流入到軸流徑流復合式迷宮螺旋泵內的液體不含有微藻細胞，從而避免了軸流徑流復合式迷宮螺旋泵對微藻細胞的傷害。固定盤及細化盤為直葉片或彎葉片，固定盤及細化盤也可以為直葉片或彎葉片兩兩任意組合而成，氣液混合液在定子與轉子間初步細化，初步細化的混合液經固定盤及細化盤進一步細化氣泡后邊緣甩出，雙階的結構使得混合液中的氣泡細化完全。本專利技術的有益效果是該軸流徑流復合式迷宮螺旋泵CO2細化裝置可以將CO2氣體以微米級尺度打入到管式光生物反應器中，規避了轉子與定子安裝精度要求高的問題，氣體經過兩級細化，氣泡細化效果好，微氣泡在管線停留時間久，不至于很快上浮到管頂部，氣液兩相傳質及混合更充分，微藻對CO2的吸收更徹底，從而更好地進行光合作用。附圖說明圖1為本專利技術一種管式光生物反應器CO2細化裝置。圖2為本專利技術一種管式光生物反應器CO2細化裝置的蝸殼結構。圖3為本專利技術一種管式光生物反應器CO2細化裝置的直葉片細化盤或固定盤。圖4為本專利技術一種管式光生物反應器CO2細化裝置的彎葉片細化盤或固定盤。圖5為本專利技術一種管式光生物反應器CO2細化裝置應用于一種管式光生物反應器。圖中，1—過濾裝置，2—液體閥門，3—液體流量計，4—氣體閥門，5—氣體流量計，6—氣液混合三通，7—軸流徑流復合式迷宮螺旋泵，其中7-1—泵入口，7-2—定子，7-3—轉子，7-4—固定盤，7-5—細化盤，7-6—蝸殼，7-7—泵出口，8—微氣泡液閥門，9—微氣泡液三通，10—水箱，11—流程泵，12—藻液閥門，13—光反應管線。具體實施方式下面將參考附圖對本專利技術進行詳細地描述。如圖1所示，本專利技術一種管式光生物反應器CO2細化裝置包括過濾裝置1、液體閥門2、液體流量計3、氣體閥門4、氣體流量計5、氣液混合三通6、軸流徑流復合式迷宮螺旋泵7、微氣泡液閥門8和微氣泡液三通9，其中軸流徑流復合式迷宮螺旋泵7包括泵入口7-1、定子7-2、轉子7-3、固定盤7-4、細化盤7-5、蝸殼7-6和泵出口7-7。如圖5所示，本專利技術一種管式光生物反應器CO2細化裝置應用于一種管式光生物反應器，包括水箱10、流程泵11、藻液閥門12、光反應管線13。工作時，過濾裝置1置于水箱10內，微氣泡液三通9與光反應管線13通過螺紋或者法蘭進行連接；電機帶動轉子7-3及細化盤7-5高速旋轉，將水箱10中的液體經過濾裝置1、液體閥門2、液體流量計3、氣液混合三通6、泵入口7-1吸入到軸流徑流復合式迷宮螺旋泵7，同時也將CO2—空氣混合氣體經氣體閥門4、氣體流量計5、氣液混合三通6、泵入口7-1吸入到軸流徑流復合式迷宮螺旋泵7，液體和氣體的流量分別通過調節液體閥門2和氣體閥門4的開度進行控制，液體和氣體的流量值分別由液體流量計3和氣體流量計5讀出；轉子7-3及定子7-2形成軸流工作腔體，固定盤7-4及細化盤7-5形成徑流工作腔體，徑流工作腔體的間隙小于軸流工作腔體的間隙，固定盤7-4及細化盤7-5位于蝸殼7-6(見圖2所示)中；氣液兩相流體在軸流工作腔體內作圓周運動以及軸向運動，隨后進入到徑流工作腔體內作圓周運動及徑向運動；CO2—空氣混合氣體先在軸流工作腔體被高速地摩擦及剪切，然后進入到徑流工作腔體進一步被高速地摩擦及剪切，最終形成大本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種管式光生物反應器CO2細化裝置，其特征在于：包括過濾裝置、液體閥門、液體流量計、氣體閥門、氣體流量計、氣液混合三通、軸流徑流復合式迷宮螺旋泵、微氣泡液閥門和微氣泡液三通，其中軸流徑流復合式迷宮螺旋泵包括泵入口、定子、轉子、固定盤、細化盤、蝸殼和泵出口，過濾裝置置于水箱內，微氣泡液三通與光反應管線通過螺紋或者法蘭進行連接；電機帶動轉子及細化盤高速旋轉，將水箱中的液體經過濾裝置、液體閥門、液體流量計、氣液混合三通、泵入口吸入到軸流徑流復合式迷宮螺旋泵，同時也將CO2—空氣混合氣體經氣體閥門、氣體流量計、氣液混合三通、泵入口吸入到軸流徑流復合式迷宮螺旋泵，液體和氣體的流量分別通過調節液體閥門和氣體閥門的開度進行控制，液體和氣體的流量值分別由液體流量計和氣體流量計讀出；轉子及定子形成軸流工作腔體，固定盤及細化盤形成徑流工作腔體，徑流工作腔體的間隙小于軸流工作腔體的間隙；氣液兩相流體在軸流工作腔體內作圓周運動以及軸向運動，隨后進入到徑流工作腔體內作圓周運動及徑向運動；CO2—空氣混合氣體先在軸流工作腔體被高速地摩擦及剪切，然后進入到徑流工作腔體進一步被高速地摩擦及剪切，最終形成大量的微小氣泡摻雜在液體中經微氣泡液閥門及微氣泡液三通流入到光反應管線。...
【技術特征摘要】
1.一種管式光生物反應器CO2細化裝置，其特征在于：包括過濾裝置、液體閥門、液體流量計、氣體閥門、氣體流量計、氣液混合三通、軸流徑流復合式迷宮螺旋泵、微氣泡液閥門和微氣泡液三通，其中軸流徑流復合式迷宮螺旋泵包括泵入口、定子、轉子、固定盤、細化盤、蝸殼和泵出口，過濾裝置置于水箱內，微氣泡液三通與光反應管線通過螺紋或者法蘭進行連接；電機帶動轉子及細化盤高速旋轉，將水箱中的液體經過濾裝置、液體閥門、液體流量計、氣液混合三通、泵入口吸入到軸流徑流復合式迷宮螺旋泵，同時也將CO2—空氣混合氣體經氣體閥門、氣體流量計、氣液混合三通、泵入口吸入到軸流徑流復合式迷宮螺旋泵，液體和氣體的流量分別通過調節液體閥門和氣體閥門的開度進行控制，液體和氣體的流量值分別由液體流量計和氣體流量計讀出；轉子及定子形成軸流工作腔體，固定盤及細化盤形成徑流工作腔體，徑流工作腔...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊衛民，何立臣，關昌峰，張有忱，閻華，丁玉梅，
申請(專利權)人：北京化工大學，
類型：發明
國別省市：北京;11
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