自潔內管壁管道式光生物反應器制造技術

光能微生物規模化培養離不開光生物反應器，透明盤管密閉光生物反應器有效率高，培養的產品不易被其他生物污染的優點，但存在著最大弊端是：無法在密閉狀態下清刷內管壁的附著物，本設計解決此問題所采用的方案是，在反應器的透明盤管中，置入一個用發泡膠制作的清刷球，利用循環流動的液體對其沖擊，清刷球在管道中作不規則的旋轉、翻滾運動，隨液體流動前進對透明管內壁清刷，液體循環由一臺循環泵驅動，改變循環泵轉向就改變液體流動方向，清刷球就可在透明管內來回清刷，有益效果是內管壁始終保持潔凈不遮擋外部光照，還有避免存在附壁的老死的微生物斑塊脫落混雜在產品中影響產品質量的可能，厭氧培養方式與充氣培養方式轉換簡單，可適應不同光能微生物培養。

Self cleaning inner tube wall tubular bioreactor

The large-scale cultivation of light-energy microorganisms is inseparable from the photobioreactor. The transparent coil closed photobioreactor has the advantages of high efficiency, and the cultured products are not easily polluted by other organisms. In the transparent coil of the reactor, a cleaning ball made of foam is placed, and the cleaning ball is impacted by the circulating liquid. The cleaning ball rotates and rolls irregularly in the pipeline. The inner wall of the transparent tube is cleaned along with the liquid flowing forward. The liquid circulation is driven by a circulating pump and changes when the circulating pump turns. In the direction of liquid flow, the cleaning balls can be brushed back and forth in a transparent tube. The beneficial effect is that the inner tube wall is always clean and does not shield the external light. There is also the possibility of avoiding the exfoliation of old and dead microbial plaques attached to the wall and mixing with the product to affect product quality. Different light energy microorganisms should be cultured.

【技術實現步驟摘要】
自潔內管壁管道式光生物反應器本專利技術屬于光能微生物培養
：光能微生物培養過程離不開光生物反應器(反應設施)，光生物反應器(反應設施)五花八門，大型的密閉式光生物反應器，是規模化高效率培養生產高純度光能微生物必不可少的設備，但是大型密閉反應器至今還停留在研究階段，還鮮見有長久應用的高效實用的案例報道。
技術介紹
：目前規模化人工培養小球藻、螺旋藻等微藻以及光合細菌的主要設施有露天開放式大池、露天開放式跑道池、透明塑料容器、平板玻璃缸反應器、大口徑玻璃柱反應器、玻璃排管密閉反應器、玻璃螺旋管密閉反應器等，它們各有千秋但都存在諸多弊端。露天開放式大池或露天開放式跑道池來培養微藻的具體弊端是：易受到其它生物污染不能保證成活與純度，增殖緩慢藻液濃度低且采收困難，只能生產些低端產品，若要生產較高純度產品就必須采用密閉式反應器。采用平板玻璃缸密閉培養或大口徑玻璃柱密閉培養以及透明塑料容器密閉培養，雖然不易受到其它生物污染，但是單位容量小，生產效率低且操作繁瑣，每個培養周期結束后都要人工洗刷內部，玻璃排管密閉反應器培養和玻璃螺旋管密閉反應器的好處是不易受到其它生物污染，單位容量可以做得很大，生產效率與增殖速度較露天開放式大池或露天開放式跑道池快得多，但最大的弊端則是很難對管道內部進行清刷，微藻和光合細菌生來具有趨光性，在反應器中喜歡附著堆積在反應器的向光壁上，如堆積層不及時清除越積越厚則光源被嚴重遮擋，導致密閉式光生物反應器效能下降，麻煩的是多次堆積層的老化、死亡一旦脫落混雜在產品中，會影響到產品質量，玻璃排管密閉反應器和玻璃螺旋管密閉反應器因受結構限制，管道長彎頭多，想對管道內壁進行徹底清刷十分困難，若要在培養過程中對管道內壁進行清刷更是不可能，由于存在密閉狀態下無法清刷內部堆積物這一難以克服的弊端，故上述玻璃排管密閉反應器和玻璃螺旋管密閉反應器均無法得到廣泛應用，至今未見報道能在密閉狀態下清刷內管壁的實例。為了克服上述規模化人工培養微藻和光合細菌等的不同類型光生物反應器(反應設施)的弊端，本設計提供一款能自動清刷內管壁附著物的透明盤管密閉式光生物反應器，它可以在密閉的透明盤管反應器內部自動清刷粘附在內管壁上的附著物，使光線不被附著物遮擋以提高光照效率，是規模化高效率人工培養高純度微藻和光合細菌較理想的光生物反應器。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：采用透明盤管(或透明螺旋管)、三通、柔性清刷球、限位柵格、磁電傳感器、光電傳感器、閥門、循環泵、空氣過濾器以及鼓風機等組成一系統。在透明盤管里置入一個專門制作的清刷球，清刷球球體采用發泡塑膠制作，清刷球中心嵌入一粒小金屬球，發泡塑膠球體表面布滿密集短爪，并開有兩個偏心且相互垂直交叉的貫穿導流孔道，清刷球整體外徑與透明盤管管材的內徑相等，偏心距為清刷球外徑的1/6～1/4，導流孔直徑為清刷球外徑的1/4～1/3，清刷球整體(含中心小金屬球)比重為0.75～1.25。自動清刷的工作原理：反應器注滿培養液和藻種(菌種)后啟動循環泵，液體在循環泵推動下沿管道循環流動，柔性清刷球在流體沖擊推動下順著液體流動方向在透明管內移動，由于柔性清刷球球體上開有兩個偏心且相互交叉貫穿的導流孔道，絕大多數情況下柔性清刷球在管道里受液流迎面沖擊的阻力不一致，故在流體沖擊下柔性清刷球不僅會前行還會翻滾、旋轉，依靠球體表面密布的短爪對管道內壁作清刷，從盤管的一端(循環泵的出口)一直清刷到另一端(循環泵的進口)，由于柔性清刷球中心嵌入一粒金屬球，當柔性清刷球運動到盤管的末端(循環泵的進口)，會被安裝于循環泵進口前的磁電傳感器探測到，此時磁電傳感器輸出信號，控制循環泵反轉使流體改變方向，柔性清刷球在反向流體沖擊下沿著管道回到盤管的起始端(循環泵的出口)，起始端(循環泵的出口)前也安裝有另一只相同的磁電傳感器，當探測到柔性清刷球中心的金屬球時磁電傳感器輸出信號，控制軸流泵從反轉變為正轉，柔性清刷球又隨著液體流動的方向往盤管的末端前進，周而復始直到循環泵停止運轉。要使反應器盤管中的液體循環流動，不限于用軸流泵，也可以采用其他類型的泵，考慮到軸流泵結構簡單，性能符合本設計要求，所以采用軸流泵作為驅動液體循環的動力，故說明書附圖1所畫的循環泵是軸流泵的圖形。附圖說明：附圖1是本設計反應器的結構原理圖；附圖2是柔性清刷球的結構示意圖；以下結合說明書附圖1對本設計作進一步說明：反應器由透明盤管1、頂部三通2、進液單向閥3、呼吸閥4、空氣過濾器5、鼓風機6、進氣單向閥7、進氣三通8、末端磁電傳感器9、末端限位柵格10、循環泵11、始端限位柵格12、始端磁電傳感器13、光電傳感器14、排液三通15、排液閥16、柔性清刷球17組成。一、微藻培養操作步驟如下，首先將排液閥16關閉，然后將配制好的培養液和藻種通過進液單向閥3注滿整個反應器后開動鼓風機6，此時空氣經進氣單向閥7進入反應器，開動循環泵11，反應器開始工作，藻液在反應器內流動循環，柔性清刷球17在循環的藻液沖擊下不斷地翻滾、旋轉并順著藻液前行對透明盤管1進行清刷，在陽光照射下微藻光合作用所釋放的氧氣和鼓風機6鼓入的空氣中被微藻利用后的多余成分通過呼吸閥4排向大氣，由于培養過程中柔性清刷球17始終對內管壁進行清刷不讓微藻附著，所以透明盤管1始終保持高透光率，當柔性清刷球17從透明盤管1的起始端(循環泵11的出口)走到末端(循環泵11的進口)時，被安裝在循環泵11進口處的末端限位柵格10擋住，同時被安裝在循環泵11進口處前面的磁電感應器9探測到，因為柔性清刷球17的中心嵌入一粒金屬球，所以會被磁電感應器探測到，此時磁電感應器9輸出信號控制循環泵11反轉，藻液隨著反方向循環流動，柔性清刷球17同樣做著不規則的翻滾、旋轉動作并沿著透明盤管1前行清刷回到透明盤管1的起始端(循環泵11的出口)，被被安裝在循環泵11的出口的起始端限位柵格12擋住，同時被安裝在循環泵11出口處前面的磁電感應器13探測到，此時磁電感應器13輸出信號控制循環泵11從反轉運行變為正轉運行，柔性清刷球17又隨著流動的藻液從透明盤管1的起始端(循環泵11的出口)往末端(循環泵11的進口)前進，周而復始直到循環泵11停止運轉，微藻培養過程中的濃度變化始終被安裝在透明盤管1上的光電感應器14感知，并通過信號線傳輸到控制終端，整個培養過程可以自動化控制，當培養結束后關閉所有電源，打開排液閥16排出濃藻液。二、光合菌培養操作步驟與微藻培養的操作步驟略有差異，由于光合菌可以在厭氧環境中培養不需要空氣，所以培養全程停開鼓風機6，其他操作步驟與微藻培養的操作步驟完全一致，此處不再重復。本專利技術明的有益效果有以下幾個方面：一、在密閉的系統內能利用循環流動的液體，自動清刷附著在透明管內壁上的附著物，使光線不被遮擋，始終對培養液保持高效光照以縮短培養周期。二、避免存在附壁的老化老死的微生物斑塊脫落混雜在產品中影響產品質量的可能。三、在密閉系統內培養的微生物不會被其它生物污染，能夠獲取高純度產品，得以提高產品附加值。四、只要場地允許可以任意放大反應器容量(加長管道、增大管徑)以增加產能。五、充氣培養方式與厭氧培養方式轉換簡單，能適應不同種類的光能微生物培養，可以做到一套反應器培養多種光能微生物，還能實現自動本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.自潔內管壁其技術特征是：在反應器的透明盤管中，置入一個外表面密布著短爪，外徑與透明管管材的內徑相等的用發泡膠制作的柔性清刷球，柔性清刷球結構獨特，在透明盤管內受循環流動的液體沖擊，做著不規則的翻滾、旋轉運動，且隨液體流動方向前行清刷掉透明盤管內壁的附著物。

【技術特征摘要】
1.自潔內管壁其技術特征是：在反應器的透明盤管中，置入一個外表面密布著短爪，外徑與透明管管材的內徑相等的用發泡膠制作的柔性清刷球，柔性清刷球結構獨特，在透明盤管內受循環流動的液體沖擊，做著不規則的翻滾、旋轉運動，且隨液體流動方向前行清刷掉透明盤管內壁的附著物。2.柔性清刷球其技術特征是：柔性清刷球采用發泡膠制作，在球心嵌入一粒金屬小球，球體外表面密布著短爪，整體比重(含金屬小...

【專利技術屬性】
技術研發人員：曾堅，
申請(專利權)人：曾堅，
類型：發明
國別省市：海南,46