工业化微藻培养光生物反应系统的制作方法

1.本实用新型属于微藻培养设备，特别是指一种工业化微藻培养光生物反应系统。


背景技术：

2.微藻是一种营养价值很高、生长范围分布很广的古老生物，是地球80％氧气制造者，也是人类食物链最初级制造者，主要依靠阳光、 co
2、
氮磷物质生长，为实现微藻工业化大批量培养生产，自上世纪八十年代开始，科学界尝试用光生物反应器系统替代微藻的池塘化养殖，但存在以下问题：
3.1、第一代光生物反应器主要依靠阳光进行微藻的光合作用促进微藻生长，但由于受气候条件影响难以实现全年连续生产。
4.2、第二代光生物反应器系统架设于工厂车间，以人工光为主，阳光为辅的方式培养生产微藻，通过控制微藻温度实现微藻全年连续性工业化生产，但车间恒温控制成本过高，难以承受。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种工业化微藻培养光生物反应系统，可以大幅降低控制藻液温度的成本，实现全年低成本连续生产。
6.本实用新型的整体技术构思是：
7.工业化微藻培养光生物反应系统包括反应室、玻璃温室、微藻储液池，作用于反应体系的第一led灯具、集散热管、第二led灯具、集热装置、微藻温度智能控制器，反应室为整体框架结构，分为上下两部分：上半部为封闭型玻璃温室，顶板设有多组第一led灯具，以及集热装置；下半部为微藻储液池，池中设有多组第二led灯具和集散热管，集散热管用透明材料制成，第二led灯具放置于集散热管内，两端分别经微藻储液池侧壁开口于外部，集散热管两端口分别设有电磁阀及第二风扇，并设有藻液温度智能控制器通过电磁阀及第二风扇实现集热和散热功能，当微藻储液池温度低于设定温度时，集散热管两端电磁阀自动关闭进行集热，其内部第二led灯具散热量用于提升藻液温度，当微藻储液池温度高于设定温度时，集散热管两端电磁阀自动打开，并启动第二风扇强制风冷散热。
8.本实用新型的技术构造是：
9.第一led灯具采用如下结构形式，所述第一led灯具包括led光源、设置于其外部的灯罩、设置于其散热端的灯具散热器、led光源匹配的驱动电源。
10.为实现第一led灯具对反应室反应体系的有效照射及第一led灯具室外散热、集热，并形成集热装置，优选的技术实现手段是，玻璃温室顶板设有第一led灯具，光束角30
°
—60
°
，光源和灯罩位于玻璃温室顶板下，散热器和驱动电源位于玻璃温室顶板上，散热器装有第一风扇。
11.为提高藻液温度集热装置优选的技术方案是，玻璃温室顶板上装有集热装置和气泵，并与曝气管路连接，集热装置由柔性保温衣套和支撑框架组成并形成封闭空间，当藻液
温度低于设定值时第一led灯具散热量可通过气泵及曝气管打入微藻储液池中，当藻液温度高于设定值时，可拆去集热装置中柔性保温衣套，第一led灯具散热器通过第一风扇将热量散到反应室外空气中。
12.为控制藻液温度，当需要对玻璃温室进一步保温时，优选的技术实现手段是，玻璃温室开有门窗及排氧孔，四壁可以安装可拆卸的柔性保温衣套，可以依靠第一led灯具和第二led灯具进行微藻光合作用。
13.为确保工业化微藻培养光生物反应系统有效的自动化运行，便于实现对藻液温度、ph值、co2输入和营养盐投入控制，优选且易于实现的技术手段是，反应室运行受藻液温度智能控制器控制，根据藻液温度控制集热装置和集散热管运行、压缩机冷暖水机组运行，并通过 co2传感器、ph值传感器、藻液温度传感器显示相关数据。
14.申请人需要说明的是，本实用新型中的“底部”、“室外”、“上半部”“下半部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于简化描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
15.本实用新型所取得的技术进步在于：
16.1、在反应室中设计第一led灯具、第二led灯具的热量回收系统(集热装置和集散热管)，较好地解决了微藻在低温环境中的升温问题，从光合作用和藻液温度两个方面提高了微藻生长速度，保证了微藻全年连续生产的条件。
17.2、第二led灯具和集散热功能设计，使微藻储液池可以作为独立的工业设备培养和生产微藻，为微藻工业化生产提供了重要的技术基础。
18.3、采用了led灯具照射与玻璃温室自然采光相结合的技术模式，使微藻培养更加节能环保。
附图说明：
19.图1为本实用新型整体结构示意图
20.图2为第1led灯具结构示意图
21.图3为第二led灯具和集散热管示意图
22.图4为本实用新型的控制原理图
23.附图标记如下：
24.1、反应室2、玻璃温室3、微藻储液池4、第一led灯具4a、灯具散热器4b、驱动电源4c、光源4d、灯罩4e、第一风扇5、玻璃温室顶板6、集热装置7、气泵及管路8、气泵、空气c02进气口9、排氧口10、门窗11、第二led 灯具12、集散热管12a、电磁阀12b、第二风扇12c、电磁阀13、曝气管14、压缩机冷暖水机组15、藻液温度智能控制器16、温度传感器17、co2传感器18、ph值传感器19、进料管及阀门20、出料管及阀门。
具体实施方式：
25.附图给出了本实用新型的实施例，以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步描述，但不应理解为对本实用新型的限定，任何依据说明书所做出的等效技术手段替换，均
不脱离本实用新型的保护范围。
26.本实施例的整体结构如图示，包括反应室(1)、玻璃温室(2)、微藻储液池(3)、第一led灯具(4)、集散热管(12)、第二led灯具(11)、集热装置(6)、藻液温度智能控制器(15)，反应室(1) 为整体框架结构，分为上下两部分：上半部为封闭型玻璃温室(2)，玻璃温室顶板(5)设有多组第一led灯具(4)，以及集热装置(6)；下半部分为微藻储液池(3)，池中设有多组第二led灯具(11)和集散热管(12)，集散热管(12)用透明材料制成，第二led灯具(11) 放置于集散热管(12)内，两端分别经微藻储液池(3)侧壁开口于外部，两端口分别设有电磁阀(12a、12c)及第二风扇(12b)，并设有藻液温度智能控制器(15)通过电磁阀(12a、12c)及第二风扇(12b) 实现集热和散热功能，当微藻储液池(3)温度低于设定温度时，集散热管(12)两端电磁阀(12a、12c)自动关闭进行集热，其内部第二led灯具(11)散热量用于提升藻液温度，当微藻储液池(3)温度高于设定温度时，两端电磁阀(12a、12c)自动打开，并启动第二风扇 (12b)强制风冷散热。
27.玻璃温室顶板(5)设有第一led灯具(4)，光束角30
°
—60
°
，光源(4c)和灯罩(4d)位于玻璃温室顶板(5)下，散热器(4a) 和驱动电源(4b)位于玻璃温室顶板(5)上，散热器(4a)装有第一风扇(4e)。
28.玻璃温室顶板(5)上装有集热装置(6)和气泵及管路(7)，并与曝气管路(13)连接，集热装置(6)由柔性保温衣套和支撑框架组成并形成封闭空间，当藻液温度低于设定值时第一led灯具(4)散热量可通过气泵(7)及曝气管(13)打入微藻储液池(3)中，当藻液温度高于设定值时，可拆去集热装置(6)中柔性保温衣套，第一led 灯具(4)散热器(4a)通过第一风扇(4e)将热量散到反应室(1)外空气中。
29.玻璃温室(2)开有门窗(10)及排氧孔(9)，四壁可以安装可拆卸的柔性保温衣套，可以依靠第一led灯具(4)和第二led灯具 (11)进行微藻光合作用。
30.反应室(1)运行受藻液温度智能控制器(15)控制，根据藻液温度控制集热装置(6)和集散热管(12)运行、压缩机冷暖水机组 (14)运行，并通过co2传感器(17)、ph值传感器(18)、藻液温度传感器(16)显示相关数据。
31.本实施例中相应的产品型号为：藻液温度智能控制器15、ph值传感器18及温度传感器16由惠州市杰昱电子科技有限公司生产，产品型号为jy-ph160；co2传感器17由山东威盟士科技有限公司生产，产品型号为vms-3002-co2。
32.本实施例是这样实现控制的：
33.温度传感器16、ph值传感器18、co2传感器17所显示的数据是对养殖水体温度控制、藻种、营养盐投放量和co2输入量的主要控制依据，藻种、营养盐主要通过玻璃温室门窗10投放，对反应室的清理维护也可以从门窗10进入，co2输入通过气泵空气、co2进气口8 进行。藻液温度智能控制器15是光生物反应系统的中枢，主要解决藻液温度偏低或太高的问题，当藻液温度偏低时，藻液温度智能控制器15将自动实现集散热管12的集热功能，并由维护人员将集热装置6 的柔性保温衣套安装在支撑框架上，通过气泵7实现第一led灯具4 的散热量传输至微藻储液池3中，如果藻液温度依然达不到设定值要求，藻液温度智能控制器15将启动压缩机冷暖水机组14进行供暖。当藻液温度偏高时，藻液温度智能控制器15将启动集散热管12的散热功能，并由维护人员拆去集热装置6中的柔性保温衣套以及玻璃温室四壁的柔性保温衣套，如果藻液温度依然超过设定值时，藻液温度智能控制器15将启动压
缩机冷暖水机组14制冷.养殖水体由进料管及阀门19输入，微藻采集由出料管及阀门20输出。