一种管道清洁装置及具有其的微藻反应器的螺旋管道的制作方法

本发明涉及管道清洁技术领域，具体涉及一种管道清洁装置及具有其的微藻反应器的螺旋管道。

背景技术：

微藻广泛分布在陆地、海洋，能够有效利用光能、co2进行光合作用，其富含蛋白质、油脂、色素及多种不饱和脂肪酸等生理活性物质，是食品、动物饲料、生物能源、医药及精细化工等领域的重要原料来源。微藻在光自养过程中可固定大量co2，同时，微藻的养殖可与工业废气、有机污水的处理相结合。利用热电厂烟道气、沼气发电尾气作为微藻的碳源，利用经过预处理的养殖企业沼液、酿造企业废水作为微藻培养基，可以显著降低微藻的规模化生产成本。基于微藻的这些特征，使得微藻的规模化养殖及其资源化利用得到国内外广泛的关注。

目前，微藻培养反应器有开放式光生物反应器和封闭式光生物反应器两大类。封闭式光生物反应器能够更好地控制培养条件，降低污染，获得更高的微藻生物量，但是高昂的造价及维护成本限制了其在大规模微藻培养中的应用，现在它的应用主要在实验室或小规模培养方面。封闭式光生物反应器一般适合于采用人工配制无菌的培养基，在严格的人工控制条件下，培养基因工程藻种或高密度培养微藻以生产高附加值的藻类产品，如食品添加剂、保健食品、药品等方面。在商业化大规模的微藻养殖过程中，为了降低生产成本，一般采用像沼液、啤酒废水、养殖废水等较为低价的培养基，来生产附加值相对低的饲料。因为，商业化的微藻培养过程实际上是处理大量的高生物需氧量(bod)的养殖业和发酵工业的废水，来产出有益的生物质，从而得到污水处理的环境效益和一定的社会经济效益。

目前，在封闭式微藻光生物反应器中，已开发设计出不同类型的光合管道，包括水平式、倾斜式、螺旋形、锥形等，其管道直径小，一般不超过0.1m。在微藻反应器中管道式光生物反应器被认为最具有潜力用于商业生产，因为其具有光照比表面积大、藻生物量大、水分蒸发少的特点，但反应器投资和运行成本高，在大规模的应用中可能投入成本将大于微藻收获的效益，封闭式光生物反应器真正最大的优势在于减少污染，能够培养更多的藻种。目前封闭式光生物反应器在商业化应用中主要用于生产高附加值的微藻产品。但管道式光生物反应器内部极易发生微藻细胞的附着而出现细胞贴壁现象，此现象会导致管道表面粗糙，增大流体阻力，会进一步增加贴壁现象的发生，最终会影响反应器的透过性，内部微藻细胞吸收光线不足，导致微藻光合效率下降，因此需要及时对管道内壁进行清洗。

目前常见的反应器清洗装置主要是清洗球随培养液在光生物反应器的管道内进行定向移动或者受外控制系统人工调节而滑动，清洗球在光生物反应器管道内循环移动过程中不断地与管壁产生轻微碰撞与摩擦，从而将粘贴到透明管道内壁上的藻细胞材料蹭入培养微藻的液相中，对管道光生物反应器进行有效清理并保持其透光性。但是该清洗球与管道接触面小，摩擦力小，清洁效果不彻底。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的清洗球与螺旋管道内壁的接触面积小，摩擦力小，清洁效果差的缺陷，从而提供一种清洗球与螺旋管道内壁接触面积大，摩擦力大，清洁效果好的管道清洁装置。

本发明要解决的另一个技术问题在于克服现有技术中的微藻反应器的螺旋管道清洁、消毒效果不理想的缺陷，从而提供一种清洁、消毒效果理想的微藻反应器的螺旋管道。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种管道清洁装置，包括：

驱动机构，具有至少一对背向延伸的旋转结构，一对所述旋转结构均与所述驱动机构的输出轴连接；

至少一对清洁结构，分别安装在一对所述旋转结构上，并在所述驱动机构的作用下绕所述输出轴的轴线转动，以对所述管道内壁不同部位同时进行清洗。

所述的管道清洁装置，所述驱动机构为微型双向出轴直流电动机。

所述的管道清洁装置，所述旋转结构为设于所述微型双向出轴直流电动机的输出轴一端的、横截面积大于所述输出轴的径向截面的连接体。

所述的管道清洁装置，所述连接体为转动环或转动块。

所述的管道清洁装置，所述清洁结构为与所述旋转结构的端部固接的柔性体。

所述的管道清洁装置，所述柔性体内部设有所述旋转结构的安装空间，所述安装空间通过一连接通道延伸至所述柔性体外部，所述驱动机构的输出轴部分设于所述连接通道中。

所述的管道清洁装置，所述驱动机构置于一防水壳体中，所述输出轴的端部延伸出所述防水壳体。

本发明还提供了一种微藻反应器的螺旋管道，包括所述的管道清洁装置，所述管道清洁装置设于所述螺旋管道中，且所述清洁结构与所述螺旋管道内壁抵接。

所述的微藻反应器的螺旋管道，还包括设于所述螺旋管道进口处的储水箱和与所述储水箱出口连接的循环泵，以及设于所述螺旋管道出口处的污水收集箱，所述循环泵上设有压力阀，所述螺旋管道上设有至少一个流量阀和一个流量计。

所述的微藻反应器的螺旋管道，所述螺旋管道靠近进口和出口处分别设有一个允许所述管道清洁装置进出的第一开口和第二开口，所述第一开口和第二开口上分设有第一盖体和第二盖体。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的管道清洁装置，至少一对清洁结构分别安装在驱动机构的一对背向延伸的旋转结构上，这样在驱动机构的输出轴的带动下，一对清洁结构能够对管道内壁相对的两个方向同时进行清洗，清洗面积大；且由于一对旋转结构对清洁结构的支撑作用，使得清洁结构与管道内壁之间的摩擦力较大，因此改善了清洁效果。

2.本发明提供的管道清洁装置，驱动机构为微型双向出轴直流电动机。一个输出轴同时连接一对清洁结构，可以保证一对清洁结构同步转动清洁，清洁效果好，同时整个装置的结构更加简单、紧凑。

3.本发明提供的管道清洁装置，旋转结构为设于微型双向出轴直流电动机的输出轴一端的、横截面积大于输出轴的径向截面的连接体。这样便于旋转结构与清洁结构的安装，使得清洁结构在工作时不易与旋转结构发生分离。

4.本发明提供的微藻反应器的螺旋管道，循环泵上设有压力阀，螺旋管道上设有至少一个流量阀和一个流量计。通过压力阀、流量阀和流量计的设置，可以避免管道内部水流压力或流量过高、过低造成的清洁、消毒效果不理想。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的管道清洁装置的示意图；

图2为本发明提供的微藻反应器的螺旋管道的示意图。

附图标记说明：

1－驱动机构；2－清洁结构；3－防水壳体；4－螺旋管道；5－储水箱；6－循环泵；7－污水收集箱；8－流量阀；9－流量计；11－输出轴；12－旋转结构；31－干电池；32－开关；41－第一开口；42－第二开口；61－压力阀。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示的管道清洁装置的一种具体实施方式，所述管道清洁装置置于管道中，包括：驱动机构1和一对清洁结构2，驱动机构1具有一对背向延伸的旋转结构12，一对所述旋转结构12均与所述驱动机构1的输出轴11连接，在工作状态时，一对旋转结构12沿管道的径向方向延伸，以方便对管道内壁的清洗。一对清洁结构2分别安装在一对所述旋转结构12上，并在所述驱动机构1的作用下绕所述输出轴11的轴线转动，以对所述管道内壁不同部位同时进行清洗。在本实施例中，所述驱动机构1为微型双向出轴直流电动机，输出轴11延伸出电动机本体的两端，以便于与旋转结构12的安装。

作为一种具体的实施方式，所述旋转结构12为设于所述微型双向出轴直流电动机的输出轴11一端的、横截面积大于所述输出轴11的径向截面的连接体。连接体与输出轴11固接。具体地，所述连接体为椭圆形转动环。

所述清洁结构2为与所述旋转结构12的端部固接的柔性体，例如海绵。所述柔性体内部设有所述旋转结构12的安装空间，所述安装空间通过一连接通道延伸至所述柔性体外部，所述驱动机构1的输出轴11部分设于所述连接通道中。由于海绵具有一定的弹性，在安装时可以将椭圆形转动环穿过海绵上的连接通道直至到达安装空间中，被撑大的连接通道在海绵自身的恢复力作用下恢复至将输出轴11完全套紧的状态，从而保证在清洗时，海绵不会与输出轴11脱离。

为了防止在清洗过程中，管道中的水流进入清洁装置内部，在所述驱动机构1外部还设有一防水壳体3，除所述输出轴11的端部延伸出所述防水壳体3外，剩余部分均密封在防水壳体中3。防水壳体3中还设有用于为电动机供电的干电池31以及用于控制电动机启闭的开关32，干电池31通过导线与电动机相连。

作为替代的实施方式，驱动机构1还可以在周向延伸出多个输出轴11、旋转结构12和清洁结构2，从而对管道内壁进行全方位的清洗。

作为替代的实施方式，连接体还可以为实心的转动块。

作为替代的实施方式，柔性体还可以为高分子无纺布等。

如图2所示的微藻反应器的螺旋管道的一种具体实施方式，包括所述的管道清洁装置，所述管道清洁装置设于所述螺旋管道4中，且所述清洁结构2与所述螺旋管道4内壁抵接。

还包括设于所述螺旋管道4进口处的储水箱5和与所述储水箱5出口连接的循环泵6，以及设于所述螺旋管道4出口处的污水收集箱7，储水箱5中装有自来水，自来水的水温为20℃－35℃，螺旋管道4由玻璃制成，所述循环泵6上设有压力阀61，所述螺旋管道4靠近进口和出口处分别设有一个流量阀8，且靠近进口的流量阀8还连接有一个流量计9，污水收集箱7底部设有与下水道相配合的排水口。

所述螺旋管道4靠近进口和出口处分别设有一个允许所述管道清洁装置进出的第一开口41和第二开口42，所述第一开口41和第二开口42上分设有第一盖体和第二盖体。在清洁装置对螺旋管道4内壁进行清洗时，第一盖体和第二盖体的设计保证了整个装置的密封性能。

利用管道清洗装置对微藻反应器的螺旋管道内壁进行清洗的具体步骤为：

将海绵制作成比需要清洗的螺旋管道4内壁直径大1.5cm的圆柱体，至少制作六块，并将其固定于微型双向出轴直流电动机的转动轴的两端。将海绵分别浸泡在装有清洗液与消毒液的容器中，并浸泡24h，清洗液是由酵母菌、乳酸菌、光合细菌和丝状菌组成的益生菌发酵液；打开电动机的开关，首先将在清洗液中浸泡24h后的海绵清洁装置从螺旋管道4的第一开口41装入，盖上第一盖体，使其密封。启动循环泵6，使其带动储水箱5内部的自来水推动装入的海绵清洗装置绕螺旋管道4前进，从而对螺旋管道4内壁进行清洗，控制清洗时间为10min，调节压力阀61和流量阀8，将压力控制在0.16mpa，流量控制在1.6m/s。当海绵清洗装置运行至第二开口42时，将设置在其上的第二盖体打开，取出海绵清洗装置，推动海绵清洗装置前行的自来水通过螺旋管道4的出口排进污水收集箱7，并最终通过底部的排水口排出。

再将在消毒液中浸泡24h后的海绵清洗装置从螺旋管道4的第一开口41装入，盖上第一盖体，使其密封。启动循环泵6，使其带动储水箱5内部的自来水推动装入的海绵清洗装置绕螺旋管道4前进，对螺旋管道4内壁进行消毒，控制消毒时间为10min；调节压力阀61和流量阀8，将压力控制0.16mpa，流量控制在1.6m/s。当海绵块运行至第二开口42时，将设置在其上的第二盖体打开，取出海绵清洗装置，推动海绵清洗装置前行的自来水通过螺旋管道4的出口排进污水收集箱7，并最终通过底部的排水排出。

再次启动循环泵6，调节循环泵6上的压力阀61使其带动储水箱5内部的自来水对螺旋管道4内壁进行最后冲洗，从而完成螺旋管道4的清洗。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。