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CN107904144B - 微藻柱式反应器曝气扰流装置 - Google Patents

微藻柱式反应器曝气扰流装置 Download PDF

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CN107904144B CN201711275589.6A CN201711275589A CN107904144B CN 107904144 B CN107904144 B CN 107904144B CN 201711275589 A CN201711275589 A CN 201711275589A CN 107904144 B CN107904144 B CN 107904144B
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陈通
尹兆清
孙岩
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Abstract

本发明公开了一种微藻柱式反应器曝气扰流装置，包括反应器、曝气盘、进气管、气体流量计、阀门、扰流板、微孔、具孔塞、排气管。反应器为具塞密闭圆柱形，反应器的底部设有曝气盘，曝气盘由平面均匀的螺旋管构成，螺旋为4‑6圈，曝气盘的螺旋管上均匀分布有直径大小相同的微孔。进气管竖直经反应器顶部中心的具孔塞通入，进气管的末端连通曝气盘的中心管口，具孔塞上还设有排气孔。反应器外部的进气管上依次分设气体流量计和阀门，反应器内部的进气管上等间距固定有4‑6个与水平面以一定角度倾斜的圆盘式扰流板，扰流板排列方式为间隔平行式，相邻扰流板之间的夹角为30‑60度，末端不相交。

Description

微藻柱式反应器曝气扰流装置
技术领域
本发明涉及微藻培养工程领域，具体地说是一种微藻柱式反应器曝气扰流装置。
背景技术
微藻为原核或真核能够进行光合作用的单细胞或简单细胞微生物，种类繁多，具有光合效率高、生长速度快、生长周期短、固碳效率高、抗逆性强等特点。微藻可用来生产具有高附加值产品，如脂肪、多不饱和脂肪酸、多糖、色素、抗氧化剂和一些具有较高价值的生物活性物质，可以被广泛应用于生物柴油、化妆品、药物、营养品和环境污染防治等多个领域，因此利用微藻具有非常广阔的应用前景。
能源微藻的高效培养是微藻能源规模化制备的关键环节之一。常用的微藻培养系统可分为开放式跑道池和封闭式光生物反应器。开放式培养藻液与外界环境直接接触，存在占地面积大、培养条件不稳定、易受污染和受外界环境影响大等问题。封闭式光生物反应器培养微藻具有密度高、培养条件容易控制和污染风险小等特点，有效地克服了开放式培养的不足。然而封闭式反应器规模化应用仍存在气泡停留时间短、CO2补充不及时、气体分布不均、气液混合效果差、藻液中溶氧难排出造成氧抑制、扩大管径造成光照效率低等问题，这些都从一定程度上制约了微藻培养规模的进一步扩大。
发明内容
本发明的目的是提供一种微藻柱式反应器曝气扰流装置，旨在克服现有技术的不足，通过在柱式反应器中设计一种内置螺旋型微孔曝气盘和圆盘式扰流板，从而增强反应器中的气液混合、延长气泡停留时间、提高大管径柱式反应器的光照效率、减轻微藻贴壁生长现象，以达到获得高效培养效果和降低维护清洗费用的目的，可用于微藻的大规模培养。
本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明的微藻柱式反应器曝气扰流装置，包括反应器、曝气盘、进气管、气体流量计、阀门、扰流板、微孔、具孔塞、排气管。所述反应器为直径100-300 mm的具塞密闭圆柱形，反应器的底部设有曝气盘，所述曝气盘由平面均匀的螺旋管构成，螺旋为4-6圈，曝气盘的外径小于反应器直径20-50 mm，螺旋管上均匀分布有直径大小相同的微孔。所述的进气管竖直经反应器顶部中心的具孔塞通入，进气管的末端连通曝气盘的中心管口，具孔塞上还设有排气孔。反应器外部的进气管上依次分设气体流量计和阀门，反应器内部的进气管上等间距固定有4-6个与水平面以一定角度倾斜的圆盘式扰流板，扰流板排列方式为间隔平行式，相邻扰流板之间的夹角为30-60度，末端不相交。
所述的扰流板为厚度3-5 mm的透明圆板构成，扰流板的直径自下至上由小到大，最上部的扰流板的外径小于反应器直径20-50 mm。
本发明与现有技术比较具有以下优点：（1）通过在柱式反应器中设置螺旋型微孔曝气盘及微孔，气泡在反应器中的分布更均匀，有效减少了气液混合死区。（2）在进气管上设置圆盘式扰流板，反应器藻液中的微气泡在上升过程中，遇到不同位置的倾斜圆盘扰流装置会形成大小程度不一的湍流，使气体停留时间增长并与藻细胞充分接触，不会很快上浮到液面，气液两相传质及混合更充分，微藻对CO2的吸收更彻底，从而更好地进行光合作用。（3）反应器中不同位置形成的湍流可以增强液体混合程度，使藻细胞不易贴壁与沉积在底部。（4）本发明装置结构合理，制作简单，操作方便，易于放大，适合不同规模的微藻培养。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图中：1、反应器，2、曝气盘，3、进气管，4、气体流量计，5、阀门，6、扰流板，7、微孔，8、具孔塞，9、排气孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
本发明的微藻柱式反应器曝气扰流装置，包括反应器1、曝气盘2、进气管3、气体流量计4、阀门5、扰流板6、微孔7、具孔塞8、排气孔9。反应器1为中空圆柱形，反应器1直径100-300 mm，底部设有曝气盘2，曝气盘2为平面均匀的螺旋管构成，螺旋为4-6圈，曝气盘2的外径小于反应器1 20-50 mm，螺旋管上均匀分布有直径大小相同的微孔7。进气管3竖直经反应器1顶部中心的具孔塞8通入，进气管3的末端连通曝气盘2的中心管口。当一定流速的气体从进气管3通入装有一定体积藻液的反应器1时，最终经过螺旋型微孔曝气盘2的微孔7在反应器1底部形成分布均匀的微气泡上升。反应器1外部的进气管3上依次分设气体流量计4和阀门5，控制气体的进入和进气流量。反应器1内部的进气管3上等间距固定有4-6个与水平面以一定角度倾斜的圆盘式扰流板6，其排列方式为间隔平行式，相邻扰流板之间的夹角为30-60度，末端不相交，扰流板6为厚度3-5 mm的透明圆板构成，扰流板6的直径自下至上由小到大，最上部的扰流板6的外径小于反应器1直径20-50 mm。微气泡在上升过程中，遇到不同位置的倾斜扰流板6会形成大小程度不一的湍流，从而可以增加气泡停留时间与藻细胞充分接触，反应器1中不同位置形成的湍流可以增强液体混合程度，使藻细胞光合效率增加且不易贴壁与沉积在底部。
打开阀门5，混合气从进气管3进入，通过气体流量计4调节气速，使气体从螺旋型微孔曝气盘2中均匀曝出，气体形成微泡从反应器1底部上升，在上升过程中不同部位的气泡遇到圆盘式扰流板6在相遇位置形成湍流，进而增大液体垂直混合程度。反应器中的气体最终经由具孔塞8上的排气孔9排出。

Claims (1)

1.一种微藻柱式反应器曝气扰流装置，其特征在于，包括反应器、曝气盘、进气管、气体流量计、阀门、扰流板、微孔、具孔塞、排气管，所述反应器为直径100-300 mm的具塞密闭圆柱形，反应器的底部设有曝气盘，所述曝气盘由平面均匀的螺旋管构成，螺旋为4-6圈，曝气盘的外径小于反应器直径20-50 mm，螺旋管上均匀分布有直径大小相同的微孔，所述的进气管竖直经反应器顶部中心的具孔塞通入，进气管的末端连通曝气盘的中心管口，具孔塞上还设有排气孔，反应器外部的进气管上依次分设气体流量计和阀门，反应器内部的进气管上等间距固定有4-6个与水平面以一定角度倾斜的圆盘式扰流板，扰流板排列方式为间隔平行式，相邻扰流板之间的夹角为30-60度，末端不相交，扰流板为厚度3-5 mm的透明圆板构成，扰流板的直径自下至上由小到大，最上部的扰流板的外径小于反应器直径20-50mm。
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