TW201422810A - 模組化光合生物反應器系統、藻類養殖方法及夾具組 - Google Patents
模組化光合生物反應器系統、藻類養殖方法及夾具組 Download PDFInfo
- Publication number
- TW201422810A TW201422810A TW101147131A TW101147131A TW201422810A TW 201422810 A TW201422810 A TW 201422810A TW 101147131 A TW101147131 A TW 101147131A TW 101147131 A TW101147131 A TW 101147131A TW 201422810 A TW201422810 A TW 201422810A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- reactor
- line
- algae
- disk body
- microalgae
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 title claims abstract description 32
- 230000000243 photosynthetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 238000012258 culturing Methods 0.000 title abstract 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L sodium thiosulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=S AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 4
- 235000019345 sodium thiosulphate Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 17
- 238000005273 aeration Methods 0.000 claims description 16
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 13
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000009395 breeding Methods 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000012136 culture method Methods 0.000 claims description 6
- 238000009313 farming Methods 0.000 claims description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 4
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 claims description 4
- QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N hypochlorous acid Chemical compound ClO QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 claims description 2
- 239000012737 fresh medium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 14
- WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N hypochlorite Chemical compound Cl[O-] WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 abstract 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000012552 review Methods 0.000 description 2
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 2
- 238000012414 sterilization procedure Methods 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009360 aquaculture Methods 0.000 description 1
- 244000144974 aquaculture Species 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000012364 cultivation method Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 1
- 238000009318 large scale farming Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
- C12M21/02—Photobioreactors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/26—Constructional details, e.g. recesses, hinges flexible
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/18—External loop; Means for reintroduction of fermented biomass or liquid percolate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/12—Unicellular algae; Culture media therefor
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Botany (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Virology (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
一種模組化光合生物反應器系統、藻類養殖方法及夾具組,該模組化光合生物反應器系統包含至少一反應器、一進氣管路、一出料管路、一入料管路以及一排氣管路,該反應器係由複數夾具組及至少一薄膜筒件構成,該藻類養殖方法包含進行一消毒程序、進行一養殖程序及進行一採收程序,消毒程序係將水、空氣與次氯酸溶液注入反應器中,以進行消毒滅菌,再將硫代硫酸鈉溶液注入反應器中以中和餘氯;養殖程序係將培養基及藻液注入反應器中且微藻生長至一穩定期;採收程序係於該生長穩定期結束後,對反應器內的微藻進行採收。
Description
本揭露係有關於一種模組化光合生物反應器系統及藻類養殖方法,尤指一種以夾環組與薄膜筒件構成反應器,使反應器具有密閉特性之模組化光合生物反應器系統及藻類養殖方法。
習知微藻養殖系統,大都是以開放式養殖池進行培養,然而為了提高微藻的單位產量及避免外來食藻性生物入侵,光合生物反應器的開發近年來也逐漸受到重視。一般光合生物反應器的本體為透明材質所構成,例如玻璃或聚甲基丙烯酸甲酯(壓克力)、聚氯乙烯、聚碳酸酯等塑膠材料。雖然利用上述材質製作生物反應器可獲得良好的微藻養殖效果,但生產成本難以符合生質能源的需求。
例如一種利用兩片熱壓成型的透明塑膠膜組合成片型光合反應器,此反應器寬度薄、培養液與通入之氣體在反應器的流道中充分混合,達到微藻高密度培養效果,但養殖體積小,不適合大規模養殖。
又如一種開發在水體環境中的平板袋式反應器,雖然水體中袋式反應器不需要支撐架且環境穩定度較高,但必須受限於水池設備,且水體中反應器亦會增加光通透的阻礙。
另如一種採用袋式反應氣懸吊設計,可免除鐵絲網架支撐及便於組裝、操作使用,惟於光合反應器中心安裝氣
升式曝氣管,此裝置於反應器內部僅能產生局部擾動,無法全面混合,另外尚有曝氣不均勻、流動滯留等現象。
於一實施例中,本揭露提出一種模組化光合生物反應器系統,其包含至少一反應器、一進氣管路、一出料管路、一入料管路以及一排氣管路。
該至少一反應器包括複數夾具組、至少一薄膜筒件以及至少一曝氣板,每一夾具組包括一外環件、一第一盤體、一彈性環以及一第二盤體,第一盤體具有一凸緣,凸緣係環繞設置於第一盤體之外側壁,彈性環具有彈性變形力,第二盤體具有一砌形頂緣。薄膜筒件具有相對之二開口端,於二開口端之間形成一容置空間,薄膜筒件具有相對之一內表面以及一外表面,於每一開口端設有一夾具組,第一盤體、彈性環以及第二盤體係設置於薄膜筒件內,外環件係套設於薄膜筒件外,彈性環係套設於第一盤體外部,第二盤體係套設於第一盤體外部,砌形頂緣係嵌入彈性環與第一盤體之外側壁之間,由砌形頂緣將彈性環推向薄膜筒件之內表面,將薄膜筒件迫緊於外環件與彈性環之間;於反應器其中之一第一盤體朝向容置空間之面設有一曝氣板。
進氣管路、出料管路、入料管路及排氣管路係連接於該反應器,進氣管路係用以將混合氣輸入反應器內,出料管路係用以提供反應器內之反應產物排出反應器,入料管路係用以將反應物體輸入反應器內,排氣管路係用以提供
反應器內之反應氣體排出反應器。
於一實施例中,本揭露更提出一種藻類養殖方法,其包含進行一消毒程序、一養殖程序以及一採收程序等三個主要程序。當進行該消毒程序時,其係將水、空氣與次氯酸溶液注入一模組化光合生物反應器系統所具有之至少一反應器中,以進行消毒滅菌,再將硫代硫酸鈉溶液注入該反應器中,以中和該反應器內之餘氯;當進行該養殖程序時,其係將培養基及藻液注入於該完成消毒程序之該反應器中,並等待微藻生長至一穩定期,以促使微藻生長;當進行該採收程序時,係於該微藻生長的時期結束後,對該反應器內的微藻進行採收。
於一實施例中,本揭露又提出一種夾具組,其包括一外環件、一第一盤體、一彈性環以及一第二盤體,第一盤體具有一凸緣,凸緣係環繞設置於第一盤體之外側壁,彈性環具有彈性變形力,第二盤體具有一砌形頂緣。
為使 貴審查委員對於本揭露之結構目的和功效有更進一步之了解與認同,茲配合圖示詳細說明如后。
以下將參照隨附之圖式來描述本揭露為達成目的所使用的技術手段與功效,而以下圖式所列舉之實施例僅為輔助說明,以利 貴審查委員瞭解,但本案之技術手段並不限於所列舉圖式。
請參閱第一圖所示實施例,該模組化光合生物反應器系統100包含複數組反應器10、一進氣管路20、一出料管
路30、一入料管路40以及一排氣管路50。
於本實施例中設有五組反應器10,但其數量係依實際所需而設計而增減,不限於圖示五組。每組反應器10係由一薄膜筒件11以及二組夾具組12A、12B構成。該薄膜筒件11採用透明軟性塑膠材質構成,薄膜筒件11之厚度係依實際所需而設置。薄膜筒件11呈長形筒狀,其具有相對之二開口端111、112,於二開口端111、112之間形成一容置空間113。於每一開口端111、112分別設有一夾具組12A、12B。薄膜筒件11係以其長度方向垂直設置,由於薄膜筒件11為軟性材質,必須藉由剛性架構支撐,如圖所示,設置於薄膜筒件11其中一開口端112(第一圖所示薄膜筒件11之頂端)之夾具組12B藉由一吊具60吊掛於一支架61,設置於薄膜筒件11另一開口端111(第一圖所示薄膜筒件11之底端)之夾具組12A可藉由一平台62支撐,使反應器10可穩固地被架設於支架61與平台62間。
進氣管路20、出料管路30、入料管路40及排氣管路50係連接於每一反應器10。進氣管路20係用以將混合氣輸入反應器10內,於進氣管路20設有一閥門21,藉由控制該閥門21可控制混合氣體是否流入每一反應器10中。出料管路30係用以提供反應器10內之反應產物排出反應器10,於出料管路30設有一總閥門31以及複數液位控制閥32A~32D,於每一反應器10連接該出料管路30之路徑上分別設有一閥門33~37,藉由控制該閥門33~37可控制反應器10內之反應產物是否流出反應器10,閥門33~37可設計為連動閥模式,例如以連桿38同步開啟或關閉,以
氣動、電動、機械方式操作。入料管路40係用以將反應物體輸入反應器10內,於入料管路40設有一總閥門41,於每一反應器10連接該入料管路40之路徑上分別設有一閥門42~46,藉由控制該閥門42~46可控制反應物體是否輸入反應器10中。排氣管路50係用以提供反應器10內之反應氣體排出反應器10,於排氣管路50設有一總閥門51,於每一反應器10連接該排氣管路50之路徑上分別設有一閥門52~56,藉由控制該閥門52~56可控制反應器10內之反應器體是否流出反應器10,排氣管路50與進氣管路20相連接,於排氣管路50與進氣管路20之間設有一閥門22,藉由控制該閥門22可控制混合氣體是否可經由排氣管路50輸入反應器10內,亦即,排氣管路50與進氣管路20係可阻斷地相連接。而設置有進氣管路20及出料管路30之夾具組12A之水平高度,係低於該設置有排氣管路50及入料管路40之夾具組12B之水平高度。
請參閱第二圖至第四圖所示,說明本揭露之夾具組織實施例結構。該夾具組12主要係由一外環件121、一第一盤體122、一彈性環123以及一第二盤體124構成,於本實施例中,該外環件121、第一盤體122、彈性環123及第二盤體124都呈圓形。外環件121具有一內側環壁1211,於該內側環壁1211設有一環形凹槽1212。第一盤體122具有一凸緣1221,凸緣1221係環繞設置於第一盤體122之外側壁1222,於第一盤體122設有複數貫穿部,該複數貫穿部包括一第一貫穿部1223、一第二貫穿部1224以及一第三貫穿部1225。彈性環123係採用具有彈性之橡膠材
質製成,使彈性環123具有受力變形之能力。第二盤體124具有一砌形頂緣1241,該砌形頂緣1241係一斷面呈尖錐形之環狀結構,第二盤體124具有一底緣1242,該底緣1242圍繞形成一透空部1243。
請參閱第五圖及第六圖所示,薄膜筒件11具有相對之一內表面114以及一外表面115,第一盤體122、彈性環123以及第二盤體124係設置於薄膜筒件11內,外環件121係套設於薄膜筒件11外,彈性環123套設於第一盤體122之外側壁1222且抵靠於該凸緣1221底部,再將第二盤體124套設於第一盤體122外部,砌形頂緣1241呈尖錐形之一端係朝向並嵌入彈性環123與第一盤體122之外側壁1222之間,彈性環123之位置係與外環件121之環形凹槽1212之位置相對應,藉由砌形頂緣1241呈尖錐形之結構,砌形頂緣1241相對於尖錐形之一端可將彈性環123推向薄膜筒件11之內表面114,且彈性環123係嵌入於該環形凹槽1212內,如此即可將薄膜筒件11迫緊於外環件121與彈性環123之間。
請參閱第二圖及第六圖所示,於第一盤體122相對於朝向薄膜筒件11之容置空間113之面與第二盤體124之間具有一間距d1,於第二盤體124相對於設有第一盤體122之一面設有複數調整螺栓1244,每一該調整螺栓1244之一端係貫穿該第二盤體124底緣1242之螺孔1245且抵靠於第一盤體122朝向第二盤體124之一面,藉由旋轉該調整螺栓1244可調整第一盤體122與第二盤體124間之該間距d1,以適應不同厚度之薄膜筒件11。
請參閱第一圖及第二圖所示,第一圖所示夾具組12A、12B之主要結構與第二圖所示該夾具組12之結構相同,藉由夾具組12A、12B夾持於薄膜筒件11兩開口端111、112,可將兩開口端111、112封閉,薄膜筒件11之容置空間113僅能透過第一盤體122所設置之第一貫穿部1223、第二貫穿部1224及第三貫穿部1225與外部環境相通。而該第一貫穿部1223及第二貫穿部1224係分別與進氣管路20、出料管路30、排氣管路50及入料管路40相連接,第三貫穿部1225係可與各種檢測用探針連接,該檢測用探針之種類例如可包括酸鹼度(PH)、溶解氧(DO)、溫度等等檢測用探針。其中,設置於薄膜筒件11底部之夾具組12A由於連接進氣管路20且提供曝氣作用,因此於該夾具組12A設置有一曝氣板。
請參閱第一圖、第七圖及第八圖所示,夾具組12A之第一盤體122A朝向薄膜筒件11之容置空間113(如第一圖所示)之面設有該曝氣板125,曝氣板125係以橡膠材質製成,分佈許多孔徑小於1mm之散氣孔,曝氣板125係以一固定環126、固定螺絲127等元件固定於第一盤體122A,進氣管路20係連接於第一貫穿部1223A,出料管路30係連接於第二貫穿部1224A,就夾具組12A而言,其第三貫穿部1225A沒有作用,可以將第三貫穿部1225A封閉。當混合氣由進氣管路20進入第二盤體124A,再向上進入第一盤體122A、曝氣板125時,可產生微小氣泡,此氣泡上升時可帶動周邊藻液上下左右運動,並藉由大面積曝氣,增加氣、液接觸,藻液混合效果良好、改善流動滯留,使
藻體有效流動循環,充份吸收戶外陽光或人工光源,提高微藻生長速率。
請參閱第一圖及第九圖所示,由於夾具組12B不提供曝氣作用,因此不需要設置曝氣板,並可將第一盤體122B所設置之第一貫穿部1223B封閉。至於第二貫穿部1224B及第三貫穿部1225B則分別與入料管路40及排氣管路50連接。
請參閱第一圖及第十圖所示,說明應用上述本揭露模組化光合生物反應器系統之藻類養殖方法之流程200,其主要包含:步驟202:進行一消毒程序;步驟204:進行一養殖程序;步驟206:進行一採收程序。
當進行該消毒程序(步驟202)時,其係經由入料管路40將水、空氣與次氯酸溶液注入該模組化光合生物反應器系統100之反應器10中,以進行消毒滅菌。例如,由入料管路40注入95%該容置空間113之海水,由進氣管路20將空氣輸入反應器10中,以及,由入料管路40將次氯酸溶液輸入反應器10中,進行24小時消毒滅菌。再經由入料管路40將硫代硫酸鈉溶液注入反應器10中,以中和反應器10內之餘氯。當中和餘氯之過程完成後,再排除10-20%該容置空間113之海水。於進行該消毒程序之過程中,入料管路40之總閥門41、閥門42~46,以及進氣管路20之閥門21都呈開啟狀態,其他閥門則為關閉狀態。
該養殖程序(步驟204)係經由入料管路40將培養基及
藻液注入於已完成消毒程序之反應器10中,並等待微藻生長至一穩定期,以促使微藻生長。培養基及藻液係由水、鹽分、有機質、氮、磷以及藻種混合而成。當入料達到大約95%該容置空間113時,即停止入料,以進行養殖程序,並提供光照與二氧化碳,以促使微藻生長。養殖期間從光合反應器取樣記錄生長曲線及生長環境參數,經過數天培養後,待微藻生長的時期結束(亦即微藻停止生長),再進行體內採收(步驟206)。於注入培養基及藻液之過程時,入料管路40之總閥門41、閥門42~46呈開放狀態,其他閥門都呈關閉狀態。於進行養殖程序之過程中,除進氣管路20之閥門21以及排氣管路50之總閥門51、閥門52~56之外,其他閥門都呈關閉狀態。
該採收程序(步驟206)係於該微藻生長的時期結束後,對該反應器10內的微藻進行採收。首先,經由入料管路40將助凝劑注入反應器10,使藻種所長成之微藻團聚濃縮並沉澱於反應器10中,而後藉由出料管路30收集已團聚濃縮的微藻。將出料管路30之總閥門31及閥門33~37打開、液位控制閥32A~32D依採收量擇一開啟,同時,將排氣管路50之總閥門51關閉,將進氣管路20之閥門22打開,可由進氣管路20將氣體由反應器10之頂端輸入反應器10中,提高反應器10中之氣相壓力,以加速各反應器10中的微藻排出反應器10,並由出料管路30排出,並選擇由液位控制閥32A~32D對微藻進行收集,再排除反應器10上層澄清液。如需進行半連續養殖,可於生長穩定期後,選擇液位控制閥液位控制閥32A~32D,達到穩定採收
液位。當進行該收集已團聚濃縮的微藻之步驟時,同時觀察反應器10中的水位是否下降到一預設水位,當反應器10中的水位下降到該預設水位時,則關閉進氣閥門22,開啟總閥門51,以停止將氣體輸入反應器10,同時關閉出料管路30,以停止收集已團聚濃縮的微藻,而後透過入料管路40將新鮮培養基輸入反應器10中,即可進行下一輪之養殖程序。
本揭露藉由夾具組夾持於塑膠薄膜製成之薄膜筒件兩端,提供一低成本、模組化、操作容易之微藻光合反應器,同時搭配進氣管路、出料管路、入料管路及排氣管路之連接設置,養殖時之進料、接種、採收與養殖結束後的清洗可進行系統性的操作。而利用本揭露之模組化光合生物反應器系統培養藻類,可採取批次及半連續式養殖策略,在半連續式養殖中則可結合混凝採收方式,減少採收體積,並可長期培養。
惟以上所述者,僅為本揭露之實施例而已,當不能以之限定本揭露所實施之範圍。即大凡依本揭露申請專利範圍所作之均等變化與修飾,皆應仍屬於本揭露專利涵蓋之範圍內,謹請 貴審查委員明鑑,並祈惠准,是所至禱。
100‧‧‧模組化光合生物反應器系統
10‧‧‧反應器
11‧‧‧薄膜筒件
111、112‧‧‧開口端
113‧‧‧容置空間
114‧‧‧內表面
115‧‧‧外表面
12、12A、12B‧‧‧夾具組
121‧‧‧外環件
1211‧‧‧內側環壁
1212‧‧‧環形凹槽
122、122A、122B‧‧‧第一盤體
1221‧‧‧凸緣
1222‧‧‧外側壁
1223、1223A、1223B‧‧‧第一貫穿部
1224、1224A、1224B‧‧‧第二貫穿部
1225、1225A、1225B‧‧‧第三貫穿部
123‧‧‧彈性環
124‧‧‧第二盤體
1241‧‧‧砌形頂緣
1242‧‧‧底緣
1243‧‧‧透空部
1244‧‧‧調整螺栓
1245‧‧‧螺孔
125‧‧‧曝氣板
126‧‧‧固定環
127‧‧‧固定螺絲
20‧‧‧進氣管路
21‧‧‧進氣管路的閥門
22‧‧‧排氣管路與進氣管路間之閥門
30‧‧‧出料管路
31‧‧‧出料管路的總閥門
32A~32D‧‧‧液位控制閥
33~37‧‧‧出料管路的閥門
38‧‧‧連桿
40‧‧‧入料管路
41‧‧‧入料管路的總閥門
42~46‧‧‧入料管路的閥門
50‧‧‧排氣管路
51‧‧‧排氣管路的總閥門
52~56‧‧‧排氣管路的閥門
60‧‧‧吊具
61‧‧‧支架
62‧‧‧平台
200‧‧‧流程
202~206‧‧‧步驟
d1‧‧‧間距
第一圖係本揭露一種模組化光合生物反應器系統實施例之架構示意圖。
第二圖係本揭露夾具組實施例之結構示意圖。
第三圖係第二圖實施例之外環件、第一盤體、彈性環
及第二盤體之剖面分解結構示意圖。
第四圖係第三圖之A部結構放大示意圖。
第五圖係第二圖實施例之外環件、第一盤體、彈性環及第二盤體之剖面組合結構示意圖。
第六圖係第五圖之B部結構放大示意圖。
第七圖係本揭露之夾具組配合曝氣板之分解結構示意圖。
第八圖係第七圖實施例之組合結構示意圖。
第九圖係第一圖位於反應器頂端之夾具組之立體結構示意圖。
第十圖係本揭露一種藻類養殖方法實施例之步驟流程圖。
100‧‧‧模組化光合生物反應器系統
10‧‧‧反應器
11‧‧‧薄膜筒件
111、112‧‧‧開口端
113‧‧‧容置空間
12A、12B‧‧‧夾具組
20‧‧‧進氣管路
21‧‧‧進氣管路的閥門
22‧‧‧排氣管路與進氣管路間之閥門
30‧‧‧出料管路
31‧‧‧出料管路的總閥門
32A~32D‧‧‧液位控制閥
33~37‧‧‧出料管路的閥門
38‧‧‧連桿
40‧‧‧入料管路
41‧‧‧入料管路的總閥門
42~46‧‧‧入料管路的閥門
50‧‧‧排氣管路
51‧‧‧排氣管路的總閥門
52~56‧‧‧排氣管路的閥門
60‧‧‧吊具
61‧‧‧支架
62‧‧‧平台
Claims (12)
- 一種模組化光合生物反應器系統,其包含:至少一反應器,其包括:複數夾具組,每一該夾具組包括:一外環件;一第一盤體,其具有一凸緣,該凸緣係環繞設置於該第一盤體之外側壁;一彈性環,其具有彈性變形力;一第二盤體,其具有一砌形頂緣;至少一薄膜筒件,其具有相對之二開口端,於該二開口端之間形成一容置空間,該薄膜筒件具有相對之一內表面以及一外表面,於每一該開口端設有一該夾具組,該第一盤體、該彈性環以及該第二盤體係設置於該薄膜筒件內,該外環件係套設於該薄膜筒件外,該彈性環係套設於該第一盤體外部,該第二盤體係套設於該第一盤體外部,該砌形頂緣係嵌入該彈性環與該第一盤體之該外側壁之間,由該砌形頂緣將該彈性環推向該薄膜筒件之該內表面,將該薄膜筒件迫緊於該外環件與該彈性環之間;以及至少一曝氣板,於該至少一反應器其中之一該第一盤體朝向該容置空間之面設有一該曝氣板;一進氣管路,係連接於該反應器,該進氣管路係用以將混合氣輸入該反應器內;一出料管路,係連接於該反應器,該出料管路係用以提供該反應器內之反應產物排出該反應器; 一入料管路,係連接於該反應器,該進氣管路係用以將反應物體輸入該反應器內;以及一排氣管路,係連接於該反應器,該排氣管路係用以提供該反應器內之反應氣體排出該反應器。
- 如申請專利範圍第1項所述之模組化光合生物反應器系統,其中,該第一盤體設有複數貫穿部,該複數貫穿部包括一第一貫穿部、一第二貫穿部以及一第三貫穿部,該進氣管路係連接於該反應器其中之一夾具組之該第一貫穿部,該出料管路係連接於設有該進氣管路之該夾具組之該第二貫穿部,該入料管路係連接於該反應器相對於連接該進氣管路之另一該夾具組之該第三貫穿部,該排氣管路係連接於設有該入料管路之該夾具組之該第二貫穿部,該排氣管路與該進氣管路係可阻斷地相連接,使該進氣管路可透過該排氣管路將混合氣輸入該反應器內。
- 如申請專利範圍第1項所述之模組化光合生物反應器系統,其中,該外環件具有一內側環壁,於該內側環壁設有一環形凹槽,該環形凹槽之位置係與該彈性環之位置相對應,該彈性環係嵌入於該環形凹槽內。
- 如申請專利範圍第1項所述之模組化光合生物反應器系統,其中,該第一盤體相對於朝向該容置空間之面與該第二盤體之間具有一間距,於該第二盤體相對於設有該第一盤體之一面設有複數調整螺栓,每一該調整螺栓之一端係貫穿該第二盤體且抵靠於該第一盤體朝向該第二盤體之一面,藉由旋轉該調整螺栓可調整該第一盤體與 該第二盤體間之該間距。
- 如申請專利範圍第1項所述之模組化光合生物反應器系統,其中,該進氣管路、該排氣管路、該出料管路以及該入料管路設有至少一控制閥,用以控制該進氣管路、該排氣管路、該出料管路以及該入料管路之開啟或關閉。
- 如申請專利範圍第1項所述之模組化光合生物反應器系統,其中,設置有該進氣管路及該出料管路之該夾具組之水平高度,係低於該設置有該排氣管路及該入料管路之該夾具組之水平高度。
- 一種藻類養殖方法,其包含:進行一消毒程序,其係將水、空氣與次氯酸溶液注入一模組化光合生物反應器系統所具有之至少一反應器中,以進行消毒滅菌,再將硫代硫酸鈉溶液注入該反應器中,以中和該反應器內之餘氯;進行一養殖程序,其係將培養基及藻液注入於該完成消毒程序之該反應器中,並等待微藻生長至一穩定期,以促使微藻生長;以及進行一採收程序,其係於該微藻生長之時期結束後,對該反應器內之微藻進行採收。
- 如申請專利範圍第7項所述之藻類養殖方法,其中,該養殖程序係於該反應器中注入水、鹽分、有機質、氮、磷以及藻種,並提供光照與二氧化碳,以促使該藻種所具有之微藻生長。
- 如申請專利範圍第7項所述之藻類養殖方法,其中,該採收程序係於該反應器內注入助凝劑,使該藻種所長成 之微藻團聚濃縮並沉澱於該反應器中,該反應器連接一出料管路,藉由該出料管路收集該已團聚濃縮的微藻。
- 如申請專利範圍第9項所述之藻類養殖方法,其中,該至少一反應器連接一排氣管路,該反應器連接該出料管路之一端係位於一第一高度,該反應器連接該排氣管路之一端係位於一第二高度,該第二高度係高於該第一高度,該收集已團聚濃縮的藻體之步驟,係由該排氣管路將氣體輸入該反應器中,以提高該反應器中之氣相壓力,以加速該團聚濃縮的微藻排出該反應器。
- 如申請專利範圍第10項所述之藻類養殖方法,其中,當進行該收集已團聚濃縮的微藻之步驟時,同時觀察該反應器中的水位是否下降到一預設水位,當反應器中的水位下降到該預設水位時,則關閉該排氣管路,以停止將氣體輸入該反應器,同時關閉該出料管路,以停止收集已團聚濃縮的微藻,而後透過一入料管路將新鮮培養基輸入該反應器中,而後進行下一輪之養殖程序。
- 一種夾具組,包含:一外環件;一第一盤體,其具有一凸緣,該凸緣係環繞設置於該第一盤體之外側壁;一彈性環,其具有彈性變形力;以及一第二盤體,其具有一砌形頂緣。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW101147131A TWI519640B (zh) | 2012-12-13 | 2012-12-13 | 模組化光合生物反應器系統、藻類養殖方法 |
| CN201310072310.XA CN103865758B (zh) | 2012-12-13 | 2013-03-07 | 模块化光合生物反应器系统、藻类养殖方法及夹具组 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW101147131A TWI519640B (zh) | 2012-12-13 | 2012-12-13 | 模組化光合生物反應器系統、藻類養殖方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201422810A true TW201422810A (zh) | 2014-06-16 |
| TWI519640B TWI519640B (zh) | 2016-02-01 |
Family
ID=50904771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW101147131A TWI519640B (zh) | 2012-12-13 | 2012-12-13 | 模組化光合生物反應器系統、藻類養殖方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103865758B (zh) |
| TW (1) | TWI519640B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105349422A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-02-24 | 遵义医学院 | 一种植物细胞悬浮培养装置 |
| TWI638045B (zh) * | 2016-10-11 | 2018-10-11 | 詮興開發科技股份有限公司 | 一種微藻的量產方法 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IL233724A (en) * | 2014-07-21 | 2017-06-29 | Univerve Ltd | Unit, system and method for growing marine microorganisms |
| GB2539936A (en) * | 2015-07-01 | 2017-01-04 | Univ Nelson Mandela Metropolitan | Microalgae cultivation process and equipment |
| CN105154324B (zh) * | 2015-09-22 | 2018-03-27 | 石家庄国华环保科技有限公司 | 在线增殖扩培污水处理系统中活性菌群的设备及方法 |
| IT201900002641A1 (it) * | 2019-02-25 | 2020-08-25 | Milano Politecnico | Kit modulare per integrazione e installazione di uno o più bioreattori per la coltivazione di microalghe |
| FR3151336A1 (fr) * | 2023-07-17 | 2025-01-24 | France Pbr | Bioréacteur à bullage anti-biofilm, et procédé sur la base d’un tel bioréacteur |
| FR3151335A1 (fr) * | 2023-07-17 | 2025-01-24 | France Pbr | Bioréacteur à circulation inversée d’air et de milieu, et procédé sur la base d’un tel bioréacteur |
| FR3151337A1 (fr) * | 2023-07-17 | 2025-01-24 | France Pbr | Structure de photobioréacteur à extrémités de type conique, et procédé de fabrication d’un tel photobioréacteur |
| CN116948797B (zh) * | 2023-08-03 | 2024-08-20 | 山东民和生物科技股份有限公司 | 一种适用于沼液与废水处理的一体式生物反应器 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2522885Y (zh) * | 2001-11-23 | 2002-11-27 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 具密封装置的光开关 |
| CN2561989Y (zh) * | 2001-11-28 | 2003-07-23 | 洪义发 | 替换式挂物架固定装置 |
| CN1745972A (zh) * | 2005-05-03 | 2006-03-15 | 桂林创源金刚石有限公司 | 自调正砂轮 |
| CN101914431B (zh) * | 2010-07-23 | 2013-05-08 | 江苏省海洋水产研究所 | 一种全塑模块化光生物反应器系统培养微藻的装置与方法 |
| CN102086437B (zh) * | 2010-12-02 | 2016-06-01 | 中国海洋大学 | 薄膜挂袋式单胞藻光生物反应器及其制作方法 |
| TWM408940U (en) * | 2010-12-03 | 2011-08-11 | Univ Fooyin | Microalgae farming equipment |
| CN102559477A (zh) * | 2011-11-30 | 2012-07-11 | 镇江绿能环保科技有限公司 | 一种用于产业化养殖微藻的薄膜光生物反应器 |
-
2012
- 2012-12-13 TW TW101147131A patent/TWI519640B/zh active
-
2013
- 2013-03-07 CN CN201310072310.XA patent/CN103865758B/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105349422A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-02-24 | 遵义医学院 | 一种植物细胞悬浮培养装置 |
| TWI638045B (zh) * | 2016-10-11 | 2018-10-11 | 詮興開發科技股份有限公司 | 一種微藻的量產方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103865758B (zh) | 2015-09-16 |
| TWI519640B (zh) | 2016-02-01 |
| CN103865758A (zh) | 2014-06-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI519640B (zh) | 模組化光合生物反應器系統、藻類養殖方法 | |
| KR101148194B1 (ko) | 투명 필름으로 이루어진 광합성 생물 반응기 | |
| CN101914431B (zh) | 一种全塑模块化光生物反应器系统培养微藻的装置与方法 | |
| US8658421B2 (en) | Circulatory photobioreactor | |
| CN102827766B (zh) | 用于规模化红球藻生产虾青素的光生物反应器 | |
| CN104611221A (zh) | 一种封闭跑道池式光生物反应器 | |
| KR20200046557A (ko) | 미세조류 광배양장치 | |
| KR101721448B1 (ko) | 미세조류 배양장치 | |
| KR20100113179A (ko) | 관형 스피루리나 배양장치 | |
| CN114680070A (zh) | 一种养殖装置、养殖系统及其养殖方法 | |
| CN107988053B (zh) | 一种实现固定化培养及废水深度净化的微藻培养系统 | |
| JP5324532B2 (ja) | 循環型の光生物反応器 | |
| CN102373149B (zh) | 光生物反应器及其制备方法、光生物培养系统和方法 | |
| KR101670129B1 (ko) | 광 반응 미세조류 배양장치 및 배양방법 | |
| KR101861972B1 (ko) | 부착성 규조류 배양장치 및 이를 이용한 배양방법 | |
| CN109251847B (zh) | 利用阳光培养光合微生物的装置及方法 | |
| CN100338205C (zh) | 微藻培养的光生物反应器装置 | |
| CN102783405B (zh) | 一种气提式循环水藻类培养系统 | |
| CN102344888B (zh) | 循环式光生物反应器 | |
| CN105505765A (zh) | 一种微藻培养系统 | |
| CN102100173B (zh) | 多功能水体生物养殖装置 | |
| CN214142294U (zh) | 一种用于大规模培养微藻等浮游生物的周年化生产系统 | |
| CN212199233U (zh) | 一种吨桶封闭式光生物反应器 | |
| KR20150031542A (ko) | 미세조류 배양 및 수확장치와 이를 이용한 이산화탄소 고정장치, 공기 또는 수질 정화장치 | |
| CN206706102U (zh) | 一种新型光生物反应器 |