述。參見圖1至圖3，利用納米導(dǎo)光板實現(xiàn)太陽光分頻均布的跑道池微藻反應(yīng)器，包括反應(yīng)器外壁10，以及設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)的跑道池中間隔墻4，和圍繞跑道池中間隔墻4的流道內(nèi)設(shè)置的若干條能實現(xiàn)太陽光分頻均布的光道I;該光道I由太陽光聚光器5、帶通濾光片9和納米導(dǎo)光板6層疊構(gòu)成；太陽光聚光器5設(shè)置在上層；納米導(dǎo)光板6設(shè)置在下層，帶通濾光片9設(shè)置在太陽光聚光器5與納米導(dǎo)光板6之間；納米導(dǎo)光板6為縱向插入跑道池微藻反應(yīng)器內(nèi)，且納米導(dǎo)光板6的正面與跑道池中間隔墻4相對應(yīng);該納米導(dǎo)光板6的底部以及該納米導(dǎo)光板6的正、反面的上部均設(shè)置有反光膜;相鄰納米導(dǎo)光板6之間的間距可設(shè)置為5cm以上，具體間距大小可根據(jù)槽式太陽光聚光器5的聚光比而調(diào)節(jié)。在反應(yīng)器底部，位于光道與光道之間分散設(shè)置有若干曝氣管7;并且，在光道的起點和終點之間設(shè)置有助流器。
[0017]在具體實施例中，反應(yīng)器外壁10和跑道池中間隔墻4可由水泥砌成;太陽光聚光器5為槽式太陽光聚光器，帶通濾光片9將太陽光15中對微藻細(xì)胞有殺傷作用的紫外光以及對微藻細(xì)胞生長無用的紅外光過濾掉，只允許可見光14透過。納米導(dǎo)光板6采用內(nèi)部添加了納米級光散射粒子的PMMA/PS復(fù)合材料板。太陽光聚光器5匯聚太陽光15，匯聚后的太陽光經(jīng)由帶通濾光片9濾除紫外及紅外波段的光后，剩余的可見光14入射至納米導(dǎo)光板6的頂部壁面，隨后可見光14在納米導(dǎo)光板6內(nèi)傳輸，在納米導(dǎo)光板6內(nèi)部納米級光散射顆粒的散射作用下，部分光線因不滿足全反射條件而從納米導(dǎo)光板6表面均勾射出出射光11，為微藻的生長提供光能。
[0018]助流器由漿輪轉(zhuǎn)軸2和漿輪3構(gòu)成;漿輪轉(zhuǎn)軸2帶動漿輪3轉(zhuǎn)動，以驅(qū)動微藻細(xì)胞懸浮液12在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)流動。
[0019]為了更好的實現(xiàn)二氧化碳向微藻細(xì)胞懸浮液中的傳遞，曝氣管7表面上均勻分散有一定數(shù)量的出氣孔。本發(fā)明中曝氣管7零散分布在跑道池不同位置處，避免曝氣管集中在同一個區(qū)域，這是因為當(dāng)曝氣管集中在同一個區(qū)域時，該區(qū)域液體內(nèi)的二氧化碳濃度較高，導(dǎo)致氣泡內(nèi)二氧化碳與周圍液體中二氧化碳間濃度梯度降低，不利于二氧化碳向藻液中的傳遞。
[0020]為了保證光盡可能多的從其淹沒在微藻細(xì)胞懸浮液12中的正、反兩個表面出射，同時，考慮到一部分太陽光會直接照射到光生物反應(yīng)器內(nèi)的微藻細(xì)胞懸浮液表面，使跑道池光生物反應(yīng)器內(nèi)微藻細(xì)胞懸浮液頂部區(qū)域的光強(qiáng)較強(qiáng)，能滿足微藻細(xì)胞生長的需要，因此該區(qū)域可不需要利用納米導(dǎo)光板表面出射的光。所以，在納米導(dǎo)光板的底端壁面上貼有高反射率反光膜8-b、同時在納米導(dǎo)光板未被微藻細(xì)胞懸浮液淹沒的表面區(qū)域以及位于微藻細(xì)胞懸浮液表面下方高度大約0-4cm表面區(qū)域均貼有高反射率反光膜8-a。
[0021]該跑道池光生物反應(yīng)器的工作流程如下:將一定濃度的處于指數(shù)生長期的微藻細(xì)胞懸浮液與新鮮培養(yǎng)基以一定比例混合后，接種至本發(fā)明中的跑道池光生物反應(yīng)器中，微藻細(xì)胞懸浮液的表面位于高反射率反光膜8-a底端之上0-4cm。楽輪3圍繞楽輪轉(zhuǎn)軸2以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動微藻細(xì)胞懸浮液12在跑道池光生物反應(yīng)器內(nèi)按一定方向13循環(huán)流動，藻液的循環(huán)流動可有效避免微藻細(xì)胞在跑道池內(nèi)的沉降。富含一定濃度二氧化碳的氣體，經(jīng)由曝氣管7表面上的出氣孔以氣泡的形式進(jìn)入微藻細(xì)胞懸浮液12，為微藻的光合生長提供碳源。太陽光15在槽式太陽光聚光器5的聚光作用下入射至帶通濾光片9上，帶通濾光片9只允許可見光14波段的光透過，而紫外光和紅外光不能透過，從而有效避免了紫外光對微藻細(xì)胞的殺傷作用及無效的紅外光進(jìn)入微藻細(xì)胞懸浮液12，太陽光中的可見光14在納米導(dǎo)光板6內(nèi)傳輸。在納米導(dǎo)光板6內(nèi)部納米級光散射顆粒的散射作用下，部分光線因不滿足全反射條件而從納米導(dǎo)光板6表面均勻射出，為微藻的生長提供光能。納米導(dǎo)光板6具有雙面出光，且具有出射光11的光強(qiáng)在納米導(dǎo)光板6表面分布均勻的特點，一方面，使得跑道池微藻反應(yīng)器底部區(qū)域的微藻細(xì)胞的生長也能獲得充足的光照，另一方面，一定程度上避免了太陽光直射微藻懸浮液12頂部區(qū)域微藻細(xì)胞所引起的光抑制對微藻細(xì)胞的損傷。
【主權(quán)項】
1.一種利用納米導(dǎo)光板實現(xiàn)太陽光分頻均布的跑道池微藻反應(yīng)器，包括在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置的跑道池中間隔墻(4)，其特征在于:在反應(yīng)器內(nèi)圍繞跑道池中間隔墻(4)的流道內(nèi)設(shè)置有若干條光道(I);該光道(I)由太陽光聚光器(5)、帶通濾光片(9)和納米導(dǎo)光板(6)層疊構(gòu)成;太陽光聚光器(5)設(shè)置在上層；納米導(dǎo)光板(6)設(shè)置在下層，帶通濾光片(9)設(shè)置在太陽光聚光器(5)與納米導(dǎo)光板(6)之間；納米導(dǎo)光板(6)為縱向插入跑道池微藻反應(yīng)器內(nèi)，且納米導(dǎo)光板(6)的正面與跑道池中間隔墻(4)相對應(yīng);該納米導(dǎo)光板(6)的底部以及該納米導(dǎo)光板(6)的正、反表面的上部均設(shè)置有反光膜(8-a、8-b)；在反應(yīng)器底部，位于光道與光道之間分散設(shè)置有若干曝氣管(7)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用納米導(dǎo)光板實現(xiàn)太陽光分頻均布的跑道池微藻反應(yīng)器，其特征在于:光道(I)的起點和終點之間設(shè)置有助流器(2、3)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用納米導(dǎo)光板實現(xiàn)太陽光分頻均布的跑道池微藻反應(yīng)器，其特征在于:太陽光聚光器(5)為槽式太陽光聚光器。
【專利摘要】本發(fā)明公開了利用納米導(dǎo)光板實現(xiàn)太陽光分頻均布的跑道池微藻反應(yīng)器，包括設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)的跑道池中間隔墻，其特征在于：在反應(yīng)器內(nèi)圍繞跑道池中間隔墻的流道內(nèi)設(shè)置有若干條光道；該光道由太陽光聚光器、帶通濾光片和納米導(dǎo)光板層疊構(gòu)成；帶通濾光片設(shè)置在太陽光聚光器與納米導(dǎo)光板之間；納米導(dǎo)光板為縱向插入跑道池微藻反應(yīng)器內(nèi)，且納米導(dǎo)光板的正面與跑道池中間隔墻相對應(yīng)；該納米導(dǎo)光板的底部以及該納米導(dǎo)光板的正、反表面的上部均設(shè)置有反光膜；在反應(yīng)器底部，位于光道與光道之間分散設(shè)置有若干曝氣管；本發(fā)明利用納米導(dǎo)光板的出射光為微藻的生長提供光能，可廣泛應(yīng)用于生物、環(huán)保、能源等領(lǐng)域。
【IPC分類】C12M1/00, C12M1/04
【公開號】CN105462816
【申請?zhí)枴緾N201510909638
【發(fā)明人】黃云, 孫亞輝, 付乾, 廖強(qiáng), 朱恂
【申請人】重慶大學(xué)
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月9日