一種藻類微生物的多層光生物反應器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種藻類微生物的多層光生物反應器。
【背景技術】
[0002]隨著石油等不可再生能源的日益減少及低碳經濟的迫切要求，對可持續、可代替的化石燃料需求日益增加。乙烯、氫氣等作為燃燒清潔、無污染、利用形式多樣化、能源利用率高、可再生性高的能源，被公認為較理想、可替代的化石燃料。在可再生能源研究領域，微藻能源已成各國重點發展對象，在中國也被設為能源戰略的重要選擇。藻類作為運輸能源的可持續原料而備受科學家和經濟學家們的關注，這也是因為藻類顯著的優勢超越了陸生農作物(包括:更高地區的產量、在含鹽的水中生長、也可在被污染的河流中存活)。微藻產乙烯這一生物燃料，具有環境友好和低能耗等特點，能夠利用微生物自身作用在光照條件下產出乙烯，乙烯即是生物燃料的前體，也是工業中的化學原料，具有環保和產能等優勢，已成為當今世界快速發展的熱門技術。
[0003]光生物反應器是微藻類培養的必須裝置，然而受制于光生物反應器方面的技術瓶頸，目前微藻商業化培養規模一直很難突破。我國生物質光合制備生物燃料起步較晚，制備的方法和裝置不夠成熟，目前微藻培養的反應器主要有開放池和封閉式兩種，其中封閉式反應器因可控性高、占地小、培養周期短等優勢在微藻培養研究中日益受到關注。然而大部分采用外置光源設置方法，受到反應器透明材料的限制，反應器保溫很難實現，并且外部供光的光利用率低、反應液光照不均勻、使得反應器產量效果差；而采用內置光源時，由于反應器結構設計不合理，不能較好的解決明暗發酵、料液溫度均勻、連續產出的問題，進而制約了生物質的產量規模化應用。因此，為了增加產出生物燃料的產量需要在反應系統上克服現有技術局限性。
【發明內容】
[0004]針對上述問題，本發明提供一種藻類微生物的多層光生物反應器，結構相對簡潔、易加工、易清潔、成本低、可根據需要設計不同的光徑，且操作條件容易控制，可有效提高產出率，具有很好的應用前景。
[0005]為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現:
[0006]—種藻類微生物的多層光生物反應器，包括多層框架，其特征在于，所述框架的兩端可插入多層波導管板且其余側面為封閉狀，框架的一個封閉側面設置有與反應器面板相連通的玻璃罩，所述玻璃罩的底部設置有入口且頂部設置有出口，位于多層波導管板的兩端分別設置有發光二極管板，發光二極管板的光線耦合在波導管板上并均勻地分布在反應器面板內部。
[0007]優選，所述多層波導管板等間距上下排列，且多層波導管板的兩端分別設置有光掩模板，所述光掩模板上粘附一層鋁箔紙。
[0008]優選，所述波導管板由粘附了玻片的硼硅玻璃制成。
[0009]優選，所述發光二極管板是波長為630nm的紅光發光二極管板。
[0010]優選，所述框架由光固化樹脂固定，框架外部覆蓋一層聚對二甲苯，波導管板安裝在框架內的插槽中，通過可透氣性的聚二甲基硅氧烷樹脂將波導管板密封固定在框架中。
[0011]與傳統生物質光合作用制生物燃料的裝置相比，本發明的有益效果是:
[0012]1、本裝置利用多層波導管板的設計，很大程度上提高了光利用率，降低了常規能源的能耗，也減少了裝置運行成本。
[0013]2、本裝置采用了內置光源，避免了外置光源光照料液不均勻現象，內置光源和波導管板相耦合，使得光照更加均勻分布，達到高效產乙烯的目的。
[0014]3、本裝置采用側面玻璃罩連接反應器機身，使產出的乙烯氣體和料液的分離，乙烯向上，在出口處收集，料液向下流動，這樣的設計有效的使氣液分離，有效的收集氣體。
[0015]4、本裝置所設置的多層波導薄板，使料液在反應器中的停留時間久，胞藻屬產乙烯的效果更高。
[0016]5、本裝置的波導管板上粘附一層載玻片，使得光照在反應器中折射率減小，關鍵的折射角度變小，提高了光照的被利用率，同時增強了光照強度，使胞藻屬生長加快，進而提尚了廣氣量。
[0017]6、裝置結構簡單、運行穩定、操作簡便，可有效地提高生物燃料的產率。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明一種藻類微生物的多層光生物反應器的結構示意圖；
[0019]圖2是本發明一種雨傘的結構示意圖；
[0020]附圖的標記含義如下:
[0021]1:框架；2:波導管板；3:玻璃罩；4:入口；5:出口；6:光掩模板；7:縫寬；8:發光二極管板。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和具體的實施例對本發明技術方案作進一步的詳細描述，以使本領域的技術人員可以更好的理解本發明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發明的限定。
[0023]如圖1所示，一種藻類微生物的多層光生物反應器，包括多層框架1，圖1中框架1呈長方體形狀，其規模大小為8cmX3cmX3.5cm(長X寬X高)，反應器的總液體體積為18mL，所述框架1的兩端可插入多層波導管板2且其余側面為封閉狀，圖1中，左右兩側面可插入多層波導管板2，其余四個側面為封閉狀。框架1的一個封閉側面設置有與反應器面板的左側相連通的玻璃罩3，所述玻璃罩3的底部設置有入口 4且頂部設置有出口 5，反應器側面的玻璃罩3連接多層框架內的反應器面板，上端的出口 5收集產出的氣體，底部入口4用來接入接種液和收集在運行中產生的廢液。側邊玻璃罩3的設計保證了氣體與液體的分離，可以較好收集產物。
[0024]位于多層波導管板2的兩端分別設置有發光二極管板8，所述發光二極管板8最好是波長為630nm的紅光發光二極管板8，發光二極管板8的光線耦合在波導管板2上，波導管板2將其耦合光線傳輸并均勻地分布在反應器面板內部。
[0025]優選，所述多層波導管板2等間距上下排列，相鄰兩層波導管板2之間間距2mm，即波導管板2之間設置一個2mm縫寬7將其分隔成兩個波導區域，使光照均勻。為了阻止非耦合光進入反應器中，波導管板2間的間隔處(即縫寬7)覆蓋一層光掩模，圖1中多層波導管板2的兩端分別設置有光掩模板6，并在光掩模板6上粘附一層鋁箔紙來提高反射率。
[0026]優選，波導管板2由粘附了薄玻片的硼硅玻璃制成，得光照在波導管中反射角減小，對光的利用率增加。比如，波導管板由粘附了薄玻片的顯微蝕刻硼硅玻璃制成，蝕刻玻璃膏粉被用來制作玻璃載玻片，在7小時后沖洗干凈，隨機地將其分布在表面瑕疵處用來改良波導管板表面的散射，薄玻