柱式耦合金字塔管式光生反應器、應用及培養方法
【專利摘要】本發明提供一種柱式耦合金字塔管式光生反應器、應用及培養方法，所述光生反應器包括柱式反應器及金字塔管式反應器；所述金字塔管式反應器包括自下而上依次累加的至少兩層反應環，以及分別從所述反應環不同位置引出的分層入流匯流管與分層出流匯流管，所述分層入流匯流管、分層出流匯流管分別通過總入流匯流管、總出流匯流管與所述柱式反應器的出流口、入流口連接。本發明中，金字塔管式反應器可以有效消除管道之間的光遮蔽效應，并具有管程短，阻力小，循環流動快的優勢，同時耦合柱式反應器可兼顧氣體交換，消除了傳統管式反應器溶解氧不易釋放的缺陷。通過內外結合供光，可進一步強化光合作用；此外，大尺度循環也有助于強化傳質過程。
【專利說明】
柱式耦合金字塔管式光生反應器、應用及培養方法
技術領域
[0001]本發明屬于生物化工領域，涉及一種柱式耦合金字塔管式光生反應器、應用及培養方法O
【背景技術】
[0002]微藻能夠通過光合作用將⑶2和水轉化為我們生活需要的各種有機化合物(如色素、蛋白質、氨基酸、維生素和脂肪酸、多糖等)。由于藻類具有高效光利用率，以及從周圍環境中快速高效吸收營養素(如C02、氮、磷等)并轉化成有機化合物的能力，使藻類成為擁有未來解決食品農業、能源危機的巨大經濟潛力。同時，藻類養殖對于CO2固定、污水處理等改善生態環境方面具有重大意義。盡管藻類具備了較高的環境與經濟價值，但要實現微藻產業的經濟性利用，目前仍受限于藻類養殖的核心裝置一光生物反應器的設計研發。
[0003]目前，微藻培養主要有開放式和封閉式兩種光生物反應器。開放式光生物反應器構建簡單、成本低廉及操作簡便，但存在易受污染、培養條件不穩定、占地面積大等缺點。與開放式光生物反應器相比，封閉式光生物反應器克服了開放式光生物反應器的上述缺陷，可以控制各個生長參數。但由于封閉式光生物反應器類型多，存在不同的缺陷，如圓柱式光生物反應器容易發生光照不足、存在流動死區等問題;而管式光生物反應器容易出現溶解氧過高、氣液混合不均以及光抑制和溫度過高的問題;這些會導致培養的生物濃度和產出率較低。
[0004]在所有微藻培養過程中，光能利用率是影響微藻高密度培養的關鍵因素。光合自養模式下，封閉式管道光生物反應器因比表面積大、光能利用率高、不易污染、更好的流速調控等優點而廣泛應用于微藻的工業化培養。但其傳統柵欄式構型流程長、流動阻力大，溶解氧過高不易排出，容易造成管道內培養溫度上升形成培養條件不穩定，此外存在管道之間的光遮蔽效應。
[0005]因此，如何提供一種新型結構的光生反應器，以提升光照利用率以及流動性能，克服常規管式及柱式反應器的諸多缺點，促進微藻固碳及培養效率的提升，成為本領域技術人員亟待解決的一個重要技術問題。
【發明內容】
[0006]鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種柱式耦合金字塔管式光生反應器、應用及培養方法，用于解決現有技術中光生反應器光照利用率不高、流動擴散性能及傳質傳熱性能差、無法使藻液高效進行光合作用的問題。
[0007]為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種柱式耦合金字塔管式光生反應器，包括柱式反應器及金字塔管式反應器;所述金字塔管式反應器包括:
[0008]自下而上依次累加的至少兩層反應環；其中，位于下層的反應環的周長大于位于上層的反應環的周長；
[0009]分別從所述反應環不同位置引出的分層入流匯流管與分層出流匯流管;所述分層入流匯流管通過總入流匯流管與所述柱式反應器的出流口連接，所述分層出流匯流管通過總出流匯流管與所述柱式反應器的入流口連接。
[0010]可選地，至少有兩層反應環共用一條分層入流匯流管及一條分層出流匯流管。
[0011]可選地，所述金字塔管式反應器包括至少5層反應環，每2?5層反應環共用一條分層入流匯流管及一條分層出流匯流管。
[0012]可選地，所述分層入流匯流管與分層出流匯流管將所述反應環劃分為長度相同的兩段。
[0013]可選地，所述反應環為圓環、橢圓形環或多邊形環。
[0014]可選地，所述反應環為多邊形環，所述分層入流匯流管與分層出流匯流管從多邊形環的一對對角分別引出。
[0015]可選地，所述金字塔管式反應器的底角為15°-75°。
[0016]可選地，所述金字塔管式反應器采用透明材質。
[0017]可選地，所述金字塔管式反應器的各個反應環所圍成的空間內設有作為內部光源的人工光源。
[0018]可選地，所述人工光源包括支撐柱及設于所述支撐柱表面的LED燈帶。
[0019]可選地，所述金字塔管式反應器的各個反應環所圍成的空間內設有光導纖維光分布器。
[0020]可選地，所述光導纖維光分布器包括導光柱及連接于所述導光柱頂部的采光器；所述采光器突出于最上層的反應環之上，用于采集外部光線；所述導光柱用于對所述采光器采集的光線進行重新分配。
[0021]可選地，所述采光器頂部開口，且頂部開口面積大于其底部面積。
[0022]可選地，所述柱式耦合金字塔管式光生反應器還包括外部光源，所述外部光源包括自然光及人工光源中的至少一種。
[0023]可選地，所述柱式反應器的出流口與所述總入流匯流管之間設置有循環栗，用于將所述柱式反應器內的液體抽至所述金字塔管式反應器。
[0024]可選地，所述總入流匯流管還與第一氣體供應管路連接;所述第一氣體供應管路用于向所述總入流匯流管供應氣體，使得所述總入流匯流管內的液體在氣流及循環栗的作用下流動至各層反應環中，并與氣體充分混合，最終通過所述總出流匯流管回流至所述柱式反應器。
[0025]可選地，所述第一氣體供應管路包括空氣壓縮機、CO2儲氣裝置及混合室，其中，所述空氣壓縮機提供的空氣與所述CO2儲氣裝置提供的CO2氣體經過所述混合室混合后供應至所述總入流匯流管。
[0026]可選地，所述柱式反應器底部設有氣體分布器;所述氣體分布器與第二氣體供應管路連接，用以對所述柱式反應器內的液體進行鼓泡并提供反應氣體。
[0027]可選地，所述第二氣體供應管路包括空氣壓縮機，用以向所述氣體分布器供應氣體。
[0028]可選地，所述柱式反應器至少有一部分采用透明材質。
[0029]可選地，所述柱式反應器為圓柱狀或多邊形柱狀。
[0030]可選地，所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器還連接有配氣系統、溫控系統、循環系統、監測系統或尾氣分析系統。
[0031]本發明還提供一種光生反應器的應用，所述光生反應器采用上述任意一項所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器。
[0032]可選地，所述應用是利用所述光生反應器進行微藻培養及CO2固定。
[0033]本發明還提供一種培養方法，包括如下步驟:
[0034]將含有CO2的氣體輸送至金字塔管式反應器的總入流匯流管；
[0035]利用氣流及循環栗的推動作用，使所述總入流匯流管中的藻液流動至分層入流匯流管，并進一步流動至金字塔管式反應器的各層反應環中，與所述氣體充分混合；
[0036]采用自然光光源及人造光源中的至少一種作為光源，使藻液在光照條件下于所述反應環中進行光合作用。
[0037]可選地，還包括利用循環栗將柱式反應器內的藻液抽至所述總入流匯流管的步驟。
[0038]可選地，還包括利用分層出流匯流管匯集至少一層所述反應環內的藻液，并利用總出流匯流管將所有分層出流匯流管內的藻液匯流，輸送至柱式反應器。
[0039]可選地，還包括在所述金字塔管式反應器的各個反應環所圍成的空間內設置人工光源作為內部光源。
[0040]可選地，還包括在所述金字塔管式反應器的各個反應環所圍成的空間內設置光導纖維光分布器作為內部光源。
[0041]可選地，還包括利用設置于所述柱式反應器底部的氣體分布器對藻液進行鼓泡的步驟，以提供反應氣體并防止藻液沉積。
[0042]可選地，采用空氣壓縮機將空氣分為兩路，一路空氣與⑶^混合后輸送至所述總入流匯流管，另一路空氣輸送至所述氣體分布器。
[0043]如上所述，本發明的柱式耦合金字塔管式光生反應器、應用及培養方法，具有以下有益效果:本發明構建了“金字塔”結構的管式光生反應器為主、柱式反應器為輔的反應系統。首先，金字塔管式反應器可以有效消除管道之間的光遮蔽效應，且可以根據不同地理位置的日照角度、時間、強度等對金字塔進行結構優化，可實現自然光的合理利用;第二，在金字塔內部布置人工光源或光導纖維光分布器可實現內外結合供光，進一步強化光合作用；第三，金字塔管式反應器的進出流設計成對角分層匯流，可體現其管程短，阻力小，循環流動快的優勢，同時耦合柱式反應器可兼顧氣體交換，消除了傳統管式反應器溶解氧不易釋放的缺陷。此外，大尺度循環也有助于強化傳質過程。本發明突破了傳統管式光生反應器的構型，可以保障微藻養殖過程中光能獲得的最大化，將有助于促進微藻固碳及培養效率的提升。
【附圖說明】
[0044]圖1顯示為本發明的的柱式耦合金字塔管式光生反應器的立體結構示意圖。
[0045]圖2顯示為所述金字塔管式反應器的側視圖。
[0046]圖3顯示為所述反應環為圓環的示意圖。
[0047]圖4顯示為所述反應環為橢圓形環的示意圖。
[0048]圖5顯示為所述反應環為正四邊形環的示意圖。
[0049]圖6顯示為所述反應環為菱形環的示意圖。
[0050]圖7顯示為本發明的的柱式耦合金字塔管式光生反應器采用人工光源作為內部光源時的立體結構示意圖。
[0051 ]圖8顯示為本發明的培養方法的操作流程圖。
[0052]圖9顯示為本發明的培養方法所采用的光生反應器的管路連接圖。
[0053]元件標號說明
[0054]I柱式反應器
[0055]101柱式反應器的出流口
[0056]102柱式反應器的入流口
[0057]2金字塔管式反應器
[0058]201反應環
[0059]202分層入流匯流管
[0060]203分層出流匯流管[0061 ]204總入流匯流管
[0062]205總出流匯流管
[0063]3光導纖維光分布器
[0064]301導光柱
[0065]302采光器
[0066]4人工光源
[0067]5循環栗
[0068]6空氣壓縮機
[0069]7CO2儲氣裝置
[0070]8混合室
[0071]9自然光光源
[0072]V1、V2、V3、V4閥門
[0073]Fl流量計
【具體實施方式】
[0074]以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。
[0075]請參閱圖1至圖9。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為復雜。
[0076]實施例一
[0077]本發明提供一種柱式耦合金字塔管式光生反應器，請參閱圖1，顯示為所述光生反應器的立體結構示意圖，包括柱式反應器I及金字塔管式反應器2。圖2顯示為所述金字塔管式反應器的側視圖。
[0078]具體的，所述柱式反應器I可以為但不限于圓柱狀或多邊形柱狀，且至少有一部分采用透明材質，例如有機玻璃，以利于光線透入柱式反應器內部被利用。
[0079]具體的，所述金字塔管式反應器2包括:
[0080]自下而上依次累加的至少兩層反應環201;其中，位于下層的反應環的周長大于位于上層的反應環的周長；
[0081]分別從所述反應環201不同位置引出的分層入流匯流管202與分層出流匯流管203;所述分層入流匯流管通202過總入流匯流管204與所述柱式反應器I的出流口 101連接，所述分層出流匯流管203通過總出流匯流管205與所述柱式反應器I的入流口 102連接。
[0082]具體的，至少有兩層反應環201共用一條分層入流匯流管202及一條分層出流匯流管203。優選的，所述金字塔管式反應器包括至少5層反應環，每2?5層反應環共用一條分層入流匯流管及一條分層出流匯流管。
[0083]具體的，所述反應環201包括但不限于圓環、橢圓形環或多邊形環。請參閱圖3-圖6，其中，圖3顯示為所述反應環為圓環的示意圖，圖4顯示為所述反應環為橢圓形環的示意圖，圖5顯示為所述反應環為正四邊形環的示意圖，圖6顯示為所述反應環為菱形環的示意圖。在其它實施例中，所述反應環201也可以為其它形狀，此處不應過分限制本發明的保護范圍。
[0084]具體的，所述分層入流匯流管202與分層出流匯流管203分別從所述反應環201不同位置引出，優選為將所述反應環201劃分為長度相同的兩段，這樣對稱的引出有利于提高液體流動的均勻性及液體循環流動的速度。對于多邊形環，所述分層入流匯流管202與分層出流匯流管203優選為從多邊形環的一對對角分別引出。
[0085]作為示例，本實施例中所述金字塔管式反應器總高約為2m，反應環201的管徑為60mm，反應環201共15層，每3層對角邊緣處匯流一次與所述柱式反應器I進行連接，液體容積可達800升。
[0086]具體的，所述金字塔管式反應器2的底角為15°-75°，優選為30°-50°。
[0087]具體的，所述金字塔管式反應器采用透明材質，例如有機玻璃，使得光線能夠透過反應環管壁，為管內的液體提供光照條件。
[0088]本實施例中，可采用人工光源及自然光源中的至少一種作為光生反應器的外部光源。
[0089]本發明中，金字塔管式反應器2可以有效消除管道之間的光遮蔽效應，且可以根據不同地理位置的日照角度、時間、強度等對金字塔進行結構優化，實現自然光的合理利用。
[0090]具體的，所述金字塔管式反應器2的各個反應環201所圍成的空間內可進一步設有內部光源，從而實現內外結合高效供光布光，強化光能利用率。
[0091]作為示例，如圖1所示，所述內部光源采用光導纖維光分布器3。光導纖維光分布器3可以將外部光源的光引入到金字塔管式反應器2內部并重新分布，提高光能利用率。
[0092]作為示例，所述光導纖維光分布器3包括導光柱301及連接于所述導光柱301頂部的采光器302;所述采光器302突出于最上層的反應環之上，用于采集外部光線;所述導光柱301用于對所述采光器302采集的光線進行重新分配。本實施例中，所述采光器302頂部開口，且頂部開口面積大于其底部面積，有利于收集更多的外部光線。
[0093]在另一實施例中，所述內部光源也可采用人工光源。請參閱圖7，顯示為所述金字塔管式反應器2的各個反應環201所圍成的空間內設有人工光源4的示意圖。作為示例，所述人工光源4包括支撐柱及設于所述支撐柱表面的LED燈帶。
[0094]作為示例，所述柱式反應器I的出流口101與所述總入流匯流管204之間設置有循環栗，用于將所述柱式反應器I內的液體抽至所述金字塔管式反應器2。
[0095]作為示例，所述總入流匯流管204還與第一氣體供應管路連接;所述第一氣體供應管路用于向所述總入流匯流管204供應氣體，使得所述總入流匯流管204內的液體在氣流及循環栗的作用下流動至各層反應環201中，并與氣體充分混合，最終通過所述總出流匯流管205回流至所述柱式反應器I。
[0096]作為示例，所述第一氣體供應管路包括空氣壓縮機、CO2儲氣裝置及混合室，其中，所述空氣壓縮機提供的空氣與所述CO2儲氣裝置提供的CO2氣體經過所述混合室混合后供應至所述總入流匯流管。
[0097]作為不例，所述柱式反應器I底部設有氣體分布器;所述氣體分布器與第二氣體供應管路連接，用以對所述柱式反應器內的液體進行鼓泡并提供反應氣體。
[0098]作為示例，所述第二氣體供應管路包括空氣壓縮機，用以向所述氣體分布器供應氣體。
[0099]本實施例中，所述第二氣體供應管路與第二氣體供應管路可以共用一個空氣壓縮機。
[0100]進一步的，所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器還連接有配氣系統、溫控系統、循環系統、監測系統或尾氣分析系統，其具體設計可由本領域技術人員根據實際情況進行靈活調整，此處不應過分限制本發明的保護范圍。
[0101]本發明的柱式耦合金字塔管式光生反應器構建了“金字塔”結構的管式光生反應器為主、柱式反應器為輔的反應系統。首先，金字塔管式反應器可以有效消除管道之間的光遮蔽效應，且可以根據不同地理位置的日照角度、時間、強度等對金字塔進行結構優化，可實現自然光的合理利用；第二，在金字塔內部布置人工光源或光導纖維光分布器可實現內外結合供光，進一步強化光合作用；第三，金字塔管式反應器的進出流設計成對角分層匯流，可體現其管程短，阻力小，循環流動快的優勢，同時耦合柱式反應器可兼顧氣體交換，消除了傳統管式反應器溶解氧不易釋放的缺陷。此外，大尺度循環也有助于強化傳質過程。
[0102]實施例二
[0103]本發明還提供一種光生反應器的應用，所述光生反應器采用實施例一種所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器。
[0104]具體的，所述應用也可以是生物、化工、環境等領域的微生物培養、化學反應容器、環境污染物的生物凈化等。
[0105]作為示例，所述應用是利用所述光生反應器進行微藻培養及CO2固定。
[0106]實施例三
[0107]本發明還提供一種培養方法，請參閱圖8，顯示為該培養方法的操作流程圖，包括如下步驟:
[0108]S1:將含有CO2的氣體輸送至金字塔管式反應器的總入流匯流管；
[0109]S2:利用氣流及循環栗的推動作用，使所述總入流匯流管中的藻液流動至分層入流匯流管，并進一步流動至金字塔管式反應器的各層反應環中，與所述氣體充分混合；
[0110]S3:采用自然光光源及人造光源中的至少一種作為光源，使藻液在光照條件下于所述反應環中進行光合作用。
[0111]作為示例，請參閱圖9，顯示為本發明的培養方法所采用的光生反應器的管路連接圖。如圖所示，所述光生反應器與循環栗5、空氣壓縮機6、CO2儲氣裝置7及混合室8連接，其中，空氣壓縮機6將空氣分為兩路，一路空氣與CO2經混合室8混合后輸入進金字塔管式反應器2的總入流匯流管204，另一路空氣輸入進設于柱式反應器I底部的氣體分布器(未圖示)；循環栗5將所述柱式反應器I內的藻液抽取至所述金字塔管式反應器2，使得藻液能夠在光生反應器的柱式反應器I與金字塔管式反應器2之間不斷循環。圖9中還示出了閥門V1、V2、V3、V4及流量計Fl，所述閥門用于對氣路或液路進行開啟或關閉，所述流量計用于調控氣體的流量。
[0112]具體的，首先在所述柱式反應器I內加入藻液及培養液，打開相關的配氣系統、溫控系統、循環系統、監測系統、尾氣分析系統等，將5% (v/v)C02與空氣壓縮機的一路空氣在混合室混合后按照一定氣量通入所述金字塔管式反應器2的總入流匯流管204，另一路空氣通過氣體分布器進入柱式反應器I底部進行鼓泡流動及微藻培養與CO2固定。氣體分布器的進氣不僅可以防止藻液沉積，還提供了反應氣體，起到了一舉多得的作用。
[0113]本實施例中，空氣壓縮機6輸入的另一路空氣并未與額外的⑶2混合，但空氣中本身存在的CO2也可以作為反應氣體與微藻在光作用下進行反應，只是效率沒有額外加入CO2的情況高。在另一實施例中，也可以將空氣與額外的CO2混合后分為兩路，分別輸入進金字塔管式反應器2的總入流匯流管204及設于所述柱式反應器I底部的氣體分布器。
[0114]進一步的，本發明的培養方法還包括利用分層出流匯流管203匯集至少一層反應環201內的藻液，并利用總出流匯流管205將所有分層出流匯流管203內的藻液匯流，輸送至柱式反應器I。
[0115]進一步的，除了利用自然光光源9作為外部光源，本發明的培養方法還包括在所述金字塔管式反應器2的各個反應環201所圍成的空間內設置人工光源或光導纖維光分布器3作為內部光源，實現內外結合供光，進一步強化光合作用。
[0116]需要指出的是，在培養過程中，上述各步驟均可同步進行，而不分先后順序。
[0117]本實施例中在外部自然光源及光導纖維光分布器內部復合供光下進行小球藻的培養，溫度為250C，培養7天后，體積產率為0.92g/Ld，⑶2固定效率達33 %，相比傳統管式反應器具有更高的微藻培養及固碳效率，對微藻經濟發展、CO2減排等具有重要的意義。
[0118]綜上所述，本發明的柱式耦合金字塔管式光生反應器、應用及培養方法構建了“金字塔”結構的管式光生反應器為主、柱式反應器為輔的反應系統。首先，金字塔管式反應器可以有效消除管道之間的光遮蔽效應，且可以根據不同地理位置的日照角度、時間、強度等對金字塔進行結構優化，可實現自然光的合理利用;第二，在金字塔內部布置人工光源或光導纖維光分布器可實現內外結合供光，進一步強化光合作用;第三，金字塔管式反應器的進出流設計成對角分層匯流，可體現其管程短，阻力小，循環流動快的優勢，同時耦合柱式反應器可兼顧氣體交換，消除了傳統管式反應器溶解氧不易釋放的缺陷。此外，大尺度循環也有助于強化傳質過程。本發明突破了傳統管式光生反應器的構型，可以保障微藻養殖過程中光能獲得的最大化，將有助于促進微藻固碳及培養效率的提升。所以，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
[0119]上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。
【主權項】
1.一種柱式耦合金字塔管式光生反應器，其特征在于:包括柱式反應器及金字塔管式反應器;所述金字塔管式反應器包括: 自下而上依次累加的至少兩層反應環；其中，位于下層的反應環的周長大于位于上層的反應環的周長； 分別從所述反應環不同位置引出的分層入流匯流管與分層出流匯流管;所述分層入流匯流管通過總入流匯流管與所述柱式反應器的出流口連接，所述分層出流匯流管通過總出流匯流管與所述柱式反應器的入流口連接。2.根據權利要求1所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器，其特征在于:至少有兩層反應環共用一條分層入流匯流管及一條分層出流匯流管。3.根據權利要求2所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器，其特征在于:所述金字塔管式反應器包括至少5層反應環，每2?5層反應環共用一條分層入流匯流管及一條分層出流匯流管。4.根據權利要求1所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器，其特征在于:所述分層入流匯流管與分層出流匯流管將所述反應環劃分為長度相同的兩段。5.根據權利要求1所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器，其特征在于:所述反應環為圓環、橢圓形環或多邊形環。6.根據權利要求1所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器，其特征在于:所述反應環為多邊形環，所述分層入流匯流管與分層出流匯流管從多邊形環的一對對角分別引出。7.根據權利要求1所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器，其特征在于:所述金字塔管式反應器的底角為15°-75°。8.根據權利要求1所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器，其特征在于:所述金字塔管式反應器采用透明材質。9.根據權利要求1所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器，其特征在于:所述金字塔管式反應器的各個反應環所圍成的空間內設有作為內部光源的人工光源。10.根據權利要求9所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器，其特征在于:所述人工光源包括支撐柱及設于所述支撐柱表面的LED燈帶。11.根據權利要求1所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器，其特征在于:所述金字塔管式反應器的各個反應環所圍成的空間內設有光導纖維光分布器。12.根據權利要求11所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器，其特征在于:所述光導纖維光分布器包括導光柱及連接于所述導光柱頂部的采光器;所述采光器突出于最上層的反應環之上，用于采集外部光線;所述導光柱用于對所述采光器采集的光線進行重新分配。13.根據權利要求12所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器，其特征在于:所述采光器頂部開口，且頂部開口面積大于其底部面積。14.根據權利要求1所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器，其特征在于:所述柱式耦合金字塔管式光生反應器還包括外部光源，所述外部光源包括自然光及人工光源中的至少一種。15.根據權利要求1所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器，其特征在于:所述柱式反應器的出流口與所述總入流匯流管之間設置有循環栗，用于將所述柱式反應器內的液體抽至所述金字塔管式反應器。16.根據權利要求1所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器，其特征在于:所述總入流匯流管還與第一氣體供應管路連接;所述第一氣體供應管路用于向所述總入流匯流管供應氣體，使得所述總入流匯流管內的液體在氣流及循環栗的作用下流動至各層反應環中，并與氣體充分混合，最終通過所述總出流匯流管回流至所述柱式反應器。17.根據權利要求16所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器，其特征在于:所述第一氣體供應管路包括空氣壓縮機、CO2儲氣裝置及混合室，其中，所述空氣壓縮機提供的空氣與所述CO2儲氣裝置提供的CO2氣體經過所述混合室混合后供應至所述總入流匯流管。18.根據權利要求1所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器，其特征在于:所述柱式反應器底部設有氣體分布器;所述氣體分布器與第二氣體供應管路連接，用以對所述柱式反應器內的液體進行鼓泡并提供反應氣體。19.根據權利要求18所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器，其特征在于:所述第二氣體供應管路包括空氣壓縮機，用以向所述氣體分布器供應氣體。20.根據權利要求1所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器，其特征在于:所述柱式反應器至少有一部分采用透明材質。21.根據權利要求1所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器，其特征在于:所述柱式反應器為圓柱狀或多邊形柱狀。22.根據權利要求1所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器，其特征在于:所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器還連接有配氣系統、溫控系統、循環系統、監測系統或尾氣分析系統。23.—種光生反應器的應用，其特征在于，所述光生反應器采用如權利要求1-22任意一項所述的柱式耦合金字塔管式光生反應器。24.根據權利要求23所述的光生反應器的應用，其特征在于:所述應用是利用所述光生反應器進行微藻培養及CO2固定。25.一種培養方法，其特征在于，包括如下步驟: 將含有CO2的氣體輸送至金字塔管式反應器的總入流匯流管； 利用氣流及循環栗的推動作用，使所述總入流匯流管中的藻液流動至分層入流匯流管，并進一步流動至金字塔管式反應器的各層反應環中，與所述氣體充分混合； 采用自然光光源及人造光源中的至少一種作為光源，使藻液在光照條件下于所述反應環中進行光合作用。26.根據權利要求25所述的培養方法，其特征在于:還包括利用循環栗將柱式反應器內的藻液抽至所述總入流匯流管的步驟。27.根據權利要求25所述的培養方法，其特征在于:還包括利用分層出流匯流管匯集至少一層所述反應環內的藻液，并利用總出流匯流管將所有分層出流匯流管內的藻液匯流，輸送至柱式反應器。28.根據權利要求25所述的培養方法，其特征在于:還包括在所述金字塔管式反應器的各個反應環所圍成的空間內設置人工光源作為內部光源。29.根據權利要求25所述的培養方法，其特征在于:還包括在所述金字塔管式反應器的各個反應環所圍成的空間內設置光導纖維光分布器作為內部光源。30.根據權利要求26所述的培養方法，其特征在于:還包括利用設置于所述柱式反應器底部的氣體分布器對藻液進行鼓泡的步驟，以提供反應氣體并防止藻液沉積。31.根據權利要求30所述的培養方法，其特征在于:采用空氣壓縮機將空氣分為兩路，一路空氣與(》2混合后輸送至所述總入流匯流管，另一路空氣輸送至所述氣體分布器。
【文檔編號】C12N1/12GK105969661SQ201610536468
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月8日
【發明人】孫予罕, 趙陸海波, 唐志永, 王剛, 汪靚
【申請人】中國科學院上海高等研究院