一種大容量藻類生物反應系統的製作方法

2023-05-19 06:49:51

本實用新型涉及能源再利用領域，尤其涉及一種大容量藻類生物反應系統。

背景技術：

目前養殖汙水處理是一個很大的難題，據測算：每個常年存欄1萬頭的商品豬場，每天養殖汙水產生量約為300噸，年產生汙水約為10萬噸，而且每個規模化養殖場基本都建有沼氣處理工程，養殖汙水經沼氣工程處理後會產生沼氣和沼液，沼氣可以作為能源物質使用，而沼液則必須再經處理方可用於農田灌溉或排放。許多養殖企業將沼液直接用於農田施肥，這對於南方多雨地帶存在著極大的水土流失汙染隱患，隨著國家環保政策的逐步緊縮，這種方式將被限制施用，另外對於那些無足夠固定農田的養殖企業，沼液的深度處理更為迫切。將沼液做適當稀釋後培養藻類，利用藻類將其中的有機質充分消耗轉化為藻體成分，再將藻體分離出來，通過這種方式可以使沼液得到很大程度的淨化，使其水質至少達到農田灌溉水質標準。這種處理方式要求有超大型能夠周年高效率生產的藻類生物反應器。

現有的藻類生物反應器主要有2類：密封式和開放式，考慮到成本問題，目前國內外用於汙水處理的藻類生物反應器主要為開放式，該類反應器雖使用成本較低，但無法進行周年化平衡生產，尤其在冬春季節較為寒冷的地區更是如此，這與養殖場周年平衡生產的生產頻率不配套，因此目前的藻類生物反應系統處理養殖場汙水還只是在熱帶地域部分使用，至於密閉式藻類生物反應器，因其使用成本高昂，目前還主要用於特殊藻類蛋白的表達培養。要想將這類反應器系統用於養殖場汙水處理，則首先要降低其使用成本，利用養殖場沼氣供能，是降低成本的較好途徑之一，目前的密閉式藻類生物反應器並未涉及用沼氣功能給溫系統，也為未設計高效保溫系統，這就是現行密閉式藻類生物反應器在處理養殖汙水方面的最大缺陷。

技術實現要素：

本實用新型為解決背景技術中存在的問題，提供一種大容量藻類生物反應系統。

本實用新型的具體技術方案如下：

一種大容量藻類生物反應系統，包括反應罐體、供氣裝置和進夜裝置；

所述反應罐包括罐體和位於罐體頂部的灌蓋；所述灌蓋上設置有可深入罐體的照明裝置、二氧化碳濃度感受器和溫度感受器；所述灌蓋上表面設置有與罐體相通的排氣管；所述排氣管出氣端設置有排氣管過濾器；

所述供氣裝置包括空壓機、氣體分流接頭、多孔磁頭和位於罐體下部的進氣接頭；所述空壓機位於罐體外部，通過進氣管道與進氣接頭外端連通；所述氣體分流接頭、多孔磁頭位於罐體外部內部，所述氣體分流接頭與進氣接頭內端連通；所述氣體分流接頭的每個接頭處通過分流管與多孔磁頭連接；

所述進夜裝置包括沼氣熱水器和位於罐體下部的進液接頭；所述沼氣熱水器上設置有沼氣熱水器排氣管、沼氣熱水器進水管、沼氣熱水器進氣管、沼氣熱水器出水管；所述沼氣熱水器出水管通過進液管道與進液接頭連通；

所述空壓機進氣端與沼氣熱水器排氣管連通；

所述罐體下部設置有排液接頭和與排液接頭連接排液管；所述罐體上部設置有液面控制接頭。

作為優選項：所述灌蓋上設置有分別供照明裝置、二氧化碳濃度感受器和溫度感受器穿過的光源通孔、二氧化碳濃度感受器通孔和溫度感受器通孔；所述照明裝置包括透明套筒和位於套筒內的光源燈；所述透明套筒下端封閉，上端開口；所述透明套筒上端與光源筒孔固定連接；所述二氧化碳濃度感受器和溫度感受器的上端分別與二氧化碳濃度感受器通孔和溫度感受器通孔連接。

作為優選項：所述照明裝置位於灌蓋中心，當灌蓋位於罐體上時，透明套筒封口端離罐底面不小於10cm；所述光源燈為等距離安裝的若干根10-20瓦的日光燈或led冷光源燈管。

作為優選項：所述所述進氣接頭與進液接頭分別位於罐體相對的兩側；所述進液接頭與排液接頭分別位於罐體相對的兩側。

作為優選項：所述灌蓋上設置有顯示二氧化碳濃度和溫度的顯示屏；所述顯示屏與二氧化碳濃度感受器和溫度感受器輸出端連接。

作為優選項：所述罐體外壁上圍貼有加熱裝置；所述灌蓋上設置有控制加熱裝置的電源開關。

作為優選項：所述罐體外周包圍的設置有保溫層，所述保溫層與罐體之間設置有空腔，空腔內設置有控溫裝置。

作為優選項：所述加熱裝置為電熱毯。

作為優選項：所述控溫裝置為空調；所述保溫層材料為夾心彩鋼板。

作為優選項：所述灌蓋頂部設置有灌蓋提耳。

與現行的密閉式藻類生物反應器相比，本實用新型專利最大的優點在於：

（1）本藻類生物反應器主要應用於養殖沼液的淨化處理，可將目前使用率不高的沼液重新利用起來，且不會對環境造成二次汙染，由本裝置不僅可以完成對藻類的培養也可以對沼液進行淨化；

（2）本藻類生物反應體系可在恆溫條件下進行超大體積的生產，反應罐容量可達30噸以上，更有利於提高處理規模和處理效率；

（3）本藻類生物反應器可以與養殖場已有的沼氣工程充分對接，最大限度的利用沼氣供能供氣，大大降低生產成本，更有利於降低成本。

附圖說明

圖1為本實用新型結構示意圖；

圖2為本實用新型中灌蓋部分結構示意圖；

圖3為本實用新型中罐體和供氣裝置和進夜裝置的連接示意圖；

圖4為本實用新型的另外一種實施方式結構示意圖；

其中：灌蓋1，灌蓋提耳2，排氣管3，排氣管過濾器4，套筒5，光源燈6，溫度感受器7，顯示屏8，二氧化碳濃度感受器9，電源開關10，罐體11，進氣管道12，進氣接頭13，氣體分流接頭14，分流管15，多孔磁頭16，進液管道17，進液接頭18，液面控制接頭19，排液接頭20，排液管21，沼氣熱水器22，沼氣熱水器出水管23、沼氣熱水器進水管24、沼氣熱水器進氣管25、沼氣熱水器排氣管26、空壓機27，保溫層28，加熱裝置29，空腔30。

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本實用新型做進一步說明。

一種大容量藻類生物反應系統，包括反應罐體、供氣裝置和進夜裝置；

所述反應罐包括罐體11和位於罐體11頂部的灌蓋1；所述灌蓋1上設置有可深入罐體11的照明裝置、二氧化碳濃度感受器9和溫度感受器7；所述灌蓋1上表面設置有與罐體11相通的排氣管3；所述排氣管3出氣端設置有排氣管過濾器4，用於防治空氣中的雜物從排氣管3中落入罐體11中；

所述供氣裝置包括空壓機27、氣體分流接頭14、多孔磁頭16和位於罐體11下部的進氣接頭13；所述空壓機27位於罐體11外部，通過進氣管道12與進氣接頭13外端連通；所述氣體分流接頭14、多孔磁頭16位於罐體11外部內部，所述氣體分流接頭14與進氣接頭13內端連通；所述氣體分流接頭14的每個接頭處通過分流管15與多孔磁頭16連接；

所述進夜裝置包括沼氣熱水器22和位於罐體11下部的進液接頭18；所述沼氣熱水器22上設置有沼氣熱水器排氣管26、沼氣熱水器進水管24、沼氣熱水器進氣管25、沼氣熱水器出水管23；所述沼氣熱水器出水管23通過進液管道17與進液接頭18連通；

所述空壓機27進氣端與沼氣熱水器排氣管26連通；

所述罐體11下部設置有排液接頭20和與排液接頭20連接的排液管21；所述罐體11上部設置有液面控制接頭19。

所述灌蓋1上設置有分別供照明裝置、二氧化碳濃度感受器9和溫度感受器7穿過的光源通孔、二氧化碳濃度感受器通孔和溫度感受器通孔；所述照明裝置包括透明套筒5和位於套筒5內的光源燈6；所述透明套筒5下端封閉，上端開口；所述透明套筒5上端與光源通孔固定連接，具體連接方式，透明套筒5上端周邊包裹橡皮圈，插入孔中即可或者透明套筒5上端與光源通孔內壁通過相互配合的螺旋結構連接；所述二氧化碳濃度感受器9和溫度感受器7的上端分別與二氧化碳濃度感受器通孔和溫度感受器通孔連接，具體連接方式與透明套筒和光源通孔連接方式一樣；

所述照明裝置位於灌蓋1中心，當灌蓋1位於罐體11上時，透明套筒5封口端離罐底面不小於10cm；所述光源燈6為等距離安裝的若干根10-20瓦的日光燈或led冷光源燈管。

所述所述進氣接頭13與進液接頭18分別位於罐體相對的兩側；所述進液接頭18與排液接頭20分別位於罐體相對的兩側。

所述灌蓋1上設置有顯示二氧化碳濃度和溫度的顯示屏8；所述顯示屏8與二氧化碳濃度感受器9和溫度感受器7輸出端連接。

所述罐體11外壁上圍貼有加熱裝置；所述灌蓋1上設置有控制加熱裝置的電源開關10。

所述罐體11外周包圍的設置有保溫層28，所述保溫層28與罐體11之間設置有空腔，空腔內設置有控溫裝置。

所述加熱裝置為電熱毯。

所述控溫裝置為空調；所述保溫層材料為夾心彩鋼板。

所述灌蓋1頂部設置有灌蓋提耳2。

本實用新型的藻類生物反應器系統主要包括三個部分

①罐體及其內部設施：本發明的藻類生物反應器為圓柱形培養罐，材質可以是塑料或不鏽鋼，罐蓋與罐體分離，工作時靠密封圈連接，其容積可達30米3以上，為方便工作，罐的高度一般為2-4米。

罐內設施主要有供光系統、供氣系統和進、排液系統。

供光系統設置在罐蓋的中心位置，為一直徑約為5cm的透明管，其材質為防靜電透明塑料或防靜電有機玻璃，管的一端開口，與罐蓋上的光源孔連接，另一端封口，工作時沿罐體中心下伸，有安裝在其中的燈管給藻類提供光照；其長度根據罐體高度確定，以其封口端離罐底面10cm為限；管內等距離安裝若干根10-20瓦的日光燈或led等冷光源燈管。

供氣系統未安裝在管壁靠近底部的進氣管道，管道罐內開口端連接一個多通道分流器，每個通道的埠用軟管連接一個多空磁頭，從關外輸入的氣體經磁頭直接吹入關內藻類培養液（稀釋的沼液）中，達到為藻類生長提供CO2等氣體的目的。輸入的氣體從培養液冒出後，經安裝在灌蓋上的排氣管排出灌外。

進、排液系統：進液管接頭安裝在供氣管同側的管壁底部，與灌外輸入管相連通，輸入管在罐體外分叉為3-5個分管，每個分管分別與一個沼氣熱水器相連，用於培養藻類的液體經這些沼氣熱水器加熱到設定溫度後輸入罐內。排液管接頭安裝在與進液管接頭相對一側的管壁底部，每一批次藻類培養完成後，所有液體將經過該管道排出灌外。罐內液體的取樣檢測亦從該關口操作。

此外，在距灌口約10-20釐米處尚安裝有一水位控制接頭，該街頭上連接透明軟管，用於觀察和控制罐內液面高度。

灌蓋上安裝有如下設施：

光源燈罩筒、氣體排出孔及其連通管道、液體溫度和CO2濃度感受控制裝置。

沼氣熱水器：該熱水器以沼氣為燃料，其進氣埠與沼氣貯氣罐相連；出氣埠分叉為而，其中一個叉口直接向空中排放燃燒後的氣體，另一叉口則與反應罐的供氣系統相連，在關內需要供氣時，又一空壓機將燃燒後的氣體輸入罐內液體中。

如圖4所示，為了更好的達到技術效果，作為本實用新型的另外一種實施方式，本實用新型還可配置灌外配套設施：

（1）加熱毯：為圍貼在灌壁的電熱毯，保持沼液保持在所需的溫度範圍內，其電源開關與安裝在罐蓋上的溫度控制器相連，其工作與否受該溫度控制器控制。

（2）保溫小室：為將整個罐體包圍的保溫房間，材質為較厚的夾心彩鋼板等保溫性能較好的材料，大小因罐體大小而定，留下適當空間供操作人員在內操作，其內安放空調，使其溫度始終保持在藻類生長的最適範圍內。

整個反應器體系安裝完好後，沼液從沼液貯存池（每個豬場都會有）中調製好比例後，經輸送泵輸送到沼氣熱水器，經瞬時加熱至所需溫度後，經沼液輸入管送入反應罐體中，直至液面接近罐體上的液面控制孔。沼氣燃燒後的氣體（主要是CO2）一部分在空壓機的輸送下經供氣系統進入罐體內的沼液中，成氣泡通過，沼液中接種藻種，由光源筒中的發光燈管供給光照，氣泡提供CO2，溫度感受器調節加熱毯以穩定沼液溫度，CO2感受器調節空壓機以穩定CO2濃度，滿足藻類生長，當藻類生長完成後，貝藻類處理的沼液從排出口排出，進行藻類分離處理，處理後的水即是向對潔淨的水體，達到農田灌溉水質標準可用於灌溉；分理處的藻類可作飼料、肥料或其他用途。

儘管本說明書較多地使用了灌蓋1，灌蓋提耳2，排氣管3，排氣管過濾器4，套筒5，光源燈6，溫度感受器7，顯示屏8，二氧化碳濃度感受器9，電源開關10，罐體11，進氣管道12，進氣接頭13，氣體分流接頭14，分流管15，多孔磁頭16，進液管道17，進液接頭18，液面控制接頭19，排液接頭20，排液管21，沼氣熱水器22，沼氣熱水器出水管23、沼氣熱水器進水管24、沼氣熱水器進氣管25、沼氣熱水器排氣管26、空壓機27，保溫層28，加熱裝置29，空腔30，等術語，但並不排除使用其他術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便的描述本實用新型的本質，把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實用新型精神相違背的。

應當理解的是，本說明書未詳細闡述的部分均屬於現有技術。

應當理解的是，上述針對較佳實施例的描述較為詳細，並不能因此而認為是對本實用新型專利保護範圍的限制，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型權利要求所保護的範圍情況下，還可以做出替換或變形，均落入本實用新型的保護範圍之內，本實用新型的請求保護範圍應以所附權利要求為準。