一种藻类生物培养光反应器的制作方法

本技术涉及藻类培养设备，具体而言，涉及一种藻类生物培养光反应器。

背景技术：

1、人类对藻类植物量需求越来越大，藻类广泛应用在食品、饲料、酿造、塑料、印刷等工业上有很大用途，藻类生物培养光反应器作为绿色能源的一种潜力巨大的技术，正逐渐受到人们的青睐。这种光反应器是专门设计用来模拟自然环境，促进藻类生长的设备，其最终目的是将藻类的光合作用转化为人类可利用的能源。

2、藻类生物培养光反应器的工作原理基于光合作用，这是自然界中最古老、最有效的能源转化过程之一。在光反应器的控制环境下，藻类通过吸收阳光、二氧化碳和水，进行光合作用，产生氧气和有机物。其中，有机物如藻油、蛋白质等可用于食品和饲料生产，而更为重要的是，藻类光合作用产生的能量可以转化为生物燃料，如生物柴油和生物乙醇。

3、尽管藻类光合作用的效率在自然界中非常高，但在人工环境中，由于光照、温度、营养供应等因素的控制不当，其效率往往大大降低。这导致了大量的能源和资源浪费，增加了生产成本。目前，大多数藻类生物培养光反应器的规模仍然相对较小，无法满足大规模生产的需要。扩大规模不仅需要更多的资金和技术投入，还需要解决一系列工程和管理上的难题。

4、因此，亟需研发一种更为高效、稳定、可扩展的藻类生物培养光反应器。

技术实现思路

1、鉴于此，本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种藻类生物培养光反应器，旨在解决当前技术中效率低、成本高的问题。

2、本实用新型提供了一种藻类生物培养光反应器，包括：

3、培养管，用于容纳藻类生物及培养基；

4、换热管，嵌套于所述培养管外部，所述换热管与所述培养管形成的夹层内填充有换热介质，所述换热介质用于调整所述培养管中的温度；

5、光源，设置有两组，两组所述光源沿所述培养管的长中心轴对称设置于所述培养管的两侧，所述光源用于提供藻类生物光合作用所需的光照；

6、气体交换装置，连接于所述培养管，所述气体交换装置用于实现培养管内部的气体与外界环境进行交换；

7、监测设备，设置于所述培养管的内部，所述监测设备用于监测培养管内的藻类生物的生长情况、培养基的理化性质以及环境参数；

8、控制器，与所述光源、换热管、气体交换装置和监测设备相连接，用于根据所述监测设备反馈的数据，自动调整光源的光照强度、光照时间和光质，以及控制换热介质的流量和温度，同时根据气体交换装置的数据调整培养管内的气体浓度和交换速率。

9、优选的，所述藻类生物培养光反应器还包括：

10、营养液供给设备，连接于所述培养管和监测设备；所述营养液供给设备用于根据监测设备反馈的数据，自动调整所述培养管中营养液的成分和浓度；

11、所述营养液供给设备包括：

12、营养液储存罐，用于储存待供给至培养管中的营养液；

13、营养液输送泵，连接于所述营养液储存罐和培养管之间，用于将营养液从储存罐中输送至培养管；

14、营养液调整装置，连接于所述营养液输送泵和营养液储存罐之间，用于根据监测设备反馈的数据，自动调整营养液的成分和浓度；

15、其中，所述营养液供给设备根据监测设备反馈的数据，通过控制营养液输送泵的开关和营养液调整装置的工作状态，实现自动调整培养管中营养液的成分和浓度。

16、优选的，所述营养液调整装置包括：

17、营养液添加剂储存罐，设置有若干个，所述营养液添加剂储存罐用于储存营养添加剂；

18、添加剂输送泵，所述营养液添加剂储存罐通过所述添加剂输送泵连接于所述营养液输送泵，所述添加剂输送泵用于将营养添加剂从所述营养液添加剂储存罐中输送至所述营养液输送泵。

19、优选的，所述气体交换装置包括：

20、进气管道，连接于所述培养管，用于将外界环境的气体引入培养管中；

21、排气管道，连接于所述培养管，用于将培养管内的气体排至外界环境；

22、气体流量控制阀，设置于所述进气管道和排气管道上，用于控制气体的流量；

23、气体泵，连接于所述进气管道和排气管道，所述气体泵用于驱动培养管内部的气体与外界环境进行交换；

24、其中，所述气体交换装置根据监测设备反馈的数据，通过控制气体流量控制阀的开关状态，实现自动调整培养管内的气体浓度和交换速率。

25、优选的，所述气体交换装置还包括：

26、气体过滤器，所述气体泵通过气体过滤器连接于所述进气管道，且所述排气管道连接于所述气体过滤器；

27、所述气体过滤器用于过滤进入或排出培养管的气体。

28、优选的，所述监测设备包括：

29、生物量监测器，用于监测培养管内的藻类生物的生物量；

30、培养基理化性质监测器，用于监测培养管内培养基的ph值、温度和电导率；

31、环境参数监测器，用于监测培养管内的光照强度、温度和湿度；

32、其中，所述监测设备将监测结果实时反馈给控制器，控制器根据接收到的数据，对光源、换热管、气体交换装置和营养液调整装置进行调整，以保证藻类生物在最佳条件下生长。

33、优选的，所述藻类生物培养光反应器还包括：

34、温度调节装置，连接于所述换热管，所述温度调节装置用于调节所述换热管中的换热介质的温度；

35、所述温度调节装置包括：

36、温度传感器，设置于所述换热管中，用于实时监测换热介质的温度；

37、温度控制器，连接于所述温度传感器和换热管，所述温度控制器根据温度传感器反馈的数据，自动调整换热介质的温度，以保证培养管内的温度稳定；

38、换热介质更换器，连接于所述换热管，所述换热介质更换器用于更换或循环使用换热介质；

39、加热元件和冷却元件，连接于所述温度控制器和换热介质更换器，所述加热元件和冷却元件根据温度控制器的指令，对换热介质更换器中的换热介质进行加热或冷却操作，从而调整培养管内的温度。

40、优选的所述换热介质更换器包括介质入口、介质出口和介质储存器；

41、所述介质入口和介质出口分别连接于所述换热管的两端，使得换热介质可以顺畅地流入和流出换热管；

42、所述介质储存器用于储存换热介质；

43、所述介质储存器连接于所述加热元件和冷却元件，所述加热元件和冷却元件用于对所述介质储存器中的换热介质进行预热或预冷。

44、优选的，所述光源包括：

45、led光源和荧光光源。

46、优选的，所述培养管和换热管为透明管。

47、与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

48、本实用新型公开的藻类生物培养光反应器通过自动化控制系统和先进的监测设备，为藻类生物提供了最佳的生长环境。这不仅提高了藻类生物的生长速度和产量，还降低了人工干预的需求，从而提高了生产效率和经济效益。

49、监测设备用于持续监测培养管内的藻类生物的生长情况、培养基的理化性质以及环境参数。监测结果会实时反馈给控制器，以便控制器根据这些数据自动调整光源、换热管、气体交换装置和营养液调整装置的工作状态。控制器是整个系统的核心，它根据监测设备提供的数据，自动调整光源的光照强度、光照时间和光质，以及控制换热介质的流量和温度。同时，控制器还根据气体交换装置的数据调整培养管内的气体浓度和交换速率。营养液供给设备根据监测设备反馈的数据，自动调整培养管中营养液的成分和浓度。它包括营养液储存罐、营养液输送泵和营养液调整装置。营养液调整装置通过控制营养液的成分和浓度，为藻类生物提供最佳的生长环境。气体交换装置用于将培养管内的气体与外界环境进行交换，以保持培养管内的气体浓度在最佳范围内。它包括进气管道、排气管道、气体流量控制阀和气体泵。此外，气体交换装置还配备了气体过滤器，用于过滤进入或排出培养管的气体，以防止污染。温度调节装置用于调节换热管中的换热介质的温度，以保证培养管内的温度稳定。它包括温度传感器、温度控制器、换热介质更换器以及加热元件和冷却元件。这些组件协同工作，确保培养管内的温度始终保持在最佳范围内。光源包括led光源和荧光光源，它们为藻类生物提供所需的光照。控制器可以根据需要调整光源的光照强度、光照时间和光质，以满足不同藻类生物的生长需求。培养管和换热管都是透明的，这使得光线可以穿透培养管，为藻类生物提供光照；同时，换热管中的换热介质可以通过热交换来调节培养管内的温度。