[0001] 本发明涉及一种用于气升式反应器的导流装置，尤其涉及一种加大光生物反应器内部培养物在纵向和横向上的运动，使之充分混合，从而加大内部培养物在受光面的见光机会的导流装置。

[0002] 光合微生物或植物细胞，可利用太阳能、水和简单的矿物质合成有机物及氢气、甲烷等形式无机物。微藻就是其中一个典型代表，它是一类个体微小的光能自养型单细胞生物，具有分布广泛、种类繁多、光合效率高、生长速度快、适应性强等特点。微藻每年固定的CO2约占全球净光合产量的40％，再加上其富含酯类、烃类、蛋白、可溶性多糖、虾青素、β-胡萝卜素等高价值天然色素，因此在环保、能源和健康等问题倍受瞩目的今天，微藻越来越收到人们的关注。

[0003] 微藻的大规模、高产养殖是制约微藻产业化发展的瓶颈，高效光生物反应器的开发是微藻规模化养殖的关键。光反应器内部培养物无法充分见光、光能利用低是现有光生物反应器存在的普遍问题。这主要是由于现有光生物反应器外表面多为受光面，且多采用底部曝气，兼具供气和搅拌功能，但此种搅拌方式更利于光生物反应器内培养物纵向(上下)运动，不利于其横向运动，影响其在受光面处见光。此外，当前越来越多的人推崇“闪光学说”，认为光合微生物不需长时间见光，只需在极短的时间(毫秒级)内见光即可激发光电子(光反应)，开始光合作用，接下来便进入无需光的光合作用的阶段(暗反应)，如此周而复始。

[0004] 因此，设法增加光反应器内部培养物与受光面的接触机会和频率，将有助于光反应器效率的提高。

[0005] 美国专利US6509188 B1公开了一种在内部加入导流板的光生物反应器，它通过在反应器内部加入纵向和横向的导流板，以加大光反应器内部培养物在纵向和横向上的运动，充分混合，加大内部培养物在受光面的见光机会。

[0006] 但是，美国专利US6509188 B1中所公开的上述光生物反应器存在着清洗困难及不可调节等缺陷。一方面，在光生物反应器内部加入固定的横向与纵向的导流板，极大的增加了反应器清洗难度，由于横向导流板的阻挡，横向导流板的下表面以及纵向导流板均难于清洗干净，增大了光合微生物培养过程中的染菌几率；另一方面，光合微生物在不同培养时期所需的见光频率不同，固定的横、纵向导流板无法对此起到调节作用，具有一定的局限性。

[0030] 下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

[0031] 图1显示根据本发明的一个优选实施例的放置在光生物反应器中的导流装置的示意图。但是，请注意，本发明的导流装置不仅可以应用于光生物反应器，还可以应用于任一种气升式反应器中。为了便于说明，在以下的具体实施例的说明中，不妨以用于培养藻液的光生物反应器为例。

[0032] 如图1所示，导流装置包括第一组多层导流板10和第二组多层导流板20。每组多层导流板包括在上下方向上相互间隔地重叠的至少两层导流板。在图1所示的一个实例性的实施例中，第一组多层导流板10包括四层导流板11、12、13、14。第二组多层导流板20包括五层导流板21、22、23、24、25。

[0033] 但是，请注意，每组多层导流板10、20的层数不局限于此，也可以包括更少的层数或更多的层数，例如2层、3层、6层、7层或更多层。

[0034] 如图1所示，第一组多层导流板10的各层导流板11、12、13、14与第二组多层导流板20的各层导流板21、22、23、24、25在上下方向上相互交替地布置。

[0035] 图2显示图1中的导流装置上半部分的立体结构示意图。和图4显示图2的侧视图。

[0036] 如图1、图2和图4所示，第一组多层导流板10的各层导流板11、12具有靠近光生物反应器1的一侧内壁1a的内侧连接点11a、12a和远离光生物反应器1的一侧内壁1a的外侧连接点11b、12b。

[0037] 类似地，如图1、图2和图4所示，第二组多层导流板20的各层导流板21、22具有靠近光生物反应器1的另一侧内壁1b的内侧连接点21a、22a和远离光生物反应器1的另一侧内壁1b的外侧连接点21b、22b。

[0038] 如图2所示，第一组多层导流板10的内侧连接点11a、12a分别与第一内侧连接线10a连接，第一组多层导流板10的外侧连接点11b、12b分别与第一外侧连接线10b连接，并且第一外侧连接线10b穿过第二组多层导流板20。

[0039] 同理，请继续参见图2，第二组多层导流板20的内侧连接点21a、22a分别与第二内侧连接线20a连接，第二组多层导流板20的外侧连接点21b、22b分别与第二外侧连接线20b连接，并且第二外侧连接线20b穿过第一组多层导流板10。

[0040] 图3a和图3b显示连接线与导流板在连接点处的连接方式的示意图。其中图3a显示连接线与导流板的第一种连接方式，图3b显示连接线与导流板的第二种连接方式。

[0041] 请参见图3a，不妨以导流板11为例，在导流板11的内侧连接点11a处设有小孔30，第一内侧连接线10a捆绑在小孔30上，例如缠绕或打结，从而实现与导流板11的直接连接。同理，其它导流板也可以采用类似的连接方式。为了简洁起见，不再赘述。

[0042] 请参见图3b，同样，不妨以导流板11为例，在导流板11的内侧连接点11a处设有小孔30，并在小孔30的下方设置一个尺寸大于小孔30的固定物31，第一内侧连接线10a先捆绑在固定物31上，例如缠绕或打结，然后穿过该小孔30，从而实现与导流板11的间接连接。同理，其它导流板也可以采用类似的连接方式。为了简洁起见，不再赘述。

[0043] 图3c和图3d显示内侧连接线与导流板在内侧连接点处的另一种连接方式的示意图。

[0044] 如图3c所示，不妨以导流板11和12为例，分别在导流板11和12的内侧连接点11a和12a处设有小孔30，第一内侧连接线10a由小孔30穿过，为了在内侧连接点11a、12a处控制相邻的导流板11和12之间的间距和防止导流板下滑，在相邻的两层导流板11、12之间卡入一个直径大于小孔30的内侧支撑柱32。如图3d所示，内侧支撑柱32包括侧壁
32a和一个沿轴向延伸的细缝32b，第一内侧连接线10a利用内侧支撑柱32上细缝32b可以进入并穿过该内侧支撑柱32。同理，其它导流板的内侧连接点也可以采用类似的连接方式。为了简洁起见，不再赘述。

[0045] 图3e和图3f显示外侧连接线与导流板在外侧连接点处的另一种连接方式的示意图。

[0046] 如图3e所示，不妨以导流板11和12为例，分别在导流板11和12的外侧连接点11b和12b处设有小孔30，第一外侧连接线10b由小孔30穿过，为了在外侧连接点11b、12b处控制相邻的导流板11和12之间的间距和防止导流板下滑，在相邻的两层导流板11、12之间卡入一个外侧支撑柱33。如图3e和图3f所示，外侧支撑柱33两端大，中间小，其两端的最大外径大于外侧连接点处的小孔30，中部直径小于每层导流板上的缝隙11c、12c、
21c、22c，这样，外侧支撑柱33的中部就可以穿过导流板的缝隙并在导流板的缝隙中自由滑动。

[0047] 如图3f所示，外侧支撑柱33包括侧壁33a和一个沿轴向延伸的细缝33b，第一外侧连接线10a利用外侧支撑柱33上细缝33b可以进入并穿过该外侧支撑柱33。同理，其它导流板的外侧连接点也可以采用类似的连接方式。为了简洁起见，不再赘述。

[0048] 尽管未图示，在采用图3c和图3d所示的连接方式时，每条内侧连接线需要与最下面一层导流板固定连接。

[0049] 在图3c和图3d所示的连接方式中，内侧支撑柱32和外侧支撑柱33既可以起到软固定的作用，还可以更容易的调整各层导流板间的间距大小，以满足培养物生长不同时期对光的需求。

[0050] 尽管上面提及了连接线与导流板的多种不同的连接方式，但是，本发明不局限于此，也可以采用其它类型的连接方式，只要该连接线能够牵引住导流板即可。

[0051] 在本发明的一个实例性的实施例中，第一组多层导流板10和第二组多层导流板20中的每层导流板的横截面的形状与光生物反应器1的横截面的形状相似。

[0052] 在本发明的一个实例性的实施例中，第一组多层导流板10和第二组多层导流板20中的每层导流板的横截面的面积稍小于或等于光生物反应器1的横截面的面积。这特别适用于尺寸较小的光生物反应器1，因为一个独立的导流装置就能够合适地放置在光生物反应器1中，对整个光生物反应器1进行导流。但是，本发明不局限于此，当光生物反应器
1的尺寸较大时，可以在一个光生物反应器1中同时放置多个独立的如上所述的导流装置。

[0053] 在本发明的一个实例性的实施例中，第一组多层导流板10和第二组多层导流板20由透明材料、发光材料或反光材料制成。当采用反光材料时，有利于射入反应器内部的光的充分利用。当采用发光材料时，可在外界光线不足或黑暗的情况下由反应器内部导流板为培养物提供其生长所必须的光。

[0054] 例如，在本发明中，第一组多层导流板10和第二组多层导流板20可以由透明的有机玻璃材料制成，但是，本发明不局限于此，第一组多层导流板10和第二组多层导流板20也可以由其它材料制成，例如聚丙烯、聚偏氟乙烯或聚氯乙烯等材料。

[0055] 如图2所示，在本发明的一个实例性的实施例中，第一组多层导流板10的各层导流板11、12上形成有第一缝隙11c、12c，第二外侧连接线20b穿过第一组多层导流板10的各层导流板11、12上的第一缝隙11c、12c。

[0056] 同样，如图2所示，第二组多层导流板20的各层导流板21、22上形成有第二缝隙21c、22c，第一外侧连接线10b穿过第二组多层导流板20的各层导流板21、22上的第二缝隙21c、22c。

[0057] 图5显示图2的俯视图。如图5所示，其显示了最上面的两层导流板11、21。

[0058] 如图5所示，当导流板的宽度或横向尺寸较大时，为了平稳地提升或放下导流板，在每层导流板上均匀、间隔地分布有多个内侧连接点和多个外侧连接点。

[0059] 请返回到图1，下面根据图1来说明本发明的工作原理。

[0060] 如图1所示，当将制做好的导流装置10、20放入相对应的光生物反应器1中，注入培养液及培养物后，分别拉动第一外侧连接线10b和第二外侧连接线20b，使第一组多层导流板11-14和第二组多层导流板21-25相对于水平方向倾斜成预定的倾斜角，之后启动光生物反应器1内的供气装置3，如图所示，气体被各层导流板一层一层地向上引导，从而实现培养物在光生物反应器内充分混合，极大的增加了培养物的见光机会和频率。

[0061] 在本发明的一个实例性的实施例中，第一组多层导流板10和第二组多层导流板20的倾斜角可以在0°～90°的范围内变化，优选地，在15°～30°的范围内。

[0062] 在本发明的上述各个实施例中，导流装置易于装卸，培养结束后可整体提出光生物反应器，反应器内部藻液可采取任何方式收集(絮凝、静电、沉降、气浮、网捞等)而不受导流板的阻碍；反应器和导流装置可分别清洗，清洗方便，干净，从而避免了因清洗不彻底而引发的染菌等问题；在微藻培养的不同阶段拉动与内侧固定点连接的牵引线，可分别调节两侧导流板倾斜角度，以更适应微藻生长的需要，进而得到高浓度藻液。

[0063] 下面采用一个具体的示例来说明本发明的效果。

[0064] [示例]

[0065] 实验所用的光生物反应器宽10厘米、长45厘米、高50厘米，导流板为有机玻璃材料，宽8厘米，长42厘米，间距8厘米，同一导流板上的内、外侧连接点相距7厘米，内、外侧连接点均为直径为2毫米的孔洞，牵引线为尼龙绳，在内侧和外侧连接点与孔洞采用捆绑式连接(如图3a所示)。同导流板上的内侧连接点间距为15厘米，外侧连接点间距为15厘米，内、外侧连接点与其最近的8厘米端边缘相距7.5厘米。

[0066] 将安装好的导流板放入光生物反应器，注入微藻培养基，并以20％的接种量接入微藻，开启位于光生物反应器底部并位于整个导流装置下方的供气装置，通过供气管，向反应器内通入含二氧化碳的气体，进行微藻养殖。提升与导流板内侧连接点相连的两根牵引线，调节导流板角度，连续培养8天后培养结束。获得藻液浓度为3.5g/L，与未加导流板的光生物反应器养殖结果2.6g/L相比有显著提高。

[0067] 虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。

[0068] 虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。