本技術(shù)涉及藻類培養(yǎng)設(shè)備，具體而言，涉及一種藻類生物培養(yǎng)光反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

1、人類對(duì)藻類植物量需求越來(lái)越大，藻類廣泛應(yīng)用在食品、飼料、釀造、塑料、印刷等工業(yè)上有很大用途，藻類生物培養(yǎng)光反應(yīng)器作為綠色能源的一種潛力巨大的技術(shù)，正逐漸受到人們的青睞。這種光反應(yīng)器是專門設(shè)計(jì)用來(lái)模擬自然環(huán)境，促進(jìn)藻類生長(zhǎng)的設(shè)備，其最終目的是將藻類的光合作用轉(zhuǎn)化為人類可利用的能源。

2、藻類生物培養(yǎng)光反應(yīng)器的工作原理基于光合作用，這是自然界中最古老、最有效的能源轉(zhuǎn)化過(guò)程之一。在光反應(yīng)器的控制環(huán)境下，藻類通過(guò)吸收陽(yáng)光、二氧化碳和水，進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生氧氣和有機(jī)物。其中，有機(jī)物如藻油、蛋白質(zhì)等可用于食品和飼料生產(chǎn)，而更為重要的是，藻類光合作用產(chǎn)生的能量可以轉(zhuǎn)化為生物燃料，如生物柴油和生物乙醇。

3、盡管藻類光合作用的效率在自然界中非常高，但在人工環(huán)境中，由于光照、溫度、營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)等因素的控制不當(dāng)，其效率往往大大降低。這導(dǎo)致了大量的能源和資源浪費(fèi)，增加了生產(chǎn)成本。目前，大多數(shù)藻類生物培養(yǎng)光反應(yīng)器的規(guī)模仍然相對(duì)較小，無(wú)法滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需要。擴(kuò)大規(guī)模不僅需要更多的資金和技術(shù)投入，還需要解決一系列工程和管理上的難題。

4、因此，亟需研發(fā)一種更為高效、穩(wěn)定、可擴(kuò)展的藻類生物培養(yǎng)光反應(yīng)器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于此，本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種藻類生物培養(yǎng)光反應(yīng)器，旨在解決當(dāng)前技術(shù)中效率低、成本高的問(wèn)題。

2、本實(shí)用新型提供了一種藻類生物培養(yǎng)光反應(yīng)器，包括：

3、培養(yǎng)管，用于容納藻類生物及培養(yǎng)基；

4、換熱管，嵌套于所述培養(yǎng)管外部，所述換熱管與所述培養(yǎng)管形成的夾層內(nèi)填充有換熱介質(zhì)，所述換熱介質(zhì)用于調(diào)整所述培養(yǎng)管中的溫度；

5、光源，設(shè)置有兩組，兩組所述光源沿所述培養(yǎng)管的長(zhǎng)中心軸對(duì)稱設(shè)置于所述培養(yǎng)管的兩側(cè)，所述光源用于提供藻類生物光合作用所需的光照；

6、氣體交換裝置，連接于所述培養(yǎng)管，所述氣體交換裝置用于實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)管內(nèi)部的氣體與外界環(huán)境進(jìn)行交換；

7、監(jiān)測(cè)設(shè)備，設(shè)置于所述培養(yǎng)管的內(nèi)部，所述監(jiān)測(cè)設(shè)備用于監(jiān)測(cè)培養(yǎng)管內(nèi)的藻類生物的生長(zhǎng)情況、培養(yǎng)基的理化性質(zhì)以及環(huán)境參數(shù)；

8、控制器，與所述光源、換熱管、氣體交換裝置和監(jiān)測(cè)設(shè)備相連接，用于根據(jù)所述監(jiān)測(cè)設(shè)備反饋的數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)整光源的光照強(qiáng)度、光照時(shí)間和光質(zhì)，以及控制換熱介質(zhì)的流量和溫度，同時(shí)根據(jù)氣體交換裝置的數(shù)據(jù)調(diào)整培養(yǎng)管內(nèi)的氣體濃度和交換速率。

9、優(yōu)選的，所述藻類生物培養(yǎng)光反應(yīng)器還包括：

10、營(yíng)養(yǎng)液供給設(shè)備，連接于所述培養(yǎng)管和監(jiān)測(cè)設(shè)備；所述營(yíng)養(yǎng)液供給設(shè)備用于根據(jù)監(jiān)測(cè)設(shè)備反饋的數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)整所述培養(yǎng)管中營(yíng)養(yǎng)液的成分和濃度；

11、所述營(yíng)養(yǎng)液供給設(shè)備包括：

12、營(yíng)養(yǎng)液儲(chǔ)存罐，用于儲(chǔ)存待供給至培養(yǎng)管中的營(yíng)養(yǎng)液；

13、營(yíng)養(yǎng)液輸送泵，連接于所述營(yíng)養(yǎng)液儲(chǔ)存罐和培養(yǎng)管之間，用于將營(yíng)養(yǎng)液從儲(chǔ)存罐中輸送至培養(yǎng)管；

14、營(yíng)養(yǎng)液調(diào)整裝置，連接于所述營(yíng)養(yǎng)液輸送泵和營(yíng)養(yǎng)液儲(chǔ)存罐之間，用于根據(jù)監(jiān)測(cè)設(shè)備反饋的數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)整營(yíng)養(yǎng)液的成分和濃度；

15、其中，所述營(yíng)養(yǎng)液供給設(shè)備根據(jù)監(jiān)測(cè)設(shè)備反饋的數(shù)據(jù)，通過(guò)控制營(yíng)養(yǎng)液輸送泵的開(kāi)關(guān)和營(yíng)養(yǎng)液調(diào)整裝置的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整培養(yǎng)管中營(yíng)養(yǎng)液的成分和濃度。

16、優(yōu)選的，所述營(yíng)養(yǎng)液調(diào)整裝置包括：

17、營(yíng)養(yǎng)液添加劑儲(chǔ)存罐，設(shè)置有若干個(gè)，所述營(yíng)養(yǎng)液添加劑儲(chǔ)存罐用于儲(chǔ)存營(yíng)養(yǎng)添加劑；

18、添加劑輸送泵，所述營(yíng)養(yǎng)液添加劑儲(chǔ)存罐通過(guò)所述添加劑輸送泵連接于所述營(yíng)養(yǎng)液輸送泵，所述添加劑輸送泵用于將營(yíng)養(yǎng)添加劑從所述營(yíng)養(yǎng)液添加劑儲(chǔ)存罐中輸送至所述營(yíng)養(yǎng)液輸送泵。

19、優(yōu)選的，所述氣體交換裝置包括：

20、進(jìn)氣管道，連接于所述培養(yǎng)管，用于將外界環(huán)境的氣體引入培養(yǎng)管中；

21、排氣管道，連接于所述培養(yǎng)管，用于將培養(yǎng)管內(nèi)的氣體排至外界環(huán)境；

22、氣體流量控制閥，設(shè)置于所述進(jìn)氣管道和排氣管道上，用于控制氣體的流量；

23、氣體泵，連接于所述進(jìn)氣管道和排氣管道，所述氣體泵用于驅(qū)動(dòng)培養(yǎng)管內(nèi)部的氣體與外界環(huán)境進(jìn)行交換；

24、其中，所述氣體交換裝置根據(jù)監(jiān)測(cè)設(shè)備反饋的數(shù)據(jù)，通過(guò)控制氣體流量控制閥的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整培養(yǎng)管內(nèi)的氣體濃度和交換速率。

25、優(yōu)選的，所述氣體交換裝置還包括：

26、氣體過(guò)濾器，所述氣體泵通過(guò)氣體過(guò)濾器連接于所述進(jìn)氣管道，且所述排氣管道連接于所述氣體過(guò)濾器；

27、所述氣體過(guò)濾器用于過(guò)濾進(jìn)入或排出培養(yǎng)管的氣體。

28、優(yōu)選的，所述監(jiān)測(cè)設(shè)備包括：

29、生物量監(jiān)測(cè)器，用于監(jiān)測(cè)培養(yǎng)管內(nèi)的藻類生物的生物量；

30、培養(yǎng)基理化性質(zhì)監(jiān)測(cè)器，用于監(jiān)測(cè)培養(yǎng)管內(nèi)培養(yǎng)基的ph值、溫度和電導(dǎo)率；

31、環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)器，用于監(jiān)測(cè)培養(yǎng)管內(nèi)的光照強(qiáng)度、溫度和濕度；

32、其中，所述監(jiān)測(cè)設(shè)備將監(jiān)測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)反饋給控制器，控制器根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)，對(duì)光源、換熱管、氣體交換裝置和營(yíng)養(yǎng)液調(diào)整裝置進(jìn)行調(diào)整，以保證藻類生物在最佳條件下生長(zhǎng)。

33、優(yōu)選的，所述藻類生物培養(yǎng)光反應(yīng)器還包括：

34、溫度調(diào)節(jié)裝置，連接于所述換熱管，所述溫度調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)所述換熱管中的換熱介質(zhì)的溫度；

35、所述溫度調(diào)節(jié)裝置包括：

36、溫度傳感器，設(shè)置于所述換熱管中，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)換熱介質(zhì)的溫度；

37、溫度控制器，連接于所述溫度傳感器和換熱管，所述溫度控制器根據(jù)溫度傳感器反饋的數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)整換熱介質(zhì)的溫度，以保證培養(yǎng)管內(nèi)的溫度穩(wěn)定；

38、換熱介質(zhì)更換器，連接于所述換熱管，所述換熱介質(zhì)更換器用于更換或循環(huán)使用換熱介質(zhì)；

39、加熱元件和冷卻元件，連接于所述溫度控制器和換熱介質(zhì)更換器，所述加熱元件和冷卻元件根據(jù)溫度控制器的指令，對(duì)換熱介質(zhì)更換器中的換熱介質(zhì)進(jìn)行加熱或冷卻操作，從而調(diào)整培養(yǎng)管內(nèi)的溫度。

40、優(yōu)選的所述換熱介質(zhì)更換器包括介質(zhì)入口、介質(zhì)出口和介質(zhì)儲(chǔ)存器；

41、所述介質(zhì)入口和介質(zhì)出口分別連接于所述換熱管的兩端，使得換熱介質(zhì)可以順暢地流入和流出換熱管；

42、所述介質(zhì)儲(chǔ)存器用于儲(chǔ)存換熱介質(zhì)；

43、所述介質(zhì)儲(chǔ)存器連接于所述加熱元件和冷卻元件，所述加熱元件和冷卻元件用于對(duì)所述介質(zhì)儲(chǔ)存器中的換熱介質(zhì)進(jìn)行預(yù)熱或預(yù)冷。

44、優(yōu)選的，所述光源包括：

45、led光源和熒光光源。

46、優(yōu)選的，所述培養(yǎng)管和換熱管為透明管。

47、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于：

48、本實(shí)用新型公開(kāi)的藻類生物培養(yǎng)光反應(yīng)器通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)和先進(jìn)的監(jiān)測(cè)設(shè)備，為藻類生物提供了最佳的生長(zhǎng)環(huán)境。這不僅提高了藻類生物的生長(zhǎng)速度和產(chǎn)量，還降低了人工干預(yù)的需求，從而提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

49、監(jiān)測(cè)設(shè)備用于持續(xù)監(jiān)測(cè)培養(yǎng)管內(nèi)的藻類生物的生長(zhǎng)情況、培養(yǎng)基的理化性質(zhì)以及環(huán)境參數(shù)。監(jiān)測(cè)結(jié)果會(huì)實(shí)時(shí)反饋給控制器，以便控制器根據(jù)這些數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)整光源、換熱管、氣體交換裝置和營(yíng)養(yǎng)液調(diào)整裝置的工作狀態(tài)?？刂破魇钦麄€(gè)系統(tǒng)的核心，它根據(jù)監(jiān)測(cè)設(shè)備提供的數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)整光源的光照強(qiáng)度、光照時(shí)間和光質(zhì)，以及控制換熱介質(zhì)的流量和溫度。同時(shí)，控制器還根據(jù)氣體交換裝置的數(shù)據(jù)調(diào)整培養(yǎng)管內(nèi)的氣體濃度和交換速率。營(yíng)養(yǎng)液供給設(shè)備根據(jù)監(jiān)測(cè)設(shè)備反饋的數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)整培養(yǎng)管中營(yíng)養(yǎng)液的成分和濃度。它包括營(yíng)養(yǎng)液儲(chǔ)存罐、營(yíng)養(yǎng)液輸送泵和營(yíng)養(yǎng)液調(diào)整裝置。營(yíng)養(yǎng)液調(diào)整裝置通過(guò)控制營(yíng)養(yǎng)液的成分和濃度，為藻類生物提供最佳的生長(zhǎng)環(huán)境。氣體交換裝置用于將培養(yǎng)管內(nèi)的氣體與外界環(huán)境進(jìn)行交換，以保持培養(yǎng)管內(nèi)的氣體濃度在最佳范圍內(nèi)。它包括進(jìn)氣管道、排氣管道、氣體流量控制閥和氣體泵。此外，氣體交換裝置還配備了氣體過(guò)濾器，用于過(guò)濾進(jìn)入或排出培養(yǎng)管的氣體，以防止污染。溫度調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)換熱管中的換熱介質(zhì)的溫度，以保證培養(yǎng)管內(nèi)的溫度穩(wěn)定。它包括溫度傳感器、溫度控制器、換熱介質(zhì)更換器以及加熱元件和冷卻元件。這些組件協(xié)同工作，確保培養(yǎng)管內(nèi)的溫度始終保持在最佳范圍內(nèi)。光源包括led光源和熒光光源，它們?yōu)樵孱惿锾峁┧璧墓庹铡？刂破骺梢愿鶕?jù)需要調(diào)整光源的光照強(qiáng)度、光照時(shí)間和光質(zhì)，以滿足不同藻類生物的生長(zhǎng)需求。培養(yǎng)管和換熱管都是透明的，這使得光線可以穿透培養(yǎng)管，為藻類生物提供光照；同時(shí)，換熱管中的換熱介質(zhì)可以通過(guò)熱交換來(lái)調(diào)節(jié)培養(yǎng)管內(nèi)的溫度。