專利名稱：用于光化學(xué)過程的方法和裝置的制作方法
用于光化學(xué)過程的方法和裝置 本發(fā)明涉及用于光化學(xué)(例如光催化和/或光合成)過程(特別用于繁殖和制備 或水培(優(yōu)選光養(yǎng))微生物的方法，其中反應(yīng)介質(zhì)(例如水溶液或懸浮液)以曲折方式引 入反應(yīng)器中。此外，本發(fā)明涉及用于實施所述方法的裝置。從DE 41 34 813 Al中已知了用于光養(yǎng)微生物的生物反應(yīng)器，其由玻璃或塑料制 成。將培養(yǎng)介質(zhì)泵送或者以曲折方式通過水平定位的壁板(Stegplatte)向下引導(dǎo)經(jīng)過該 生物反應(yīng)器。此外，湍流產(chǎn)生機(jī)構(gòu)位于該壁(Steg)中。依照該方法，在頂部引入二氧化碳， 使用自然或人工光操作。該生物反應(yīng)器與該光源成直角定位或追蹤其。此外，從GB 2 235 210 A和DE 196 44 992 Cl中還已知了用于光養(yǎng)微生物或用 于光催化過程的生物反應(yīng)器。從EP 738 686 Al中已知了在生物反應(yīng)器光催化凈化廢水，其中將待清潔的液體 引導(dǎo)通過由透明塑料制成的多壁板(Stegmehrfachplatte)。為了調(diào)節(jié)溫度，能夠使用常規(guī) 的半透明多壁板。而且，在WO 98/18903中描述了由具有至少三個帶(Gurt)的多壁板制成的有源或 無源的可調(diào)溫的太陽能元件。該反應(yīng)器內(nèi)的層交替用于光化學(xué)或光合過程。由此，將培養(yǎng) 介質(zhì)以曲折方式向下引入具有密封的前部和水平定位的壁板的密封反應(yīng)器中。當(dāng)然還從例如 Florian Manfred GratZ"Teilautomatische Generierung von Stromlauf-und Fluidpl3nen filr mechatronische Systeme，，(Miinchen Tech. Univ.的論 文2006) ISBN 10 3-8316-0643-9中已知了阿基米德(Archimedisch)螺旋和達(dá)芬奇(Da Vinci)螺線。此外，從DE 195 07 149 C2中已知了具有槽和用于發(fā)電的發(fā)電機(jī)的水力螺桿。從 DE 41 39 134 C2中已知了用于能量轉(zhuǎn)化的水力螺桿。自然地，力的流體靜壓平衡稱作流體靜壓佯謬，也稱作帕斯卡(Pascal)佯謬。該 佯謬描述了這樣的現(xiàn)象，液體在容器底部根據(jù)該液體的填充高度產(chǎn)生重力壓力，但是容器 的形狀卻不受影響。頂部開口且底部連接的容器稱作連通器或連通管。均質(zhì)流體在這些中具有相同的 高度，因為空氣壓力和重力對該容器具有相等的作用。在非均質(zhì)液體的情況下，液柱的高度 與其比重成反比。通常，太陽能反應(yīng)器中的輸送是通過常規(guī)泵送方法進(jìn)行的，正如在上述的一些方 法中。該程序?qū)Ψ磻?yīng)介質(zhì)中的微生物產(chǎn)生應(yīng)激，這是由于高壓、負(fù)壓、強(qiáng)的加速度或擠壓所 致。受到該應(yīng)激的作用，大多數(shù)光養(yǎng)微生物喪失了其潛在的光合能力。細(xì)胞被破壞、損傷和 或在其能夠完全復(fù)原分配給其的該過程之前微生物需要用于再生的時間和/或代謝產(chǎn)物。 同樣地，大多數(shù)光化學(xué)過程在該應(yīng)激下其潛在的光催化能力也受到降低，因為分子被破壞 或損傷和/或在其能夠完全復(fù)原分配給其的該過程之前需要時間和/或額外的氧化劑。此外，從DE 29 51 700 C2中已知了太陽能發(fā)電機(jī)，其固定到懸掛在建筑物上的吊 臂軸上。本發(fā)明的目的是產(chǎn)生上述類型的方法，其一方面避免了上述缺點(diǎn)，另一方面能使產(chǎn)率或收成(Ernte)在性質(zhì)上并且尤其是數(shù)量上得以提高。依照本發(fā)明的所述方法的特征在于該反應(yīng)介質(zhì)的曲折輸送是垂直地或以一定角 度傾斜地從上到下或以重力方向以及從下到上或逆著重力方向進(jìn)行至少一次，以及該反應(yīng) 介質(zhì)引入該反應(yīng)器中和從其中除去都優(yōu)選是以連續(xù)、沒有壓力或在反應(yīng)介質(zhì)的上表面自由 通向大氣的方式進(jìn)行，其中由于該流體靜壓補(bǔ)償和趨平補(bǔ)償，產(chǎn)生對于微生物是無應(yīng)激的 的反應(yīng)介質(zhì)流動。使用本發(fā)明，第一次可以實現(xiàn)微生物的平緩輸送，使得防止了在其制備方 法過程中的損害。通過將該反應(yīng)介質(zhì)受控引入該上部液面區(qū)域中，能夠限定通過該反應(yīng)器 單元的該反應(yīng)介質(zhì)的流過速度，當(dāng)然前提是該反應(yīng)器單元是充滿的。該反應(yīng)介質(zhì)以曲折方 式流動通過該彼此垂直連通的反應(yīng)器單元。該反應(yīng)器單元以入口和出口都位于上方的方式 彼此連接。該反應(yīng)器單元朝向頂部完全或部分敞開。通過利用在整個反應(yīng)器內(nèi)高度損失最 小的流體靜壓補(bǔ)償實現(xiàn)了該流過。由于該反應(yīng)介質(zhì)在生物太陽能反應(yīng)器中很大程度上無壓 力和無重力感輸送，因此對反應(yīng)過程的影響盡可能小。例如，依照本發(fā)明的方法能夠用于以下應(yīng)用領(lǐng)域-廢水的光化學(xué)和/或光合凈化-通過光養(yǎng)微生物將CO2光合代謝成氧氣-繁殖和制備用于研究目的的光養(yǎng)微生物 -研究光化學(xué)和/或光合過程-繁殖和制備用于食品和食品材料原料的光養(yǎng)微生物-繁殖和制備用于制藥工業(yè)的原料的光養(yǎng)微生物-繁殖和制備用于燃料和用于燃料制備和發(fā)電的原料的光養(yǎng)微生物-繁殖和制備用于化學(xué)工業(yè)的原料的光養(yǎng)微生物-繁殖和制備光養(yǎng)微生物，其在光合過程中發(fā)出可利用的氣體(例如氫氣)在該反應(yīng)介質(zhì)流動通過該反應(yīng)器單元時，通過利用流體靜力學(xué)補(bǔ)償能夠近似進(jìn)行 該任選一并輸送的微生物的無應(yīng)激輸送。此外，可以實現(xiàn)能量的優(yōu)化、特定的光傳導(dǎo)、空間 的優(yōu)化、供給添加劑、特定的溫度控制、有針對性地調(diào)節(jié)以及氣體回收的提高。依照本發(fā)明的另一特別特征，優(yōu)選在該過程中，優(yōu)選在底端，向該反應(yīng)介質(zhì)的轉(zhuǎn)向 區(qū)域中連續(xù)或分批引入液體和/或氣體添加劑，例如營養(yǎng)溶液和/或氧化劑和/或活性物 質(zhì)和/或促進(jìn)該過程的溶解物質(zhì)。這樣，能夠受控和優(yōu)化引入營養(yǎng)溶液和過程促進(jìn)的溶液 以及受控和優(yōu)化引入營養(yǎng)氣體和過程氣體。該反應(yīng)介質(zhì)中的所有介入都是優(yōu)選在該反應(yīng)器 單元的底端進(jìn)行的。依照本發(fā)明的另一實施方式，通過將該添加劑在該液柱的底端引入，將該添加劑 徹底混合并均勻分布在該反應(yīng)介質(zhì)中。這樣，通過氣體的上升產(chǎn)生反應(yīng)介質(zhì)的渦流。依照本發(fā)明的特別另一發(fā)展，該可引入的添加劑在特定溫度下引入。這樣，通過流 入的氣體和/或營養(yǎng)溶液實現(xiàn)了熱調(diào)節(jié)。依照本發(fā)明的特別特征，該液體和/或氣體物質(zhì)或添加劑是在該反應(yīng)介質(zhì)的轉(zhuǎn)向 區(qū)域中在底端引入的，其中在從下到上或逆著重力的方向流動的反應(yīng)介質(zhì)的區(qū)域中，與在 從上到下或以重力的方向流動的反應(yīng)介質(zhì)的區(qū)域中相比，引入了更大量的液體和/或氣體 物質(zhì)或添加劑。這樣一依照氣力升降機(jī)(Mammutpump)的操作過程一在從下到上流過的 管或腔室中的液面與從上到下流過的管或腔室相比以“氣升效應(yīng)”的方式升高了。這種液面差能夠?qū)е略诙鄠€串聯(lián)連接的這種單元和將更多量的氣體在各個上升管中引入的情況 中最后一個管或腔室末端的液面與第一個管或腔室相比升高了，如果在該反應(yīng)器的構(gòu)造中 考慮了該液面的升高的話。盡管更多地引入了添加劑、優(yōu)選氣態(tài)添加劑，但仍能夠無應(yīng)激地 輸送該微生物。依照本發(fā)明的另一特別特征，優(yōu)選在該過程中，通過該反應(yīng)介質(zhì)表面進(jìn)行氣態(tài)過 程產(chǎn)物(例如氧氣)的去除。這樣，能夠?qū)崿F(xiàn)有害物質(zhì)的受控和優(yōu)化的降低，由此該優(yōu)化的去除也可以收集氣 態(tài)過程產(chǎn)物。 依照本發(fā)明的另一特別發(fā)展，該反應(yīng)器以可旋轉(zhuǎn)方式跨水平的太陽軌跡的整個拱 形調(diào)節(jié)或控制以與太陽照射(Sormeneinstrahlimg)相適應(yīng)。這樣，實現(xiàn)了用于生物太陽能 反應(yīng)器的太陽照射的優(yōu)化。因此，在不同生物太陽能反應(yīng)器中為用于各種各樣不同應(yīng)用的 光養(yǎng)微生物提供優(yōu)化的天然照明用于光合過程，其在性質(zhì)和所需繁殖順序方面是適合的。 此外，在一天中能夠?qū)ζ溥M(jìn)行匹配和/或改變光行為。能夠?qū)崿F(xiàn)微生物對太陽照射的提高 以及降低的暴露，用于更好地利用光或用于保護(hù)不受過強(qiáng)的輻照。此外，提供用于實施所述方法的裝置也是本發(fā)明的目的。用于實施依照所述方法的本發(fā)明的裝置，其中提供由管子構(gòu)成的反應(yīng)器，特別是 生物反應(yīng)器，特征在于該反應(yīng)器由至少一個反應(yīng)器單元構(gòu)成，該反應(yīng)器單元是由兩個在底 部連接的垂直管形成的，以及入口和出口都提供在反應(yīng)器上部邊緣。本發(fā)明的用于實施所述方法的可替代裝置，其中提供具有由壁板或多壁板制成的 元件的反應(yīng)器，特別是生物反應(yīng)器，特征在于該反應(yīng)器由至少一個反應(yīng)器單元構(gòu)成，該反應(yīng) 器單元是由兩個、優(yōu)選為矩形的、由壁板或多壁板形成的垂直的腔室形成的，其由在底部敞 開的分隔壁，以及入口和出口都提供在反應(yīng)器上部邊緣。該反應(yīng)器，特別是生物反應(yīng)器，能夠由透明的、半透明的、涂覆的和未涂覆的材料 制成。同樣，該管或壁板能夠由玻璃或?qū)τ诠饣騏V光透明的塑料制成，例如聚甲基丙烯酸 甲酯。該反應(yīng)器單元能夠由滿足上述需求的常規(guī)的且任選經(jīng)過機(jī)械加工以及特別整理的元 件構(gòu)造。該反應(yīng)器單元以確保從上到下和從下到上的連續(xù)曲折流過的方式設(shè)置。通往該反 應(yīng)器的入口和離開該反應(yīng)器的出口提供在上部區(qū)域中。由于流體靜壓力補(bǔ)償，該反應(yīng)介質(zhì)在進(jìn)入該反應(yīng)器中之后以垂直曲折方式流動通 過整個反應(yīng)器。一旦其到達(dá)最后的反應(yīng)器單元，該反應(yīng)介質(zhì)離開該流體靜壓生物反應(yīng)器，并 被無壓力地或沒有壓力地引入熟化罐或接收容器或另一反應(yīng)器。從接收容器可以最終處理 反應(yīng)介質(zhì)或者無應(yīng)激地進(jìn)行中間存儲或者進(jìn)一步處理。依照本發(fā)明的特別特征，將用于使兩個或更多個反應(yīng)器單元連接成反應(yīng)器面板的 分隔壁設(shè)計得比反應(yīng)器單元的管或腔室之間的分隔壁更低，作為其結(jié)果在該反應(yīng)器單元內(nèi) 的液面高于該反應(yīng)器單元之間的分隔壁時產(chǎn)生溢流或連通開口。將反應(yīng)器單元設(shè)計為連通 容器。通過將反應(yīng)器單元以這種類型的串聯(lián)連接成反應(yīng)器面板，提供了產(chǎn)生限定流程的選 擇?？梢酝ㄟ^以下參數(shù)影響在整個反應(yīng)器內(nèi)的最佳停留時間，該最佳停留時間適配各 個光養(yǎng)微生物或光化學(xué)需求和滿足工藝結(jié)果-流過速度
-反應(yīng)器單元的橫截面-反應(yīng)器單元的高度-引入的非氣態(tài)物質(zhì)的數(shù)量和條件；吹入的氣體的條件、數(shù)量、密度和壓力-在曲折方式輸送中連接的反應(yīng)器單元的數(shù)量-去除過程廢氣的可能性-過程溫度
-停留時間和朝向光的位置-在熟化罐和或暗罐中的停留時間任選地，在理想情況下和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)條件下，對于整個過程，可以將該介質(zhì)從入口 到出口獨(dú)特地連續(xù)輸送。依照本發(fā)明的特別實施方式，將優(yōu)選彼此串聯(lián)連接的該反應(yīng)器面板設(shè)置到反應(yīng)器 中，所述反應(yīng)器面板彼此平行并優(yōu)選固定安裝在框架狀的夾緊裝置中，能夠通過至少一個 優(yōu)選垂直的軸使用旋轉(zhuǎn)裝置相對于該光入射調(diào)節(jié)該反應(yīng)器，由此能夠?qū)⒃摲磻?yīng)器提供(特 別地固定、懸掛或漂浮)在浮體上。由于這種夾緊裝置和這類軸承，朝向太陽照射的任意角 度都是可以的。通過依照太陽軌跡或追蹤太陽進(jìn)行控制來實現(xiàn)光的優(yōu)化。例如，對于特定 應(yīng)用，能夠通過移開或遮蔽在中午時間實現(xiàn)減少暴露。由于光養(yǎng)微生物僅在接近表面的區(qū)域中經(jīng)過優(yōu)化光合過程，以及通過過多的UV 照射損害影響吸收和分裂，因此對該反應(yīng)器單元的外部區(qū)域以及內(nèi)部都進(jìn)行是有利的。過強(qiáng)的直接照射的UV光會損壞或損害該微生物的生長，并將反應(yīng)介質(zhì)的溫度提 高到超過理想水平，必須再次將其冷卻。由于反應(yīng)介質(zhì)的徹底混合，所有光養(yǎng)微生物都以充分的程度到達(dá)接近外壁的該反 應(yīng)器單元的充滿光的光區(qū)域。對于光催化氧化，如果所有分子都被引入該反應(yīng)器單元內(nèi)部的外壁附近的該反應(yīng) 器單元的充滿光的光區(qū)域，這是有利的。在大多數(shù)情況中與光源幾乎平行的定位或該反應(yīng)器平行地追蹤該太陽照射將是 足夠的，因此能夠整體更好地利用空間。此外，幾乎平行照射的光被反應(yīng)器表面部分反射并可供相對置的反應(yīng)器利用。在較弱的太陽照射、較差的地理位置的情況中，或者在光養(yǎng)微生物或光催化過程 特別需要光的情況中，能夠?qū)⒃摲磻?yīng)器選擇為以任意角度朝向該光源的位置。在用于可使生物太陽能反應(yīng)器追蹤太陽的優(yōu)選變型方案中，將其頂部和任選的底 部固定安裝在該太陽能構(gòu)件中，使得在該太陽能構(gòu)件追蹤太陽照射時該反應(yīng)器面板不改變 朝向彼此的位置，而是轉(zhuǎn)動整個太陽能構(gòu)件。該反應(yīng)器面板(能夠是平坦的或匯集到單個 管中、透明的、半透明的、涂覆的和未涂覆的)以可使其適用于分批地于靜置的培養(yǎng)介質(zhì)中 和/或連續(xù)地于流動的培養(yǎng)介質(zhì)中的微生物的繁殖的方式設(shè)置。依照本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展，提供傳感器以掌握該太陽軌跡，通過其控制用于該反 應(yīng)器的針對光入射的轉(zhuǎn)動。通過適合的傳感器確定太陽軌跡并作為同步的或任意界定的轉(zhuǎn) 動傳遞到該反應(yīng)器上。自然，也能夠使用與坐標(biāo)、時間和日期相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。依照本發(fā)明的特別進(jìn)一步發(fā)展，用于該反應(yīng)器的光入射是通過人工照明進(jìn)行的。 該反應(yīng)器能夠以其能夠供給能量以及有利地用于光養(yǎng)微生物的照明介質(zhì)能夠固定的方式和方法構(gòu)造。依照本發(fā)明的特別實施方式，在由多個反應(yīng)器構(gòu)成的系統(tǒng)中光入射的轉(zhuǎn)動優(yōu)選對于所有反應(yīng)器是同步的。在由多個反應(yīng)器構(gòu)成的系統(tǒng)中，該整個系統(tǒng)的所有反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn) 能夠以使得通過將該反應(yīng)器面板幾乎與太陽照射平行定位而不會遮擋依據(jù)一個基本排列 位于后方的進(jìn)一步的該反應(yīng)器的方式同步。這樣，能夠確保太陽光的理想進(jìn)入。依照本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展，該反應(yīng)器面板和/或該反應(yīng)器的至少部分，特別是外 表面，設(shè)計為反射光。這樣，能夠提高天然或人工照明的作用。依照本發(fā)明的另一特別特征，優(yōu)選在該過程期間，為了連續(xù)或分批引入添加劑，在 反應(yīng)介質(zhì)的轉(zhuǎn)向區(qū)域中在反應(yīng)器的底部提供至少一個引導(dǎo)入口，該添加劑例如為營養(yǎng)溶液 或營養(yǎng)氣體和/或氧化劑和/或活性物質(zhì)和/或促進(jìn)該過程的溶解物質(zhì)或氣體。該反應(yīng)介質(zhì)能夠在進(jìn)入該反應(yīng)器中之前可選擇地富含有溶解在液體中的物質(zhì)，其 滿足該微生物的需要或該過程的需要，和/或在通過的過程中在該反應(yīng)器中供給流體營養(yǎng) 素或氧化劑。能夠通過連續(xù)和/或分批引入營養(yǎng)溶液來補(bǔ)償在光合過程中由微生物的穩(wěn)定生 長造成的反應(yīng)介質(zhì)中營養(yǎng)素含量的降低。同樣能夠通過連續(xù)和/或分批引入另外的活性物質(zhì)來補(bǔ)償由持續(xù)反應(yīng)造成的在 光化學(xué)過程中反應(yīng)介質(zhì)效率的降低。為了引入流體營養(yǎng)素或氧化劑，在該反應(yīng)器單元的底部通過可控閥門產(chǎn)生進(jìn)料可 能性。由于該反應(yīng)介質(zhì)的曲折輸送和/或由于流體活性物質(zhì)的上升，在整個反應(yīng)器中確保 徹底混合和分布。自然地，也能夠以這種方式引入氣態(tài)營養(yǎng)素、氧化劑或活性物質(zhì)。由于氣泡的上升，引入的氣體導(dǎo)致該反應(yīng)器內(nèi)表面的自清潔。在該反應(yīng)器單元的 底部還提供了用于檢測該過程進(jìn)展的樣品取出點(diǎn)。依照本發(fā)明的特別特征，為了將添加劑引入該反應(yīng)器單元和/或反應(yīng)器面板的轉(zhuǎn) 向區(qū)域中，提供針對管，優(yōu)選連續(xù)管，特別是具有微鉆孔的氣體管設(shè)備的鉆孔。該鉆孔以確 保該反應(yīng)器面板的各反應(yīng)器單元中反應(yīng)器介質(zhì)的加氣和混合的方式設(shè)置在該氣體管上。依照本發(fā)明的特別實施方式，在從下到上或逆著重力的方向流動的反應(yīng)介質(zhì)的區(qū) 域中，與在從上到下或以重力的方向流動的反應(yīng)介質(zhì)的區(qū)域中相比，該氣體管具有更大數(shù) 量的微鉆孔和/或具有更大直徑的微鉆孔。這樣，在設(shè)備技術(shù)上實現(xiàn)了前述“氣升效應(yīng)”。依照本發(fā)明的另一發(fā)展，該氣體管在兩端都具有外部和/或內(nèi)部螺紋。例如，該氣 體管以能夠使用鎖緊螺母將其與該組合件氣密隔離的方式設(shè)計。這些鎖緊螺母中的至少一 個具有針對氣體管線的連接件。此外，該氣體管能夠經(jīng)過其內(nèi)部螺紋具有連接件，其又能夠旋到另一個氣體管上。為了替換，將該鎖緊螺母在一端旋下，安裝該連接件，將新的氣體管安裝到該連接 件的另一端。使用該新的氣體管，將該待替換的氣體管推動通過該組合件并由此同時占據(jù) 其位置。這樣，確保了使用該新的氣體管在氣體損失或液體損失最小的情況下將待替換的 氣體管推動通過該組合件。該設(shè)計可以在不中止操作或僅對該過程具有最小影響的情況下 維修或改變該進(jìn)氣單元。依照本發(fā)明的另一特別特征，為了除去氣態(tài)過程產(chǎn)物，優(yōu)選在該過程中產(chǎn)生的氣態(tài)過程產(chǎn)物，例如氧氣，提供了去除出口，其提供在該反應(yīng)介質(zhì)表面上方或該反應(yīng)器單元的 上表面上方。由于該反應(yīng)器單元中的無壓力狀態(tài)，在該光合或光化學(xué)過程中形成的氣態(tài)過 程產(chǎn)物(例如代謝產(chǎn)物)能夠在該反應(yīng)介質(zhì)中自由上升。通過該反應(yīng)器單元朝向頂部的該完全或部分敞開構(gòu)造，該氣態(tài)過程產(chǎn)物能夠逸出 和/或抽空。通過在該過程中形成的氣泡的上升促進(jìn)了該過程廢氣的去除，和/或任選地通過 另外吹入的氣體進(jìn)行對該過程廢氣去除的控制。依照本發(fā)明的實施方式，為了除去氣態(tài)過程產(chǎn)物，能夠提供具有提供在該反應(yīng)介 質(zhì)的液面上方或在該反應(yīng)器單元的上表面上方的去除出口的收集裝置。因此，能夠?qū)⒃摎?態(tài)過程產(chǎn)物收集并任選地提供用于進(jìn)一步利用或處置。通過封閉的構(gòu)造方式還能夠避免由 于蒸發(fā)和/或由于泄漏損失的反應(yīng)介質(zhì)并對氣體進(jìn)行受控排放和收集。依照本發(fā)明的有利的進(jìn)一步發(fā)展，在該入口之前和/或在出口之后提 供虹吸管。 到反應(yīng)器的流入物位于上部區(qū)域中。能夠通過虹吸管無壓力地或沒有壓力地且任選氣密地 將該反應(yīng)介質(zhì)引入該第一反應(yīng)器單元，并在反應(yīng)器之后通過另一虹吸管沒有壓力地且任選 氣密地將其引導(dǎo)離開。依照本發(fā)明的特別特征，在反應(yīng)器內(nèi)部以及在反應(yīng)器之間提供阿基米德螺旋或達(dá) 芬奇螺線用于輸送該反應(yīng)介質(zhì)。在這種設(shè)置的情況中，將一個或多個管或壁螺旋卷繞在具 有一個或多個軸承的軸上，并使用任意技術(shù)(例如用螺絲擰緊、粘合等)牢固安裝。相關(guān)地 管或壁在兩端都敞開。該輸送單元以使得該管或壁的底端從容器中汲取反應(yīng)介質(zhì)的方式對 準(zhǔn)并支撐。然而，管或壁僅以如下程度浸漬到該反應(yīng)介質(zhì)中，在各自旋轉(zhuǎn)時該管端部或壁從 該反應(yīng)介質(zhì)外的表面上出現(xiàn)。通過以螺線方向緩慢旋轉(zhuǎn)，其不會導(dǎo)致任何顯著的離心力，在利用流體靜壓補(bǔ)償 下該管或壁的相應(yīng)下半部中的反應(yīng)介質(zhì)被輸送到該螺旋的上端。在各旋轉(zhuǎn)作用下，上部半 匝中包含的液體釋放并下降到位于比原始容器更高的水平上的容器中。通過交替完全或部 分關(guān)閉該輸送裝置，能夠防止泄漏損失和/或氣體排出。在附圖中所示的示例性實施方式的基礎(chǔ)上更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。附圖顯示了

圖1是由管子構(gòu)成的生物反應(yīng)器，圖2是依照圖1的頂視圖，圖3是依照圖1的側(cè)視圖，圖4是由壁板構(gòu)成的生物反應(yīng)器，圖5是依照圖4的頂視圖，圖6是依照圖4的側(cè)視圖，圖7是管子的示意圖，圖8是“氣升”作用的示意圖，圖9和10是應(yīng)用該“氣升”作用的示意圖，圖11是具有阿基米德螺旋的生物反應(yīng)器，圖12是生物太陽能反應(yīng)器，圖13和14是在該生物反應(yīng)器上的太陽照射的示意圖。
依照圖1 3，反應(yīng)器(特別是生物太陽能反應(yīng)器1)包括至少一個反應(yīng)器單元2， 其由兩個在底部連接的垂直管3形成。在反應(yīng)器上部邊緣處提供了入口 4和出口 5。為了 裝配該生物太陽能反應(yīng)器1，將多個反應(yīng)器單元2串聯(lián)連接，由此出口 5總與入口 4相連。這種生物太陽能反應(yīng)器1用于針對光化學(xué)過程(例如光 催化和/或光合過程)的 方法，特別用于繁殖和制備或水培(優(yōu)選光養(yǎng))微生物。對于其操作，用反應(yīng)介質(zhì)6(例如 水溶液或懸浮液)充滿該生物太陽能反應(yīng)器1。在操作過程中，該生物太陽能反應(yīng)器1僅 通過其第一入口 4供給。該反應(yīng)介質(zhì)6的輸送或流動方向是豎直進(jìn)行的，優(yōu)選垂直進(jìn)行，在 反應(yīng)器單元2中從上到下和從下到上進(jìn)行一次。如果多個彼此連通的反應(yīng)器單元2串聯(lián)連 接，該反應(yīng)介質(zhì)6以曲折方式流動通過該反應(yīng)器。該反應(yīng)介質(zhì)6引入或供給到該生物太陽 能反應(yīng)器1以及從其中除去都優(yōu)選是連續(xù)進(jìn)行的，沒有壓力并經(jīng)過該反應(yīng)介質(zhì)上表面或接 近該上液面上方或在上液面的區(qū)域中自由進(jìn)入大氣中。因此該反應(yīng)器單元2以曲折方式作為連通管3彼此相連，其中該入口 4和出口 5 位于頂部。根據(jù)需要，該反應(yīng)器單元2完全或部分朝頂部敞開。由于流體靜壓補(bǔ)償和趨平 補(bǔ)償，通過在入口 4處供給反應(yīng)介質(zhì)6產(chǎn)生了反應(yīng)介質(zhì)6的流動。對于該方法，這意味著產(chǎn) 生了對于微生物無應(yīng)激的反應(yīng)介質(zhì)6的流動。這樣，能在各個反應(yīng)器單元2之間形成自由 流動，而不必施加任何其它能量。該反應(yīng)介質(zhì)6曲折地運(yùn)動通過該反應(yīng)器，在用于對液體補(bǔ) 償入口 4和出口 5之間的高度差的努力中具有最小的高度損失。依照圖4 6顯示了用于生物太陽能反應(yīng)器1的備選的設(shè)計。該生物太陽能反應(yīng) 器1由壁板或多壁板7組成。在這種設(shè)計的情況中，反應(yīng)器單元2由兩個由壁板或多壁板7 形成的優(yōu)選為矩形的垂直腔室8組成，該腔室由在底部敞開的分隔壁9形成。用于引入或 供給的入口 4和出口 5都提供在反應(yīng)器上部邊緣處。在依照圖4的示例性實施方式中兩個 反應(yīng)器單元2已經(jīng)連接。如果連接兩個或更多個反應(yīng)器單元2，那么其分隔壁10設(shè)計低于反應(yīng)器單元2的 管道3或腔室8之間的分隔壁9。因此，在該反應(yīng)器單元2中的液面高于該反應(yīng)器單元2之 間的分隔壁10時產(chǎn)生溢流或連通開口。這樣，由于在該過程步驟之間能夠在很大程度上省 去泵以及能夠?qū)⑷我鈹?shù)量的相同或不同過程步驟在相同流過水平相互連接，那么能量消耗 最小化。所述各個反應(yīng)器單元2能夠設(shè)計為透明或半透明的，或者如果需要還有不透光 的。能夠使用玻璃或UV透射塑料作為材料，例如聚甲基丙烯酸甲酯。以類似于圖1 3的設(shè)計的方式填充和操作該生物太陽能反應(yīng)器1。關(guān)于該反應(yīng)器單元2上的光入射(后面將更詳細(xì)地描述)，依照圖6顯示了傾斜的 反應(yīng)器。盡管該反應(yīng)器傾斜一定角度，但該反應(yīng)介質(zhì)6仍從上到下或以重力方向以及從下 到上或逆著重力方向流動一次。依照圖1和圖4，優(yōu)選在該過程中，為了連續(xù)或分批引入添加劑12(例如營養(yǎng)溶液 或營養(yǎng)氣體和/或氧化劑和/或活性物質(zhì)和/或促進(jìn)該過程的溶解物質(zhì)或氣體)，在該反應(yīng) 器的底部在該反應(yīng)介質(zhì)6的轉(zhuǎn)向區(qū)域中，提供至少一個引導(dǎo)入口 11(例如可控閥門)。依照 所述方法，該反應(yīng)介質(zhì)6可選地在進(jìn)入該反應(yīng)器之前用CO2或其它氣體飽和。根據(jù)該過程的 需要將該飽和度濃縮和/或在該反應(yīng)器中的停留過程中供給CO2或其它氣體。能夠通過連 續(xù)和/或間歇引入CO2補(bǔ)償在該光合過程中由于微生物的穩(wěn)定生長而造成的反應(yīng)介質(zhì)6中CO2含量的降低。 能夠通過連續(xù)和/或間歇引入另外的活性氣體補(bǔ)償在該光化學(xué)過程中的持續(xù)反 應(yīng)而造成的反應(yīng)介質(zhì)的效率降低。通過依照圖7將該添加劑經(jīng)過弓丨導(dǎo)入口 11在該液柱底部引入，該添加劑徹底混合 并在該反應(yīng)介質(zhì)6中均勻分布。添加劑12 (例如流體和氣體)的引入還優(yōu)化了光的供應(yīng)，因為所有分子或光養(yǎng)微 生物由于該反應(yīng)介質(zhì)6中產(chǎn)生的渦流都充分引導(dǎo)到接近外壁的該反應(yīng)器單元2的充滿光的 光區(qū)域，由箭頭13所示。流體和氣體的引入在該反應(yīng)介質(zhì)6中產(chǎn)生渦流，由此實現(xiàn)了另一個有利的效果， 即由于氣泡的上升造成該反應(yīng)器內(nèi)表面的連續(xù)清潔。此外，通過流體和氣體的特定引入還能夠加熱或冷卻該反應(yīng)介質(zhì)6。因此該引入的 添加劑12能夠用于該反應(yīng)介質(zhì)6的受控溫度調(diào)節(jié)。依照圖8，在該反應(yīng)介質(zhì)6的轉(zhuǎn)向區(qū)域中的底部引入該液態(tài)和/或氣態(tài)物質(zhì)或添加 劑12。在該反應(yīng)器的特定實施方式中，在從下到上或逆著重力的方向流動的反應(yīng)介質(zhì)6的 區(qū)域中，與在從上到下或以重力的方向流動的反應(yīng)介質(zhì)6的區(qū)域中相比，引入更大量的液 態(tài)和/或氣態(tài)物質(zhì)或添加劑12。這樣，如前所述以及依照氣力升降機(jī)的操作過程，在從下到 上流過的管3或腔室中的液面與從上到下流過的管3或腔室相比以“氣升效應(yīng)”的方式升 高了。這種液面差a能夠?qū)е略诙鄠€串聯(lián)連接的反應(yīng)器單元2和在各上升管3中引入更多 的氣體的情況中，最后一個管3或腔室末端的液面與第一個管3或腔室相比升高了，如果在 該反應(yīng)器的設(shè)計中考慮了該液面的升高的話。盡管添加劑12，優(yōu)選氣態(tài)添加劑，的引入增加 了，但仍能夠無應(yīng)激地輸送該微生物。依照圖9，例如如果該反應(yīng)器的基底提高了相同程度，那么在具有串聯(lián)連接的反應(yīng) 器單元2的相同結(jié)構(gòu)設(shè)計的反應(yīng)器設(shè)計中考慮這種升高。在應(yīng)用“氣升效應(yīng)”情況下，該反應(yīng)器面板18以沿面板軸一定角度的定位提供了 以下優(yōu)點(diǎn)將該介質(zhì)在入口開孔4中弓丨入反應(yīng)器面板18中，由此該反應(yīng)器面板沿該面板軸傾 斜一定角度，使得該入口 4的位置低于出口 5。由于該“氣升效應(yīng)”，其在該反應(yīng)器面板18的 每個第二管中產(chǎn)生更高的水柱，且盡管存在該較高的液面該介質(zhì)仍能夠流向下一個管并形 成如此升高的連通容器。該傾斜度最大設(shè)置為在不會導(dǎo)致在反應(yīng)器單元2中分隔該兩個液柱的該壁9的反 向溢流的角度。如果超過了該最大可能的角度，那么該介質(zhì)將會在通過該管3之后流回到該介質(zhì) 之前行經(jīng)的管中，在該管3中介質(zhì)逆重力作用流動，由此產(chǎn)生具有氣升循環(huán)的封閉回路。通過改變該反應(yīng)器面板18的傾斜度和該氣壓或氣體量，能夠調(diào)節(jié)該“氣升效應(yīng)” 的所需落差，由此隨著該液體上邊緣的水平的升高，導(dǎo)致對流速的控制。在另一種應(yīng)用實例中(圖10)，如果由于很少或沒有氣體引入而沒有發(fā)生“氣升效 應(yīng)”，也能夠通過傾斜一定角度來控制該流速。將該反應(yīng)介質(zhì)6在入口 4中引入反應(yīng)器面板18，該反應(yīng)器面板沿該面板軸傾斜一 定角度，使得該入口 4的位置高于該出口 5。
盡管在各個反應(yīng)器單元2之間液面的流體靜壓水平補(bǔ)償仍有效，然而在反應(yīng)器面 板18的各個反應(yīng)器單元2中分別產(chǎn)生了小的落差，其對通過該反應(yīng)器面板18的流速具有 加速的作用。
該傾斜度最大設(shè)置為不會導(dǎo)致以從入口 4到出口 5的方向在反應(yīng)器單元2中分隔 該兩個液柱的該壁9的溢流的角度，因為在這種情況下在該管3中不產(chǎn)生流動，而該介質(zhì)將 會僅經(jīng)該壁9進(jìn)一步向上流動，該反應(yīng)器單元2中的介質(zhì)將會進(jìn)入停滯狀態(tài)。通過改變該反應(yīng)器面板18的傾斜度和該氣壓/氣體量，能夠調(diào)節(jié)所需的落差，由 此隨著該液體上邊緣的水平的降低，導(dǎo)致對流速的控制。因此，通過下面列出的實施例的方式能夠利用該“氣升效應(yīng)”利用水的上部邊緣的升高-另外的高度用于沉降槽-另外的高度以克服反應(yīng)器彼此之間或過程步驟之間的流程-通過向下流動的水操作水力旋流器。-流過過濾器-從反應(yīng)介質(zhì)中分離產(chǎn)物。-流過用于再次利用該介質(zhì)的準(zhǔn)備系統(tǒng)在該整個系統(tǒng)中不使用另外的泵能量利用水的上部邊緣的不變性-不損失在該過程的該階段中用于克服的高度。-流速的良好控制。-適度的渦流(供應(yīng)光和預(yù)防膜的形成)和經(jīng)濟(jì)操作，如果在該過程中恰好需要很 少氣體。利用水的上邊緣的較小降低-不大地?fù)p失在該過程的該階段(下游氣升)中用于克服的高度-流速的良好控制-渦流所需的氣體最小化(供應(yīng)光和預(yù)防膜的形成)并因此經(jīng)濟(jì)操作，如果在該過 程中恰好需要很少氣體。目的是以使得除了在經(jīng)濟(jì)合理的位置進(jìn)行氣升之外不必使用另外的能量用于該 介質(zhì)在整個系統(tǒng)內(nèi)流動的方式控制整個系統(tǒng)。為了將添加劑12引入該反應(yīng)器單元2和/或反應(yīng)器面板18中的轉(zhuǎn)向區(qū)域內(nèi)，提 供針對管，優(yōu)選連續(xù)的管，特別是具有微鉆孔22的氣體管21設(shè)備的鉆孔20。為了增加該氣 體添加劑12的引入，在從下到上或逆著重力的方向流動的反應(yīng)介質(zhì)6的區(qū)域中，與在從上 到下或以重力的方向流動的反應(yīng)介質(zhì)6的區(qū)域中相比，該氣體管21具有更大數(shù)量的微鉆孔 22和/或具有更大直徑的微鉆孔。為了快速替換該氣體管21 (圖8)，在其兩端具有外部和/或內(nèi)部螺紋23。該氣體 管21，例如，以能夠使用鎖緊螺母將其與該組合件氣密隔離的方式設(shè)計。這些鎖緊螺母中的 至少一個具有用于氣體管線的連接件。此外，該氣體管能夠經(jīng)過其內(nèi)部螺紋具有連接件24，其又能夠旋到另一個氣體管 21上。
為了替換，將該鎖緊螺母在一端旋下，安裝連接件24和將新的氣體管21安裝到該 連接件24的另一端。使用該新的氣體管21，將該待替換的氣體管21推動通過該組合件并 由此同時占據(jù)其位置。這樣，確保了使用該新的氣體管21在氣體損失或液體損失最小的情 況下將待替換的氣體管21推動通過該組合件。該設(shè)計可以在不中止操作或僅對該過程具 有最小影響的情況下維修或改進(jìn)該進(jìn)氣設(shè)備作為上述“氣升”的替代方式或另外的可能選擇，該生物太陽能反應(yīng)器1能夠具有 依照圖11的阿基米德螺旋14。該阿基米德螺旋14或達(dá)芬奇螺線用于在該反應(yīng)器內(nèi)以及在 反應(yīng)器部件或反應(yīng)器之間輸送該反應(yīng)介質(zhì)6。在該入口 4之前以及在出口 5之后分別提供 虹吸管15。自然地，該虹吸管15也能夠獨(dú)立于該阿基米德螺旋14位于該入口 4之前或該反 應(yīng)器的該出口 5之后。能夠?qū)⒎磻?yīng)介質(zhì)6通過虹吸管15無壓力地或沒有壓力地引向該第 一反應(yīng)器單元2。在用于在生物太陽能反應(yīng)器1中連續(xù)光催化和光合過程和輸送的方法中，優(yōu)選使 用阿基米德螺旋14或達(dá)芬奇螺線。特別地，如果該反應(yīng)介質(zhì)6的輸送需要克服高度差。使 用阿基米德螺旋14或達(dá)芬奇螺線實現(xiàn)了一個或多個無應(yīng)激輸送。該裝置能夠用于以下應(yīng) 用-輸送，用于將反應(yīng)介質(zhì)6多次通過同一反應(yīng)器。-在一系列任選不同的一次或多次通過的反應(yīng)器和/或熟化罐之間輸送。-將反應(yīng)介質(zhì)6在罐和任意類型的生物反應(yīng)器之間交替單次或多次輸送。-在罐之間單次或多次輸送反應(yīng)介質(zhì)。如前面簡要提及的那樣，在該生物太陽能反應(yīng)器1之前和/或之后，能夠提供用于 特別是連續(xù)的光化學(xué)或光合過程的熟化罐(未示出)。該流體靜壓的熟化罐具有與流體靜 壓的生物反應(yīng)器類似設(shè)計的曲折的反應(yīng)器單元2，其能進(jìn)行垂直流。該熟化罐能夠由不透光 的材料制成，因為光養(yǎng)微生物在休眠階段中僅需要適當(dāng)?shù)臏囟取I養(yǎng)素和排放代謝廢物的 可能性。而且，在該反應(yīng)器單元2中那個使用與該生物反應(yīng)器成比例的更大的橫截面，以調(diào) 節(jié)休眠時間并節(jié)省空間。反應(yīng)介質(zhì)6的所需的基本無壓力或沒有壓力的輸送是如下實現(xiàn)的在整個運(yùn)輸過程中，除了由于該反應(yīng)介質(zhì)6自身重量而在該輸送單元內(nèi)部產(chǎn)生的 之外，該反應(yīng)介質(zhì)6不經(jīng)受任何其它壓力。由于轉(zhuǎn)速低，因此該反應(yīng)介質(zhì)6不經(jīng)受任何值得 提及的離心力。該微生物的發(fā)育或該過程的進(jìn)展不被該輸送所打斷或擾亂。通過使用以“阿 基米德螺旋”或達(dá)芬奇螺線的流體靜壓補(bǔ)償確保維持了該無壓力狀態(tài)。該過程能夠在沒有 應(yīng)激、加速度和壓力的情況下進(jìn)行。在整個輸送過程中，該反應(yīng)介質(zhì)6不經(jīng)過任何比由于該反應(yīng)介質(zhì)的自由流動在該 輸送單元內(nèi)部產(chǎn)生的更高的重力感。該微生物的發(fā)育或該過程的進(jìn)展不被該輸送所打斷或 擾亂。排除了例如由泵造成的對該微生物或分子的細(xì)胞壁的磨損損傷和損害。通過使用以 “阿基米德螺旋”或達(dá)芬奇螺線的流體靜壓補(bǔ)償確保維持了該無重力感的狀態(tài)。優(yōu)選在該過程中，為了除去氣態(tài)過程產(chǎn)物，例如氧氣，提供了去除出口 16，其提供 在該反應(yīng)介質(zhì)表面上方或該反應(yīng)器單元的上表面上方。為了除去這些氣態(tài)過程產(chǎn)物，能夠 提供具有去除出口 16的收集裝置17，該收集裝置提供在該反應(yīng)介質(zhì)6的液面上方或在該反應(yīng)器單元的上表面上方。依照圖12，能夠設(shè)計可調(diào)節(jié)到光入射的該生物太陽能反應(yīng)器1。在較弱的太陽照 射、較差的地理位置的情況中，或者在光養(yǎng)微生物或光催化過程特別需要光的情況中，將該 生物太陽能反應(yīng)器1以旋轉(zhuǎn)方式跨水平的太陽軌跡的整個拱形調(diào)節(jié)或控制以與太陽照射 相適應(yīng)。優(yōu)選彼此串聯(lián)連接的該反應(yīng)器面板18以彼此幾乎平行并優(yōu)選固定安裝在框架狀 的夾緊裝置25中的方式設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)。能夠通過至少一個優(yōu)選垂直的軸26使用旋轉(zhuǎn)裝 置相對于該光入射調(diào)節(jié)該生物太陽能反應(yīng)器1，其中能夠?qū)⒃摲磻?yīng)器提供(特別地固定、懸 掛或漂浮)在浮體上。為了掌握該太陽軌跡，能夠提供傳感器，或使用與坐標(biāo)、時間和日期相關(guān)的數(shù)據(jù)， 通過其控制用于該反應(yīng)器的光入射的轉(zhuǎn)動。形式上，必須注意用于該反應(yīng)器的光入射也可以通過人工照明進(jìn)行 。在由多個反應(yīng)器構(gòu)成的系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)動能夠針對光入射同步，優(yōu)選針對所有反應(yīng)器 同步。為了能更好地利用該光射線，也能夠?qū)⒃摲磻?yīng)器面板18和/或該反應(yīng)器的至少一 部分(特別是外表面)設(shè)計為反射光。依照圖13，由反應(yīng)器單元2形成的反應(yīng)器面板18以使得示意性表示的該光或太陽 射線19以與面板軸成約直角入射的方式設(shè)置。依照圖14，提供優(yōu)選彼此連接的多個反應(yīng)器面板18并以使得該光或太陽射線19 幾乎與該太陽能面板的軸平行運(yùn)行的方式設(shè)置。在特定的設(shè)計變型中，該反應(yīng)器面板18懸掛設(shè)置和/或站立固定在上部和/或下 部固定器中或夾緊裝置25中。該固定器或夾緊裝置25能夠滿足以下功能-作為旋轉(zhuǎn)單元的作用，以跟隨該太陽照射。-相對于整個系統(tǒng)的其它部件升高或降低該反應(yīng)器。-傾斜功能，用于將該反應(yīng)器朝向太陽傾斜。-固定該反應(yīng)器面板18。_用于將該反應(yīng)器面板18以曲折方式連接。-用于能夠?qū)⒏鱾€反應(yīng)器單元?dú)饷苊芊?。_用于將至少一個反應(yīng)器面板18以一定角度沿該面板軸傾斜。該固定器能夠?qū)⒅辽賰蓚€到任意數(shù)量的反應(yīng)器面板18容納為一個反應(yīng)器。這樣能使反應(yīng)器靠近定位和或相鄰定位，這可以最大程度地利用空間。所述方法能使在光線下的反應(yīng)器狀態(tài)和黑暗中的休眠狀態(tài)以及無應(yīng)激的輸送方 面得到最佳的組合。這樣，能夠建立連續(xù)的單循環(huán)過程或單一部件的模塊化的受控的多次通過。在實際反應(yīng)之前，能夠主要對該反應(yīng)介質(zhì)6供給支持該生物反應(yīng)從在富集槽中開 始的營養(yǎng)素和營養(yǎng)氣體。在廢水處理或污染物清除的情況中，能夠使用相關(guān)污染物在反應(yīng) 介質(zhì)中產(chǎn)生對于光養(yǎng)微生物適當(dāng)?shù)淖畲笞畛醺患?。該反?yīng)介質(zhì)6能夠理想地控制溫度，能夠以特定量引入相關(guān)光養(yǎng)微生物或用于該反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)。能夠在反應(yīng)介質(zhì)6中控制并調(diào)節(jié)溫度、工藝流體含量、過程氣體含量、循環(huán)、徹底 混合、光的提供、代謝產(chǎn)物的排放，以維持理想的反應(yīng)條件。上述方法以有利的方式解決了以下問題-在太陽能反應(yīng)器中連續(xù)的光催化和光合過程和輸送
-在該過程中控制和優(yōu)化能量消耗-控制和優(yōu)化營養(yǎng)溶液和促進(jìn)該過程的溶液的引入-控制和優(yōu)化營養(yǎng)氣體和過程氣體的引入-控制和優(yōu)化有害物質(zhì)的降低-優(yōu)化氣態(tài)過程產(chǎn)物的去除和收集_控制和優(yōu)化光的提供-最小化光引導(dǎo)所用的空間_控制和優(yōu)化過程溫度-微生物在反應(yīng)介質(zhì)6中無應(yīng)激輸送。-控制流速。
權(quán)利要求
用于光化學(xué)過程，例如光催化和/或光合過程的方法，特別是用于繁殖和制備或水培微生物，優(yōu)選光養(yǎng)微生物，其中反應(yīng)介質(zhì)，例如水溶液或懸浮液，以曲折方式引入反應(yīng)器中，其特征在于該反應(yīng)介質(zhì)(6)的曲折輸送垂直地或以一定角度傾斜地從上到下或以重力方向以及從下到上或逆著重力方向進(jìn)行至少一次，且該反應(yīng)介質(zhì)(6)引入該反應(yīng)器中和從其中除去都優(yōu)選是連續(xù)地、沒有壓力或經(jīng)過反應(yīng)介質(zhì)的上表面自由通向大氣而進(jìn)行的，其中由于該流體靜壓補(bǔ)償和趨平補(bǔ)償，產(chǎn)生對于微生物是無應(yīng)激的的反應(yīng)介質(zhì)(6)的流動。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于優(yōu)選在該過程中，優(yōu)選在底端在該反應(yīng)介質(zhì)(6)的 轉(zhuǎn)向區(qū)域中進(jìn)行連續(xù)或分批引入液體和/或氣體添加劑(12)，例如營養(yǎng)溶液和/或氧化劑 和/或活性物質(zhì)和/或促進(jìn)該過程的溶解物質(zhì)。
3.權(quán)利要求2的方法，其特征在于通過該添加劑(12)在液柱的底端引入，將該添加 劑(12)徹底混合并均勻分布在該反應(yīng)介質(zhì)(6)中。
4.權(quán)利要求2或3的方法，其特征在于該可引入的添加劑(12)在特定溫度引入。
5.權(quán)利要求2 4中一項或多項的方法，其特征在于該液體和/或氣體物質(zhì)或添加 劑(12)是底端在該反應(yīng)介質(zhì)(6)的轉(zhuǎn)向區(qū)域中引入的，其中在從下到上或逆著重力的方向 流動的反應(yīng)介質(zhì)(6)的區(qū)域中，與在從上到下或以重力的方向流動的反應(yīng)介質(zhì)(6)的區(qū)域 中相比，引入了更大量的液體和/或氣體物質(zhì)或添加劑(12)。
6.權(quán)利要求1 5中一項或多項的方法，其特征在于優(yōu)選在該過程中，通過該反應(yīng)介 質(zhì)表面進(jìn)行氣態(tài)過程產(chǎn)物，例如氧氣，的去除。
7.權(quán)利要求1 6中一項或多項的方法，其特征在于該反應(yīng)器以旋轉(zhuǎn)方式跨水平的 太陽軌跡的整個拱形調(diào)節(jié)或控制以與太陽照射相適應(yīng)。
8.用于實施權(quán)利要求1 7中一項或多項的方法的裝置，其中提供由管子構(gòu)成的反應(yīng) 器，特別是生物反應(yīng)器，其特征在于該反應(yīng)器由至少一個反應(yīng)器單元(2)構(gòu)成，所述反應(yīng) 器單元是由兩個在底部連接的垂直管(3)形成的，且入口(4)和出口(5)都提供在反應(yīng)器 上部邊緣。
9.用于實施權(quán)利要求1 7中一項或多項的方法的裝置，由此提供具有由壁板或多壁 板制成的元件的反應(yīng)器，特別是生物反應(yīng)器，其特征在于該反應(yīng)器由至少一個反應(yīng)器單元 (2)構(gòu)成，該反應(yīng)器單元是由兩個優(yōu)選為矩形的、由壁板或多壁板(7)形成的垂直的腔室 (8)形成的，其由在底部敞開的分隔壁(9)分開，且入口(4)和出口(5)都提供在反應(yīng)器上 部邊緣。
10.權(quán)利要求8或9的裝置，其特征在于將用于使兩個或更多個反應(yīng)器單元(2)連接 成反應(yīng)器面板(18)的分隔壁(10)設(shè)計得比反應(yīng)器單元(2)的管(3)或腔室(8)之間的分 隔壁(9)更低，作為其結(jié)果在該反應(yīng)器單元(2)中的液面高于該反應(yīng)器單元(2)之間的分 隔壁(10)時產(chǎn)生溢流或連通開口。
11.權(quán)利要求10的裝置，其特征在于將優(yōu)選彼此串聯(lián)連接的該反應(yīng)器面板(18)以彼 此平行并優(yōu)選固定安裝在框架狀的夾緊裝置(25)中的方式設(shè)置到反應(yīng)器中，能夠通過至 少一個優(yōu)選垂直的軸(26)使用旋轉(zhuǎn)裝置相對于該光入射調(diào)節(jié)該反應(yīng)器，其中將該反應(yīng)器 提供，特別地固定、懸掛或漂浮在浮體上。
12.權(quán)利要求11的裝置，其特征在于提供傳感器以掌握該太陽軌跡，通過其控制用于該反應(yīng)器的針對光入射的轉(zhuǎn)動。
13.權(quán)利要求11的裝置，其特征在于針對該反應(yīng)器的光入射是通過人工照明進(jìn)行的。
14.權(quán)利要求11 13中一項或多項的裝置，其特征在于在由多個反應(yīng)器構(gòu)成的系統(tǒng) 中針對光入射的轉(zhuǎn)動是同步的，優(yōu)選對于所有反應(yīng)器是同步的。
15.權(quán)利要求11 14中一項或多項的裝置，其特征在于該反應(yīng)器面板(18)和/或 該反應(yīng)器的至少部分，特別是外表面，設(shè)計為反射光。
16.權(quán)利要求8 15中一項或多項的裝置，其特征在于為了連續(xù)或分批引入添加劑 (12)，例如營養(yǎng)溶液或營養(yǎng)氣體和/或氧化劑和/或活性物質(zhì)和/或促進(jìn)該過程的溶解物 質(zhì)或氣體，優(yōu)選在該過程中，在反應(yīng)器底部在反應(yīng)介質(zhì)的轉(zhuǎn)向區(qū)域提供至少一個引導(dǎo)入口 (11)。
17.權(quán)利要求16的裝置，其特征在于為了將添加劑引入該反應(yīng)器單元(2)和/或反 應(yīng)器面板(18)的轉(zhuǎn)向區(qū)域中，提供針對管的，優(yōu)選連續(xù)管的，特別是具有微鉆孔(22)的氣 體管(21)設(shè)備的鉆孔(20)。
18.權(quán)利要求17的裝置，其特征在于在從下到上或逆著重力的方向流動的反應(yīng)介質(zhì) (6)的區(qū)域中，與在從上到下或以重力的方向流動的反應(yīng)介質(zhì)(6)的區(qū)域中相比，該氣體管 (21)具有更大數(shù)量的微鉆孔和/或具有更大直徑的微鉆孔。
19.權(quán)利要求16或17的裝置，其特征在于該氣體管(21)在兩端都具有外部和/或 內(nèi)部螺紋(23)。
20.權(quán)利要求8 19中一項或多項的裝置，其特征在于優(yōu)選在該過程中，為了除去氣 態(tài)過程產(chǎn)物，例如氧氣，提供了去除出口(16)，該去除出口提供在該反應(yīng)介質(zhì)表面上方或該 反應(yīng)器單元(2)的上表面上方。
21.權(quán)利要求20的裝置，其特征在于為了除去氣態(tài)過程產(chǎn)物，提供具有反應(yīng)器單元去 除出口(16)的收集裝置(17)，該收集裝置提供在該反應(yīng)介質(zhì)的表面上方或在該反應(yīng)器單 元的上表面上方。
22.權(quán)利要求8 21中一項或多項的裝置，其特征在于在該入口(4)之前和/或在 出口(5)之后提供虹吸管(15)。
23.權(quán)利要求8 22中一項或多項的裝置，其特征在于在反應(yīng)器內(nèi)部以及在反應(yīng)器 之間提供阿基米德螺旋(14)或達(dá)芬奇螺線，以輸送該反應(yīng)介質(zhì)(6)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于光化學(xué)(例如光催化和/或光合過程)的方法和裝置，特別用于繁殖和制備或水培優(yōu)選光養(yǎng)微生物的上述方法和裝置。提供了反應(yīng)器，特別是生物太陽能反應(yīng)器(1)，其由至少一個反應(yīng)器單元(2)組成。該反應(yīng)器單元(2)是由兩個在底部相連的垂直管(3)形成的。此外，在反應(yīng)器上部邊緣提供入口(4)和出口(5)。該反應(yīng)介質(zhì)(6)的曲折輸送是垂直地或以一定角度傾斜進(jìn)行的，從上到下或以重力方向以及從下到上或逆著重力方向進(jìn)行至少一次。該反應(yīng)介質(zhì)(6)引入該反應(yīng)器中和從其中除去都優(yōu)選是連續(xù)、沒有壓力或經(jīng)過反應(yīng)介質(zhì)的上表面自由通向大氣進(jìn)行的，其中由于該流體靜壓補(bǔ)償和趨平補(bǔ)償，產(chǎn)生對于微生物是無應(yīng)激的反應(yīng)介質(zhì)(6)的流動。
文檔編號C12M1/00GK101970636SQ200980103791
公開日2011年2月9日 申請日期2009年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月31日
發(fā)明者F·埃明格, M·莫爾 申請人:伊科杜納公司