發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及藻類的生產(chǎn)并特別關(guān)于藻類在封閉反應(yīng)器系統(tǒng)中的成長(zhǎng)，在該反應(yīng)器系統(tǒng)中通過(guò)反射鏡系統(tǒng)將陽(yáng)光供給到反應(yīng)器中。本發(fā)明提供用于該藻類生產(chǎn)反應(yīng)器系統(tǒng)的一種反應(yīng)器和光引入手段。

背景技術(shù)：

藻類利用光和二氧化碳進(jìn)行成長(zhǎng)，并且這個(gè)過(guò)程產(chǎn)生氧氣。通常藻類在開(kāi)放式池塘、透明管道系統(tǒng)、水下塑料袋等中生產(chǎn)。

這些系統(tǒng)的缺點(diǎn)是用于混合所需能量多、供給碳源方法和排除產(chǎn)生的氧氣方法不佳。同時(shí)，白天水的加熱、水分蒸發(fā)量大以及夜晚的冷卻困難也是問(wèn)題。這因?yàn)橛糜谏L(zhǎng)藻類的唯一合理的光源是陽(yáng)光，陽(yáng)光基本上可以低成本使用，但是為了提高產(chǎn)量，藻類需要高強(qiáng)度的陽(yáng)光。但是，具有高強(qiáng)度陽(yáng)光的地點(diǎn)幾乎都位于地球的干旱區(qū)域，在干旱區(qū)域藻類生產(chǎn)也需要的水非常稀缺從而使得藻類生產(chǎn)受到阻礙。

這些缺點(diǎn)限制反應(yīng)器系統(tǒng)中的藻類濃度并由此增加生產(chǎn)一定數(shù)量的藻類所需的反應(yīng)器空間尺度。由此需要更有效且可向上擴(kuò)展的具有更好光供給的用于生長(zhǎng)光合作用微生物的反應(yīng)器。

JP-A2000-300244公開(kāi)一種具有由丙烯酸制成的光傳輸板的光合作用培養(yǎng)裝置，光傳輸板在反應(yīng)器內(nèi)豎直地布置，(陽(yáng))光在反應(yīng)器頂部進(jìn)入。板之間10-70mm的距離提供了包含向上流動(dòng)布置的培養(yǎng)介質(zhì)的反應(yīng)空間。板之間的空間的頂端由蓋(“第一發(fā)明”)或由用于提高照射表面的丙烯酸板的三角形延伸件(“第二發(fā)明”)封閉。光傳輸板可具有由單向分條提供的光散射表面，并且多對(duì)板以這樣的方式形成：光散射表面位于多對(duì)板的內(nèi)側(cè)，如JP-A H08-262232所述。

JP-A 2000-300244和JP-A H08-262232中所描述類型的反應(yīng)器沒(méi)有提供優(yōu)化的照射效率以及藻類生產(chǎn)率。而且，根據(jù)該先前技術(shù)使用的板的布置特征不允許可靠第提供大規(guī)模光合作用反應(yīng)器以用在偏遠(yuǎn)地點(diǎn)以及需要最少的維護(hù)操作。

發(fā)明概述

根據(jù)本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，通過(guò)空氣提升環(huán)路類型的反應(yīng)器，使用側(cè)向照射，并通過(guò)提供隔開(kāi)距離平行地安裝的單元多對(duì)雙層矩形玻璃板，能夠提供改進(jìn)的光合作用，該隔開(kāi)距離由在矩形雙層玻璃板之間并沿雙層玻璃板的長(zhǎng)(豎直)側(cè)布置的玻璃條提供。使用玻璃板而不是丙烯酸型板減少了微生物產(chǎn)生的污垢。通過(guò)在雙層玻璃板的內(nèi)側(cè)提供光散射層實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步地改進(jìn)，光散射層包括非均勻性物或微粒的非單向?qū)印?/p>

本發(fā)明由此提供一種具有上升流動(dòng)通道和下降流動(dòng)通道的用于生長(zhǎng)藻類的大規(guī)模反應(yīng)器，上升流動(dòng)通道和下降流動(dòng)通道能夠交替，例如通過(guò)切換氣體混合流的供給。氣體能夠引起上升和下降流循環(huán)。這些類型的空氣提升環(huán)路反應(yīng)器如廢水處理中已知的那樣。豎直玻璃板布置在上升和下降流中。這些玻璃板的前部與沿多對(duì)雙層玻璃板的長(zhǎng)(豎直)側(cè)結(jié)合多對(duì)雙層玻璃板的玻璃條一起伸出反應(yīng)器壁以進(jìn)入(陽(yáng))光源。這些玻璃板用于將光傳遞進(jìn)反應(yīng)器內(nèi)，這是反應(yīng)器內(nèi)藻類生長(zhǎng)所需的。

發(fā)明描述

本發(fā)明因此屬于一種用于生產(chǎn)光合作用微生物的反應(yīng)器。該反應(yīng)器也被稱為其同義詞“光合作用反應(yīng)器”或“光生物反應(yīng)器”。反應(yīng)器設(shè)有一個(gè)或多個(gè)液體進(jìn)口和一個(gè)或多個(gè)液體出口，位于底部的一個(gè)或多個(gè)氣體進(jìn)口和位于反應(yīng)器頂部的一個(gè)或多個(gè)氣體出口，以及豎直地間隔的多組雙層玻璃板，當(dāng)反應(yīng)器運(yùn)行時(shí)，多組雙層玻璃板至少部分地浸入反應(yīng)器液體中。雙層玻璃板在中間具有光散射微粒層并具有與雙層玻璃板的厚度對(duì)應(yīng)的平的側(cè)面，該平的側(cè)面暴露在外部光源下。在運(yùn)行中，平的側(cè)面適當(dāng)?shù)刎Q直。反應(yīng)器進(jìn)一步設(shè)有用于豎直地循環(huán)反應(yīng)器液體的設(shè)備。為運(yùn)行做好準(zhǔn)備的反應(yīng)器還包括用于通過(guò)光合作用生產(chǎn)藻類的其它手段和物質(zhì)，包括待生產(chǎn)的藻類的適當(dāng)接種，二氧化碳源等。

成對(duì)布置的雙層玻璃板構(gòu)成本發(fā)明和本發(fā)明的反應(yīng)器的重要部件。玻璃的折射率高于水的折射率，這使得玻璃板起到像用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ＡЮw維的作用。光散射微粒層確保光從玻璃板的浸入到反應(yīng)器液體中的區(qū)域上均勻地照射到反應(yīng)器內(nèi)液體。為了這個(gè)目的，玻璃板由在中間具有涂層的兩層(被稱為“雙層玻璃板”)構(gòu)成，涂層基質(zhì)固定(i)微小無(wú)機(jī)(例如金屬氧化物)或(ii)有機(jī)微粒或(iii)非均勻性物或者(iv)較大的具有微觀反射鏡面的微粒以這樣的方式散射光使得光能夠進(jìn)入反應(yīng)器里的液體。

(單個(gè))玻璃板具有從幾毫米，例如5mm，向上變化到50mm甚至更多的厚度。有優(yōu)勢(shì)地，玻璃板的厚度在10mm和30mm之間，更優(yōu)選地在12mm和20mm之間。由此，雙層玻璃板優(yōu)選地具有20mm和60mm之間的厚度，最優(yōu)選地在24mm和40mm之間。相似地，雙層玻璃板的平的側(cè)面也優(yōu)選地具有20-60mm或更佳在24-40mm的寬度。玻璃優(yōu)選地為所謂的“超清”型，即其具有高清晰度并且鐵含量較低，尤其低于0.04重量％(如Fe₂O₃)。該玻璃也叫做低鐵玻璃或高透玻璃。

光散射微粒層可以為涂覆層，在該涂覆層內(nèi)散射微粒混合在具有與玻璃的折射率相同或相近的折射率的物質(zhì)中，以使光能夠從玻璃傳到涂層而不會(huì)因?yàn)檎凵渎实牟煌a(chǎn)生鏡像效應(yīng)。例如，其可以為陶瓷涂層，諸如二氧化硅。在涂覆層中可以混合產(chǎn)生散射的非均勻性物(例如微晶，氣泡等)。非均勻性物可理解為構(gòu)成基質(zhì)中的間斷性的物體或空洞，即其能夠至少電磁地有別于周圍涂層基質(zhì)，例如通過(guò)它們的折射率。非均勻性物優(yōu)選地為基本上的球形。

可使用兩種類型的散射：(1)米氏散射，通過(guò)具有與可見(jiàn)光的波長(zhǎng)大約相同或與可見(jiàn)光的波長(zhǎng)相比稍大的(平均)尺寸的非均勻性物或微粒，優(yōu)選地在200-1200nm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在300到1000nm的范圍內(nèi)，最優(yōu)選地至少400nm到例如800nm；(2)幾何散射，通過(guò)遠(yuǎn)大于光的波長(zhǎng)的微粒，優(yōu)選地在5微米到500微米的范圍內(nèi)，例如鉻晶體。

米氏散射物質(zhì)(非均勻性物)可以為金屬氧化物，例如鈦，鋅，硅或鋁的金屬氧化物，或硅酸鹽，例如鎂或鋁的硅酸鹽。另外一類米氏散射物質(zhì)可以為有機(jī)微粒，例如聚合物(乳膠)微粒，或者他們可以為相同尺寸的氣孔或氣泡。金屬氧化物微粒，尤其二氧化鈦是特別優(yōu)選地，例如0.3至1μm。

幾何散射物質(zhì)是有面的(鏡面反射)微粒，即具有高反射面的微粒，例如鉻晶體或單晶微金剛石(6-20μm)。他們的尺寸優(yōu)選地在5-500μm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在10-200μm的范圍內(nèi)，尤其在20-200μm的范圍內(nèi)。

包含光散射非均勻性物或微粒的內(nèi)涂層的厚度取決于散射的類型。對(duì)米氏散射而言，優(yōu)選地在5至500μm的范圍內(nèi)，特別在10和200μm之間，而對(duì)幾何散射而言，優(yōu)選地在100和1000μm之間。微粒有優(yōu)勢(shì)地同質(zhì)地分布在內(nèi)涂層內(nèi)。他們的密度可以為例如每平方分米涂層(基質(zhì))在1和500mg之間。

多對(duì)雙層玻璃板之間的距離，即有效反應(yīng)器空間，可以盡可能地接近例如10mm，直到比如20cm或更多。為了優(yōu)化光照，優(yōu)選地，距離在大約雙層板的厚度和大約兩倍所述厚度之間，即在20和120mm之間，最優(yōu)選地在24和80mm之間。在反應(yīng)器的寬度上的雙層玻璃板的數(shù)目可以變化。優(yōu)選地，反應(yīng)器，或者反應(yīng)器單元，在每米反應(yīng)器寬度上包含4至25個(gè)，更優(yōu)選地6至20個(gè)雙層玻璃板，玻璃板必須平行安裝。

根據(jù)本發(fā)明，雙層玻璃板有優(yōu)勢(shì)地成對(duì)布置，玻璃條沿板的長(zhǎng)、豎直側(cè)結(jié)合成對(duì)玻璃板，如下面進(jìn)一步描述的，并如圖3中所描繪的。

本發(fā)明還關(guān)于如上所述的雙層玻璃板(具有內(nèi)涂層的多對(duì)玻璃板)以及能夠被用在光合作用反應(yīng)器中的多組或多陣列雙層玻璃板。雙層玻璃板優(yōu)選地具有基本上矩形的表面。玻璃板的長(zhǎng)度(或高度，如果豎直定位)可以在例如1和4m之間，優(yōu)選地在1.2m和2.4m之間。玻璃板的寬度可以在例如0.5和2.5m之間，優(yōu)選地在0.8m和2m之間。較小的表面可以適用于試驗(yàn)性反應(yīng)器。較大的表面也是可行的，盡管玻璃板的重量和處理可能需要專門(mén)的措施。雙層玻璃板的厚度能夠?yàn)槿缟纤?，即?0和60mm之間，更優(yōu)選地在24和40mm之間。雙層玻璃板具有在中間的光散射微粒層，如上所述。

有優(yōu)勢(shì)地，兩個(gè)或多個(gè)，特別是兩個(gè)，雙層玻璃板間隔距離平行地安裝在一起，以允許在兩板之間從10到200mm，優(yōu)選地從20到150mm或更優(yōu)選地從24到80mm或者甚至30到60mm的優(yōu)化反應(yīng)器空間。距離能夠由在中間并沿矩形雙層玻璃板的長(zhǎng)度定位的玻璃條固定。玻璃條由此基本上具有與雙層玻璃板相同的長(zhǎng)度，例如在1和4m之間。他們也可以具有相同的寬度，例如在20和60mm之間。供選擇地，他們的寬度可以為雙層玻璃板的厚度的例如1-10倍，特別地為雙層玻璃板的厚度的2-4倍，或者供選擇地為玻璃板的寬(寬度)的0.01-0.2倍，優(yōu)選地為玻璃板的寬度的0.05-0.12倍(對(duì)每個(gè)條)。由此優(yōu)選的條寬度為例如在2和20cm之間，有優(yōu)勢(shì)地在2和15cm之間或者在2和12cm之間或者特別在2.4和8cm之間。優(yōu)選地，玻璃條與相同長(zhǎng)度玻璃板構(gòu)成藻類反應(yīng)器介質(zhì)的流動(dòng)通道，所以在玻璃組件內(nèi)藻類介質(zhì)的接受光照量與在玻璃組件玻璃板內(nèi)傳遞的光線量相同。

玻璃條的類型優(yōu)選地與玻璃板的類型相同并使用適當(dāng)密封劑固定到玻璃板，適當(dāng)密封劑諸如聚甲基丙烯酸酯密封劑。多組兩個(gè)(或多個(gè))已安裝的雙層玻璃板提供更高的玻璃板強(qiáng)度，并且由此更加便于安裝或拆卸。反應(yīng)器，或者反應(yīng)器單元，由此可以有優(yōu)勢(shì)地在每米反應(yīng)器寬度上包括2至12，更優(yōu)選地4至10組該固定的雙層玻璃板，多組基本上平行安裝。

為了便于定位和更換反應(yīng)器中的玻璃板，多組玻璃板能夠有優(yōu)勢(shì)地結(jié)合成雙層玻璃板陣列或者如上所述的多組雙層玻璃板的陣列。由此，將例如4至40，特別地10至24個(gè)等距雙層玻璃板，或者2至20，特別地5至12組等距雙層玻璃板以玻璃不與鋼結(jié)構(gòu)接觸的方式一起安裝在鋼架中，鋼架通過(guò)適當(dāng)?shù)?、?yōu)選地柔性的和/或可壓縮的物質(zhì)(例如諸如聚丙烯或聚乙烯的熱塑性聚合物)覆蓋以防止玻璃板直接接觸鋼架。玻璃板組件可設(shè)有適當(dāng)?shù)闹挝锖蛯?dǎo)引條，其允許陣列被安裝在反應(yīng)器中并結(jié)合為水平和/或豎直堆。玻璃板的陣列的有用的堆可以為例如3-6個(gè)豎直堆疊的架和2-5個(gè)水平堆疊的架。

反應(yīng)器的尺寸優(yōu)選地使通過(guò)豎直循環(huán)實(shí)現(xiàn)充分生長(zhǎng)有效性，同時(shí)避免過(guò)度內(nèi)部壓力。據(jù)發(fā)現(xiàn)，3至12m，優(yōu)選地5至10m，最優(yōu)選地7至9m的反應(yīng)器液體高度提供最優(yōu)結(jié)果。反應(yīng)器的寬度(直徑)，即在入射光的方向上，受到光通過(guò)正常高清浮法玻璃的透射率的限制，并且通常不大于2.5m，優(yōu)選地不大于2.0米；適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)器寬度為例如在1和1.5m之間。如果期望，可以堆疊多個(gè)反應(yīng)器，以進(jìn)一步提升規(guī)模并提高生產(chǎn)性能。優(yōu)選的是反應(yīng)器由鋼制成，特別是涂層鋼或不銹鋼。

在有利的實(shí)施例中，反應(yīng)器液體可混入有泡沫狀物體，其隨循環(huán)的反應(yīng)器液體一起移動(dòng)以清潔玻璃板的光射出表面。例子是海綿狀物質(zhì)，例如海綿由三聚氰胺樹(shù)脂制成，尺寸為從例如10mm直到30mm，在位于向上流動(dòng)部分的反應(yīng)器的底部引進(jìn)并在反應(yīng)器的頂部收集。在反應(yīng)器的操作中，定期切換向上流動(dòng)通道和向下流動(dòng)通道以允許兩個(gè)部分都被清洗。

用于豎直地循環(huán)反應(yīng)器液體的設(shè)備由豎直地布置在多組玻璃板之間的空間的一部分下方的氣體進(jìn)口設(shè)備方便地提供。特別地，若干玻璃板之間的空隙的一半數(shù)目空隙定位在打開(kāi)氣體進(jìn)口的反應(yīng)器的底部的一部分之上，由此提供反應(yīng)器液體的向上流動(dòng)通路，并且另一半數(shù)目空隙定位在關(guān)閉氣體進(jìn)口的反應(yīng)器的底部的一部分之上，由此提供反應(yīng)器液體的向下流動(dòng)的部分。有優(yōu)勢(shì)地，氣體進(jìn)口以多行的形式設(shè)在雙層玻璃板之間空隙的下方。向上流動(dòng)和向下流動(dòng)通道可以交替地運(yùn)行，或者可以有多個(gè)向上流動(dòng)通道，接著是多個(gè)向下流動(dòng)通道。

光源包括安裝在太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)上的反射鏡，其將陽(yáng)光反射到玻璃板的平的側(cè)面上。這樣，在白天期間，陽(yáng)光在恒定的角度下被反射到插入在反應(yīng)器的氣體提升環(huán)路通道中的玻璃板的暴露在反應(yīng)器外部的部分上。

為了降低陽(yáng)光的加熱影響，光源基本上只傳輸波長(zhǎng)在400和700nm之間的光。這意味著抵達(dá)玻璃板的波長(zhǎng)小于400nm和大于700nm的光的光強(qiáng)度(以燭光表示)小于波長(zhǎng)為400至700nm的光的光強(qiáng)度的50％，優(yōu)選地小于20％。為了該目的，反射鏡有優(yōu)勢(shì)地以這樣的方式設(shè)有涂層：波長(zhǎng)在400至700nm之外的光被涂層吸收而不被傳遞至反應(yīng)器。技術(shù)人員能夠從商品中選擇合適的UV吸收介質(zhì)和IR吸收介質(zhì)。

供給到反應(yīng)器中的氣體應(yīng)該包括藻類生長(zhǎng)和光合作用所需的二氧化碳。氣體源包含至少0.5％(體積)的CO₂，優(yōu)選地至少5％，更優(yōu)選地至少10％，最優(yōu)選地至少30％(體積)的CO₂，余下的為任何氣體，特別為氮?dú)?。二氧化碳源可以為產(chǎn)自燃料燃燒爐的燃燒后排放的氣體，或者液體CO₂或固體CO₂源，或類似物質(zhì)。如本領(lǐng)域已知的，可以將諸如磷、氮、鉀和微量營(yíng)養(yǎng)元素的營(yíng)養(yǎng)素添加到反應(yīng)器中。

本發(fā)明還關(guān)于一種生產(chǎn)諸如藻類油的藻類產(chǎn)品的方法，包括如上所述的在反應(yīng)器中培植藻類并且如本領(lǐng)域自身已知的按照空氣提升環(huán)路反應(yīng)器進(jìn)行操作。使用本領(lǐng)域已知的方法參數(shù)，全部光合作用微生物，包括綠藻、紅藻、藍(lán)藻細(xì)菌等，能夠在本發(fā)明的反應(yīng)器中生長(zhǎng)。藻類能夠被收獲和分離，或者藻類產(chǎn)品，特別是生產(chǎn)能源“生物柴油”或食物源(長(zhǎng)鏈多不飽和脂肪酸)所需的脂肪能夠在不分離藻類的情況下被採(cǎi)集。通過(guò)本發(fā)明的方法能夠生產(chǎn)和分離的其他通常已知的藻類產(chǎn)品包括藻類蛋白質(zhì)和糖類、類胡蘿卜素及其類似物。

附圖描述

圖1示意性地示出了反應(yīng)器的在豎直平面中的剖面圖，示出了其基本部件。反應(yīng)器(1)用于生長(zhǎng)藻類。其具有通過(guò)切換氣體混合流(6)的供給(4)和(5)能夠交替的互換向上流動(dòng)通道(2)和向下流動(dòng)通道(3)。液體向上流動(dòng)和向下流動(dòng)被豎直板(7)隔開(kāi)，反應(yīng)器中的水位指示為(8)。為了使這個(gè)反應(yīng)器適于藻類生長(zhǎng)，在向上流動(dòng)和向下流動(dòng)通道中安裝豎直玻璃板(9)。泡沫狀物體(10)在向上流動(dòng)區(qū)域內(nèi)向上移動(dòng)以用于清潔玻璃板。

圖2示出了具有光反射系統(tǒng)的反應(yīng)器的在水平平面中的剖面圖。示出了向上流動(dòng)區(qū)域(2)和向下流動(dòng)區(qū)域(3)中的豎直多對(duì)玻璃板(9)。這些板的前部(11)從反應(yīng)器壁(12)伸出暴露給光源(13)。這些玻璃板(9)用于將光傳遞到反應(yīng)器中，由此傳入的光線對(duì)于反應(yīng)器(1)內(nèi)的藻類(14)的生長(zhǎng)是必需需要的。玻璃板由在中間具有涂層(17)的玻璃板(15)和玻璃板(16)構(gòu)成，其涂層中混合微小顆粒，該微小顆粒起到散射作用，從而將光散射后進(jìn)入液體中。

在太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)(19)上安裝一組反射鏡(18)以在白天期間在恒定角度下將陽(yáng)光反射到插入在反應(yīng)器的氣體提升環(huán)路通道中的玻璃板的暴露在反應(yīng)器外部的部分上。為了減少陽(yáng)光的加熱影響，反射鏡(18)以這樣的方式設(shè)有涂層(20)：只將藻類生長(zhǎng)所需的在400nm和700nm之間的波長(zhǎng)反射到反應(yīng)器。

圖3更詳細(xì)地示出了一組雙層玻璃板。該組玻璃板(21)由兩個(gè)雙層玻璃板(9)構(gòu)成。該組玻璃板包括在中間具有散射微粒層(17)的四個(gè)玻璃板(兩份15、16)。兩個(gè)玻璃條(22,23)被定位并密封在內(nèi)玻璃板之間。

圖4作為水平截面圖(或俯視圖)示出了包含多組雙層玻璃板陣列的架。多組雙層玻璃板(21)安裝在架中，該架具有側(cè)壁(33)和包括位于多組玻璃板之間的間隔條(34)的前壁和后壁。

圖5透視地示出了該架。架(30)包括側(cè)壁(33)和用于將玻璃板分隔并成為前壁和后壁部分的條(34)。架具有上部(31)和下部(32)，用于支撐玻璃板，并用于允許架被堆疊。在架的頂部上安裝用于將架提升裝入和移出反應(yīng)器的可拆卸裝置(35)。

圖6示出了包括如圖5中所描繪的八個(gè)架(30)的堆疊的反應(yīng)器(40)。堆疊的反應(yīng)器具有底部(41)和頂部(46)，底部(41)包括氣體分配器、液體/產(chǎn)品線路和液體/產(chǎn)品出口(未示出)，氣體分配器驅(qū)動(dòng)氣體供應(yīng)(43)相連的氣體管(42)供給的氣體產(chǎn)生氣體提升使得液體沿著上升通道下降通道構(gòu)成的環(huán)路循環(huán)流動(dòng)(未示出)，頂部(46)包括液體進(jìn)口(未示出)和氣體出口(47)。氣體供應(yīng)(43)和氣體路線(42)之間的三通閥(44)允許將氣流從一個(gè)隔室變化到另一個(gè)隔室，由此將液體向上升通道改為下降通道，反之亦然。在例如維護(hù)或更換的情況下，由載體條(48)拉住的導(dǎo)引條(45)允許架(30)滑出和滑入堆疊的反應(yīng)器組件。

模塊中的玻璃板以這樣的方式堆疊：他們形成從堆疊反應(yīng)器的頂部到底部的連續(xù)豎直通道。上升和下降通道之間的分隔擋板(7)在玻璃模塊的高度上延伸，以使玻璃模塊頂部和底部的空間是敞開(kāi)的。結(jié)果，反應(yīng)器內(nèi)液體(水和藻類的混合物)能夠在頂部從上升流動(dòng)通道循環(huán)到下降流動(dòng)通道，并且在底部從下降流動(dòng)通道循環(huán)到上升流動(dòng)通道以形成封閉的循環(huán)流動(dòng)通路。

盡管圖6示出了單個(gè)架內(nèi)兩組模塊，一組用作上升流動(dòng)通道，一組用作下降流動(dòng)通道，但是多于兩組模塊構(gòu)成的架是同樣可行的。例如，單一架內(nèi)反應(yīng)器組件可包括三組模塊，一組模塊用作上升流動(dòng)通道使用，一組模塊用作下降通道使用，而能夠被關(guān)閉的第三組模塊進(jìn)入維修等；在這種情況下，閥(44)是能夠被切換到三組模塊或更多組模塊中的任何一組模塊的多通閥。

CO₂能夠注射在空氣或氣體混合物中，這種混合氣體驅(qū)動(dòng)液體循環(huán)通路中流動(dòng)并確保反應(yīng)器中產(chǎn)生的氧氣得以及時(shí)地排出反應(yīng)器。在反應(yīng)器中有液位控制(未示出)，并且由收獲藻類和由于蒸發(fā)流失的全部水分在任何點(diǎn)(完全混合的系統(tǒng))處被泵入反應(yīng)器。營(yíng)養(yǎng)素與補(bǔ)充水一起供給到反應(yīng)器中。