專(zhuān)利名稱(chēng)：一種封閉式平推流培養(yǎng)微藻的連續(xù)生產(chǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及微藻培育工程領(lǐng)域，特別是涉及封閉式平推流培養(yǎng)微藻的連續(xù)生
產(chǎn)裝置。
背景技術(shù)：
微藻類(lèi)自古至今一直生殖在淡水、海水或咸湖水中，特別是例如眾所周知螺旋藻 是上世紀(jì)六十年代在乍得湖地區(qū)發(fā)現(xiàn)至今，得到迅速發(fā)展，只因?yàn)樵撐⒃搴S富的蛋白質(zhì) 和營(yíng)養(yǎng)成份，被稱(chēng)為濃縮營(yíng)養(yǎng)寶庫(kù)，被聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FA0)推薦為21世紀(jì)最理想完美的 食品，世界各國(guó)紛紛競(jìng)相生產(chǎn)，目前世界各國(guó)產(chǎn)量在萬(wàn)噸以上。 隨著世界各國(guó)工業(yè)生產(chǎn)迅速發(fā)展，能源消耗不斷增加，人類(lèi)生存環(huán)境日趨惡化，工 業(yè)C02的排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)地球上植物所吸收的消耗的C02，造成氣候變暖，嚴(yán)重威脅到人類(lèi) 生存環(huán)境。然而不可再生的能源如天然氣、石油及煤炭資源日趨減少，近年來(lái)石油價(jià)格飛 漲，不得不告誡人們必須尋找可再生的新能源成為世界各國(guó)注意的焦點(diǎn)，其中含量富油微 藻引起人們特別關(guān)注。根據(jù)有關(guān)調(diào)查研究表明，目前使用的石油、天然氣正是源自史前的生 物物質(zhì)(包括海藻)，在高熱高壓條件下形成的，自然界的生物物質(zhì)的分解過(guò)程特別是持續(xù) 長(zhǎng)達(dá)百萬(wàn)年之久。我們今天使用的很多石油都起源于200萬(wàn)年前石炭紀(jì)，如北海海底獲取 的石油沉積物，部分是由一種已經(jīng)分解的被稱(chēng)為球石藻的海藻組成。今天培養(yǎng)微藻，能在數(shù) 天內(nèi)實(shí)現(xiàn)，有可能成為未來(lái)世界各國(guó)開(kāi)發(fā)新能源填補(bǔ)即將耗盡的石油及天然氣資源。 目前，世界上培育的微藻(如螺旋藻等)的生產(chǎn)方式仍采用開(kāi)放式露天大池生產(chǎn) 系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)，盡管生產(chǎn)簡(jiǎn)單，投資低，生產(chǎn)管理技術(shù)含量低，但這種生產(chǎn)方式存在諸多缺 陷，例如易于生物污染，即來(lái)自水源、大氣、環(huán)境、操作等造成的污染，并受氣候條件嚴(yán)重制 約，使微藻生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量及穩(wěn)定生產(chǎn)帶來(lái)極其不利影響，特別光照少多雨地區(qū)以及具有 嚴(yán)冬季節(jié)長(zhǎng)的地區(qū)無(wú)法全年正常生產(chǎn)，直接限制了微藻的培養(yǎng)與開(kāi)發(fā)。進(jìn)入上世紀(jì)八十年 代以來(lái)，世界各國(guó)的微藻生產(chǎn)開(kāi)發(fā)商(螺旋藻)及生產(chǎn)工程專(zhuān)家們?yōu)榱丝朔鲜錾a(chǎn)發(fā)展 的因素，開(kāi)發(fā)多種封閉式培育微藻(如螺旋藻)的裝置和方法，例如管道式結(jié)構(gòu)光生物反應(yīng) 器及CN1475558A公開(kāi)微藻(螺旋藻)的反應(yīng)器系統(tǒng)，投資大，耗能高，成本高，不易長(zhǎng)期工 業(yè)化生產(chǎn)，至于對(duì)含富油微藻的培育裝置及生產(chǎn)方法尚未見(jiàn)有報(bào)道。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷和不足，開(kāi)發(fā)一種投資低，操 作簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，空間利用率高，全天候高效封閉式平推流培養(yǎng)(或稱(chēng)培育)微藻的連續(xù) 生產(chǎn)裝置。 本實(shí)用新型提供的封閉式平推流培養(yǎng)微藻的連續(xù)生產(chǎn)裝置，其特征在于包括至少
一個(gè)透明培養(yǎng)單元裝置(簡(jiǎn)稱(chēng)單元裝置)，各個(gè)培養(yǎng)單元裝置順序排列、上下疊合i-io層
平行間隔排列固定在地面或地面框架底座上的相互連通的連續(xù)生產(chǎn)裝置；所述培養(yǎng)單元裝 置高為l-3米，寬2-4米，長(zhǎng)度為5-100米，內(nèi)設(shè)一橫向中心線隔板將培養(yǎng)單元裝置分成對(duì)稱(chēng)兩個(gè)長(zhǎng)方體形，在兩個(gè)長(zhǎng)方體形內(nèi)分別設(shè)有互相對(duì)稱(chēng)若干個(gè)間隔縱向交叉排列的直立折 流板，各相鄰的兩塊折流板一直立邊分別與單元裝置長(zhǎng)的外側(cè)邊或中心線隔板相連接，另 一直立邊分別與中心線隔板或單元裝置的長(zhǎng)外側(cè)邊間隔一定距離構(gòu)成折流通道，微藻培養(yǎng) 液在兩個(gè)長(zhǎng)方體內(nèi)連續(xù)平推流流動(dòng)通過(guò)折流板折流通道呈S形流徑；光照源設(shè)在相鄰折流 板折流通道的縱向端邊處及與長(zhǎng)的外側(cè)邊連接端邊處，；在兩個(gè)長(zhǎng)方體內(nèi)平推流流經(jīng)各相 鄰兩折流板間折流通道前端處設(shè)有套管式攪拌器及C02微型噴嘴單向出口，固定在單元裝 置的上蓋下支撐架上，該上蓋上中間處設(shè)二個(gè)出氣(氧氣)調(diào)節(jié)孔，攪拌器軸上等距離相互 交叉設(shè)有3-5層葉片，每層葉片為3-6片漿式葉片，呈60-120°角，C02微型噴嘴單向出口 分別設(shè)在每層攪拌器的套管壁孔處及葉片上，與(單元)裝置的C02供給系統(tǒng)相連接，構(gòu)成 全方位立體均勻攪拌，有效防止微藻沉淀，特別沉淀于壁上及攪拌器管邊上，各層葉片的形 狀可以相同或不同；培養(yǎng)單元裝置的一端設(shè)折流通道，通道中間處(固定在底上)設(shè)有調(diào)節(jié) 泵，根據(jù)培養(yǎng)微藻的種類(lèi)、單元裝置尺寸、微藻培養(yǎng)周期等因素通過(guò)調(diào)節(jié)泵來(lái)調(diào)節(jié)單元裝置 內(nèi)平推流流速，確保培養(yǎng)周期；另一端設(shè)沉淀池，沉淀池中設(shè)有超聲波沉淀器，促使培養(yǎng)液 中產(chǎn)生的微藻連續(xù)在沉淀池中沉淀，進(jìn)行收集送至收集系統(tǒng)經(jīng)離心去水(回收水返回培養(yǎng) 單元裝置中)或噴霧干燥得藻粉，或再進(jìn)行處理產(chǎn)生生物汽柴油油品等；電腦控制系統(tǒng)進(jìn) 行裝置的連續(xù)生產(chǎn)的自動(dòng)控制；各裝置電器設(shè)施與裝置電源系統(tǒng)相連，構(gòu)成統(tǒng)一控制系統(tǒng)， 見(jiàn)圖1。 本實(shí)用新型提供的封閉式平推流培養(yǎng)微藻的連續(xù)生產(chǎn)，包括在培養(yǎng)微藻的連續(xù)生 產(chǎn)裝置或培養(yǎng)微藻單元裝置中，裝入或連續(xù)裝入接種微藻液或接種微藻營(yíng)養(yǎng)液，營(yíng)養(yǎng)液如 含有KN03為0. 2-0. 4g/L， KH2P04為0. 04-0. 88/L及微量生長(zhǎng)激素，在C02存在下連續(xù)平推 流通過(guò)所述裝置，培養(yǎng)溫度10-4(TC，優(yōu)選20-35°C， PH值為6. 8_7. 5，在太陽(yáng)光光照下或光 照源(光強(qiáng)度600-7500Lut)光照下迅速繁殖，已培養(yǎng)液在沉淀池中不斷沉淀收集微藻送至 處理裝置，經(jīng)沉淀后的微藻培養(yǎng)液仍連續(xù)進(jìn)入另一培養(yǎng)單元裝置進(jìn)行培養(yǎng)構(gòu)成連續(xù)生產(chǎn)。 按照本實(shí)用新型提供的封閉式培養(yǎng)微藻的連續(xù)生產(chǎn)裝置中，所述微藻包括來(lái)自淡 水微藻、咸湖水微藻或海水微藻等，例如綠藻、藍(lán)藻、硅藻、紅球藻、雨生紅球藻或藍(lán)球藻等， 優(yōu)先為富油微藻如藍(lán)球藻、紅球藻、雨生紅球藻等。接種微藻無(wú)需補(bǔ)充新接種微藻液。 微藻培養(yǎng)中微藻所需C02氣體來(lái)自電廠或其它C02源排出經(jīng)處理除去氣體中所含 不利于微藻繁殖的雜質(zhì)氣體和微粒(包括粉塵)物質(zhì)(即符合微藻生長(zhǎng)繁殖所要求的C02 的氣體)，因?yàn)閬?lái)自電廠的C02資源豐富，價(jià)廉，而且是熱的C02，可通過(guò)熱C02或加熱C02 來(lái)調(diào)節(jié)培養(yǎng)溫度，培養(yǎng)溫度一般10-40°C ，根據(jù)不同微藻采用不同的培養(yǎng)溫度。 所述透明單元裝置透光材料如采用透光性好的玻璃，加強(qiáng)玻璃如高硼硅加強(qiáng)玻 璃，有機(jī)玻璃，透明性聚合物材料如透明性聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酯、聚碳酸酯或一 氧化碳與脂肪不飽和化合物的共聚物等。 在所述培養(yǎng)微藻的連續(xù)生產(chǎn)裝置中，培養(yǎng)微藻單元裝置可以獨(dú)立單獨(dú)生產(chǎn)微藻或 者多個(gè)順序排列、上下疊合平行間隔排列構(gòu)成連續(xù)生產(chǎn)裝置，各個(gè)單元裝置的氧氣排氣口 (調(diào)節(jié)孔)都可連接在一個(gè)管線上，作回收或放空處理。同時(shí)這種排列可充分利用自然太 陽(yáng)光使培養(yǎng)微藻單元裝置全方位都處于太陽(yáng)光照射之下，能充分利用太陽(yáng)光。與此同時(shí)，在 太陽(yáng)光不足的天氣及晚間可采用光照源同樣能以自然太陽(yáng)光一樣光照使微藻快速繁殖。微 藻在正常生長(zhǎng)條件下，每0. 1-5天即可繁殖一代，微藻可以在太陽(yáng)光照射下，于接種微藻液中吸收C02就能迅速繁殖，為了使微藻繁殖更迅速，還可以在接種微藻液中加入營(yíng)養(yǎng)液如 適量KN03及KH^cv微量元素及富油量的生長(zhǎng)激素(都是市售產(chǎn)品)。所產(chǎn)述微藻培養(yǎng)單 元裝置中內(nèi)設(shè)一橫向中心線隔板將整個(gè)培養(yǎng)單元裝置均等分成二個(gè)培養(yǎng)單元裝置，延長(zhǎng)單 元裝置長(zhǎng)度，實(shí)際上增加培養(yǎng)時(shí)間，有效利用空間，提高培養(yǎng)效率。培養(yǎng)單元裝置折流板位 置交叉排列可使接種微藻液在單元裝置中通過(guò)折流通道平行(平推流)呈S形流徑，攪拌 (裝置器)葉片多層交叉排列分布整個(gè)空間立體全方面攪拌使接種微藻液全方位湍動(dòng)而又 整體平行流動(dòng)(平推流流動(dòng))達(dá)到最大限度促進(jìn)微藻迅速繁殖生長(zhǎng)。在套管及葉片上設(shè)有 C02微噴嘴，C02可通過(guò)此微型噴嘴不斷向接種培養(yǎng)液中補(bǔ)充C02，使C02整個(gè)單元裝置中 培養(yǎng)液均勻充分混合分布均一，C02分布濃度接近完全相同，有利于微藻繁殖迅速生長(zhǎng)。 所述光照源全方位設(shè)置在單元裝置內(nèi)，發(fā)出類(lèi)似于自然太陽(yáng)光源或最適宜微藻生 長(zhǎng)光源，使整個(gè)單元裝置空間頻率和波長(zhǎng)全方位處于類(lèi)太陽(yáng)光照下，微藻能吸收到幾乎相 同于太陽(yáng)光的光照能量，在相同光照條件下繁殖由于是套管式光照源它處于管內(nèi)，避免了 光照裝置直接接觸微藻，產(chǎn)生受局部過(guò)熱不利于生產(chǎn)繁殖或死亡。 本實(shí)用新型提供的培養(yǎng)微藻的連續(xù)生產(chǎn)裝置的特點(diǎn)為 1、培養(yǎng)微藻的生產(chǎn)裝置結(jié)構(gòu)獨(dú)特，操作簡(jiǎn)單方便，占地面積小，能充分利用太陽(yáng) 光，節(jié)省電能，降低生產(chǎn)成本。 2、在連續(xù)生產(chǎn)裝置中每一個(gè)單元生產(chǎn)裝置設(shè)有中心線隔板及若干個(gè)折流板均勻 全方位以相同條件下迅速繁殖，沒(méi)有死角。 3、采用封閉式結(jié)構(gòu)以及能全天侯連續(xù)生產(chǎn)完全控制外來(lái)環(huán)境生物異物的污染，確 保微藻能正常迅速繁殖生長(zhǎng)。 4、采用電廠的C02氣源和其他C02源，變廢為寶，通過(guò)攪拌器套管上設(shè)置的C02噴 嘴及葉片上噴嘴使C02在反應(yīng)分布均勻，上下濃度均一，并通過(guò)此熱C02源能有效調(diào)節(jié)培養(yǎng) 溫度確保全天侯的培養(yǎng)溫度。 5、單元裝置由于科學(xué)合理設(shè)計(jì)，隔板、折流板及攪拌器獨(dú)特結(jié)構(gòu)，一出現(xiàn)不利于微 藻生長(zhǎng)現(xiàn)象，可打開(kāi)上蓋用高壓水噴槍極易清洗及進(jìn)行徹底消毒。 6、生產(chǎn)裝置既可以以培養(yǎng)微藻單元裝置進(jìn)行單獨(dú)生產(chǎn)，又能多個(gè)或上百單元裝置 順序排列疊合進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)，連續(xù)采集微藻裝置，保養(yǎng)維修簡(jiǎn)單。 7、只要進(jìn)行一次接種微藻，后續(xù)生產(chǎn)無(wú)需要再接種微藻。

圖1為培養(yǎng)微藻單元裝置的府視結(jié)構(gòu)示意圖 具體實(shí)施方案 本實(shí)用新型用下列具體實(shí)施方案結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明；但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍 并不限于下列具體實(shí)施方案。 本實(shí)用新型提供的封閉式平推流培養(yǎng)微藻的連續(xù)生產(chǎn)裝置，包括500個(gè)透明培養(yǎng) 單元裝置1，順序排列、上下疊合5層平行間隔排列固定在地面框架底座上的相互連通的連 續(xù)生產(chǎn)裝置；培養(yǎng)單元裝置高為2米，寬為3米，長(zhǎng)度40米內(nèi)設(shè)一橫向中心線隔板2將培養(yǎng) 單元裝置分成對(duì)稱(chēng)兩個(gè)長(zhǎng)方體形，在兩個(gè)長(zhǎng)方體形內(nèi)分別設(shè)有互相對(duì)稱(chēng)若干個(gè)間隔縱向交叉排列的直立折流板3，各相鄰的兩塊折流板一直立邊分別與單元裝置長(zhǎng)的外側(cè)邊或中心 線隔板相接，另一直立邊分別與中心線隔板或單元裝置長(zhǎng)的外側(cè)邊側(cè)邊間隔一定距離成折
流通道，微藻培養(yǎng)液在兩個(gè)長(zhǎng)方體內(nèi)連續(xù)平推流動(dòng)通過(guò)折流板折流通道呈S形流徑；光照
源4設(shè)在相鄰兩折流板的縱向端邊處及與長(zhǎng)的外側(cè)邊練接端處，在兩個(gè)長(zhǎng)方體內(nèi)平推流流 徑相鄰兩折流板間折流通道前端中間處設(shè)有管套式攪拌器5及單向出口 C02微型噴嘴，固 定在單元裝置的上蓋下支撐架上，上蓋沒(méi)有二氧氣排出氣調(diào)節(jié)孔，攪拌器軸上等距離相互 交叉設(shè)有3層葉片，每層葉片為6個(gè)葉片，呈60。角，C02微型噴嘴單向出口分別設(shè)在每層 攪拌器的套管壁孔處及葉片上，與單元裝置的C02供給系統(tǒng)相連接，構(gòu)成全方位立體均勻 攪拌，有效防止位在沉淀于壁上及攪拌器管等上，各層葉片的形狀相同；在各個(gè)培養(yǎng)單元裝 置的一端，設(shè)有折流通道，通道中設(shè)有調(diào)節(jié)泵6來(lái)調(diào)節(jié)平推流流速，另一端為沉淀池7，沉淀 池中設(shè)有超聲波沉淀器8，促使已培養(yǎng)液中產(chǎn)生的雨生紅球藻連續(xù)在沉淀池中沉淀，進(jìn)行收 集送至收集系統(tǒng)徑離心去水(回收水返回培養(yǎng)裝置中)或噴霧干燥得藻粉，再進(jìn)行處理得 生物汽柴油油品；電腦控制系統(tǒng)進(jìn)行裝置的連續(xù)生產(chǎn)自動(dòng)控制，見(jiàn)圖1。 培養(yǎng)雨生紅球藻在上述連續(xù)生產(chǎn)裝置中，裝入或連續(xù)裝入接種藻液，在來(lái)自電廠 C02存在下，連續(xù)平推流通過(guò)所述裝置，培養(yǎng)溫度25-35°C， ra為7. 0-7. 2，在太陽(yáng)光光照下 或光照源光照下迅速繁殖，已培養(yǎng)液在沉淀池中不斷沉淀收集雨生紅球藻，經(jīng)過(guò)沉淀后的 培養(yǎng)液再連續(xù)進(jìn)行培養(yǎng)。
權(quán)利要求一種封閉式平推流培養(yǎng)微藻的連續(xù)生產(chǎn)裝置，其特征在于包括至少一個(gè)透明培養(yǎng)單元裝置(1)，各個(gè)培養(yǎng)單元裝置順序排列、上下疊合1-10層平行間隔排列固定在地面或地面框架底座上的相互連通的連續(xù)生產(chǎn)裝置；所述培養(yǎng)單元裝置高為1-3米，寬為2-4米，長(zhǎng)度5-100米，內(nèi)設(shè)一橫向中心線隔板(2)將培養(yǎng)單元裝置分成對(duì)稱(chēng)兩個(gè)長(zhǎng)方體形，在兩個(gè)長(zhǎng)方體形內(nèi)分別設(shè)有互相對(duì)稱(chēng)若干個(gè)間隔縱向交叉排列的直立折流板(3)，各相鄰兩塊折流板一直立邊分別與單元裝置長(zhǎng)的外側(cè)邊或中心線隔板相連接，另一直立邊分別與中心線隔板或單元裝置長(zhǎng)的外側(cè)邊間隔一定距離構(gòu)成折流通道，微藻培養(yǎng)液在兩個(gè)長(zhǎng)方形體形內(nèi)連續(xù)平推流流動(dòng)通過(guò)折流板折流通道呈S形流徑；光照源(4)設(shè)在相鄰折流板的折流通道的縱向兩端邊處及與長(zhǎng)的外側(cè)邊連接端邊處；在兩個(gè)長(zhǎng)方體形內(nèi)相鄰兩折流板間中間折流通道前端處設(shè)有套管式攪拌器(5)和CO2微型噴嘴單向出口，固定在單元裝置的上蓋下支撐架上，在上蓋上設(shè)二個(gè)出氣調(diào)節(jié)孔，攪拌器軸上等距離相互交叉設(shè)有3-5層葉片，每層葉片為3-6片漿式葉片，呈60-120°角，CO2微型噴嘴單向出口分別設(shè)在每層攪拌器的套管壁孔及葉片上，與單元裝置的CO2供給系統(tǒng)相連接，各層葉片的形狀可以相同或不同；培養(yǎng)單元裝置的一端為折流通道，中間設(shè)有調(diào)節(jié)泵(6)，另一端為沉淀池(7)，沉淀池中設(shè)有超聲波沉淀器(8)，微藻連續(xù)在沉淀池中沉淀濃聚收集送至收集系統(tǒng)；電腦控制系統(tǒng)，進(jìn)行裝置連續(xù)生產(chǎn)自動(dòng)控制。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種封閉式平推流培養(yǎng)微藻的連續(xù)生產(chǎn)裝置，該裝置包括至少一個(gè)透明培養(yǎng)單元裝置，各個(gè)培養(yǎng)單元裝置順序排列、上下疊合1至10層平行間隔排列固定在地面或地面框架底座上的相互連通的連續(xù)生產(chǎn)裝置，單元裝置高1-3米，寬2-4米，長(zhǎng)5-100米，內(nèi)設(shè)橫向中心線隔板，若干個(gè)折流板及光照源，套管式攪拌器，CO2微型噴嘴單向出口，沉淀池，超聲波沉淀器及自動(dòng)控制裝置。該裝置結(jié)構(gòu)獨(dú)特，操作簡(jiǎn)單、空間利用率高，成本低，全天候高效封閉式平推流的連續(xù)生產(chǎn)裝置，可廣泛適用于各種微藻特別富油微藻的生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C12R1/89GK201485465SQ2009202168
公開(kāi)日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者王逢旦 申請(qǐng)人:王逢旦