一種光合微生物培養(yǎng)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光合微生物培養(yǎng)裝置，涉及生物反應(yīng)器【技術(shù)領(lǐng)域】，既能保持培養(yǎng)裝置的溫度控制能力，還能提高培養(yǎng)裝置的光能利用率。本發(fā)明公開的光合微生物培養(yǎng)裝置包括：盛有培養(yǎng)液的跑道池，其中，所述跑道池內(nèi)還設(shè)有至少一個(gè)由透明材料制成的隔板槽，所述隔板槽的封閉端伸入所述培養(yǎng)液的液面以下、所述隔板槽的敞開端在所述培養(yǎng)液的液面以上；各個(gè)所述隔板槽的封閉端依次相連所形成的延伸面將所述跑道池中培養(yǎng)液所占的區(qū)域分為上下兩部分，其中，上部區(qū)域與下部區(qū)域體積之比為1:1～10。本發(fā)明公開的光合微生物培養(yǎng)裝置適用于光合微生物的培養(yǎng)過程。
【專利說明】一種光合微生物培養(yǎng)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物反應(yīng)器，尤其涉及一種光合微生物培養(yǎng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]光合微生物或植物細(xì)胞，可利用太陽能、水和簡單的礦物質(zhì)合成有機(jī)物及氫氣、甲烷等形式無機(jī)物。微藻就是其中一個(gè)典型代表，它是一類在陸地、海洋分布廣泛，營養(yǎng)豐富、光合利用度高的自養(yǎng)植物，細(xì)胞代謝產(chǎn)生的多糖、蛋白質(zhì)、色素等，使其在食品、醫(yī)藥、基因工程、液體燃料等領(lǐng)域具有良好的開發(fā)前景。
[0003]目前,微藻的商業(yè)化規(guī)模培養(yǎng)主要為開放池式養(yǎng)殖。開放式的光生物反應(yīng)器構(gòu)建簡單、成本低廉、操作簡單，但光照主要集中在藻液表面，無法照射到藻液中下層，導(dǎo)致藻液對(duì)光的利用率不足。
[0004]為了解決開放池式養(yǎng)殖藻液光利用率不高的缺點(diǎn)，現(xiàn)有技術(shù)在頂端敞開的培養(yǎng)池表面放置一個(gè)板狀物，該板狀物由透明或半透明材料制成，板上開有數(shù)個(gè)直徑相同的圓孔，按一定規(guī)律排列。通過這些圓孔，向培養(yǎng)池中插入一些透明或半透明材料制成的管狀結(jié)構(gòu)，管的位 置可以根據(jù)培養(yǎng)池中的培養(yǎng)液液面高度進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到增加培養(yǎng)液受光面積的目的。但是，在培養(yǎng)池表面放置板狀物會(huì)阻礙培養(yǎng)池和外界的氣體交換，雖然增加了受光面積，但降低了培養(yǎng)池的溫度控制能力，造成培養(yǎng)液溫度過高，容易導(dǎo)致培養(yǎng)的光合微生物死亡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主要目的在于，提供一種光合微生物培養(yǎng)裝置，既能保持培養(yǎng)裝置的溫度控制能力，還能提高培養(yǎng)裝置的光能利用率。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—方面，本發(fā)明提供了一種光合微生物培養(yǎng)裝置，其中，包括盛有培養(yǎng)液的跑道池，所述跑道池內(nèi)還設(shè)有至少一個(gè)由透明材料制成的隔板槽，所述隔板槽的封閉端伸入所述培養(yǎng)液的液面以下、所述隔板槽的敞開端在所述培養(yǎng)液的液面以上；
[0008]各個(gè)所述隔板槽的封閉端依次相連所形成的延伸面將所述跑道池中培養(yǎng)液所占的區(qū)域分為上下兩部分，其中，上部區(qū)域與下部區(qū)域體積之比為1:1~10。
[0009]可選地，所述隔板槽寬度為5~30cm ;和/或
[0010]各個(gè)所述隔板槽之間的間距為I~IOcm ;和/或
[0011]所述隔板槽伸入到所述培養(yǎng)液液面中的距離為所述隔板槽寬度的I~5倍；和/或
[0012]所述隔板槽的封閉端與所述跑道池池底之間的距離小于或等于10cm。
[0013]優(yōu)選地，所述隔板槽寬度為10~30cm，進(jìn)一步地，所述隔板槽寬度為15~20cm。
[0014]優(yōu)選地，各個(gè)所述隔板槽之間的間距為I~5cm，進(jìn)一步地，各個(gè)所述隔板槽之間的間距為I~3cm。[0015]優(yōu)選地，所述隔板槽伸入到所述培養(yǎng)液液面中的距離為所述隔板槽寬度的2~3倍。
[0016]優(yōu)選地，所述隔板槽底部與所述跑道池池底之間的距離為3~5cm。
[0017]進(jìn)一步地，所述光合微生物培養(yǎng)裝置還包括設(shè)在所述跑道池底部的曝氣系統(tǒng)，和/或還包括設(shè)在所述跑道池中的攪拌槳。
[0018]具體地，所述曝氣系統(tǒng)由至少一排導(dǎo)管組成，所述導(dǎo)管沿著所述跑道池長度的方向設(shè)置，和/或所述導(dǎo)管沿著所述跑道池寬度的方向設(shè)置。
[0019]進(jìn)一步地，所述光合微生物培養(yǎng)裝置還包括設(shè)在所述隔板槽之上的用于固定所述隔板槽的固定架。
[0020]進(jìn)一步地，所述的光合微生物培養(yǎng)裝置的所述隔板槽底部連接有用于向所述隔板槽內(nèi)注入水的管道分布結(jié)構(gòu)。
[0021]可選地，所述隔板槽底部為弧形或錐形；或者所述隔板槽以一定角度伸入到所述
培養(yǎng)液中。
[0022]本發(fā)明實(shí)施例提供的光合微生物培養(yǎng)裝置，在跑道池中設(shè)置至少一個(gè)隔板槽，該隔板槽起到了分光的作用，增大了培養(yǎng)液的受光面積，從而使所培養(yǎng)的光合微生物接受盡量多的光；各個(gè)隔板槽13的封閉端依次相連所形成的延伸面將跑道池12中培養(yǎng)液11所占的區(qū)域分為上下兩部分，其中，上部區(qū)域Vl (即見光區(qū))與下部區(qū)域V2(即弱見光區(qū))體積之比為1:1~10，且由于光合微生物在培養(yǎng)液中處于隨機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，那么光合微生物在見光區(qū)和弱見光區(qū)的停留時(shí)間之比也為1:1~10，該比例符合了光合微生物生長的光暗循環(huán)效應(yīng)，使得光合微生物不至于長時(shí)間暴露在見光區(qū)使其生長活性下降，又能使光合微生物在生長后能夠進(jìn)入弱見光區(qū)進(jìn)行充分休息、且不至于使其在暗區(qū)停歇時(shí)間過長而導(dǎo)致生長活性降低，這樣能夠最大程度的滿足光合微生物的生長要求，從而有效地提高了光能利用率；并且弱見光區(qū)光輻射能量低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于見光區(qū)獲得的光輻射能量，對(duì)于整個(gè)培養(yǎng)體系來說，是一個(gè)溫度的緩沖體系，能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)體系溫度的自我調(diào)節(jié)。
[0023]也就是說，本發(fā)明實(shí)施例提供的光合微生物培養(yǎng)裝置，通過在跑道池中設(shè)置隔板槽、且使跑道池12中見光區(qū)的培養(yǎng)液體積與弱見光區(qū)的培養(yǎng)液體積之比為1:1~10，這樣既提高了培養(yǎng)裝置的光能利用率，又能夠保持培養(yǎng)裝置溫度的自我控制能力，從而有效地提高了光合微生物的生長效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種光合微生物培養(yǎng)裝置的俯視圖；
[0026]圖2為圖1中對(duì)稱的A-A面的一半的剖視圖；
[0027]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種光合微生物培養(yǎng)裝置的俯視圖；
[0028]圖4為圖3中對(duì)稱的A-A面的一半的剖視圖；
[0029]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種光合微生物培養(yǎng)裝置的剖視圖；[0030]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種光合微生物培養(yǎng)裝置的剖視圖；
[0031]圖7為常規(guī)跑道池的俯視圖；
[0032]圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種光合微生物培養(yǎng)裝置的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0034]如圖1和圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光合微生物培養(yǎng)裝置，其中，包括盛有培養(yǎng)液11的跑道池12，跑道池12內(nèi)還設(shè)有至少一個(gè)由透明材料制成的隔板槽13，隔板槽13的封閉端伸入培養(yǎng)液11的液面以下、隔板槽13的敞開端在培養(yǎng)液11的液面以上；各個(gè)隔板槽13的封閉端依次相連所形成的延伸面將跑道池12中培養(yǎng)液11所占的區(qū)域分為上下兩部分，其中，上部區(qū)域Vl與下部區(qū)域V2體積之比為1:1~10。
[0035]本發(fā)明實(shí)施例提供的光合微生物培養(yǎng)裝置，在跑道池12中設(shè)置至少一個(gè)隔板槽13，該隔板槽13起到了分光的作用，增大了培養(yǎng)液的受光面積，從而使所培養(yǎng)的光合微生物接受盡量多的光；各個(gè)隔板槽13的封閉端依次相連所形成的延伸面將跑道池12中培養(yǎng)液11所占的區(qū)域分為上下兩部分，其中，上部區(qū)域Vl (即見光區(qū))與下部區(qū)域V2(即弱見光區(qū))體積之比為1:1~10,且由于光合微生物在培養(yǎng)液中處于隨機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài),那么光合微生物在見光區(qū)和弱見光區(qū)的停留時(shí)間之比也為1:1~10，該比例符合了光合微生物生長的光暗循環(huán)效應(yīng)，使得光合微生物不至于長時(shí)間暴露在見光區(qū)使其生長活性下降，又能使光合微生物在生長后能夠進(jìn)入弱見光區(qū)進(jìn)行充分休息、且不至于使其在暗區(qū)停歇時(shí)間過長而導(dǎo)致生長活性降低，這樣能夠最大程度的滿足光合微生物的生長要求，從而有效地提高了光能利用率；并且弱見光區(qū)光輻射能量低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于見光區(qū)獲得的光輻射能量，對(duì)于整個(gè)培養(yǎng)體系來說，是一個(gè)溫度的緩沖體系，能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)體系溫度的自我調(diào)節(jié)。
[0036]也就是說，本發(fā)明實(shí)施例提供的光合微生物培養(yǎng)裝置，通過在跑道池12中設(shè)置隔板槽13、且使跑道池12中見光區(qū)的培養(yǎng)液體積Vl與弱見光區(qū)的培養(yǎng)液體積V2之比為1:1~10，這樣既提高了培養(yǎng)裝置的光能利用率，又能夠保持培養(yǎng)裝置溫度的自我控制能力，從而有效地提高了光合微生物的生長效率。
[0037]需要說明的是，各個(gè)隔板槽13的封閉端可以位于同一平面，也可以不在同一平面上；當(dāng)各個(gè)隔板槽13的封閉端在同一平面時(shí)，各個(gè)隔板槽13的封閉端依次相連所形成的延伸面為一個(gè)平整的平面；當(dāng)各個(gè)隔板槽13的封閉端不在同一平面時(shí)，各個(gè)隔板槽13的封閉端依次相連所形成的延伸面為一個(gè)彎曲的、不平整的面；總之，只要該延伸面能夠?qū)⑴艿莱?2中培養(yǎng)液11所占的區(qū)域分為上下兩部分即可，本發(fā)明對(duì)此不作限定。
[0038]見光區(qū)的體積Vl與弱見光區(qū)的體積V2之比為1:1~10，主要通過隔板槽13的寬度L2、各個(gè)隔板槽13之間的間距L3、隔板槽13伸入到培養(yǎng)液11液面中的距離L4以及隔板槽13底部與跑道池12池底之間的距離L5等參數(shù)的數(shù)值來確定的。
[0039] 具體地，如圖2所示，培養(yǎng)液11的深度LI為20~40cm，比如20cm、25cm、30cm、35cm 或 40cmo[0040]隔板槽13為開放式楔形、或底部為球形或蛋尖形的梯形或矩形結(jié)構(gòu)。隔板槽13可以如圖1所示平行于跑道池12的長度方向設(shè)置，也可以垂直于跑道池12的長度方向設(shè)置。
[0041]隔板槽13的寬度L2為5~30cm，優(yōu)選為10~30cm，進(jìn)一步優(yōu)選為15~20cm，比如 5cm、7cm、10cm、12cm、15cm、17cm、20cm、22cm、25cm、27cm 或 30cmo
[0042]各個(gè)隔板槽13之間的間距L3為I~10cm，優(yōu)選為I~5cm，進(jìn)一步優(yōu)選為I~3cm,比如 lcm、2cm、3cm、4cm、5cm、6cm、7cm、8cm、9cm 或 IOcm ;需要說明的是，各個(gè)隔板槽 13之間可以等間距分布，也可以不等間距分布，總之，只要各個(gè)隔板槽13之間的間距L3在上述范圍內(nèi)即可；另外，隔板槽13與跑道池12側(cè)壁121之間的間距也可以為I~10cm，優(yōu)選為 I ~5cm,進(jìn)一步優(yōu)選為 I ~3cm,比如 lcm、2cm、3cm、4cm、5cm、6cm、7cm、8cm、9cm 或 IOcm0
[0043]隔板槽13伸入到培養(yǎng)液11液面中的距離L4為隔板槽13寬度L2的I~5倍，優(yōu)選為2~3倍，比如為I倍、1.5倍、2倍、2.5倍、3倍、3.5倍、4倍、4.5倍或5倍。
[0044]設(shè)置隔板槽13之后，增加了單位占地面積下的養(yǎng)殖光照面積，該增加的面積的倍數(shù)為:(2XL4+L2+L3)/(L2+L3)，最優(yōu)參數(shù)下，該倍數(shù)約為5~10。增加的光照面積，減輕了強(qiáng)光對(duì)表層培養(yǎng)液中光合微生物的傷害，同時(shí)該條件下獲得的光照條件可以滿足光合微生物獲得更高的光能轉(zhuǎn)化效率，以實(shí)現(xiàn)跑道池12單位占地面積量的大幅度提高。
[0045]隔板槽13底部與跑道池12池底122之間的距離L5為小于或等于10cm，優(yōu)選為3 ~5cm,比;^口 lcm、2cm、3cm、4cm、5cm、6cm、7cm、8cm、9cm 或 IOcm0
[0046]限制了隔板槽13底 部與跑道池12池底之間的距離L5，這樣，可以將弱見光區(qū)的體積范圍控制在100L/m2以內(nèi)，優(yōu)選為30~50L/m2。L5 ( 10cm，這樣，光合微生物將不會(huì)長時(shí)間積累在跑道池12底部的弱見光區(qū)，而能隨機(jī)的浮動(dòng)到見光區(qū)，從而有效地提高了產(chǎn)量；并且，限制L5的深度，還能減少隔板槽13下部的培養(yǎng)液的體積，可以使單面占地面積的養(yǎng)殖體積控制在100L/m2以內(nèi)，優(yōu)選為50L/m2以內(nèi)，這樣可以有效地實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)裝置自身的溫度控制，當(dāng)然，也可以通過向跑道池12內(nèi)添加水來協(xié)助培養(yǎng)液11的溫度控制。
[0047]需要說明的是，隔板槽13的寬度L2、各個(gè)隔板槽13之間的間距L3、隔板槽13伸入到培養(yǎng)液11液面中的距離L4以及隔板槽13底部與跑道池12池底之間的距離L5等參數(shù)的具體數(shù)值，只要其中至少一個(gè)參數(shù)落在上述限定的范圍內(nèi)即可，當(dāng)然，優(yōu)選地，L2、L3、L4及L5可以同時(shí)落在各自限定的范圍內(nèi)，即通過L2、L3、L4及L5參數(shù)的具體數(shù)值和比例的相互配合來使見光區(qū)的體積Vl與弱見光區(qū)的體積V2之比為1:1~10。
[0048]本發(fā)明實(shí)施例中，跑道池12可以為各種形狀、各種尺寸，比如可以為長方形跑道池、圓形跑道池、多回路跑道池、低長寬比矩形跑道池等，本發(fā)明對(duì)此不作限定；當(dāng)然，本發(fā)明實(shí)施例中也可以包括常規(guī)跑道池所具有的攪拌槳14，以促進(jìn)跑道池中培養(yǎng)液的循環(huán)流動(dòng)，對(duì)于攪拌槳14的具體形狀、參數(shù)等本發(fā)明不作限定。
[0049]具體地，隔板槽13由透明材料制成，這些透明材料可以為無機(jī)材料，比如玻璃、透明陶瓷等，也可以為有機(jī)材料，比如聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚苯乙烯PS、聚碳酸酯PC、透明丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS等。
[0050]可選地，本發(fā)明實(shí)施例提供的光合微生物培養(yǎng)裝置還可以包括設(shè)在跑道池12底部的曝氣系統(tǒng)(未示出)。具體地，該曝氣系統(tǒng)可以由至少一排導(dǎo)管(未示出)組成?？蛇x地，導(dǎo)管可以沿著跑道池12長度的方向設(shè)置，和/或?qū)Ч芤部梢匝刂艿莱?2寬度的方向設(shè)置；也就是說，導(dǎo)管可以僅沿著跑道池12長度的方向一排排縱向設(shè)置、可以沿著跑道池12寬度的方向一排排橫向設(shè)置、或者縱橫交錯(cuò)既沿著跑道池12長度的方向設(shè)置也沿著跑道池12寬度的方向設(shè)置。
[0051]導(dǎo)管上的氣孔可以垂直朝上，也可以以一定角度傾斜朝上，優(yōu)選地這些孔可以朝向培養(yǎng)液11循環(huán)流動(dòng)的方向，具體地，可以通過一排排設(shè)置的導(dǎo)管持續(xù)向培養(yǎng)液11中曝氣、也可以通過各排導(dǎo)管依次間歇性的向培養(yǎng)液11中曝氣，氣體通過孔進(jìn)入培養(yǎng)液11并推動(dòng)培養(yǎng)液11循環(huán)流動(dòng)，這樣本發(fā)明實(shí)施例可以僅通過曝氣系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)液11的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，而取消攪拌槳14的設(shè)置；當(dāng)然，本發(fā)明實(shí)施例也可以保留攪拌槳14的設(shè)置，采用曝氣系統(tǒng)與攪拌槳14的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)液11的循環(huán)運(yùn)動(dòng)。
[0052]具體地，曝氣可以通入空氣，也可以通入二氧化碳與空氣的混合氣，且二氧化碳與空氣的比例可以為0.01~10%。
[0053]曝氣系統(tǒng)可以增強(qiáng)光合微生物的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，從而充分利用隔板槽13分散的光照，進(jìn)一步提高光合微生物的光合作用效率。
[0054]可選地，如圖3和圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的光合微生物培養(yǎng)裝置還可以包括設(shè)在隔板槽13之上的固定架15，用于固定隔板槽13以使隔板槽13伸入到培養(yǎng)液液面中的距離L4保持穩(wěn)定。具體地，固定架15可以垂直于隔板槽13的長度方向設(shè)置、橫跨各個(gè)隔板槽13，固定架15的兩端可以固定在跑道池12的側(cè)壁上，即固定架15可以橫跨整個(gè)跑道池或半面跑道池，這樣，固定架15壓在各個(gè)隔板槽13之上從而將其固定、以使隔板槽13伸入到培養(yǎng)液液面中的距離L4保持穩(wěn)定，從而防止在培養(yǎng)液11浮力作用下隔板槽13伸入到培養(yǎng)液液面中的距離L4上下變化。
[0055]固定架15的上表面可以如圖4所不平行于培養(yǎng)液11液面,這樣,隔板槽13將垂直伸入培養(yǎng)液11液面以下；或者，固定架15的上表面也可以以一定角度傾斜于培養(yǎng)液11液面，這樣，隔板槽13將以一定角度傾斜伸入培養(yǎng)液11液面以下、隔板槽13的敞開端131可以朝向某一方向，比如朝向南方，從而能夠適應(yīng)多種日照條件，有效地提高了光能利用率。
[0056]優(yōu)選地，固定架15兩端可活動(dòng)的設(shè)在跑道池12的側(cè)壁上，因而通過調(diào)節(jié)固定架15的兩端可以隨意地使隔板槽13以一定角度傾斜伸入培養(yǎng)液11液面以下、或使隔板槽13垂直伸入培養(yǎng)液11液面以下，這樣，可以使隔板槽13的敞開端可以隨著太陽的位置轉(zhuǎn)動(dòng)、即使隔板槽13的敞開端一直朝向太陽，從而更加有效地利用太陽光以促進(jìn)光合微生物的生長。
[0057]需要說明地是，本發(fā)明實(shí)施例中，固定架15的材質(zhì)可以為鋼材、高強(qiáng)度塑料等。當(dāng)然，也可以采用繩代替固定架15，比如透明繩、鋼絲等，繩設(shè)在隔板槽13之上、兩端可以固定在跑道池12側(cè)壁上，總之，只要能使隔板槽13伸入到培養(yǎng)液液面中的距離L4保持穩(wěn)定即可，本發(fā)明對(duì)此不作限定。
[0058]另外，如圖5和圖 6所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的光合微生物培養(yǎng)裝置中，隔板槽13的底部可以連接有管道分布結(jié)構(gòu)16，用于向隔板槽13內(nèi)注入水以調(diào)節(jié)培養(yǎng)液的溫度。具體地，每個(gè)隔板槽13的底部都可以設(shè)有開口并連接有管道161，各個(gè)管道161又連接到主管道162，主管道162通過各個(gè)管道161可以向各個(gè)隔板槽13中注水，以調(diào)節(jié)培養(yǎng)液的溫度，比如，當(dāng)培養(yǎng)液溫度較高時(shí)，可以向隔板槽13中注入溫度較低的水，以降低培養(yǎng)液的溫度?？蛇x地，主管道162可以與冷凝設(shè)備(未示出)相連，這樣，當(dāng)隔板槽13中的水溫度升高后，可以通過冷凝設(shè)備將這些水降溫，再循環(huán)注入隔板槽13，以實(shí)現(xiàn)冷卻水的循環(huán)。主管道162上還可以設(shè)有水閘、水表、水泵等，以控制給/排水時(shí)間、流量及流速等，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不作詳細(xì)描述。
[0059]具體地，隔板槽13的底部可以為矩形，也可以如圖5所示為弧形、或如圖6所示為錐形，這樣可以有利于實(shí)現(xiàn)隔板槽13內(nèi)的水的回流，以防止隔板槽13內(nèi)排水后有明顯的積水現(xiàn)象發(fā)生。
[0060]另外，每個(gè)隔板槽13的外壁可以設(shè)有至少一個(gè)毛刷(未示出)，定期或不定期的洗刷隔板槽13的外壁，從而防止光合微生物貼附在隔板槽13外壁上。具體地，毛刷可以為軌道式毛刷或拖拉式毛刷，只要能起到洗刷隔板槽13外壁的作用即可，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不作限定。
[0061]本發(fā)明實(shí)施例提供的光合微生物培養(yǎng)裝置，隔板槽的設(shè)置增大了培養(yǎng)液的受光面積，并且可以調(diào)節(jié)隔板槽敞開端的朝向，從而能夠適應(yīng)多種日照條件，有效地提高了光能利用率；跑道池與隔板槽構(gòu)成了一個(gè)半封閉的養(yǎng)殖體系，在不影響跑道池內(nèi)氣體交換和溫度控制的前提下，能夠有效地減少外界污染物的影響；曝氣系統(tǒng)的設(shè)置促進(jìn)了培養(yǎng)液的循環(huán)流動(dòng)及培養(yǎng)液中二氧化碳和溶解氧的排放；管道分布結(jié)構(gòu)的設(shè)置，進(jìn)一步提高了光合微生物培養(yǎng)裝置的溫度控制能力，減少了因溫度過高導(dǎo)致的光合微生物死亡率。
[0062]本發(fā)明實(shí)施例提供的光合微生物培養(yǎng)裝置，整個(gè)培養(yǎng)裝置的設(shè)計(jì)為聯(lián)通的，密集排列的隔板槽連成一線，培養(yǎng)裝置下部聯(lián)通，通過攪拌、氣泵與曝氣使培養(yǎng)液混合流動(dòng)，液體流動(dòng)速度根據(jù)光合微生物的沉降速度而定。通過L2到L5的參數(shù)的選擇或相互配合，使得光合微生物在隔板槽之間的見光區(qū)的體積Vl和隔板槽下方靠近池底部弱見光區(qū)的體積V2的比例在1:1~10的范圍內(nèi)。由于光合微生物在培養(yǎng)池中處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，可以隨機(jī)的運(yùn)動(dòng)到見光區(qū)和弱見光區(qū)， 從整體角度看，光合微生物在見光區(qū)和弱見光區(qū)的停留時(shí)間比例直接由培養(yǎng)體系的見光區(qū)和弱見光區(qū)的體積比例決定，那么，光合微生物在見光區(qū)和弱見光區(qū)的停留時(shí)間之比也為1:1~10，這非常符合光合微生物生長的光暗循環(huán)效應(yīng)，使得光合微生物不至于長時(shí)間暴露在見光區(qū)，使其生長活性下降；同時(shí)使得光合微生物在生長后能夠進(jìn)入弱見光區(qū)進(jìn)行充分休息，又不至于使得光合微生物在暗區(qū)停歇時(shí)間過長而導(dǎo)致生長活性降低，能夠最大程度的滿足光合微生物的生長要求。另外，弱見光區(qū)光輻射能量低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于見光區(qū)獲得光輻射能量，對(duì)于整個(gè)培養(yǎng)體系來說，是一個(gè)溫度的緩沖體系，能夠幫助整個(gè)體系實(shí)現(xiàn)溫度的自我調(diào)節(jié)。
[0063]為了進(jìn)一步描述本發(fā)明實(shí)施例提供的光合微生物培養(yǎng)裝置，下面通過具體實(shí)施例詳細(xì)描述。
[0064]對(duì)比例
[0065]如圖7所示,采用常規(guī)跑道池培養(yǎng)微擬球藻(Nannochoropsis.sp)。跑道池12的流道長Lll為30米、寬L12為2米；在距跑道池12側(cè)壁10米、距另一側(cè)壁20米處設(shè)有攪拌槳14，攪拌槳14為由一根轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)的葉輪，有8個(gè)葉片，相互間隔45度角，攪拌槳14轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為20厘米，進(jìn)入培養(yǎng)液的部分為15厘米。跑道池12中培養(yǎng)液11的平均深度20厘米，養(yǎng)殖體積為200L/m2。
[0066]培養(yǎng)液11采用改進(jìn)市培養(yǎng)基(KNO3濃度為1.45g/L，KH2PO4為0.12g/L)，細(xì)胞接種密度為0.05g/L。培養(yǎng)周期內(nèi)，平均氣溫和光照條件為:8:00時(shí)17?，700μπιΟ1/πι2Λ ；12: OO 時(shí) 21 °C，1550 μ mol/m2/s ; 17:00 時(shí) 15 °C，350 μ mol/m2/s。培養(yǎng)過程中通過二氧化碳鋼瓶實(shí)現(xiàn)二氧化碳的供應(yīng)，每天補(bǔ)充少量水以彌補(bǔ)水蒸發(fā)的損耗，維持培養(yǎng)液11初始深度。
[0067]連續(xù)培養(yǎng)7天，取樣測定，跑道池12的藻細(xì)胞濃度為0.64g/L，單位面積藻細(xì)胞產(chǎn)量為 16.9g/m2/d。
[0068]實(shí)施例1
[0069]如圖1所不，米用光合微生物培養(yǎng)裝置培養(yǎng)微擬球藻。其中，光合微生物培養(yǎng)裝置的跑道池12與對(duì)比例中跑道池12的結(jié)構(gòu)及尺寸相同，即跑道池12的流道長為30米、寬為2米；在距跑道池12側(cè)壁10米、距另一側(cè)壁20米處設(shè)有攪拌槳14，攪拌槳14為由一根轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)的葉輪，有8個(gè)葉片，相互間隔45度角，攪拌槳14轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為20厘米，進(jìn)入培養(yǎng)液的部分為15厘米。
[0070]跑道池12中分布10組板式隔板槽13，每組隔板槽13均平行于跑道池12長度的方向設(shè)置、且每組隔板槽13均由5個(gè)隔板槽13組成，隔板槽13長度L13為5米；隔板槽13的材料用透明有機(jī)玻璃PMMA制備。
[0071]隔板槽13分布的剖面結(jié)構(gòu)如圖2所示，培養(yǎng)液11深度LI為30厘米；隔板槽13距跑道池12池底的距離L5為5厘米，隔板槽13伸入到培養(yǎng)液11中的深度L4為25厘米；隔板槽13寬度L2為15厘米；各個(gè)隔板槽13之間的間隔L3為3厘米；養(yǎng)殖體積為112.5L/m2。隔板槽13的布局，可以使直接照射到培養(yǎng)液11表層的高光強(qiáng)，分散到隔板槽13的分布面上，且將光引入到培養(yǎng)體系的內(nèi)部。
[0072]培養(yǎng)液11也采用改進(jìn)f/2培養(yǎng)基(KNO3濃度為1.45g/L，KH2PO4為0.12g/L)，細(xì)胞接種密度為0.05g/L。培養(yǎng)周期內(nèi)，平均氣溫和光照條件為:8:00時(shí)17?，700μπιΟ1/πι2/s ；12:00 時(shí) 21°C，1550ymol/m2/s ；17:00 時(shí) 15°C，350 μ mol/m2/s。培養(yǎng)過程中通過二氧化碳鋼瓶實(shí)現(xiàn)二氧化碳的供應(yīng)，每天補(bǔ)充少量水以彌補(bǔ)水蒸發(fā)的損耗，維持培養(yǎng)液11初始深度。
[0073]正午時(shí)分，向隔板槽12中注入5厘米高度的水，維持整個(gè)培養(yǎng)體系的溫度不超過35°C;傍晚時(shí)分，排去隔板槽12中注入的水，同時(shí)對(duì)隔板槽12的外壁進(jìn)行清理，以保持良好的透光性。
[0074]連續(xù)培養(yǎng)7天，取樣測定，藻細(xì)胞濃度為1.8g/L，單位面積藻細(xì)胞產(chǎn)量為28.1g/m2/cL
[0075]與對(duì)比例相比，實(shí)施例1的養(yǎng)殖密度為常規(guī)跑道池的2.8倍；單位面積藻細(xì)胞產(chǎn)量比常規(guī)跑道池提高了 40%?？梢?，實(shí)施例1的光合微生物培養(yǎng)裝置有效地提高了光能利用率從而有效地提高了微藻的生長效率。
[0076]實(shí)施例2
[0077]在實(shí)施例1提供的光合微生物培養(yǎng)裝置基礎(chǔ)上，在跑道池12的底部增加了曝氣系統(tǒng)的布置。布?xì)夥绞娇梢詾?1)通過導(dǎo)管橫向通入，可以采用持續(xù)曝氣或多排橫管間歇式推進(jìn)曝氣；也可以為方式2)縱向通入。在曝氣情況下，取消攪拌槳的投入。曝氣通入二氧化碳與空氣的混合氣、且二者比例可以為0.01~10%。曝氣系統(tǒng)可以增強(qiáng)藻液的運(yùn)動(dòng)，充分利用隔板槽12系統(tǒng)分散的光照，進(jìn)一步提高微藻的光合作用效率。
[0078] 利用該改進(jìn)的裝置養(yǎng)殖微擬球藻。培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)液為普通BGll培養(yǎng)基，細(xì)胞接種密度為0.3g/L。培養(yǎng)周期內(nèi)，平均氣溫和光照條件為:8:00時(shí)19?，950μπιΟ1/πι2Λ ；12:00 時(shí) 33°C,1850ymol/m2/s ; 17:00 時(shí) 25°C，450 μ mol/m2/s。培養(yǎng)過程中每天補(bǔ)充少量水以彌補(bǔ)水蒸發(fā)的損耗，維持培養(yǎng)液的初始深度。曝氣為二氧化碳與空氣的混合氣、且二者比例為1%。
[0079]培養(yǎng)周期內(nèi)，向隔板槽12中注水以維持整個(gè)培養(yǎng)體系的溫度、以及對(duì)隔板槽12外壁進(jìn)行清理以保持透光性的操作過程與實(shí)施例1相同，此處不再重復(fù)贅述。
[0080]連續(xù)培養(yǎng)10天，取樣測定，藻細(xì)胞濃度為3.71g/L，單位面積藻細(xì)胞產(chǎn)量為39.5g/m2/cL
[0081]同期培養(yǎng)的斜生柵藻(Scenedesmus obiiqnus)、雨生紅球藻(Haematococcuspluvialis)、小球藻(Chlorella.sp)、螺旋藻(Spirulina.sp)等不同藻種均獲得比傳統(tǒng)跑道池高出30%以上的產(chǎn)量。
[0082]實(shí)施例3
[0083]如圖8所示，采用光合微生物培養(yǎng)裝置培養(yǎng)微擬球藻。其中，跑道池12的流道長Lll為10米、寬L12為I米。順著跑道池12寬度方向上設(shè)有若干組隔板槽13，每組隔板槽組由30個(gè)隔板槽12組成，并且采用鋼架15結(jié)構(gòu)固定隔板槽組。
[0084]隔板槽13由普通玻璃制備，長度L14為90厘米、寬度為30厘米；各個(gè)隔板槽13之間的間隔為I厘米。培養(yǎng)液11深度為40厘米，隔板槽12伸入到培養(yǎng)液11中的深度為37厘米、隔板槽12底部距跑道池12池底的距離為3厘米；養(yǎng)殖體積為67L/m2。順著隔板槽12的方向設(shè)有曝氣系統(tǒng) ，曝氣為二氧化碳與空氣的混合氣、且二者比例為5%。
[0085]利用該裝置養(yǎng)殖斜生柵藻和小球藻。培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)液為普通BGll培養(yǎng)基，細(xì)胞接種密度均為0.5g/L。培養(yǎng)周期內(nèi)，平均氣溫和光照條件為:8:00時(shí)241:，80(^11101/1112/s ；12:00 時(shí) 27°C，1800ymol/m2/s ；17:00 時(shí) 23°C，350 μ mol/m2/s。每天補(bǔ)充少量水以彌補(bǔ)水蒸發(fā)的損耗，維持培養(yǎng)液的初始深度。
[0086]正午時(shí)分，向隔板槽12中注入15厘米高度的水，維持整個(gè)培養(yǎng)體系的溫度不超過32°C;傍晚時(shí)分，排去隔板槽12中注入的水，同時(shí)對(duì)隔板槽12的外壁進(jìn)行清理，以保持良好的透光性。
[0087]連續(xù)培養(yǎng)5天，取樣測定，斜生柵藻的藻細(xì)胞濃度可達(dá)3.7g/L，單位面積藻細(xì)胞產(chǎn)量可達(dá)42.3g/m2/d ;小球藻的藻細(xì)胞濃度可達(dá)4.lg/L，單位面積藻細(xì)胞產(chǎn)量可達(dá)48.2g/m2/d0
[0088]實(shí)施例4
[0089]在實(shí)施例3提供的光合微生物培養(yǎng)裝置基礎(chǔ)上，在隔板槽12底部增設(shè)管道分布結(jié)構(gòu)，以便于自動(dòng)實(shí)現(xiàn)隔板槽12內(nèi)水的注入和清洗排放。每個(gè)隔板槽13的底部都設(shè)有開口并連接有管道，各個(gè)管道又連接到主管道，主管道通過各個(gè)管道可以向各個(gè)隔板槽13中注水，以調(diào)節(jié)培養(yǎng)液的溫度，比如，當(dāng)培養(yǎng)液溫度較高時(shí)，可以向隔板槽13中注入溫度較低的水，以降低培養(yǎng)液的溫度。當(dāng)室外溫度較高時(shí)，主管道與冷凝設(shè)備相連，這樣，當(dāng)隔板槽13中的水溫度升高后，可以通過冷凝設(shè)備將這些水降溫，再循環(huán)注入隔板槽13，以實(shí)現(xiàn)冷卻水的循環(huán)。
[0090]隔板槽12底部設(shè)計(jì)為弧形，以便于實(shí)現(xiàn)隔板槽12內(nèi)水體的回流，以防止隔板槽12內(nèi)排水后有明顯的積水現(xiàn)象發(fā)生。
[0091 ] 本實(shí)施例中，在7月份的天氣下，培養(yǎng)過程中，平均光照可達(dá)35MJ/m2/d，平均氣溫可達(dá)33°C ;在隔板槽中間注入20厘米高度的水，通過管道分布結(jié)構(gòu)與外部冷凝設(shè)備相連，將降溫后的水循環(huán)注入隔板槽12，可以將整個(gè)培養(yǎng)體系的溫度維持在27°C以內(nèi)；同期操作的沒有管道分布結(jié)構(gòu)的光合微生物培養(yǎng)裝置內(nèi)的培養(yǎng)液溫度為35°C左右；同期操作的培養(yǎng)液為7厘米深度的傳統(tǒng)跑道池的溫度可達(dá)38°C。
[0092]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種光合微生物培養(yǎng)裝置，其特征在于，包括盛有培養(yǎng)液的跑道池，所述跑道池內(nèi)還設(shè)有至少一個(gè)由透明材料制成的隔板槽，所述隔板槽的封閉端伸入所述培養(yǎng)液的液面以下、所述隔板槽的敞開端在所述培養(yǎng)液的液面以上； 各個(gè)所述隔板槽的封閉端依次相連所形成的延伸面將所述跑道池中培養(yǎng)液所占的區(qū)域分為上下兩部分，其中，上部區(qū)域與下部區(qū)域體積之比為1:1~10。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光合微生物培養(yǎng)裝置，其特征在于， 所述隔板槽寬度為5~30cm ;和/或 各個(gè)所述隔板槽之間的間距為I~IOcm ;和/或 所述隔板槽伸入到所述培養(yǎng)液液面中的距離為所述隔板槽寬度的I~5倍；和/或 所述隔板槽的封閉端與所述跑道池池底之間的距離小于或等于10cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光合微生物培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述隔板槽寬度為10~30cmo
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光合微生物培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述隔板槽寬度為15~20cmo
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光合微生物培養(yǎng)裝置，其特征在于，各個(gè)所述隔板槽之間的間距為I~5cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光合微生物培養(yǎng)裝置，其特征在于，各個(gè)所述隔板槽之間的間距為I~3cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光合微生物培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述隔板槽伸入到所述培養(yǎng)液液面中的距離為所述隔板槽寬度的2~3倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光合微生物培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述隔板槽底部與所述跑道池池底之間的距離為3~5cm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~8任一項(xiàng)所述的光合微生物培養(yǎng)裝置，其特征在于，還包括設(shè)在所述跑道池底部的曝氣系統(tǒng)，和/或還包括設(shè)在所述跑道池中的攪拌槳。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光合微生物培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述曝氣系統(tǒng)由至少一排導(dǎo)管組成，所述導(dǎo)管沿著所述跑道池長度的方向設(shè)置，和/或所述導(dǎo)管沿著所述跑道池寬度的方向設(shè)置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1~8任一項(xiàng)所述的光合微生物培養(yǎng)裝置，其特征在于，還包括設(shè)在所述隔板槽之上的用于固定所述隔板槽的固定架。
12.根據(jù)權(quán)利要求1~8任一項(xiàng)所述的光合微生物培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述隔板槽底部連接有用于向所述隔板槽內(nèi)注入水的管道分布結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光合微生物培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述隔板槽底部為弧形或錐形；或者所述隔板槽以一定角度伸入到所述培養(yǎng)液中。
【文檔編號(hào)】C12M1/02GK103992939SQ201410221738
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】王冰, 吳洪, 陳昱 申請(qǐng)人:新奧科技發(fā)展有限公司