一種適用于提高固碳效率的微藻規(guī)模培養(yǎng)裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種適用于提高固碳效率的微藻規(guī)模培養(yǎng)裝置，包括具有至少一條跑道的跑道池和安裝于所述跑道池中的攪拌槳，所述攪拌槳安裝在所述跑道的一端，通過攪拌槳的旋轉使跑道中的藻液流動；其特征在于：還包括若干透明蓋板，所述透明蓋板成間斷地分布在所述跑道的上方，所述透明蓋板的底部和所述藻液的上表面相接觸。實現了氣?液?蓋的接觸，延長了氣液接觸的時間，提高了CO2溶解效率。跑道池內的曝氣單元能產生微小氣泡，并且產生的氣泡不聚并，提高了CO2溶解的效率，與此同時，曝氣單元還具有通暢性不易堵、具有抗壓性不易破碎的特性，并且，制作成本低廉、易安裝易維護，能夠在規(guī)模化培養(yǎng)的跑道池內實現多點間斷放置。
【專利說明】
一種適用于提高固碳效率的微藻規(guī)模培養(yǎng)裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及藻類培養(yǎng)裝置，特別是涉及一種適用于提高固碳效率的微藻規(guī)模培養(yǎng)裝置。【背景技術】
[0002]微藻可以利用光合作用吸收溫室氣體二氧化碳，由于其結構簡單，其光合效率較一般的高等植物高，沒有生物器官的分化，所以生長迅速，由于已報道的微藻細胞組成中油脂含量能夠達到70%以上，是一種非常有前景的生產可再生能源的生物質原料。然而，目前高昂的生產成本限制了微藻的規(guī)?；囵B(yǎng)，影響生產成本的因素很多，其中微藻光生物反應器的開發(fā)以及微藻的規(guī)?；囵B(yǎng)方法一直是微藻生產中的難點之一。因此開發(fā)新型的、 低成本、高效率的微藻規(guī)模培養(yǎng)方法和裝置成為了目前能源微藻產業(yè)的研究焦點之一。
[0003]微藻的元素組成中C的含量一般占50%左右，因此在微藻的生長過程中需要大量的碳源，在規(guī)?；囵B(yǎng)過程中，各種來源的C02自身的成本以及運輸成本在微藻培養(yǎng)中占有大約40%?60%，因此，低成本地提高微藻固定C02的效率的微藻培養(yǎng)系統(tǒng)的開發(fā)十分重要。
[0004]目前主要的培養(yǎng)系統(tǒng)分為封閉式和開放式培養(yǎng)系統(tǒng)，在封閉式微藻培養(yǎng)系統(tǒng)(管式、柱狀、平板、氣升式等)中微藻的固碳效率相對較高，但是設備投資很大，并且運行過程中體系的清理比較困難，如果擴大規(guī)模只能是增加反應器的數量，所以很難實現規(guī)模培養(yǎng)， 而適宜于規(guī)模培養(yǎng)的培養(yǎng)裝置(開放式跑道池、池塘式)具有碳效率低下的缺點，使得微藻固碳僅僅成為理論上的噱頭。所以開發(fā)低成本、高效的微藻培養(yǎng)裝置，真正實現微藻固碳， 而使微藻規(guī)模培養(yǎng)成為真正的環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展的產業(yè)。
[0005]常用微藻規(guī)模培養(yǎng)的裝置通常采用開放式跑道池，用于生產具有高附加值的食品添加劑、化妝品添加劑等，而如果微藻培養(yǎng)的出口是作為生物能源，相對廉價并且大量的生物質的獲得，需要大量的C02作為碳源促進其生長。在封閉式微藻培養(yǎng)系統(tǒng)中，提高C02的利用效率主要是通過延長氣體與培養(yǎng)液體之間的接觸時間來提高C02的利用率，而在開放式跑道池或者池塘式微藻培養(yǎng)系統(tǒng)中，由于培養(yǎng)液較淺(通常30?50cm)，增加深度一方面會增加水和攪拌功率消耗，另一方面，微藻培養(yǎng)液對光的吸收使得增加培養(yǎng)液的深度不利于單位面積的生物量的積累，因此，通入的C02氣體與培養(yǎng)用水的接觸時間一般為1?3s，從而導致C02溶解率很低，阻礙了微藻固定C02的效率的提高。對于大棚式薄膜式全封閉式跑道池相對程度上提供了封閉的空間，在一定程度上緩解外界環(huán)境的影響，但只是在開放式跑道池上方用竹子或者鋼筋做出弧形架構然后蓋上塑料薄膜進行封閉，與蔬菜大棚結構相同，由于水位較低，通入的C02直接溢出，利用率沒有提高，同時薄膜內表面形成霧狀水蒸氣，光透射性降低，造成微藻生物量降低;而對于氣-液-蓋接觸型全封閉式跑道池雖然能夠提高C02的溶解效率，但具有溶解氧濃度高、投資成本高、難以實現規(guī)?；囵B(yǎng)的缺點，溶解氧濃度高，在封閉的空間里不易釋放，造成光抑制或者光氧化反應，造成微藻死亡和生物量降低。

【發(fā)明內容】

[0006]為了解決以上所述現有技術的不足，本發(fā)明提供了如下技術方案:
[0007]—種適用于提高固碳效率的微藻規(guī)模培養(yǎng)裝置，包括具有至少一條跑道的跑道池和安裝于所述跑道池中的攪拌槳，所述攪拌槳安裝在所述跑道的一端，通過攪拌槳的旋轉使跑道中的藻液流動；還包括若干透明蓋板，若干所述透明蓋板成間斷地分布在所述跑道的上方，所述透明蓋板的底部和所述藻液的上表面相接觸。
[0008]進一步，所述透明蓋板為長方形的透明薄板，所述透明蓋板和跑道側壁相鄰的兩側各安裝有第一阻氣條板，所述透明蓋板的藻液流入端安裝有第二阻氣條板，所述第一阻氣條板和所述第二阻氣條板部分深入到所述藻液中。
[0009]進一步，所述第一阻氣條板和所述第二阻氣條板垂直于所述透明蓋板的上下表面。
[0010]進一步，所述第一阻氣條板和所述跑道側壁之間有一定的間隙。
[0011 ]進一步，還包括曝氣單元，所述曝氣單元安裝在所述透明蓋板藻液流入端下方的跑道池底部。
[0012]進一步，所述曝氣單元包括帶有同軸階梯圓柱孔的階梯圓柱體、若干通氣管，若干所述通氣管的進氣端穿過所述階梯圓柱體的小徑端深入到所述階梯圓柱體的大徑端中，若干所述通氣管的出氣端置于所述階梯圓柱體的外部并成階梯狀排列，若干所述通氣管與所述階梯圓柱體的小徑端之間塞有密封材料。
[0013]進一步，所述密封材料為玻璃膠或環(huán)氧樹脂膠。
[0014]相比于現有技術本發(fā)明的有益效果為:
[0015]1、透明蓋板覆蓋在所述跑道的上方，其結構形成的液體自封作用有利于延長C02與液體接觸時間，促進C02溶解，其間斷地分布有利于溶解氧的釋放，不會造成光抑制和光氧化，防止了霧膜的形成，促進了光合作用，從而提高了微藻固定C02的效率；
[0016]2、曝氣單元能產生微小氣泡，產生氣泡不聚并，同時具有通暢性不易堵、具有抗壓性不易破碎的特性，制作成本低廉易安裝易維護并且在規(guī)?；囵B(yǎng)的跑道池內方便實現多點位放置。
[0017]根據下文結合附圖對本發(fā)明具體實施例的詳細描述，本領域技術人員將會更加明了本發(fā)明的上述以及其他目的、優(yōu)點和特征。
【附圖說明】
[0018]后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細描述本發(fā)明的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標記標示了相同或類似的部件或部分。本領域技術人員應該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中:
[0019]圖1是本發(fā)明的第一整體結構示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明的第二整體結構示意圖；
[0021 ]圖3是本發(fā)明曝氣單元的整體結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]如圖1所示的一種適用于提高固碳效率的微藻規(guī)模培養(yǎng)裝置，包括具有至少一條跑道I的跑道池2和安裝于所述跑道池中的攪拌槳3，所述攪拌槳安裝在所述跑道的一端，通過攪拌槳的旋轉使跑道中的藻液4流動;還包括若干透明蓋板5，所述透明蓋板5成間斷地分布在所述跑道的上方，所述透明蓋板5的底部和所述藻液4的上表面相接觸。如圖2所示，所述透明蓋板5為長方形的透明薄板，所述透明蓋板和跑道側壁相鄰的兩側各安裝有第一阻氣條板6，所述透明蓋板的藻液流入端安裝有第二阻氣條板7，所述第一阻氣條板和所述第二阻氣條板部分深入到所述藻液中。優(yōu)選地，所述第一阻氣條板和所述第二阻氣條板垂直于所述透明蓋板的上下表面。優(yōu)選地，所述第一阻氣條板和所述跑道側壁之間有一定的間隙。所述第一阻氣條板和所述第二阻氣條板的下端處于藻液中，因此會產生液體自密封作用，由于透明蓋板與藻液的表面相接觸，因此通入的C02氣體不但不會溢出，而且沿著水流方向在透明蓋板下方和液面上方進行運行，即氣-液-蓋(透明蓋板)相接觸，延長了氣液接觸時間，從而提高了C02的溶解效率和微藻固碳效率;所述透明蓋板5成間斷地分布在所述跑道的上方，一方面不會造成氣-液-蓋接觸型全封閉式跑道池溶解氧濃度高投資高的結果，一方面由于氣-液-蓋接觸在提高C02溶解效率的同時不會造成霧狀水蒸氣的形成(由于與水面直接接觸形成的霧狀物立即被流動的藻液沖洗掉)而影響光照的透性，這種間斷式的覆蓋既有利于溶解氧的釋放，不會造成光抑制和光氧化，又有利于光合作用不會形成霧月旲，從而提尚微操固定C02的效率。
[0023]進一步，還包括曝氣單元8，所述曝氣單元8安裝在所述透明蓋板藻液流入端下方的跑道池底部。如圖3所示，所述曝氣單元8包括帶有同軸階梯圓柱孔的階梯圓柱體9、若干通氣管10，所述通氣管10為微細玻璃管或塑料管或者具有一定硬度的管狀材料，若干所述通氣管的進氣端11穿過所述階梯圓柱體9的小徑端12深入到所述階梯圓柱體的大徑端13中，若干所述通氣管的出氣端14置于所述階梯圓柱體9的外部并成階梯狀排列，若干所述通氣管10與所述階梯圓柱體的小徑端12之間塞有密封材料，使得通氣管和所述階梯圓柱體的小徑部分不透氣，所述階梯圓柱體的大徑端的直徑與氣源出口管道(圖中未體現)直徑適配連接不漏氣即可。在供應C02的過程中，由于C02氣源出口管道與階梯圓柱體的大徑端連接緊密，通氣管與所述階梯圓柱體的小徑端之間塞有密封材料，因此C02氣體流暢的通過通氣管釋放，由于通氣管直徑微細，產生氣泡直徑微小，增加氣液接觸面積，提高溶解效率；同時，通氣管出氣端呈梯級式方式排列，產生的氣泡不聚并，提高溶解效率;并且該曝氣單元在池底與水流方向垂直放置，氣泡上升方向與水流方向相切割，隨水流的流動，氣泡實際上升方向與水流方向呈一定角度，延長氣泡在水中的上升時間，另外，上后的氣泡由于液-蓋接觸，氣泡不能溢出隨水流方向運動，呈現氣-液-蓋三者接觸狀態(tài)，從而延長了氣液接觸時間，提高了 C02溶解效率，進而提高微藻固定C02效率。該曝氣單元實現產生微小氣泡、產生氣泡不聚并，同時具有通暢性不易堵、具有抗壓性不易破碎的特性，制作成本低廉易安裝易維護并且在規(guī)模化培養(yǎng)的跑道池內實現多點間斷放置，也可放置在柱形反應器、平板式光生物反應器內以及反應釜內作為曝氣單元。
[0024]至此，本領域技術人員應認識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發(fā)明的多個示例性實施例，但是，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，仍可根據本發(fā)明公開的內容直接確定或推導出符合本發(fā)明原理的許多其他變型或修改。因此，本發(fā)明的范圍應被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。
【主權項】
1.一種適用于提高固碳效率的微藻規(guī)模培養(yǎng)裝置，包括具有至少一條跑道(I)的跑道池(2)和安裝于所述跑道池中的攪拌槳(3)，所述攪拌槳安裝在所述跑道的一端，通過攪拌槳的旋轉使跑道中的藻液(4)流動;其特征在于:還包括若干透明蓋板(5)，若干所述透明蓋板成間斷地分布在所述跑道的上方，所述透明蓋板(5)的底部和所述藻液(4)的上表面相接觸。2.如權利要求1所述的適用于提高固碳效率的微藻規(guī)模培養(yǎng)裝置，其特征在于:所述透明蓋板(5)為長方形的透明薄板，所述透明蓋板和跑道側壁相鄰的兩側各安裝有第一阻氣條板(6)，所述透明蓋板的藻液流入端安裝有第二阻氣條板(7)，所述第一阻氣條板和所述第二阻氣條板部分深入到所述藻液中。3.如權利要求2所述的適用于提高固碳效率的微藻規(guī)模培養(yǎng)裝置，其特征在于:所述第一阻氣條板和所述第二阻氣條板垂直于所述透明蓋板的上下表面。4.如權利要求3所述的適用于提高固碳效率的微藻規(guī)模培養(yǎng)裝置，其特征在于:所述第一阻氣條板和所述跑道側壁之間有一定的間隙。5.如權利要求1-4任一所述的適用于提高固碳效率的微藻規(guī)模培養(yǎng)裝置，其特征在于:還包括曝氣單元(8)，所述曝氣單元(8)安裝在所述透明蓋板藻液流入端下方的跑道池底部。6.如權利要求5所述的適用于提高固碳效率的微藻規(guī)模培養(yǎng)裝置，其特征在于:所述曝氣單元(8)包括帶有同軸階梯圓柱孔的階梯圓柱體(9)、若干通氣管(10)，若干所述通氣管的進氣端(11)穿過所述階梯圓柱體(9)的小徑端(12)深入到所述階梯圓柱體的大徑端(13)中，若干所述通氣管的出氣端(14)置于所述階梯圓柱體(9)的外部并成階梯狀排列，若干所述通氣管(10)與所述階梯圓柱體的小徑端(12)之間塞有密封材料。7.如權利要求6所述的適用于提高固碳效率的微藻規(guī)模培養(yǎng)裝置，其特征在于:所述密封材料為玻璃膠或環(huán)氧樹脂膠。
【文檔編號】C12M1/00GK105950441SQ201610541131
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月8日
【發(fā)明人】李樹文, 李雅華, 咸洪泉, 張艷
【申請人】青島農業(yè)大學