CN102271495B - 用于在水体中种植大型藻类的载体和使这种载体悬浮的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及种植大型藻类的载体，其具有保证沉积于其上的种子生长的元件，并且具有悬浮在水体中的元件。该载体(11)是具有允许水从一侧流到另一侧的孔(12)的片材，该片材的表面具有保持孢子和种子的结构。本发明还包括用于悬浮这种载体(11)的装置。其包括连接到该载体的边缘(14)的至少一部分的连接装置(16)。其还可用作浸在海中、附接有载体的平台。

Description

用于在水体中种植大型藻类的载体和使这种载体悬浮的装置

技术领域

本发明涉及一种用于大型藻类培养的载体和用于使这种载体悬浮的装置，其中该载体具有设置成用于沉积在其上的种子生长的元件，并且具有悬浮在水体中的元件。

背景技术

存在两种藻类；大型藻类和微型藻类。本发明涉及通常被称为海藻的大型藻类的养殖。海藻养殖在亚洲具有悠久的传统。在那里养殖海藻来制造食品成分、原料、角叉菜胶、琼脂、藻酸盐和药物。最近逐渐关心的是将海藻用作能源（例如沼气、生物乙醇、电力等）、药物、石化产品代替物和生物塑料的生产。

目前，海藻播种在绳索上，该绳索人工附接于海中较大绳索上。该绳索利用多个点锚固并存在多种在海中竖直地以及水平地展开的方式。

需要更进一步的海藻工业自动化播种、养殖和收获系统，尤其是作为能源作物是有竞争性的。

根据日本专利申请2006325563，已知的是将多个挂在绳索上的片状载体从一系列浮动体上悬吊下来。这种装置具有很多缺陷，包括需要手工劳动来安装和收获载体以及载体在流动水体内的敏感性。

根据日本专利3083529，已知的是提供一种海藻生长的保持工具，包括带有网的框架，播种绳索附接于该网。绳索包括附接于此的孢子和设在贮槽内的树脂包膜肥。这个系统要求手工劳动来播种孢子和收获藻类，这将不允许用于能源目的的大规模生长。

根据中国专利1132275，已知的是通过使用聚丙烯织物作为原料来制备用于海藻生长的基体。根据日本专利9000096，已知的是制备一种由聚乙烯制成的藻类培养网。根据日本专利11262337，已知的是通过制备不带结的网得到一种增加产量的培养海藻的网。这些网中没有一个适用于海藻的大规模、机械操作生长。

此外根据日本专利申请已知的是利用斜拉绳索将具有相当大长度的网悬到锚上。

因此没有建议可用于成熟海藻的机械操作和机械收获的载体。此外也没建议确保没有诸如鲸的海洋哺乳动物卷入的载体。

此外，海藻养殖场普遍位于海洋的保护或半保护区域，因为养殖场未被构造成可以经受公海环境下的极端力量。

发明内容

本发明的主要目的是编制整个海藻培养流程，包括播种、养殖、维护、运输和收获，更有效地包括提供一种适合于自动养殖的结构，从而允许利用机器进行播种和收获。

进一步的目的是提供一种能够经受公海区域内海水流动和运动的载体，从而允许较大海域内的海藻养殖。

进一步目的是提供一种防止哺乳动物卷入的载体，哺乳动物卷入是基于绳索和网的海藻养殖系统的问题。

进一步的目的将在本发明接下来的说明中公开。

根据本发明的载体具有设置成用于沉积在其上的种子生长的元件，并且具有悬浮在水体中的元件，其中，所述载体是片材，所述片材设置有允许水从一侧流向另一侧的孔，所述片材的表面具有用于保持孢子和种子的结构。因此其包括柔性材料片材，该片材具有孔状图案以允许水从载体的一侧流到另一侧。该载体包括带的网状物，但优选由带有孔状图案的片材组成。该载体被设计为种植大型野生褐海藻或类似的大型藻类。

本发明提供一种用于悬浮根据本发明的载体的装置，其包括连接到所述载体的边沿的至少一部分的连接装置。

本发明的其他特征如下。

在具体实施例中，所述孔是大致平行的槽。

在具体实施例中，所述孔是大致圆形的开口系列。

在具体实施例中，所述载体是矩形、叶形或椭圆形的，并且在至少用于悬浮的一侧上具有边缘。

在具体实施例中，所述边缘具有用于加强和悬浮的嵌入式缆线。

在具体实施例中，其包括层状结构，所述层状结构具有较硬的薄箔材料和可生物降解的生长物质层。

在具体实施例中，所述片材包括加强缆线网。

在具体实施例中，其包括用于促进大型藻类生长的生长物质。

在具体实施例中，其包括用于促进大型藻类生长的肥料。

在具体实施例中，浮力沿着延伸载体的长度而改变，以在水中悬浮时获得起伏形状。

在具体实施例中，连接到所述载体的边沿的连接装置连接到单个附连装置上。

在具体实施例中，所述附连装置锚固到海底并且包括至少一个浮力元件。

在具体实施例中，具有浮力的柔性杆附连或整体结合在一侧处，并且刚性杆附连在相邻的一侧处，所述刚性杆设置成用于所述载体在大致竖向位置中的悬浮，具有顺应海洋流动的自由度。

在具体实施例中，所述载体是具有矩形形式的载体。

本发明还涉及一种用于悬浮根据本发明的载体的装置，其包括圆形元件，所述圆形元件具有浮力和以降落伞方式与边沿连接的缆线或网或箔或编织物，所述缆线和/或网连接到配重。

在具体实施例中，所述圆形元件是大型藻类生长的载体或承载这种载体的平台。

该片材可由实心或多孔材料组成，或者可由两个或多个子片材层压而成或由纤维集合而成。该材料可能是有机材料或者具有柔性、优选为可生物降解的任何其他材料。该载体片材可被制成为一次性的以优选利用机械装置在收获时机械回收，或者该载体片材可被重复使用多次。

该载体片材可以具有负浮力或正浮力，该浮力可利用额外的装置进行调节，例如绳索或具有正浮力或负浮力的其他元件。

该载体可以具有矩形或类似的形状，包括各种叶状。其还可以是在一端或两端附接于系泊装置的长覆盖层形式。

该载体可被设计为在一点或多点或者在一侧或多侧处连接到其他载体和/或像绳索一样的附连装置上。或者，该载体在一个转角处可以有单点附接。

总的来说，根据本发明的载体可以按照下列方式中的一个进行系泊：

-单点系泊到海底

-单点系泊到水平线上

-单点系泊到竖直线上

-多点系泊

-沿边缘系泊到缆线上

-沿边缘系泊到类似的载体上

该载体还可以以各种布置分成两个或多个组，正如实例中所图示的那样。

根据利用方式，载体片材的材料是半透明或不透明的。当成堆用在水体中时，优选半透明材料从而获得更多光线用于光合作用。

上层或上下两层都具有嘶哑（hoarse）表面，以用于承载例如通过喷射或浸到悬浮液中而放到载体上的孢子或种子。

根据本发明的载体可被设置为用在单向水流中。还可以悬浮或者系泊以保持多向流动。

位于本发明中心的孔可通过冲压设置或作为生产载体片材材工艺的一部分。该孔可以是纵向槽或者设置成适合于使用区域和其应用海域的式样的其他类型的开口。

该载体片材优选为均匀的，但也可以具有为例如整体的网形式的增强物。还可以具有例如沿所有侧面的边缘，该边缘增大以承受使用附连装置或者可以设置有适合于附接到悬浮元件的绳索。

当设置长毯形载体时，可沿长度方向改变浮力特性从而在水中提供起伏位置。这还能使该载体经受住较高海浪并提供较大的种植区域。

该载体的重要设计因素是尺寸和机械操作需求带来的挑战。机械操作对例如在位于靠海的厂房中放入海中的成品片材的宽度提出限制。因此该载体片材应适合于将多个纵向网连在一起。这种连接的元件应当适合于在收获时利用机械装置切开或断开。

操作模式下载体元件之间的连接应当允许承受巨浪和对现有技术中海藻养殖场造成风险的鲸及其他哺乳动物。

根据本发明的载体像毯子一样悬浮在单个水平层中或者利用多点悬浮而悬浮在成堆的多个水平层中，例如2-3层。

或者，单个载体或成组载体可布置成单点系泊。这在海藻养殖位于随水流变向的区域和/或由于在各个侧面都悬浮而对载体的大型结构带来风险的暴风区域内时特别适用。

根据本发明的载体可由包括生长物质的材料制成，该生长物质通常是特定海藻的肥料。可选择地或者另外地，生长物质可添加为载体片材上的沉积物。

生长物质可以是各种有机或部分有机废物，例如来自城市废水处理或各种有机材料的残渣。还包括当该载体为有机材料时根据本发明的载体的回收。

根据本发明的载体可被拖入海中，然而还可以输送到滚筒中用于远航运输到远离制造场所的地方。

本发明的特征记载在应被解释为覆盖说明书具体细节的权利要求中。

本发明可用于各种目的的海藻种植。然而主要是为了诸如制造生物乙醇、沼气和各种并发产品和副产品目的的大产量种植。

附图说明

接下来参考附图描述本发明的实施例，其中

图1显示了根据本发明的载体的实施例的透视图，

图2和3显示了用于将根据本发明的矩形载体悬浮在水体中的两个实施例的透视图，

图4显示了可链接在一起的两个矩形载体的透视图，

图5显示了单点系泊在从海底伸出的杆上的一组矩形载体的透视图，

图6显示了单点系泊的圆形或椭圆形载体的透视图，

图7显示了单点系泊的叶状载体的透视图，

图8-10显示了全是单点系泊的各种载体组结构，

图11显示了本发明另一实施例的侧视图，而

图12显示了本发明又一实施例的透视图，该实施例带有用于承载生长载体或作为生长载体的平台。

具体实施方式

图1显示出制备成矩形覆盖层形式的载体11，该载体至少在纵向上，即在交叉延伸的轴线上是柔性的。载体11具有一系列留出基材中间窄段13的横向延伸槽12。载体11可由连续网状物制成，在完整工艺或单独工艺中切出或冲出槽12。

在载体的纵向侧面上，连续边缘14，15设在两侧面上。边缘14，15的目的是实现纵向载体12在孢子应用时、悬浮在水体中时或利用机械装置收获藻类时的稳定性和操作性。

载体11的边缘14，15可以具有部分地用于加强、部分地用于悬浮、部分地用于操作的嵌入式缆线或绳索16，17。

载体11的端部可以具有如图1所示附连装置、如图3所示附连缆线或增强杆可用的伸长的固体部分。

该载体可由任意塑料片材或网状物、织物或这样的材料的组合制成，该材料具有在生长期内将孢子或种子保持在水中的特性，并且具有机械稳定性且持久承受生长产品的重复的机械操作和机械收获。

该载体可由任意塑料或有机材料或材料的组合制成，该材料符合保持大量待种植孢子或种子的目的并且可以持续地悬浮在水中。

该载体可以具有用于保持水平或用于垂下的浮力。载体可以具有粗糙或多孔的表面，或者甚至被可包括肥料的不同种植基质层所覆盖。

孔12将使水从载体的一侧流到相对侧，从而降低波浪和潮汐流的阻力以及使养分在水中流动以循环通过载体。

种子或孢子可通过几个方法施加到载体上，包括利用喷嘴喷射、浸入液槽、随悬浮流体转动、撒播、或者甚至通过静电装置。目的是通过机械装置实施该过程，以减少人力并增加速度。

孢子施加可在岸上、在进口（池）处、在船上或者在设置为用于大型藻类种植或海藻种植设备的平台上进行。

图1还图示出位于载体11的一部分上的海藻18的种植情况。

载体11的设计将通过将载体的主动侧露出来而允许海藻的机械操作和收获，载体能够更有柔性从而例如利用虹吸头移动载体以及从载体上取出海藻。

图1所示的矩形形状载体仅仅是一个选择。载体可以具有适合于在与水流、浪高及其他生长条件有关的给定状态下系泊和操作的任何形状。

载体的结构还可以是纺织地毯、为塑料或种植纱的基本材料或者甚至其组合。材料需要具有总的来说均匀的孔图案，类似于所示的槽12或类似的孔或组合。该载体甚至可被制备成为海藻提供生长区域的片材式开口结构的绳索。作为选择，足够强度的网被适合于种植海藻的带孔介质层覆盖。这种介质甚至可以在收获过程中被回收。

图2和3显示了悬浮根据本发明的载体的不同实施例。在图2中，一系列矩形载体11从缆线9上竖直地悬浮。在这个实例中，载体11的下端可以具有压载水线。在图3中，一系列载体11在一端或一侧处附接于缆线19，载体的浮力提供大概水平的状态。

两个实施例将实现没有哺乳动物卷入。在两个实施例中，平行缆线18和19系列可设置为盖住海域。

图4显示出链在一起并在最终的四个角利用来自锚21的缆线20系泊到海底的两个矩形载体11。在载体11的端部处，结合有柔性管22，23，24。

图5显示出一组五个矩形载体11，每个载体都系泊在从海底伸出的竖直杆25上。每个载体11都与缆线26相连，从而允许载体11水平地调节或相对于水流倾斜。

图6显示出圆形或椭圆形载体11，该载体利用来自四个浮体28的缆线27和连接到位于海底的锚30上的中心系泊缆线29而悬浮在水中。

图7显示出与图5所示实施例对应的、单点系泊的单个载体11。该载体11包括带有一对柔性边缘32、33的下方角31，这些边缘连接到与系泊缆线35附接的角形元件34上。角形元件34可以是附接于柔性边缘32，、33的任何合适的增强元件，该柔性边缘可以是柔性管。

每个柔性边缘32、33的外端利用缆线27连接到浮力元件28。

载体11的形状可以是适合于悬浮在流动水体中的像天然叶子或者椭圆的片材。该载体可在中间和从中间向侧面进行加强，类似于天然叶子。将载体11连接到锚设备的缆线36优选为柔性杆，其在水中将载体固定到倾斜位置上。

单点系泊的载体适合于近海/公海推广，这是因为载体将由巨浪的自然力进一步压下或浸没。

图8-10显示了三个不同的载体11组结构，所有载体都是单点系泊。

图8显示出多箔形叶子37，其具有连接到杆39的中心柔性杆38。

图9显示出附接于圆柱形芯部41并在不同高度上指向不同方向的一系列带状载体11。

图10显示出在中心环42上呈雏菊结构的一系列载体11。

这些实施例共同的是：浮体40连接到杆39，部分地显示该组载体的位置，部分地使杆39保持竖直。

对所有单点系泊实施例而言共同的是，该装置处于足够的距离以防止风暴期间邻近载体的缠结。

悬浮的优势在于单向性和对鲸鱼不敏感。还可能的是将载体的这种悬浮与机械操作和收获结合在一起。

图11显示了矩形载体41，其带有附接到上部长边处的例如塑料软管的柔性杆或缆线42和附接到相邻短边处的刚性杆43。载体41和附接部分的结构可选择为使载体41竖直地保持在海中。为了将载体41保持在确定位置，缆线44在底部配重45和位于表面的浮筒46之间延伸。嗉囊状脚部（craw foot）47将载体41附接到缆线44上。

图12显示了本发明的又一个实施例。柔性网状物形式的圆形元件48，例如如图所示的网或者可以关闭或具有开口的塑料箔或编织物，悬浮在海中从而具有降落伞、蘑菇或伞的形状。圆形元件48自身可以具有浮力或者设置有浮力元件。甚至可以设想向圆形元件的封闭顶部内供给淡水从而提供浮力。

为了保持形状和位置，圆形元件48的边缘被一系列缆线49系住，该一系列缆线49像降落伞伞线一样连接到支撑缆线50上，支撑缆线延伸到悬浮在海中或靠在海底上的配重51。缆线49系列可由锥形网（未示出）代替或加强。

圆形元件48可以以各种方式使用。其具有在元件自身上种植海藻的载体特性。播种甚至可由悬浮在海中的元件完成。这可以通过流体中具有合适的种子撒播器的船只实现。

作为单个结构或作为组件一部分的圆形元件48可以以可调节方式悬浮在海中，以控制合适的浸没深度。为此，缆线50可以连接到浮筒。这将允许对生长期的每个部分和对每个特定环境选择最合适的生长条件。

收获可由具有直接作用到圆形元件48上的设备的船只进行。在可替代实施例中，圆形元件48可以用作使根据本发明的载体悬浮的平台。然后带有种子的载体可以设在平台上。在生长期之后可以收获带有海藻的该载体。

总的来说，有三种方式向载体提供种子或孢子：

-通过岸上喷射或其他施加方式

-通过近海喷射，即海中喷射

-通过天然孢子附接。

Claims (12)

1.一种用于海水中大型藻类自动养殖的系泊到海底的载体布置装置，其包括悬浮在水中的载体(11)或载体组以及用于附连载体的附连装置，该载体或载体组适于经受变化的流动方向，其中

每个载体(11)包括片材，该片材由选自实心、层压和加强材料的柔性材料制成，其中片材(11)的表面结构被构造成用以保持孢子和种子，

所述片材设置有允许水从片材的一侧流向另一侧的孔(12)，从而降低波浪和潮汐流的阻力以及使养分在水中流动以循环通过载体，

其中每个载体(11)具有负浮力或正浮力，该浮力可利用额外的装置进行调节，

载体(11)在片材的一个点或边缘处连接到附连装置(19、38、41、42)，由此一组载体附连到一个附连装置。

2.根据权利要求1所述的载体布置装置，其特征在于，所述载体或载体组经由系泊缆线(26、36、39)通过单点系泊而系泊到海底。

3.根据权利要求1所述的载体布置装置，其特征在于，所述孔是大致平行的槽(12)或者是大致圆形的开口系列。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的载体布置装置，其特征在于，所述载体是矩形、叶形或椭圆形的，并且在至少用于悬浮的一侧上具有边缘(14，15)。

5.根据权利要求4所述的载体布置装置，其特征在于，所述边缘(14，15)具有用于加强和悬浮的嵌入式缆线(16，17)。

6.根据权利要求1所述的载体布置装置，其特征在于，所述载体包括生长物质和/或具有在载体片材上的生长物质的沉积物。

7.根据权利要求1所述的载体布置装置，其特征在于，所述片材包括加强缆线网。

8.根据权利要求1所述的载体布置装置，其特征在于，所述载体包括用于促进大型藻类生长的生长物质。

9.根据权利要求1所述的载体布置装置，其特征在于，所述载体包括用于促进大型藻类生长的肥料。

10.根据权利要求1所述的载体布置装置，其特征在于，浮力沿着延伸载体的长度而改变，以在水中悬浮时获得起伏形状。

11.根据权利要求1所述的载体布置装置，其特征在于，具有浮力的柔性杆(42)附连或整体结合在所述载体的一侧处，并且刚性杆(43)附连在相邻的一侧处，所述刚性杆设置成用于所述载体在大致竖向位置中的悬浮，具有顺应海洋流动的自由度。

12.根据权利要求11所述的载体布置装置，其特征在于，所述载体是具有矩形形式的载体。