CN102559478A - 一种可控坡式微藻养殖系统及其微藻养殖方法 - Google Patents

一种可控坡式微藻养殖系统及其微藻养殖方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102559478A
CN102559478A CN201210015498XA CN201210015498A CN102559478A CN 102559478 A CN102559478 A CN 102559478A CN 201210015498X A CN201210015498X A CN 201210015498XA CN 201210015498 A CN201210015498 A CN 201210015498A CN 102559478 A CN102559478 A CN 102559478A
Authority
CN
China
Prior art keywords
algae
microalgae
controlled
straight tube
flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201210015498XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN102559478B (zh
Inventor
陈春辉
杨宗鑫
杨济芳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Xinwei Low Carbon Technology R & D Co Ltd
Original Assignee
Hangzhou Xinwei Low Carbon Technology R & D Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Xinwei Low Carbon Technology R & D Co Ltd filed Critical Hangzhou Xinwei Low Carbon Technology R & D Co Ltd
Priority to CN 201210015498 priority Critical patent/CN102559478B/zh
Publication of CN102559478A publication Critical patent/CN102559478A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102559478B publication Critical patent/CN102559478B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/02—Photobioreactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/20—Degassing; Venting; Bubble traps
    • C12M29/22—Oxygen discharge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/12—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
    • C12M41/18—Heat exchange systems, e.g. heat jackets or outer envelopes
    • C12M41/22—Heat exchange systems, e.g. heat jackets or outer envelopes in contact with the bioreactor walls

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

一种可控坡式微藻养殖系统及其微藻养殖的方法，它主要包括：一微藻预处理池；一置于坡比为1%-5%的斜面上，其上有吸热涂层的可控坡式自流自动升温微藻养殖器；一藻液收集和后处理池；所述吸热涂层，涂于构成可控坡式自流自动升温微藻养殖器的直管和“U”形管靠近斜面一侧的内壁上；在所述“U”形管上设置有二氧化碳进气口；在所述每个直管的两端设置有阀门；所述的直管上还设置有排氧孔；在所述可控坡式自流自动升温微藻养殖器的末端安装有流量控制器；将预处理池中的初级藻液导入可控坡式自流自动升温微藻养殖器，以实现微藻的周期12-24h培养和收集；它可以实现微藻规模培养，基本结构简单易于实施，能满足工业化微藻养殖的需求。

Description

一种可控坡式微藻养殖系统及其微藻养殖方法
技术领域
    本发明涉及的是一种可控坡式微藻养殖系统及其微藻养殖方法，属于能源、医药保健品和食品等领域。
技术背景
    随着全球经济高速增长，石油和煤炭等化石能源的消耗大幅上升，化石能源短缺危机已迫在眉睫，同时，二氧化碳排放引起的温室效应已经成为人类可持续发展的重大威胁之一，寻找环保可替代的新型能源逐渐成为全人类关注的热点问题。经过多年探索，科学家发现微藻是解决以上问题的最终出路之一，用它能生产不同形式的生物燃料（biofuel），如甲烷、生物柴油、航空燃油、氢甚至生物乙醇等。另一方面，微藻的养殖是通过微藻的光合作用固定二氧化碳，将气态碳转化成生物有机碳，本质上减少了二氧化碳的排放。同时，微藻的产油效率也相当高，在一年的生长期内，1公顷玉米能产172升生物质燃油；1公顷大豆能产446升；1公顷油菜籽能产1190升；1公顷棕榈树能产5950升；按理论测算，1公顷微藻则能产生物质燃油95000升。此外，微藻生长的适应性强，海水、淡水都可以养殖，微藻农场可设于任何地点，可以在盐碱地、粘土地、滩涂以及浅海、湖泊养殖，不与粮争地，不与人争粮。我国盐碱地面积达1.5亿亩，如果用14%的盐碱地养殖微藻，在技术成熟的条件下，生产的柴油量就可满足全国50%的用油需求。因此，利用微藻生产生物质能源具有广阔的发展前景，微藻生物质能源很可能成为未来最重要的可再生能源之一。此外，微藻还可用于医药及保健品，目前已有相关的产品进入市场；微藻富含蛋白质、多糖，也是水产养殖及动物养殖的饲料，或今后提取作为人类的食品之一。
    如果能对微藻进行高效大规模的人工培养，在应对微藻产品的生产成本居高不下和二氧化碳引起的温室效应方面具有重要意义。目前微藻的培养方法主要包括：开放式跑道池培养、封闭式光生物反应器（自养和异养）培养。跑道池培养成本较低，但生产效率也较低，不利于进行工业化生产；封闭式光生物反应器培养生产效率较高，但成本也较高，在目前市场情况下，无法实现工业化生产。
发明内容
    本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种可控坡式微藻养殖系统； 
    本发明的又一目的在于提供一种利用所述可控坡式微藻养殖系统进行微藻养殖的方法。
    为了实现上述目的，本发明提供一种可控坡式微藻养殖系统，它主要包括：
    一微藻预处理池，用于添加营养盐和接入藻种；
    一置于坡比为1%-5%的斜面上，其上有吸热涂层的可控坡式自流自动升温微藻养殖器；该可控坡式自流自动升温微藻养殖器的形状是“蛇形”，直管平行于坡面，由“U”形管连接而成。
一藻液收集和后处理池，用于藻液的收集及后续处理；
所述吸热涂层，涂于构成可控坡式自流自动升温微藻养殖器的直管和“U”形管靠近斜面一侧的内壁上，其面积不超过管内面积的1/3，用于吸收太阳热能提高水温和减少散射光和漫射光；
    在所述“U”形管上设置有用于补充二氧化碳的二氧化碳进气口；
    在所述每个直管的两端设置有用于压力控制，以免排氧孔培养液溢出的阀门；
    所述的直管上还设置有用于排除多余氧气的排氧孔；
    在所述可控坡式自流自动升温微藻养殖器的末端安装有用于控制藻液的流速和流量的流量控制器。
    本发明所述的直管长度为6 m，直径为0.3-0.6 m，直管间距为0.15-0.3m，半圆形“U”形管的直径为直管直径×2＋直管间距，可控坡式自流自动升温微藻养殖器的宽度为6+半圆形“U”形管直径。
    本发明所述的直管是由聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚乙烯制作而成的圆形或椭圆形的透明管道，“U”形管是用聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚乙烯制成的半圆型透明管道。
一种利用上述可控坡式微藻养殖系统进行微藻养殖的方法，该方法是：将微藻预处理池中的待培养藻液导入进样阀门，藻液经重力作用流入铺设在坡比为1%-5%斜面上的可控坡式自流自动升温微藻养殖器，养殖器上有二氧化碳补给口，管内壁有吸热涂层，用以吸收太阳热能提高藻液温度，在重力的作用下，藻液自上而下缓慢流动，以利于藻液与二氧化碳充分混合，提高养殖效率，一个培养周期12-24h可实现微藻的一次培养，浓度不够时可再次或多次培养。
本发明于现有技术相比，具有能降低能量的消耗，提高养殖效率，减少微藻的沉淀和附壁，提高微藻的收集率，可以实现微藻规模培养，基本结构简单，易于实施，能满足工业化微藻养殖需求等特点。
附图说明
    图1是本发明所述的一种可控式微藻养殖系统的示意图。
具体实施方式
    下面将结合附图对本发明作详细的介绍：图1所示，一种可控坡式微藻养殖系统，它主要包括：
    一微藻预处理池，用于添加营养盐和接入藻种；
    一置于坡比为1%-5%的斜面上，其上有吸热涂层的可控坡式自流自动升温微藻养殖器1；该可控坡式自流自动升温微藻养殖器的形状是“蛇形”，直管2平行于坡面，由“U”形管3连接而成。
一藻液收集和后处理池，用于藻液的收集及后续处理；
所述吸热涂层，涂于构成可控坡式自流自动升温微藻养殖器的直管2和“U”形管3靠近斜面一侧的内壁上，其面积不超过管内面积的1/3，用于吸收太阳热能提高水温和减少散射光和漫射光；
    在所述“U”形管上设置有用于补充二氧化碳的二氧化碳进气口4；
    在所述每个直管2的两端设置有用于压力控制，以免排氧孔培养液溢出的阀门5；
    所述的直管2上还设置有用于排除多余氧气的排氧孔6；
    在所述可控坡式自流自动升温微藻养殖器的末端安装有用于控制藻液的流速和流量的流量控制器7。
    本发明所述的直管2长度为6 m，直径为0.3-0.6 m，直管间距为0.15-0.3m，半圆形“U”形管3的直径为直管直径×2＋直管间距，可控坡式自流自动升温微藻养殖器的宽度为6+半圆形“U”形管直径。
    本发明所述的直管2是由聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚乙烯制作而成的圆形或椭圆形的透明管道，“U”形管3是用聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚乙烯制成的半圆型透明管道。
一种利用上述可控坡式微藻养殖系统进行微藻养殖的方法，该方法是：将微藻预处理池中的待培养藻液导入进样阀门，藻液经重力作用流入铺设在坡比为1%-5%斜面上的可控坡式自流自动升温微藻养殖器，养殖器上有二氧化碳补给口，管内壁有吸热涂层，用以吸收太阳热能提高藻液温度，在重力的作用下，藻液自上而下缓慢流动，以利于藻液与二氧化碳充分混合，提高养殖效率，一个培养周期12-24h可实现微藻的一次培养，浓度不够时可再次或多次培养。
    本发明所述的实施例并不限于以下公开的一种，凡是在上述公开基础上进行任意的数据等变化或替换所构成的技术方案，均为本发明的实施例。
    实施例一
    初次培养，将可控坡式自流自动升温微藻养殖器安置于坡比为1%-5%的海洋滩涂或人工斜面上。关闭出样阀，打开进样阀，开放排氧孔，将待培养藻液导入反应器，注满后通入适量二氧化碳，在太阳光照射下培养12个小时（白天）。次日，打开出样阀，导入待培养藻液，将流量控制在10 cm/min，流动培养12 h正好流完整个养殖器内的藻液，相当于20357.5 L的藻液，按2.0 g/L的湿藻浓度计算，一套系统每天可以生产湿藻40.7kg，一年有效养殖时间定为200天，则每套系统每年可生产湿藻8.1吨。每套系统占地80.0m2（养殖器占地65.3m2），一亩地可放置此系统8套，则每亩可产湿藻64.8吨/年，合干藻6.48吨/年，按30%含油量计算，则每亩可产油1.95吨/年，每公顷可产油29.3吨/年，折合成容积为每公顷每年可产油34398L。
    相关参数和计算方法：
    参数：管的直径0.6m；直管长为6 m；管间距0.3 m；可控坡式自流自动升温微藻养殖器宽7.5 m，长度8.7（0.6×10+0.3×9） m；流速为10 cm/min。
    计算方法：
    根据光周期12 h和流速10 cm/min，可以得出每天流量为：12h×60 min/h×10 cm/min=72 m，因此，管长为72 m，直管为10根，“U”形管为9根，每天流过的藻液为：3.14159×0.3 m×0.3m×72 m=20.36 m3=20360 L，按2.0 g/L的湿藻浓度计算，此系统每天能产鲜藻40.7kg，一年有效养殖时间定为200天，每套系统每年可产湿藻8.1吨。
本系统也可根据实际养殖场所的地理概况和藻类繁殖情况，设定藻液的流出速度和可控坡式自流自动升温微藻养殖器直管的数量，若一次培养浓度不高也可再次或多次培养。

Claims (4)

1.一种可控坡式微藻养殖系统，其特征在于它主要包括：
    一微藻预处理池，用于添加营养盐和接入藻种；
    一置于坡比为1%-5%的斜面上，其上有吸热涂层的可控坡式自流自动升温微藻养殖器；该可控坡式自流自动升温微藻养殖器的形状是“蛇形”，直管平行于坡面，由“U”形管连接而成；
一藻液收集和后处理池，用于藻液的收集及后续处理；
所述吸热涂层，涂于构成可控坡式自流自动升温微藻养殖器的直管和“U”形管靠近斜面一侧的内壁上，其面积不超过管内面积的1/3，用于吸收太阳热能提高水温和减少散射光和漫射光；
    在所述“U”形管上设置有用于补充二氧化碳的二氧化碳进气口；
    在所述每个直管的两端设置有用于压力控制，以免排氧孔培养液溢出的阀门；
    所述的直管上还设置有用于排除多余氧气的排氧孔；
    在所述可控坡式自流自动升温微藻养殖器的末端安装有用于控制藻液的流速和流量的流量控制器。
2.根据权利要求1所述的可控坡式微藻养殖系统，其特征在于所述的直管长度为6 m，直径为0.3-0.6 m，直管间距为0.15-0.3m，半圆形“U”形管的直径为直管直径×2＋直管间距，可控坡式自流自动升温微藻养殖器的宽度为6+半圆形“U”形管直径。
3.根据权利要求1所述的可控坡式微藻养殖系统，其特征在于所述的直管是由聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚乙烯制作而成的圆形或椭圆形的透明管道，“U”形管是用聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚乙烯制成的半圆型透明管道。
4.一种利用权利要求1或2或3所述可控坡式微藻养殖系统进行微藻养殖的方法，其特征在于该方法是：将微藻预处理池中的待培养藻液导入进样阀门，藻液经重力作用流入铺设在坡比为1%-5%斜面上的可控坡式自流自动升温微藻养殖器，养殖器上有二氧化碳补给口，管内壁有吸热涂层，用以吸收太阳热能提高藻液温度，在重力的作用下，藻液自上而下缓慢流动，以利于藻液与二氧化碳充分混合，提高养殖效率，一个培养周期12-24h可实现微藻的一次培养，浓度不够时可再次或多次培养。
CN 201210015498 2012-01-18 2012-01-18 一种可控坡式微藻养殖系统及其微藻养殖方法 Expired - Fee Related CN102559478B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201210015498 CN102559478B (zh) 2012-01-18 2012-01-18 一种可控坡式微藻养殖系统及其微藻养殖方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201210015498 CN102559478B (zh) 2012-01-18 2012-01-18 一种可控坡式微藻养殖系统及其微藻养殖方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102559478A true CN102559478A (zh) 2012-07-11
CN102559478B CN102559478B (zh) 2013-08-28

Family

ID=46406090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201210015498 Expired - Fee Related CN102559478B (zh) 2012-01-18 2012-01-18 一种可控坡式微藻养殖系统及其微藻养殖方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102559478B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105985910A (zh) * 2015-03-05 2016-10-05 华东理工大学 微藻培养的新补碳方法与流程
CN109401920A (zh) * 2018-12-12 2019-03-01 河西学院 一种可控坡式微藻养殖系统及其微藻养殖的方法
CN112931179A (zh) * 2021-04-12 2021-06-11 浙江省海洋水产研究所 一种大规模定向培养厚壳贻贝稚贝饵料的方法
CN114292731A (zh) * 2022-02-11 2022-04-08 华润电力(深圳)有限公司 一种藻类培养系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1098139A (zh) * 1993-07-26 1995-02-01 田裕钊 利用提取甘草酸废液养殖小球藻工艺与装置
US5981271A (en) * 1996-11-06 1999-11-09 Mikrobiologicky Ustav Akademie Ved Ceske Republiky Process of outdoor thin-layer cultivation of microalgae and blue-green algae and bioreactor for performing the process
CN101519634A (zh) * 2009-03-27 2009-09-02 兆凯生物工程研发中心（深圳）有限公司 用于微藻养殖的开放式生物反应器及其养殖方法
CN101948740A (zh) * 2010-09-10 2011-01-19 中国科学院过程工程研究所 用于大规模培养微藻的低落差开放池及其使用方法和用途
CN202465662U (zh) * 2012-01-18 2012-10-03 杭州鑫伟低碳技术研发有限公司 一种可控坡式微藻养殖系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1098139A (zh) * 1993-07-26 1995-02-01 田裕钊 利用提取甘草酸废液养殖小球藻工艺与装置
US5981271A (en) * 1996-11-06 1999-11-09 Mikrobiologicky Ustav Akademie Ved Ceske Republiky Process of outdoor thin-layer cultivation of microalgae and blue-green algae and bioreactor for performing the process
CN101519634A (zh) * 2009-03-27 2009-09-02 兆凯生物工程研发中心（深圳）有限公司 用于微藻养殖的开放式生物反应器及其养殖方法
CN101948740A (zh) * 2010-09-10 2011-01-19 中国科学院过程工程研究所 用于大规模培养微藻的低落差开放池及其使用方法和用途
CN202465662U (zh) * 2012-01-18 2012-10-03 杭州鑫伟低碳技术研发有限公司 一种可控坡式微藻养殖系统

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105985910A (zh) * 2015-03-05 2016-10-05 华东理工大学 微藻培养的新补碳方法与流程
CN109401920A (zh) * 2018-12-12 2019-03-01 河西学院 一种可控坡式微藻养殖系统及其微藻养殖的方法
CN112931179A (zh) * 2021-04-12 2021-06-11 浙江省海洋水产研究所 一种大规模定向培养厚壳贻贝稚贝饵料的方法
CN112931179B (zh) * 2021-04-12 2022-11-22 浙江省海洋水产研究所 一种大规模定向培养厚壳贻贝稚贝饵料的方法
CN114292731A (zh) * 2022-02-11 2022-04-08 华润电力(深圳)有限公司 一种藻类培养系统
CN114292731B (zh) * 2022-02-11 2024-04-02 华润电力(深圳)有限公司 一种藻类培养系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN102559478B (zh) 2013-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Grivalský et al. Development of thin-layer cascades for microalgae cultivation: milestones
Hindersin et al. Irradiance optimization of outdoor microalgal cultures using solar tracked photobioreactors
US10041028B2 (en) Photobioreactor made of a transparent film
CN102712892A (zh) 用于生物质生产的适应气候的生物反应器
MX2012012569A (es) Fotobiorreactor laminar para la produccion de microalgas.
CN102559478B (zh) 一种可控坡式微藻养殖系统及其微藻养殖方法
CN105454026A (zh) 一种浮萍立体培养装置
CN104521726B (zh) 一种利用沼液养殖的分级养殖装置及其养殖方法
CN202465662U (zh) 一种可控坡式微藻养殖系统
CN201729830U (zh) 饵料微藻的封闭式管道培养装置
CN102533522A (zh) 一种全塑密闭模块化气升式光生物反应器
CN107937276B (zh) 一种二氧化碳和乙酸混合调控促进小球藻固碳生长的方法
CN109401920A (zh) 一种可控坡式微藻养殖系统及其微藻养殖的方法
CN101906380B (zh) 饵料微藻的封闭式管道培养装置及微藻管道培养方法
CN202369581U (zh) 用于产业化养殖微藻的薄膜光生物反应器和反应器单元
CN206666503U (zh) 一种高密度富油微藻的自动化培养箱体
CN202465661U (zh) 一种微藻养殖管状膜装置
CN102586078A (zh) 一种微藻养殖系统及微藻养殖的方法
CN105420176A (zh) 一种具有高co2耐受性和固定率的微藻选育方法
CN201420080Y (zh) 一种封闭式微藻产业光合作用培殖装置
CN202193783U (zh) 微生物养殖系统
CN106635768B (zh) 生物微藻光合反应器及其使用方法
KR101360795B1 (ko) 미세 조류 배양용 표층 부유형 광생물 반응 장치, 및 상기 장치를 포함하는 미세 조류 배양 시설
CN102965282A (zh) 一种封闭式藻类培养系统
CN103849547A (zh) 用于微藻规模培养的装置和方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130828

Termination date: 20220118

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee