CN102586078A - 一种微藻养殖系统及微藻养殖的方法 - Google Patents

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Abstract

一种微藻养殖系统，它主要包括：一微藻预处理池，用于添加营养盐和接入藻种；一黑色吸热垫，它铺设在管状膜系统的下方，用于吸收太阳能提高水温和减少散射和漫射光；一管状膜系统，由若干个管状膜组成，其一端与泵膜连接器相连，另一端是排气口；所述泵膜连接器，用于连接水泵和管状膜；所述气体排气口,位于管状膜的末端，它由两个圆环相嵌套而成，可以固定，其口子的水平面高于管状膜系统，防止藻液溢出；一藻液收集和后处理池，用于藻液的收集及后续处理；将微藻预处理池中的待培养藻液经水泵缓慢注入管状薄膜系统中，在优化的理化条件下实现微藻大规模培养；它具有成本低，使用方便灵活，结构简单、易于实施，能满足工业化大规模微藻培养需求等特点。

Description

一种微藻养殖系统及微藻养殖的方法
技术领域
    本发明涉及的是一种微藻养殖系统及微藻养殖方法，属于能源、医药、保健品和食品等领域。
背景技术
    随着全球经济高速增长，化石能源快速消耗，且因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，寻求新能源，减少二氧化碳排放已经成为全人类关注的热点问题。经多年探索，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，微藻能源是一种二氧化碳“零”排放的清洁能源。同时，微藻的产油效率也相当高，在一年的生长期内，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、淡水和废水都可以养殖，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，微藻生物质能源将成为未来最重要的可再生能源之一。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的不足，而提供一种低造价、方便使用的大规模微藻养殖系统。
    本发明的又一目的在于提供一种利用上述微藻养殖系统进行微藻养殖的方法。
    为了实现上述目的，本发明所述的微藻养殖系统，它主要包括：
    一微藻预处理池，用于添加营养盐和接入藻种；
    一黑色吸热垫，它铺设在管状膜系统的下方，用于吸收太阳能提高水温和减少散射和漫射光；
    一管状膜系统，由若干个管状膜组成，其一端与泵膜连接器相连，另一端是排气口；
    所述泵膜连接器，用于连接水泵和管状膜；
    所述气体排气口,位于管状膜的末端，它由两个圆环相嵌套而成，可以固定，其口子的水平面高于管状膜系统，防止藻液溢出；
    一藻液收集和后处理池，用于藻液的收集及后续处理。
    所述管状膜系统由六个管状膜组成，每个管状膜的长度为10-50 m，膜的厚度为0.1-0.5mm，内径为0.3-0.45 m，管与管的间距为0.2m。
    所述管状膜是由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）或聚乙烯（PE）吹塑而成的圆形或椭圆形的透明管状膜构成。
    所述的气体排放口是经两个中空圆柱形环套合而成，内环的外径约等于外环的内径，外环将管状膜的末端套在内环的外表面。
 一种利用所述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（种）泵入管状膜系统，管状膜内有二氧化碳补充细管，另一端有排气口，管状膜系统下可铺上可提高藻液温度的黑色吸热垫，在适宜的生长条件下实现微藻的大规模培养。
    本发明具有成本低，使用方便灵活，可以实现微藻大规模培养，基本结构简单、易于实施，能满足工业化大规模微藻培养需求等特点。
附图说明
    图1是本发明所述的微藻养殖管状膜系统示意图。
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，本发明所述的微藻养殖系统，它主要包括：
一微藻预处理池1，用于添加营养盐和接入藻种；
    一黑色吸热垫，它铺设在管状膜系统的下方，用于吸收太阳能提高水温和减少散射和漫射光；
    一管状膜系统，由若干个管状膜2组成，其一端与泵膜连接器3相连，另一端是气体排气口4；
    所述泵膜连接器3，用于连接水泵5和管状膜2；
    所述气体排气口4,位于管状膜2的末端，它由两个圆环相嵌套而成，可以固定，其口子的水平面高于管状膜，防止藻液溢出；
    一藻液收集和后处理池，用于藻液的收集及后续处理。
    图中所示管状膜系统由六个管状膜组成，每个管状膜的长度为10-50 m，膜的厚度为0.1-0.5mm，内径为0.3-0.45 m，管与管的间距为0.2m。
    本发明所述管状膜是由聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚乙烯吹塑而成的圆形或椭圆形的透明管状膜构成。
    所述的气体排放口4是经两个中空圆柱形环套合而成，内环的外径约等于外环的内径，外环将管状膜的末端套在内环的外表面。
    一种利用所述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泵入管状膜系统，管状膜内有二氧化碳补充细管，另一端有排气口，管状膜系统下可铺上可提高藻液温度的黑色吸热垫，在适宜的生长条件下实现微藻的大规模培养。
    本发明是通过将微藻预处理池中的藻液泵入管状膜系统中，由二氧化碳补充细管补碳，排气口排出微藻代谢产生的氧气及多余气体，在适宜的环境条件下实现微藻快速培养。该方法能够实现微藻的大规模培养，且培养成本较低。
    实施例一
    以养殖面积为1公顷计算
一 相关膜系统参数选定如下：
1 单个管状膜长度为10m；
2 膜养殖系统的膜内径为0.45m；
3 膜厚度为0.15mm；
4 膜管之间的间距为0.2m；
5 由6个管状膜组成一个养殖系统。
则一个养殖膜系统占地面积约37m2，容积9.54 m3，该地块可安放270个膜系统，养殖容积2575.8 m3。
二 养殖方法
1 将养殖场地平整，去除各种尖锐物（包括碎石、玻璃等），铺上黑色吸热垫；
2 按已选定的膜系统参数，将PET或PE膜按规定间距铺设，连接各种附件（二氧化碳补充细管、泵膜连接器、大小环等）。
3 养殖系统安装完成后，用泵将预处理池中的藻液泵入管状膜内，膜内留空隙3-5cm，关闭水泵，二氧化碳补充细管通气补碳，微藻在良好的环境中实现快速繁殖，产生的氧气及多余气体经排气口（大小环）排出，。
三 计算
     按湿藻浓度为2g/L计算，一个系统一天可养湿藻19kg，一年有效养殖时间定为200天，则一个系统一年可养湿藻3.8吨。那么，一公顷土地（非农垦地）一年可养殖湿藻1026吨，折合成干藻102.6吨。微藻含油量均值为30%，一公顷土地可产油30.78吨，折合成容积为每公顷每年可产油36197L。
 本系统也可根据养殖过程中的实际情况，设定管状微藻养殖膜的数量和长度及一次培养时间。

Claims (5)

1.一种微藻养殖系统，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；
    一黑色吸热垫，它铺设在管状膜系统的下方，用于吸收太阳能提高水温和减少散射和漫射光；
    一管状膜系统，由若干个管状膜组成，其一端与泵膜连接器相连，另一端是排气口；
    所述泵膜连接器，用于连接水泵和管状膜；
    所述气体排气口,位于管状膜的末端，它由两个圆环相嵌套而成，可以固定，其口子的水平面高于管状膜系统，防止藻液溢出；
    一藻液收集和后处理池，用于藻液的收集及后续处理。
2.根据权利要求1所述的微藻养殖系统，其特征在于所述管状膜系统由六个管状膜组成，每个管状膜的长度为10-50 m，膜的厚度为0.1-0.5mm，内径为0.3-0.45 m，管与管的间距为0.2m。
3.根据权利要求1或2所述的微藻养殖系统，其特征在于所述管状膜是由聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚乙烯吹塑而成的圆形或椭圆形的透明管状膜构成。
4.根据权利要求1所述的微藻养殖系统，其特征在于所述的气体排放口是经两个中空圆柱形环套合而成，内环的外径约等于外环的内径，外环将管状膜的末端套在内环的外表面。
5.一种利用权利要求1或2或3或4所述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泵入管状膜系统，管状膜内有二氧化碳补充细管，另一端有排气口，管状膜系统下可铺上可提高藻液温度的黑色吸热垫，在适宜的生长条件下实现微藻的大规模培养。
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