CN102643741A - 用于开放池培养微藻的阱式补碳装置及其补碳方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微藻培养领域，具体地，本发明涉及用于开放池培养微藻的阱式补碳装置及其补碳方法。本发明的用于开放池培养微藻的阱式补碳装置，包括阱式容器（1）、隔板（2）和气体分布器（3），所述气体分布器（3）设置于阱式补碳装置（6）的培养液进口处；所述阱式补碳装置（6）的培养液进口侧的厚度为开放池培养液层深度的0.5～2倍；所述隔板（2）下端与阱式容器（1）底部间隙是阱式补碳装置（6）的培养液进口侧厚度的0.5～2倍；所述隔板（2）上端高出阱式容器壁，宽度与阱式容器（1）配合。本发明的补碳装置延长了气液接触时间，减小了阱式容器深度，从而降低了补碳装置的流体流动阻力、节省能耗。

Description

用于开放池培养微藻的阱式补碳装置及其补碳方法
技术领域
本发明涉及微藻培养领域，具体地，本发明涉及用于开放池培养微藻的阱式补碳装置及其补碳方法。
背景技术
微藻可以通过光合作用固定二氧化碳生产多种化学品。有的可以产脂肪烃，如葡萄藻产烃量可达细胞干重的15%～75%，有的可积累糖原，有的可积累甘油，许多微藻含油脂可达干重的60%以上。藻类热解所获得的生物质燃油热值平均高达33MJ/kg。微藻可以在海水、碱水或半碱水中培养，不与农作物争夺土地和淡水资源，还可以利用废水，是淡水短缺、土地贫瘠地区获得有效生物资源的重要途径。微藻有望成为未来的能源和化学品的重要来源。
微藻细胞中碳的含量占其细胞干重的一半以上，藻细胞在生长过程中通过光合作用将二氧化碳固定为自身的组成成分，故在藻类培养过程中需在培养液中保持碳源的供给。藻类培养液中的无机碳源以HCO3 -、CO3 2-和游离的CO2三种形式存在，三种形式的碳在水溶液中的含量比例随pH值的变化而变化。若使用小苏打（NaHCO3）为碳源，则随着HCO3 -的解离和CO2的利用，培养液的pH值逐渐升高，有超过一半的NaHCO3转化为Na2CO3而不能被利用，碳源消耗大，培养液pH升高导致水体难以循环利用。若直接以CO2为碳源，微藻可直接利用，则可以避免培养液pH值升高的问题，有利于维持适宜的培养环境，使水体可以长时间或者重复使用。
开放式培养是传统而又简单的微藻培养模式，也是目前被大家公认为是成熟的微藻培养技术，优点是构建简单、操作简便，在螺旋藻、小球藻和盐藻的工业化生产中获得了应用(Chaumont D.,J.Appl.Phycol.,1993,5:593-604；Richmond A.,Progress in Physiological Research,Vol.7,Biopress,Bristol.,1990,269-330；BorowitzkaL.T.,Bioresource Technology,1991,38:251-252)。然而，传统开放池由于液层深度达20～30cm，如果以鼓泡的方式直接向培养池中补加CO2，由于气泡在培养液中停留时间短，使得CO2的吸收率非常低，只有13%～20%的CO2被吸收（Becker EW,Microalgae:biotechnology and microbiology.Cambridge University Press,Cambridge,1994,pp 293）。
Ferreira等（Ferreira B S,Fernandes H L,Reis A and Mateus M.Microporous hollowfibres for carbon dioxide absorption:mass transfer model fitting and the supplying ofcarbon dioxide to microalgae cultures.Journal of Chemical Technology andBiotechnology,1998,71:61-70）利用中空纤维膜来强化气液传质，以提高CO2的吸收率，但该法造价高，中空纤维膜易污染。
气罩法（李夜光，胡鸿钧，张良军，陈志祥。以二氧化碳为碳源工业化生产螺旋藻工艺技术的研究。武汉植物学研究，1996,14(4):349-356）是在微藻养殖水面上扣一个几平米的罩子，将二氧化碳气体通入罩子内，依靠罩子扣住的水面向培养液传递二氧化碳。该方法的问题在于气液交换的比表面积小；气罩内会积累氧气、氮气从而降低传质速率，需要不断放空，从而损失气罩内的二氧化碳；对于含低浓度的二氧化碳的气源，二氧化碳的吸收率很低；而且气罩内压力稍高时气体会从气罩下方穿过气罩外的液面漏出。槽式补碳（申请号CN200610018771.9，微藻养殖池补充二氧化碳的装置）是在培养池边挖一个深槽，使培养液流过深槽，在槽底布置通气管，向培养液供应二氧化碳，该方法会打乱传统的开放池的空间布局，且在槽内缺少混合，一段时间后槽的底部被二氧化碳饱和后就成为传质的死区，失去了深槽的作用。
丛威等(申请号CN200510126465.2，用于大规模培养微藻的补碳装置及其使用方法和用途)发明了在开放池直接为培养液补充CO2的阱式补碳装置（如图1所示的阱式容器、隔板及气体分布器），使培养液在阱式补碳装置内形成环流，大幅度延长了气液接触时间，并从阱式补碳装置的底部供气，大幅度提高了CO2的吸收率。但是这个补碳装置增加了开放池内流体的流动阻力，导致在保持同样流速情况下叶轮驱动流体的电能消耗增加，此外施工的工程量偏大。申请号CN200510126465.2专利的补碳装置中的气体分布器设置在阱式补碳装置的底部，如图1所示，不论其中的隔板在阱式容器中的位置居左（上游侧）、居中或居右（下游侧），补碳装置中只有一部分体积（隔板的上游侧或下游侧）起到气液交换的作用，补碳装置的体积利用率不高。如果能使得补碳装置中隔板两侧的区域都成为气液交换区，则可以将补碳装置的阱式容器深度减小约一半而不损失二氧化碳的吸收率，从而降低阱式补碳装置的流体流动阻力、节省能耗。
发明内容
本发明的目的在于，为解决上述问题，提供一种用于开放池培养微藻的阱式补碳装置。
本发明的另一目的在于提供一种用于开放池培养微藻的补碳方法。
本发明的构思是将专利CN200510126465.2所述的补碳装置的气体分布器从阱式补碳装置的底部移到阱式补碳装置的培养液进口处，当培养液在搅拌器（本领域常规使用的是叶轮）的推动下由阱式补碳装置的培养液进口流入时，通过维持适当的培养液进口流速使得从气体分布器出来的含二氧化碳的气泡不向上方移动而是随着培养液下行，此时即可发生气液交换（该区域称为阱式补碳装置的下降段）；气泡与培养液共同穿过隔板下端与阱式容器底部之间的间隙后进入隔板的另一侧区域（该区域称为阱式补碳装置的上升段），随后流出阱式补碳装置。这样使得隔板两侧的区域都成为气液交换区，培养液流经阱式补碳装置的下降段和上升段的时间都成为气液接触时间，从而比专利CN200510126465.2所述补碳装置延长了气液接触时间，可以减小上述现有补碳装置的阱式容器深度。
本发明的用于开放池培养微藻的阱式补碳装置，包括阱式容器1、隔板2和气体分布器3，所述气体分布器3设置于阱式补碳装置6的培养液进口处；所述阱式补碳装置6的培养液进口侧（下降段，由隔板2与阱式容器1的器壁形成）的厚度为开放池培养液层深度的0.5～2倍；所述隔板2下端与阱式容器1底部的间隙是阱式补碳装置6的培养液进口侧厚度的0.5～2倍，其中，所述隔板2上端高出阱式容器壁，宽度与阱式容器1相配合。
根据本发明的阱式补碳装置，其中，所述阱式补碳装置6的培养液进口侧厚度为5～50厘米。在通常的开放池液层深度和流速下，该培养液进口侧的厚度使得下降段的液体流速能够束缚住气泡，使得绝大部分气泡随同培养液下行。
根据本发明的阱式补碳装置，其中，所述阱式容器1优选深度15～150厘米，厚度20～200厘米，宽度与开放池宽度一致。
根据本发明的阱式补碳装置，其中，所述阱式容器1的底部为平底、带圆角的平底、锥底或半圆底；材质为水泥、塑料板、不锈钢板、砖或与开放池底同样的材料等。
根据本发明的阱式补碳装置，其中，所述隔板2厚度为1～5厘米；材质可以是塑料板、不锈钢板、木板等材料，能加工成型、有一定强度即可。
根据本发明的阱式补碳装置，其中，所述的气体分布器2的气体分布面（板）为多孔材质。可以是管状气体分布器或联在管上的多个气体分布头。可以是硬体的（如多孔陶瓷管或玻璃砂芯）或软体的（如市售的曝气软管或可变孔曝气软管）。
根据本发明的阱式补碳装置，其中，当开放池内的培养液层的深度较浅时，可以将开放池原有的搅拌器下降到搅拌器叶尖低于开放池底的位置，所述的阱式补碳装置可以与现有的开放池的搅拌器合并建造，即，所述补碳装置一侧或两侧设置的搅拌器5叶尖低于开放池底，或所述隔板2的一侧或两侧设置的搅拌器5叶尖低于开放池底，所述搅拌器5设置于半圆弧形槽或1/4圆弧形槽上方，所述1/4圆弧形槽可以与阱式容器1侧壁接于一体，圆弧形槽底高于阱式容器1底部；或与阱式容器1底部直接相连。
本发明的基于上述阱式补碳装置的用于开放池培养微藻的补碳方法，其特征在于，将阱式补碳装置嵌入开放池的池底，阱式补碳装置的阱式容器上端沿与开放池的池底平齐，中间的隔板高出开放池中的培养液面，在阱式补碳装置的培养液进口处安装有多孔的气体分布器，使得培养液在搅拌器（本领域常规使用的搅拌器是叶轮）的推动下由阱式补碳装置的培养液进口流入阱式补碳装置的下降段中与气体分布器释放的CO2气泡接触，流经阱式补碳装置的底部，再经上升段由阱式补碳装置的培养液出口流出，这样大大延长了气液接触时间。另一方面，二氧化碳气体（或者含有二氧化碳的混合气体）通过气体分布器后，变成很小的气泡，气液接触面积急剧增大。这样就大大提高了二氧化碳的吸收率；
所述阱式补碳装置的培养液进口侧的培养液流速为15～100厘米/秒；
所述阱式补碳装置内气体分布器的CO2流量，折合标准状况的纯CO2，为每米开放池宽度0.1～20升/分钟。
根据本发明的补碳方法，所述开放池内培养液层深度优选为2～30厘米。
根据本发明的补碳方法，所述CO2为净化烟道气、工业CO2气体、纯净的CO2气体或混合有CO2的空气中的一种或多种或液态CO2。
用于培养微藻的培养基可以是本领域熟知的任意适合微藻生长的培养基，如Zarrouk培养基、SM培养基、ASP2培养基、BG-11培养基等，也可以是针对某种藻特殊需要的、培养过程需要CO2的培养基。
本发明的补碳装置及补碳方法能够用于在开放池内大规模培养各种微藻过程中补充CO2，包括螺旋藻、栅藻、雨生红球藻、盐藻、小球藻、衣藻等各种微藻。
本发明能够有效利用二氧化碳进行补碳，在开放池内培养微藻细胞，大大降低了生产成本。本发明比专利CN200510126465.2所述的补碳装置延长了气液接触时间，减小了阱式容器深度，从而降低了补碳装置的流体流动阻力、节省能耗。
附图说明
图1为申请号CN200510126465.2专利所述的阱式补碳装置示意图。
图2为本发明的阱式补碳装置示意图。
图3为利用本发明的阱式补碳装置自动补碳的系统示意图。
图4为本发明的阱式补碳装置的隔板一侧安装有搅拌器叶尖低于开放池底的搅拌器示意图（1/4圆弧形槽，接于阱式容器侧壁，圆弧形槽底高于阱式容器底部）。
图5为本发明的阱式补碳装置的隔板一侧安装有搅拌器叶尖低于开放池底的搅拌器示意图（1/4圆弧形槽，接于阱式容器底部）。
图6为本发明的阱式补碳装置的一侧安装有搅拌器叶尖低于开放池底的搅拌器示意图（半圆弧形槽）。
附图标记
1、阱式容器        2、隔板          3、气体分布器
4、执行机构        5、搅拌器        6、阱式补碳装置
7、微藻培养液面    8、流量计        9、压力表
10、pH传感器       11、控制装置     12、CO2气源
具体实施方式
实施例1.
在跑道式培养池（最常见的一种开放池，简称跑道池）内进行螺旋藻培养。跑道池流道周长70米、宽3米，搅拌器5为由一根转轴带动的4组钢制叶轮，每个叶轮有4个叶片，相互间隔90度角，相邻叶轮的叶片交错45度角，转轴由交流电机及减速机带动，搅拌器5的自转半径为50厘米。搅拌器5及阱式补碳装置6的剖面如图3。其中，补碳装置6见图2，包括阱式容器1、隔板2和气体分布器3，所述气体分布器3设置于阱式补碳装置6的培养液进口处。阱式容器1深度50厘米、宽度为3米（与跑道池一致）、厚度为62厘米，阱式容器1的底部为带圆角的平底；阱式容器1的材料为水泥（与培养池材质一样，在培养池底挖出阱式容器）；隔板2为2厘米厚的木板，宽度与阱式容器1配合，隔板下端与阱式容器1底部的间隙为20厘米，阱式补碳装置6的培养液进口侧厚度（即阱式补碳装置的下降段的厚度）为20厘米；在阱式补碳装置6的培养液进口处的居中位置装有长2.8米、直径65毫米的可变孔曝气软管作为气体分布器3，该气体分布器3的上沿的垂直位置与跑道池底在同一水平面。培养液被搅拌器推动顺流道流动一周进入阱式补碳装置6的培养液进口，与气体分布器3放出的CO2气泡接触，一起下行、穿过隔板下端与阱式容器1底部的间隙、一起上行、流出阱式补碳装置6的培养液出口，然后回到搅拌器5继续循环。
补碳采用自动控制，自动控制方法见专利CN200410009360.4，实施方案系统参见图3。其中，pH传感器10为市售pH电极，探头伸入微藻培养液面7下方，控制装置11为带开关控制的pH计，CO2气源12为来自钢瓶的纯净的二氧化碳气体，执行机构4是两位常闭电磁阀（通径8毫米）。依据培养液的pH值控制二氧化碳进气阀门（执行机构4）的开启与关闭。
藻种为钝顶螺旋藻（Spirulina Platensis），来自中国科学院水生生物研究所淡水藻种库，编号439，培养基为Zarrouk培养基，其中碳酸氢钠的初始浓度为0.05mol/L。跑道池内培养液平均深度20厘米，藻细胞接种密度0.3g(干重)/L。pH的控制范围设定为9.5～9.6，当培养液的pH升高到9.5时启动自动补碳，阱式补碳装置6内气体分布器3的二氧化碳气体的流量（执行机构4开）为6L/min(纯二氧化碳，标况)。调节电机的转速使得跑道池内培养液的流速为25厘米/秒左右，则阱式补碳装置6的下降段和上升段的液体流速分别约为25厘米/秒和12.5厘米/秒。
每天定时检测其他营养盐的浓度并及时补充，并补充少量水以弥补水的蒸发损耗。持续培养6天，藻细胞密度达到0.7g(干重)/L，单位面积藻细胞的产量达到13.3g(干重)/m2.d。获得螺旋藻藻粉的常规成分、氨基酸、脂肪酸以及类胡萝卜素的组成及含量与文献报道基本一致。经过物料衡算得出钢瓶二氧化碳的利用率为88%。搅拌电耗为1.10W/m2。
而使用同样的跑道池、同样的阱式补碳装置，只是将气体分布器按照专利CN200510126465.2的方式置于阱式补碳装置的底部，同样培养条件下，培养7天的单位面积藻细胞的产量为13.1g(干重)/m2.d，钢瓶二氧化碳的利用率为77%。
而使用同样的跑道池，阱式补碳装置的阱式容器深度为1.2m，将气体分布器按照专利CN200510126465.2的方式置于阱式补碳装置的底部，同样培养条件下，培养7天的单位面积藻细胞的产量为13.2g(干重)/m2.d，钢瓶二氧化碳的利用率为87%，搅拌电耗为1.33W/m2。
实施例2.
其他同实施例1。阱式容器深度150厘米、厚度为62厘米；隔板下端与阱式容器底部的间隙为30厘米，阱式补碳装置的下降段的厚度为15厘米。跑道池内培养液平均深度30厘米。藻细胞接种密度0.2g(干重)/L。pH的控制范围设定为9.7～9.8。跑道池内培养液的流速为20厘米/秒左右，则阱式补碳装置的下降段和上升段的液体流速分别约为40厘米/秒和13.3厘米/秒。持续培养6天，钢瓶二氧化碳的利用率为90%。搅拌电耗为1.15W/m2。
实施例3.
其他同实施例1。阱式容器深度70厘米、厚度为202厘米；隔板下端与阱式容器底部的间隙为50厘米，阱式补碳装置的下降段的厚度为50厘米。跑道池内培养液平均深度25厘米。藻细胞接种密度0.25g(干重)/L。pH的控制范围设定为9.9～10.0。跑道池内培养液的流速为50厘米/秒左右，则阱式补碳装置的下降段和上升段的液体流速分别约为25厘米/秒和8.3厘米/秒。持续培养6天，钢瓶二氧化碳的利用率为93%。搅拌电耗为1.19W/m2。
实施例4.
其他同实施例1。阱式容器深度20厘米、厚度为62厘米；隔板下端与阱式容器底部的间隙为15厘米，阱式补碳装置的下降段的厚度为30厘米。跑道池内培养液平均深度15厘米。藻细胞接种密度0.4g(干重)/L。pH的控制范围设定为9.8～9.9。跑道池内培养液的流速为40厘米/秒左右，则阱式补碳装置的下降段和上升段的液体流速分别约为20厘米/秒和20厘米/秒。持续培养6天，钢瓶二氧化碳的利用率为76%。搅拌电耗为1.04W/m2。
实施例5.
其他同实施例1。阱式容器深度70厘米、厚度为22厘米；隔板下端与阱式容器底部的间隙为10厘米，阱式补碳装置的下降段的厚度为10厘米。通入阱式容器内的气体是含15%二氧化碳的空气（模拟烟道气），其中二氧化碳的流量（执行机构4开）为6L/min（纯二氧化碳，标况）。跑道池内培养液平均深度10厘米。藻细胞接种密度0.6g(干重)/L。pH的控制范围设定为9.6～9.7。跑道池内培养液的流速为15厘米/秒左右，则阱式补碳装置的下降段和上升段的液体流速分别约为15厘米/秒和15厘米/秒。持续培养6天，钢瓶二氧化碳的利用率为84%。搅拌电耗为0.96W/m2。
实施例6.
其他同实施例1。所不同的是阱式补碳装置的结构采用图4所示的结构：在阱式补碳装置的旁边挖出半径为52厘米、深度10厘米的1/4圆弧形槽，1/4圆弧形槽底与阱式容器的侧壁接为一体，使搅拌器的叶尖下降到低于跑道池底8厘米。阱式容器深度70厘米、厚度为22厘米；隔板下端与阱式容器底部的间隙为10厘米，阱式补碳装置的下降段的厚度为5厘米。跑道池内培养液平均深度5厘米。藻细胞接种密度1.0g(干重)/L。pH的控制范围设定为10.1～10.2。跑道池内培养液的流速为15厘米/秒左右，则阱式补碳装置的下降段和上升段的液体流速分别约为15厘米/秒和5厘米/秒。持续培养6天，钢瓶二氧化碳的利用率为85%。搅拌电耗为1.04W/m2。
实施例7.
其他同实施例1。阱式容器深度70厘米、厚度为62厘米；隔板下端与阱式容器底部的间隙为20厘米，阱式补碳装置的下降段的厚度为20厘米。在开放池内培养小球藻，培养液是以NaNO3为氮源的BG-11培养基。跑道池内培养液平均深度20厘米。藻细胞接种密度0.3g(干重)/L。pH的控制范围设定为7.5～7.6。跑道池内培养液的流速为20厘米/秒左右，则阱式补碳装置的下降段和上升段的液体流速分别约为20厘米/秒和10厘米/秒。持续培养6天，钢瓶二氧化碳的利用率为84%。搅拌电耗为1.08W/m2。
实施例8.
其他同实施例1。所不同的是阱式补碳装置的结构采用图6所示的结构。在距离阱式补碳装置10米处挖出半径为52厘米、深度10厘米的半圆弧形槽，使搅拌器的叶尖下降到低于跑道池底8厘米。阱式容器深度70厘米、厚度为22厘米；隔板下端与阱式容器底部的间隙为10厘米，阱式补碳装置的下降段的厚度为5厘米。在开放池内培养栅藻，培养液是以NaNO3为氮源的BG-11培养基。跑道池内培养液平均深度5厘米。藻细胞接种密度1.0g(干重)/L。pH的控制范围设定为7.4～7.5。跑道池内培养液的流速为15厘米/秒左右，则阱式补碳装置的下降段和上升段的液体流速分别约为15厘米/秒和5厘米/秒。持续培养6天，钢瓶二氧化碳的利用率为81%。搅拌电耗为1.05W/m2。
实施例9.
其他同实施例1。所不同的是阱式补碳装置的结构采用图5所示的结构：在阱式补碳装置的旁边挖出半径为35厘米、深度35厘米的1/4圆弧形槽，1/4圆弧形槽底与阱式容器的底部接为一体，使搅拌器的叶尖下降到低于跑道池底20厘米。阱式容器深度35厘米、不含圆弧形槽的平底部分的厚度为27厘米；隔板下端与阱式容器底部的间隙为10厘米，阱式补碳装置的下降段的厚度为5厘米。跑道池内培养液平均深度5厘米。藻细胞接种密度1.0g(干重)/L。pH的控制范围设定为10.1～10.2。跑道池内培养液的流速为20厘米/秒左右，则阱式补碳装置的下降段和上升段的液体流速分别约为20厘米/秒和1.82厘米/秒。持续培养6天，钢瓶二氧化碳的利用率为80%。搅拌电耗为1.06W/m2。

Claims (11)

1.一种用于开放池培养微藻的阱式补碳装置，包括阱式容器（1）、隔板（2）和气体分布器（3），其特征在于，所述气体分布器（3）设置于阱式补碳装置（6）的培养液进口处；所述阱式补碳装置（6）的培养液进口侧的厚度为开放池培养液层深度的0.5～2倍；所述隔板（2）下端与阱式容器（1）底部的间隙是阱式补碳装置（6）的培养液进口侧厚度的0.5～2倍；所述隔板（2）上端高出阱式容器壁，宽度与阱式容器（1）相配合。
2.根据权利要求1所述的阱式补碳装置，其特征在于，所述培养液进口侧的厚度为5～50厘米。
3.根据权利要求1所述的阱式补碳装置，其特征在于，所述阱式容器（1）深度15～150厘米，厚度20～200厘米，宽度与开放池宽度一致。
4.根据权利要求1所述的阱式补碳装置，其特征在于，所述阱式容器（1）的底部为平底、带圆角的平底、锥底或半圆底。
5.根据权利要求1所述的阱式补碳装置，其特征在于，所述隔板（2）厚度为1～5厘米。
6.根据权利要求1所述的阱式补碳装置，其特征在于，所述补碳装置一侧或两侧设置的搅拌器（5）叶尖低于开放池底，或所述隔板（2）的一侧或两侧设置的搅拌器（5）叶尖低于开放池底。
7.一种基于权利要求1所述阱式补碳装置的用于开放池培养微藻的补碳方法，其特征在于，将阱式补碳装置嵌入开放池底，阱式补碳装置的阱式容器上端沿与开放池的池底平齐，隔板高出开放池的培养液液面，使得培养液在搅拌器的推动下由阱式补碳装置的培养液进口流入下降段，与气体分布器释放的CO2接触再经上升段由阱式补碳装置的培养液出口流出；
所述阱式补碳装置的培养液进口侧的培养液流速为15～100厘米/秒；
所述阱式补碳装置内气体分布器的CO2流量，折合标准状况的纯CO2，为每米开放池宽度0.1～20升/分钟。
8.根据权利要求7所述的补碳方法，其特征在于，所述开放池内培养液层深度为2～30厘米。
9.根据权利要求7所述的补碳方法，其特征在于，所述CO2为净化烟道气、工业CO2气体、纯净的CO2气体或混合有CO2的空气中的一种或多种或液态CO2。
10.根据权利要求7所述的补碳方法，其特征在于，所述培养微藻的培养基为Zarrouk培养基、SM培养基、ASP2培养基或BG-11培养基。
11.根据权利要求7所述的补碳方法，其特征在于，所述微藻为螺旋藻、栅藻、雨生红球藻、盐藻、小球藻或衣藻。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103421677A (zh) * 2013-04-26 2013-12-04 中国科学院过程工程研究所 一种用于微藻大规模培养的挡板开放池
EP2712917A1 (en) * 2012-09-26 2014-04-02 Hidrotec Tecnologia del Agua, S.L. Carbonation system for cultivating microalgae in open reactors
CN104805016A (zh) * 2015-04-28 2015-07-29 中国科学院过程工程研究所 一种利用co2培养微藻的方法
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
CN106399108A (zh) * 2016-09-28 2017-02-15 山东金晶生物技术有限公司 一种简便高效的雨生红球藻营养细胞培养和采收方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003088355A (ja) * 2001-09-13 2003-03-25 Sumitomo Chem Co Ltd 好気性微生物の培養装置およびこれを使用した培養方法
CN1982432A (zh) * 2005-12-12 2007-06-20 中国科学院过程工程研究所 用于大规模培养微藻的补碳装置及其使用方法和用途
CN2924031Y (zh) * 2006-07-17 2007-07-18 陈景松 汽油发动机的化油器
CN101677515A (zh) * 2007-02-27 2010-03-24 考拉哈·贾格吉特·辛格 在漂浮于较大水体中的开放式或封闭容器内所包含的水体中养殖水生藻类
CN101724549A (zh) * 2008-10-27 2010-06-09 中国科学院过程工程研究所 用于大规模培养微藻的补碳装置的用途
CN102112592A (zh) * 2008-06-05 2011-06-29 Algeoil有限两合公司 趋光微生物（如藻类）的培养与繁殖系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003088355A (ja) * 2001-09-13 2003-03-25 Sumitomo Chem Co Ltd 好気性微生物の培養装置およびこれを使用した培養方法
CN1982432A (zh) * 2005-12-12 2007-06-20 中国科学院过程工程研究所 用于大规模培养微藻的补碳装置及其使用方法和用途
CN2924031Y (zh) * 2006-07-17 2007-07-18 陈景松 汽油发动机的化油器
CN101677515A (zh) * 2007-02-27 2010-03-24 考拉哈·贾格吉特·辛格 在漂浮于较大水体中的开放式或封闭容器内所包含的水体中养殖水生藻类
CN102112592A (zh) * 2008-06-05 2011-06-29 Algeoil有限两合公司 趋光微生物（如藻类）的培养与繁殖系统
CN101724549A (zh) * 2008-10-27 2010-06-09 中国科学院过程工程研究所 用于大规模培养微藻的补碳装置的用途

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
韦金河等: "小球藻大面积养殖技术", 《江苏农业科学》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2712917A1 (en) * 2012-09-26 2014-04-02 Hidrotec Tecnologia del Agua, S.L. Carbonation system for cultivating microalgae in open reactors
CN103421677A (zh) * 2013-04-26 2013-12-04 中国科学院过程工程研究所 一种用于微藻大规模培养的挡板开放池
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
CN104805016A (zh) * 2015-04-28 2015-07-29 中国科学院过程工程研究所 一种利用co2培养微藻的方法
CN104805016B (zh) * 2015-04-28 2018-02-16 中国科学院过程工程研究所 一种利用co2培养微藻的方法
CN106399108A (zh) * 2016-09-28 2017-02-15 山东金晶生物技术有限公司 一种简便高效的雨生红球藻营养细胞培养和采收方法
CN106399108B (zh) * 2016-09-28 2020-01-07 山东金晶生物技术有限公司 一种简便高效的雨生红球藻营养细胞培养和采收方法

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