CN102816698A - 一种培养与采收一体化循环生产微藻的新方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于藻类培养领域，公开了一种培养与采收一体化循环生产微藻的新方法。其特征在于：数个微藻培养容器(1-5)以阶梯形式排列，培养至收获期，微藻沉入水底，将一定面积、一定孔径的网放至排水阀门(8)的下方，打开阀门(8)，将培养液排入相邻的下一个反应器中。高浓度的藻液通过底部的阀门(9)收集。培养液重新添加营养母液、水，存留的藻做种子，继续下一个培养采收过程，依次进行。最低处的反应器通过管道(7)、水泵(6)与最高处的反应器相连，使生产过程循环连续进行。与现有技术相比，本方法的优点在于：培养与采收同时完成，光利用效率高，操作简单，费用低。

Description

一种培养与采收一体化循环生产微藻的新方法

技术领域

本发明属于藻类培养领域，是一种采用级联培养与采收一体化的藻类培养新方法。

背景技术

气候变暖与大气中二氧化碳浓度有极其密切的关系。由于大量消耗煤炭、石油、天然气等化石能源，向大气中释放的二氧化碳超过了生态环境净固定二氧化碳的能力，打破了地球碳循环过程，造成气候异常，影响人类的生存环境。

藻类通过光合作用，固定二氧化碳、太阳能，经过系列代谢最终形成油脂、蛋白质、多糖以及其它多种活性物质，可以广泛应用于可再生能源、饲料、食品、医药保健、化妆品等领域。藻类具有光合效率高、生长快、生产周期短等优点，是极具开发潜力的可再生新能源原材料之一。

目前的微藻主要培养方式，可以分为密封式与开放式两种模式。开放式是指采用室外开放池作为培养装置进行微藻养殖，主要包括跑道池、圆形等形状的浅池等。开放培养模式具有装备简单、易操作、投资少等优点。螺旋藻、小球藻、盐藻等藻种采用开放式培养取得了成功。开放培养的缺点是条件难以控制、容易受其他藻种、浮游动物的污染。所以生长优势不明显的藻种很难实现规模化开放式培养。密封式培养是指采用不同结构的密封式的光生物反应器进行微藻养殖，例如气升式、搅拌式、管道式等培养装置。密封式培养的缺点是规模小，不宜用作大规模的生产。

不管是开放式培养，还是密封式培养，这两种模式基本上都采用藻类采收环节与培养环节相互分离进行的模式，即培养、采收这样的两段式生产模式。

本发明就是针对这一关键问题，实现了微藻的循环连续生产、培养与采收同步进行，增加了藻类的产量，降低生产成本。

发明内容

本发明提供一种藻类培养连续循环培养与采收的新方法，用以解决藻类产业化生产过程中如何才能实现高效生产这一核心关键难题。

为解决这一难题，本发明提供如下解决方案：

一种培养与采收过程一体化、循环连续生产微藻的新方法，其特征在于：数个藻类培养容器阶梯式排列，培养液逐级下流进入下一次培养过程，自动采收，培养与采收连续循环进行。

(1)反应器阶梯式排列。阶梯式排列的反应器不会相互影响遮光，改善培养液内部的光照条件；与在水平放置反应器模式相比，阶梯式排列增加光照面积；反应器为玻璃材料制成，照射到反应器上的太阳光反射后，会有一部分反射光计入下一级的反应器中，增加太阳光利用效率。阶梯式排列可以充分利用重力，使培养液依次从较高的反应器流至较低的反应器。

(2)自动采收技术。在一个培养周期的后期，藻体发生某些变化后，会沉入水底，这一特性是自动采收的生物学基础。当大量藻体沉入水底时，打开阀门，将培养液排入下一级反应器中。这样就可以直接收集藻体，实现了自动采收。大幅度降低收集藻体过程中的能耗。

(3)藻体稳定技术。通过排放培养液，收集底部沉淀藻类的过程中，培养液流动产生的涡流很容易引起藻体重新悬浮。为解决这一难题，将一定面积、一定孔径的网铺设到出水孔下方，就可以避免排水口附近涡流所产生的不良效应。

(3)培养-采收一体化技术。当培养至收获期时，大部分藻体进入待收获状态，但此时培养液中仍然有数量极大的藻细胞处于悬浮状态，这部分悬浮状态的微藻随着培养液向下一级反应器的注入，也是下一次培养的藻种种源。培养液在反应器间的每一次流动，同时完成了微藻的采收与下一次培养，整个过程实现了培养、采收一体化的生产新模式。

(4)循环连续生产模式。一个培养周期的结束，是采收藻体的开始，同时也是下一个培养过程的开始，这样周而复始，达到了循环连续生产的目的。

与现有藻类培养、采收的技术相比，本发明所提供的藻类生产新方法具有如下优点：(1)生产循环连续进行。(2)提高了效率，降低能耗，费用低。(3)操作简单。(4)增加有效生产面积。(5)实现了培养、采收一体化。

附图说明

微藻培养-采收一体化循环生产系统示意图。

图中1-5为反应器，6为水泵，7为管道，8、9为阀门。

具体实施方式

以下对本发明的实施加以说明。

实现本发明所需的装置系统如下：

建筑一定长度、宽度、高度的阶梯平台。数个反应器按照图1所示，安装在阶梯支架上，每个反应器侧壁距底部约1cm左右处装有阀门，用来排放培养液，每个反应器的底部装有阀门，用来收集高浓度藻液。用导管将位置最低的与最高的两个反应器连接起来，导管中部连有水泵，在水泵的作用下，将培养液从低处输送到高处。

具体实施包括以下几个步骤：

1、培养开始时，向最高位置反应器中加注一定量的培养液，接种，培养。

2、培养至可以采收时，将一定面积、一定孔径的网放置在侧面阀门下方的水底，打开阀门将培养液排入相邻下一级反应器中。

3、沉积在水体底部的高浓度藻体通过反应器底部的阀门进行收集。

4、添加营养母液、适量水，调节各种营养成分至适宜值，继续培养。

5、重复上述步骤3、4、5。

6、当微藻培养至位置最低的反应器时，通过水泵、管道将培养液输送到位置最高处的反应器中。

7、整个生产过程实现了循环连续进行，培养与采收同时完成，构成一个循环生产过程。

8、两个循环生产过程之间只需间隔一个微藻反应器，用作周转，就可以实现多循环生产过程同时进行，提高设备的率。

Claims (5)

1.一种培养与采收一体化循环生产微藻的新方法，其特征是：反应器阶梯式排列，培养与采收一体化，循环进行。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：位置高的反应器的底部略高于相邻的反应器的顶部，或与之齐平。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是：培养液从一个反应器转移至另一个反应器后添加营养成分，补充水，由培养液中的藻体作为藻种，进行继续培养。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，培养至收获期，在据底部一定高度的侧排水阀门下方放置一定面积、孔径的网，排出培养液，收获沉于底部的微藻。。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，生产过程在数个反应器中循环连续进行。