CN103221346B - 用于培养生物和减缓气体的系统、设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了培养器和培养微生物的方法。在一些实施例中，培养器可包括限定用于保持液体的腔体的保持壁并且还可包括水平取向的框架，所述框架至少部分地设置在所述腔体内并且具有用于支承微生物的介质。在其它实施例中，所述水平框架可部分地浸没在所述腔体中保持的所述液体中并且可旋转以选择性地浸没和不浸没所述框架和介质的部分。
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本申请为2010年10月13日提交的共同待决的美国专利申请号12/903,568的部分继续申请并要求该专利的权益，美国专利申请号12/903,568要求2009年10月13日提交的美国临时专利申请号61/251,183的权益，并且为2010年4月27日提交的共同待决的美国专利申请号12/768,361的部分继续申请并要求该专利的权益，美国专利申请号12/768,361为2009年10月23日提交的共同待决的美国专利申请号12/605,121的部分继续申请并要求该专利的权益，美国专利申请号12/605,121要求2008年10月24日提交的美国临时专利申请号61/108,183、2009年5月6日提交的61/175,950和2009年9月11日提交的61/241,520的权益；并且本申请要求2010年9月23日提交的美国临时专利申请号61/385,719的权益；所有上述专利的内容据此均以引用的方式并入本文。
发明领域
本发明一般涉及用于培养生物和减缓气体的系统、设备和方法，并且更具体地涉及用于培养生物和用于减缓气体(例如二氧化碳)的系统、设备和方法，所述生物供使用并用于产生脂质和其它细胞产物，所述脂质和其它细胞产物可直接地或以精炼的状态用于生产其它产品，例如生物柴油燃料、其它燃料、食品、医药产品等。
发明背景
此前已经使生物(例如藻类)生长以生产各种产品，例如生物柴油燃料。然而，由于产生这些生物需要高资本和高操作成本，所以一直以来都难以找到经济型的生物生长。在许多情况下，成本和能量需求超出了从培养的生物产物中得到的可能的收入和能量。另外，对于在较短的时段内培养高水平的生物，生物生长过程的效率低下。另外，生物生长过程不能产生高生物量密度并在长时段内保持这种高密度。因此，存在对用于使生物(例如藻类)生长的系统、设备和方法的需求，其具有低生产成本和能量需求，并且以有效的方式产生大量生物或微生物副产物来生产各种产品，例如燃料、饲料等。
发明概述
在一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的系统。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的容器。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的方法。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养供燃料生产中使用的藻类的系统、容器或方法。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的容器，并且所述容器包括：用于容纳水和微生物的壳体；限定在所述壳体中以允许气体进入所述壳体的入口；以及其至少部分地设置在所述壳体内并且包括细长构件和从该细长构件延伸的多个环形构件的介质。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的容器，并且所述容器包括：用于容纳水和微生物的壳体；限定在所述壳体中以允许气体进入所述壳体的入口；至少部分地设置在所述壳体内并且包括第一部分和第二部分的框架，所述第一部分与所述第二部分间隔开；以及至少部分地设置在所述壳体内并且由所述第一和第二部分支承并在两者之间延伸的介质。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的容器，并且所述容器包括：用于容纳水和微生物的壳体；和设置在所述壳体内并且与所述壳体的内表面接触的介质，所述介质可在所述壳体内的第一位置和第二位置之间移动，并且当所述介质在所述第一和第二位置之间移动时，所述介质保持与所述壳体的内表面接触。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的方法，并且所述方法包括：提供用于容纳水和微生物的容器；将介质至少部分地设置至所述容器内并且与所述容器的内表面接触；在所述容器内将所述介质从第一位置移动至第二位置；并且当所述介质从所述第一位置移动至所述第二位置时，保持所述介质与所述壳体的内表面接触。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的容器，并且所述容器包括：用于容纳水和微生物的壳体；至少部分地设置在所述壳体内并且包括第一部分和第二部分的框架，所述第一部分与所述第二部分间隔开，并且所述框架可相对于所述壳体旋转；耦接至所述框架的第一和第二部分并且在两者之间延伸的第一介质区段；以及耦接至所述框架的第一和第二部分并且在两者之间延伸的第二介质区段，所述第一介质区段的至少一部分与所述第二介质区段的至少一部分彼此间隔开。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的容器，并且所述容器包括用于容纳水和微生物的壳体，所述壳体包括侧壁。所述容器还包括多个介质区段，其至少部分地设置在所述壳体内并且包括彼此间隔开第一距离的第一对介质区段和彼此间隔开第二距离的第二对介质区段，所述第一距离大于所述第二距离，并且所述第一对介质区段被设置成比所述第二对介质区段更靠近所述侧壁。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的容器，并且所述容器包括：用于容纳水和微生物的壳体；至少部分地设置在所述壳体内并且包括两个间隔开的框架部分的框架；以及至少部分地设置在所述壳体内并且在所述两个间隔开的框架部分之间延伸的介质，所述框架由刚性大于构成所述介质的第二材料的第一材料构成。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的容器，并且所述容器包括：用于容纳水和微生物的壳体；至少部分地设置在所述壳体内并且可相对于所述壳体移动的框架；耦接至所述框架并且适于以第一速度和第二速度移动所述框架的驱动构件，所述第一速度与所述第二速度不同；以及至少部分地设置在所述壳体内并且耦接至所述框架的介质。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的容器，并且所述容器包括：用于容纳水和微生物的壳体；至少部分地设置在所述壳体内并且可相对于所述壳体移动的框架，所述框架包括两个间隔开的框架部分；耦接至所述框架以移动所述框架的驱动构件；以及至少部分地设置在所述壳体内并且在所述两个间隔开的框架部分之间延伸的介质。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的容器，并且所述容器包括：用于容纳水和微生物的壳体；至少部分地设置在所述壳体内并且可相对于所述壳体移动的框架；耦接至所述框架的介质；以及用于将光发射到所述壳体的内部的人造光元件。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的容器，并且所述容器包括：用于容纳水和微生物的壳体；用于将光发射到所述壳体的内部的人造光源；与所述人造光源相连并且从所述人造光源发射的光穿过其的构件；以及至少部分地设置在所述壳体内并且与所述构件接触的擦拭元件，所述擦拭元件可相对于所述构件移动以抵靠所述构件进行擦拭。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的容器，并且所述容器包括：用于容纳水和微生物且包括侧壁的壳体，所述侧壁允许太阳光穿过其到达所述壳体的内部；与所述壳体相连以将光发射到所述壳体的内部的人造光源；与所述壳体相连以感测穿过所述侧壁并进入所述壳体的内部的太阳光的量的传感器；以及电耦接至所述传感器和所述人造光源的控制器，所述控制器能够在所述传感器感测到进入所述壳体的内部的太阳光少于所需量时启动所述人造光源。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的容器，并且所述容器包括：用于容纳水和微生物的壳体；和设置在所述壳体的外部以引导光朝向所述壳体的内部的反射元件。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的方法，并且所述方法包括：提供容器，所述容器容纳水并且包括至少部分地设置在所述容器内的介质，所述介质包括细长构件和从该细长构件延伸的多个套环；在所述容器内培养微生物；从所述容器中除去水和第一部分微生物并且将第二部分微生物留在所述介质上；用不包含微生物的水再填充所述容器；并且在再填充的容器中由保留在所述介质上的第二部分微生物来培养微生物。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的方法，并且所述方法包括：提供容器，所述容器容纳水并且包括至少部分地设置在所述容器内的介质；在所述容器内培养微生物；从所述容器中除去基本上所有的水和第一部分并微生物且将第二部分微生物留在所述介质上；用不包含微生物的水再填充所述容器；并且在再填充的容器中由保留在所述介质上的第二部分微生物来培养微生物。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的方法，并且所述方法包括：提供高度尺寸大于宽度尺寸的壳体；通过与所述容器相连的进水口将水提供到所述容器中；通过与所述容器相连的进气口将气体提供到所述容器中；在所述容器中提供多个介质区段，所述多个介质区段在大致垂直的方向上延伸并且彼此间隔开；并且在所述容器中培养微生物，第一浓度的微生物由所述多个介质区段支承并且第二浓度的微生物悬浮在水中，所述第一微生物浓度大于所述第二微生物浓度。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的容器，并且所述容器包括：高度尺寸大于宽度尺寸的壳体，所述壳体适于容纳水和微生物；与所述壳体相连以将气体引入所述容器中的进气口；与所述壳体相连以将水引入所述容器中的进水口；以及多个介质区段，其至少部分地设置在所述壳体内、在大致垂直的方向上延伸并且彼此间隔开，第一浓度的微生物由所述多个介质区段支承并且第二浓度的微生物悬浮在水中，所述第一微生物浓度大于所述第二微生物浓度。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的系统，并且所述系统包括：第一容器，其用于容纳水并且在所述第一容器内培养微生物；第二容器，其用于容纳水并且在所述第二容器内培养微生物；以及导管，其使所述第一容器与所述第二容器互连以将气体传送出所述第一容器并进入所述第二容器。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的容器，并且所述容器包括：用于容纳水和微生物的壳体；限定在所述壳体中的第一开口，在第一压力下通过其将水引入所述壳体中；以及限定在所述壳体中的第二开口，在第二压力下通过其将水引入所述壳体中，所述第一压力大于所述第二压力。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的方法，并且所述方法包括：提供包括第一开口和第二开口的壳体；在所述壳体中培养微生物；在第一压力下通过所述第一开口将水引入所述壳体中；并且在第二压力下通过所述第二开口将水引入所述壳体中，所述第一压力大于所述第二压力。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的系统，并且所述系统包括：用于容纳水和微生物的容器；和用于容纳流体的导管，所述导管被设置成接触所述容器的水，并且所述流体的温度不同于水的温度以改变水的温度。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的方法，并且所述方法包括：提供用于容纳水的容器；将框架至少部分地设置在所述容器内；将介质耦接至所述框架；在所述容器内在所述介质上培养微生物；以第一速度移动所述框架和所述介质；以不同于所述第一速度的第二速度移动所述框架和所述介质；从所述容器中除去包含培养的微生物的一部分水；并且将额外的水引入所述容器中以更换除去的水。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的系统，并且所述系统包括：第一容器，其用于容纳水并且用于在其中培养第一种类的微生物；第二容器，其用于容纳水并且用于在其中培养第二种类的微生物，所述第一种类的微生物不同于所述第二种类的微生物；第一导管，其连接至所述第一容器以将来源于气源的气体传送至所述第一容器；以及第二导管，其连接至所述第二容器以将来源于所述气源的气体传送至所述第二容器。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的系统，并且所述系统包括：第一容器，其用于容纳水并且用于培养第一种类的微生物；第二容器，其用于容纳水并且用于培养所述第一种类的微生物；第一导管，其连接至所述第一容器以将来源于气源的气体传送至所述第一容器；以及第二导管，其连接至所述第二容器以将来源于所述气源的气体传送至所述第二容器，所培养的第一部分微生物用于制造第一产品，并且所培养的第二部分微生物用于制造第二产品。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的系统，并且所述系统包括：第一容器，其用于容纳水并且用于在其中培养第一种类的微生物；第二容器，其用于容纳水并且用于在其中培养第二种类的微生物，所述第一种类的微生物不同于所述第二种类的微生物；第一导管，其连接至所述第一容器以将气体传送至所述第一容器，所述气体来源于气源；以及第二导管，其连接至所述第二容器以将气体传送至所述第二容器，所述气体来源于所述气源，并且在所述第一容器中培养的第一种类的微生物用于制造第一产品并且在所述第二容器中培养的第二种类的微生物用于制造第二产品。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的容器，并且所述容器包括：用于容纳水和微生物的壳体，所述壳体包括用于允许光传到所述壳体的内部的侧壁；和与所述侧壁相连以抑制至少一个波长的光穿过所述侧壁的紫外线抑制器。
在另一个实施例中，提供了一种用于在微生物的培养期间收获游离氧的方法，并且所述方法包括：提供用于容纳水的容器，所述容器包括框架和由该框架支承的介质；将气体引入所述容器中；在所述容器内培养微生物；用驱动构件移动所述框架和介质以从所述介质中移出游离氧，所述游离氧由培养微生物而产生；并且从所述容器中除去移出的游离氧。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的系统，并且所述系统包括：用于容纳水和微生物的第一容器，所述第一容器包括大于水平尺寸的垂直尺寸；用于容纳水和微生物的第二容器，所述第二容器包括大于水平尺寸的垂直尺寸，并且所述第二容器设置在所述第一容器上方；向所述第一和第二容器提供气体以有利于在所述第一和第二容器内培养微生物的气源；以及向所述第一和第二容器提供水以有利于在所述第一和第二容器内培养微生物的水源。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的容器，并且所述容器包括：用于容纳水和微生物的壳体；至少部分地设置在所述壳体内并且包括与第二部分间隔开的第一部分的框架；耦接至所述框架的第一和第二部分并且在两者之间延伸的第一介质区段，第一部分微生物由所述第一介质区段支承；以及耦接至所述框架的第一和第二部分并且在两者之间延伸的第二介质区段，第二部分微生物的所述第二介质区段支承，并且所述第一介质区段与所述第二介质区段间隔开。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的容器，并且所述容器包括：用于容纳水和微生物的壳体；至少部分地设置在所述壳体内的框架；耦接至所述框架以移动所述框架的驱动构件；由所述框架支承并且在培养期间向微生物提供支承的介质；以及用于向所述壳体的内部提供光的人造光源。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的容器，并且所述容器包括：用于容纳水和微生物的壳体；至少部分地设置在所述壳体内的框架；由所述框架支承并且在培养期间向微生物提供支承的介质；用于向所述壳体的内部提供光的第一人造光源；以及用于向所述壳体的内部提供光的第二人造光源，所述第一和第二人造光源为单独的光源。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的容器，并且所述容器包括：用于容纳水和微生物的壳体；至少部分地设置在所述壳体内的框架；由所述框架支承并且在培养期间向微生物提供支承的介质；以及布置在所述壳体的外部并且用于向所述壳体的内部提供光的人造光源，所述人造光源包括构件和耦接至该构件以发射光的光元件，并且所述构件可朝向所述壳体和远离所述壳体移动。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的容器，并且所述容器包括：用于容纳水和微生物的壳体；耦接至所述壳体并且至少部分地围绕所述壳体的至少部分不透明的外壁，所述至少部分不透明的外壁抑制光穿过其并进入所述壳体的内部；至少部分地设置在所述壳体内的框架；由所述框架支承并且在培养期间向微生物提供支承的介质；以及耦接至所述壳体和所述外壁以将光从所述容器的外部传输至所述壳体的内部的光元件。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的容器，并且所述容器包括：用于容纳水和微生物的至少部分不透明的壳体，所述至少部分不透明的壳体抑制光穿过其并进入所述壳体的内部；至少部分地设置在所述壳体内的框架；由所述框架支承并且在培养期间向微生物提供支承的介质；以及耦接至所述壳体以将光从所述壳体的外部传输至所述壳体的内部的光元件。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的容器，并且所述容器包括：用于容纳水和微生物的壳体；以及设置在所述壳体的外部并且可相对于所述壳体在第一位置和第二位置之间移动的构件，当位于所述第一位置时，所述构件至少部分地围绕所述壳体的第一部分，当位于所述第二位置时，所述构件至少部分地围绕所述壳体的第二部分，所述第一部分大于所述第二部分。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的方法，并且所述方法包括：提供用于容纳水和微生物的容器，所述容器包括至少部分地设置在所述容器内的介质；在所述介质上培养微生物；从所述容器中除去至少一部分水，同时将微生物保持在所述介质上；并且更换至少一部分除去的水回到所述容器中。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的容器，并且所述容器包括：用于容纳水和微生物的壳体；限定在所述壳体中以允许气体进入所述壳体的入口；与所述入口相连的阀门，其调节进入所述壳体的气体的流量；至少部分地设置在所述壳体内以感测所述壳体中容纳的水的pH水平的pH传感器；以及电耦接至所述阀门和所述pH传感器的控制器，所述控制器根据所述pH传感器感测到的水的pH水平来控制所述阀门。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的容器，并且所述容器包括：用于容纳水和微生物的壳体；和至少部分地设置在所述壳体内并且包括用于向所述框架提供浮力的漂浮装置的框架。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养藻类的系统，并且所述系统包括容器，所述容器具有设置在其中的介质，所述介质提供藻类生长的栖息地。所述介质也能够擦拭所述容器的内部，以从所述容器的内部清除藻类。另外，所述介质可为环形绳索介质。所述介质可以悬置在所述容器内的框架上，并且所述框架可以旋转。所述框架可以包括第一较慢速度和第二较快速度的多种速度旋转，以所述第一较慢速度旋转所述介质和支承在所述介质上的藻类来控制所述藻类暴露于太阳光的时间，以所述第二较快速度旋转所述框架和所述藻类来从所述介质中移出所述藻类。所述系统可包括用于有助于从所述介质中除去所述藻类的冲洗系统。例如，该冲洗系统可包括高压喷洒设备，该高压喷洒设备喷洒所述介质和支承在其上的藻类，以从所述介质中移出所述藻类。所述框架和所述介质在喷洒期间可以旋转。另外，所述系统可包括人造光系统，以向所述容器提供与直射太阳光不同的光。例如，所述人造光系统可以重新引导自然太阳光朝向所述容器或者可以提供人造光。另外，所述系统可包括用于影响所述容器的温度和接触所述容器的光的量的环境控制装置。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的容器，并且所述容器包括：适于容纳液体的壳体；至少部分地设置在所述壳体内的多个可旋转框架，其中每个框架包括第一部分、与该第一部分间隔开的第二部分；至少部分地设置在所述壳体内并且由所述第一和第二部分支承并在两者之间延伸的介质；以及耦接至所述第一部分和所述第二部分中的至少一个的翅片。所述容器还包括用于旋转所述框架的至少一个驱动机构和至少部分地设置在所述壳体内并且适于由所述多个框架的翅片中的至少一个接合的光元件。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的系统，并且所述系统包括：限定适于容纳液体的腔体的壁；至少部分地设置在所述腔体内的多个可旋转框架，其中每个框架包括第一部分、与该第一部分间隔开的第二部分；至少部分地设置在所述腔体内并且由所述第一和第二部分支承并在两者之间延伸的介质；以及耦接至所述第一部分和所述第二部分中的至少一个的翅片。所述系统还包括用于将所述腔体内的液体移动至与所述框架的翅片接合以旋转所述框架的液体移动组件。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养微生物的系统，并且所述系统包括：用于容纳液体的保持壁；至少部分地设置在所述保持壁内并且可相对于所述保持壁旋转的水平介质框架；以及由介质框架支承的介质。在一些方面，所述水平介质框架可以通过驱动机构例如电机来旋转。在其它方面，所述水平介质框架可以通过流过所述保持壁并且与耦接至所述介质框架的一个或多个翅片接触的液体来旋转。在其它方面，所述介质框架和介质仅部分地浸没在所述保持壁内包含的液体中。在其它方面，所述水平介质框架为多个水平介质框架之一，所有这些均至少部分地设置在所述保持壁内并且可相对于所述保持壁旋转，并且介质支承在所有的所述多个水平介质框架上。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养生物的系统，并且所述系统包括：适于容纳液体的水平壳体；设置在所述壳体中并且可相对于所述壳体旋转的介质框架；以及支承在所述介质框架上的介质。在一些方面，所述介质框架和介质仅部分地浸没在所述壳体中包含的液体中。在其它方面，所述介质框架和介质的三分之一浸没在所述壳体中包含的液体中。在其它方面，由所述介质框架支承的介质接触所述壳体的内表面。
在另一个实施例中，提供了一种用于培养生物的系统，并且所述系统包括：浮动装置；耦接至所述浮动装置的水平介质框架；耦接至所述水平介质框架的介质；以及在垂直地位于所述介质框架和所述介质的至少一部分上方的位置耦接至所述浮动装置的覆盖件。在一些方面，所述浮动装置布置在水体中，例如池塘、湖泊、河流、小溪等。
在另一个实施例中，提供了一种用于微生物的培养器，并且所述培养器包括：形成用于保持液体的腔体的保持壁；和载有用于支承微生物的介质的框架，所述框架和所述介质至少部分地设置在所述腔体内并且所述框架和介质的仅一部分被浸没，并且所述框架具有在大致水平的方向上延伸的纵向范围。
在另一个实施例中，提供了一种培养微生物的方法，并且所述方法包括：提供培养器，其包括形成腔体的保持壁和载有用于支承微生物的介质的框架；将所述框架至少部分地设置在所述腔体中；将液体引入所述保持壁的腔体；将所述框架的第一部分和所述介质的第一部分浸没在液体内，其中所述框架的第二部分和所述介质的第二部分未浸没在液体中；移动所述框架和所述介质；并且在移动所述框架和所述介质之后，将所述框架的第二部分和所述介质的第二部分浸没在液体内，其中在移动所述框架和所述介质之后，所述框架的第一部分和所述介质的第一部分未浸没在液体中。
在另一个实施例中，提供了一种用于微生物的培养器，并且所述培养器包括：用于保持液体的保持壁；被设置成包封所述保持壁的覆盖件，并且所述覆盖件和保持壁一起形成腔体；载有用于支承微生物的介质的框架，所述框架至少部分地设置在所述腔体内并且包括浸没的第一部分和未浸没的第二部分；以及与所述腔体流体连通并且设置在液体表面上方的进气口。
在另一个实施例中，提供了一种用于微生物的培养器，并且所述培养器包括：形成用于保持液体的腔体的保持壁；和至少部分地设置在所述保持壁内并且载有用于支承微生物的介质的框架，所述框架包括可与液体接合的至少一个翅片。
在另一个实施例中，提供了一种用于微生物的培养器，并且所述培养器包括：形成用于保持液体的腔体的保持壁；与所述保持壁相连的支承件；以及由所述支承件支承并且载有用于支承微生物的介质的至少一个框架，其中所述至少一个框架可相对于所述腔体中保持的液体移动，以调节所述至少一个框架中被浸没的量。
在另一个实施例中，提供了一种用于微生物的培养器，并且所述培养器包括：载有用于支承微生物的至少一个介质束的框架；和限定穿过其的开口的板，所述至少一个介质束延伸穿过所述开口并且所述板可沿着所述束的长度移动。
在另一个实施例中，提供了一种从适于在其中培养微生物的培养器中收获微生物的方法，并且所述方法包括：提供包括框架和形成腔体的保持壁的培养器，所述框架在其上载有介质以支承微生物；将所述框架至少部分地设置在所述腔体中；将液体引入所述保持壁的腔体；用液体至少部分地浸没所述框架；改变液体的特性以促进微生物从所述介质中移出；并且在改变液体的特性之后，从所述培养器中除去微生物。
在另一个实施例中，提供了一种用于微生物的培养器，并且所述培养器包括：形成用于保持液体的腔体的保持壁，其中所述腔体的底部的至少一部分形成凹面；和在其上载有介质的框架，其中所述框架的至少一部分设置在所述凹面内。
在另一个实施例中，提供了一种用于微生物的培养器，并且所述培养器包括：形成用于保持液体的腔体的保持壁，所述保持壁包括内保持壁、与该内保持壁间隔开并且将其环绕的外保持壁以及设置在所述外保持壁和内保持壁之间并且在两者之间延伸的底部；以及在其上载有介质并且设置在所述内保持壁和外保持壁之间的至少一个框架，其中所述框架和介质的仅一部分被浸没。
在另一个实施例中，提供了一种用于微生物的培养器，并且所述培养器包括：浮动装置；耦接至所述浮动装置的支承件；覆盖件，其设置在所述支承件上方并且限定所述覆盖件下方和所述支承件上方的顶部空间；以及耦接至所述支承件并且载有用于支承微生物的介质的框架，其中当所述浮动装置设置在液体本体中时，所述框架和所述介质的至少一部分浸没在液体本体内，并且所述框架和介质的至少一部分暴露于所述覆盖件下方的顶部空间。
附图简述
图1为一种示例性微生物培养系统的示意图；
图2为另一种示例性微生物培养系统的示意图；
图3为沿图1和2中所示的系统的容器的纵向平面截取的剖视图；
图4为图3中所示的容器的分解图；
图5为图3中所示的容器的连接板的顶部透视图；
图6为用于图3中所示的容器中的示例性介质的一部分的前正视图；
图7为图6中所示的示例性介质的后正视图；
图8为图6中所示的示例性介质的前正视图，其中具有支承构件；
图9为用于图3中所示的容器中的另一种示例性介质的正视图；
图10为图9中所示的示例性介质的俯视图；
图11为用于图3中所示的容器中的另一种示例性介质的正视图；
图12为图11中所示的示例性介质的俯视图；
图13为用于图3中所示的容器中的另一种示例性介质的正视图；
图14为图13中所示的示例性介质的俯视图；
图15为用于图3中所示的容器中的另一种示例性介质的正视图；
图16为图15中所示的示例性介质的俯视图；
图17为用于图3中所示的容器中的另一种示例性介质的正视图；
图18为图17中所示的示例性介质的俯视图；
图19为用于图3中所示的容器中的另一种示例性介质的正视图；
图20为用于图3中所示的容器中的另一种示例性介质的正视图；
图21为用于图3中所示的容器中的另一种示例性介质的正视图；
图22为用于图3中所示的容器中的另一种示例性介质的正视图；
图23为用于图3中所示的容器中的另一种示例性介质的正视图；
图24为图5中所示的容器的连接板的一部分的顶部透视图，其中介质固定至所述连接板并且用线条示意性地表示该介质的一部分；
图25为沿图3中的线25-25截取的容器的剖视图；
图26为沿图25中的线26-26截取的剖视图；
图27为图3中所示的容器的轴衬的顶部透视图；
图28为图3中所示的容器的轴衬的一个替代实施方案的俯视图；
图29为图3中所示的容器的轴衬的另一个替代实施方案的俯视图；
图30为容器和示例性人造光系统的顶部透视图；
图31为沿图30的线31-31截取的剖视图；
图32为沿容器和另一种示例性人造光系统的纵向平面截取的剖视图；
图33为图32中所示的容器和人造光系统的一部分的放大视图；
图34为图32中所示的容器和人造光系统的一部分的放大视图，其中示出擦拭所述人造光系统的一部分的一种替代方式；
图35为沿图32中所示的容器和人造光系统的纵向平面截取的剖视图，其中示出擦拭所述人造光系统的一部分的另一种替代方式；
图36为图35中所示的容器和人造光系统的一部分的放大视图；
图37为图35中所示的容器和框架支承装置的一部分的顶部透视图；
图38为图37中所示的框架支承装置的俯视图；
图39为图38的放大部分；
图40为沿图38中的线40-40截取的框架支承装置的剖视图；
图41为图40的放大部分；
图42为沿图37中所示的容器和框架支承装置的纵向平面截取的剖视图；
图43为沿容器的纵向平面截取的局部剖视图，所述容器包括用于支承该容器的框架的漂浮装置(以截面示出)；
图44为图43中所示的漂浮装置的正视图；
图45为图43中所示的漂浮装置的俯视图；
图46为图43中所示的漂浮装置的俯视图，所述漂浮装置包括示例性的侧向支承板；
图47为沿纵向平面截取的容器的局部剖视图，所述容器包括另一种示例性的漂浮装置；
图48为沿纵向平面截取的容器的局部剖视图，所述容器包括另一种示例性的漂浮装置；
图49为沿图48中所示的容器和漂浮装置的水平面截取的剖视图；
图50为沿另一种示例性替代容器的纵向平面截取的局部剖视图；
图51为图50中所示的容器和示例性替代驱动机构的一部分的顶部透视图；
图52为图50中所示的容器的一部分的底部透视图；
图53为图50中所示的容器的一部分的顶部透视图；
图54为沿容器和另一种示例性人造光系统的纵向平面截取的剖视图；
图55为图54中所示的容器和人造光系统的一部分的放大视图；
图56为沿图54中所示的人造光系统的一种示例性光元件的水平面截取的剖视图；
图57为沿图54中所示的人造光系统的另一种示例性光元件的水平面截取的剖视图；
图58为沿图54中所示的人造光系统的另一种示例性光元件的水平面截取的剖视图；
图59为沿图54中所示的人造光系统的另一种示例性光元件的水平面截取的剖视图；
图60为沿容器和另一种示例性人造光系统的纵向平面截取的剖视图；
图61为另一种示例性人造光系统的局部侧视图；
图62为另一种示例性人造光系统的局部侧视图；
图63为另一种示例性人造光系统的侧视图；
图64为图63中所示的人造光系统的前视图；
图65为另一种示例性人造光系统的局部侧视图；
图66为沿容器和另一种示例性人造光系统的纵向平面截取的局部剖视图；
图67为沿图66中的线67-67截取的剖视图；
图68为沿容器和另一种示例性人造光系统的水平面截取的剖视图；
图69为沿容器和另一种示例性人造光系统的水平面截取的剖视图；
图70为沿容器和另一种示例性人造光系统的水平面截取的剖视图；
图71为沿容器和另一种示例性人造光系统的纵向平面截取的局部剖视图；
图72为沿图71中的线72-72截取的剖视图；
图73为沿容器和另一种示例性人造光系统的水平面截取的剖视图；
图74为沿容器和另一种示例性人造光系统的水平面截取的剖视图；
图75为沿容器和另一种示例性介质框架的水平面截取的剖视图，所述示例性介质框架包括分开式上介质板和下介质板；
图76为沿图75中所示的容器和介质框架的纵向平面截取的局部剖视图；
图77为沿容器和另一种示例性介质框架的水平面截取的剖视图，所述示例性介质框架包括分开式上介质板和下介质板；
图78为沿图75中所示的容器和介质框架的纵向平面截取的剖视图，其中具有另一种示例性驱动机构；
图79为从图78中的线79-79观察的俯视图；
图80为沿容器和另一种示例性介质框架的水平面截取的剖视图，所述示例性介质框架摆动并且包括部分分开式上介质板和下介质板；
图81为沿容器的纵向平面截取的剖视图，所述容器被示为具有冲洗系统；
图82为具有所述微生物培养系统的一种示例性温度控制系统的容器的顶部透视图；
图83为沿容器的纵向平面截取的剖视图，所述容器被示为具有所述微生物培养系统的另一种示例性温度控制系统；
图84为容器以及示例性液体管理系统的一部分的正视图；
图85为示例性容器、示例性环境控制装置以及用于以垂直方式支承所述容器和所述环境控制装置的示例性支承结构的正视图；
图86为示例性容器以及用于以垂直和水平之间的角度支承所述容器的示例性支承结构的正视图；
图87为沿图86中的线87-87截取的剖视图；
图88为示例性容器和用于以水平方式支承所述容器的示例性支承结构的正视图；
图89为沿图88中的线89-89截取的剖视图；
图90为沿图85中的线90-90截取的容器和环境控制装置的一部分的剖视图，所述环境控制装置被示为位于完全闭合的位置；
图91为与图90中所示类似的容器和环境控制装置的一部分的剖视图，所述环境控制装置被示为位于完全打开位置；
图92为与图90中所示类似的容器和环境控制装置的一部分的剖视图，所述环境控制装置被示为位于一个半开位置；
图93为与图90中所示类似的容器和环境控制装置的一部分的剖视图，所述环境控制装置被示为位于另一个半开位置；
图94为所述环境控制装置的多个示例性取向和太阳在整个一天时间内的示例性轨迹的示意图；
图95为所述容器和另一种示例性环境控制装置的一部分的类似于图90的剖视图，所述环境控制装置被示为位于完全闭合的位置；
图96为被示为位于第一位置的另一种示例性环境控制装置的示意图；
图97为图96中所示的环境控制装置的另一个示意图，所述环境控制装置被示为位于第二位置或完全打开的位置；
图98为图96中所示的环境控制装置的另一个示意图，所述环境控制装置被示为位于第三位置或部分打开的位置；
图99为图96中所示的环境控制装置的另一个示意图，所述环境控制装置被示为位于第四位置或另一个部分打开的位置；
图100为包括一种示例性人造光系统的环境控制装置的一部分的顶部透视图；
图101为沿图100中的线101-101截取的示例性人造光系统的剖视图；
图102为包括另一种示例性人造光系统的环境控制装置的一部分的顶部透视图；
图103为沿图102中的线103-103截取的示例性人造光系统的剖视图；
图104为容器的另一个示例性实施方案的顶部透视图；
图105为沿图104中的线105-105截取的剖视图；
图106为类似于图105的剖视图，其示出容器的另一个示例性实施方案；
图107为类似于图105的剖视图，其示出容器和人造光系统的另一个示例性实施方案；
图108为另一种示例性容器的顶部透视图；
图109为图108中所示的容器的俯视图，其中示出已除去覆盖件以及支承结构的一部分；
图110为图108中所示的容器的一部分的顶部透视图；
图111为图108中所示的容器的介质框架的顶部透视图；
图112为图111中所示的介质框架的正视图；
图113为图108中所示的容器的一部分的放大俯视图，该视图示出光元件和位于第一位置的一对擦拭件；
图114为类似于图113的俯视图的放大俯视图，其示出所述光元件和位于第二位置的该对擦拭件；
图115为类似于图113的俯视图的放大俯视图，其示出所述光元件和位于第三位置的该对擦拭件；
图116为类似于图113的俯视图的放大俯视图，其示出所述光元件和位于第四位置的该对擦拭件；
图117为类似于图113的俯视图的放大俯视图，其示出所述光元件和位于第五位置的该对擦拭件；
图118为类似于图113的俯视图的放大俯视图，其示出所述光元件和位于第六位置的该对擦拭件；
图119为类似于图113的俯视图的放大俯视图，其示出所述光元件和位于第七位置的该对擦拭件；
图120为图108中所示的容器的框架的另一种示例性连接板的俯视图；
图121为图120的框架的顶部透视图，其中示出图120的连接板位于上连接板位置和下接板位置；
图122为微生物培养系统的示例性系统框图，其中示出除了其他方面，控制器、容器、人造光系统和环境控制装置之间的关系；
图123为流程图，其示出操作所述微生物培养系统的一种示例性方式；
图124为流程图，其示出操作所述微生物培养系统的另一种示例性方式；
图125为流程图，其示出操作所述微生物培养系统的另一种示例性方式；
图126为流程图，其示出操作所述微生物培养系统的另一种示例性方式；
图127为沿与一种示例性替代容器的纵向范围垂直的平面截取的剖视图，该示例性容器具有大致正方形的形状；
图128为沿与另一种示例性替代容器的纵向范围垂直的平面截取的剖视图，该示例性容器具有大致矩形的形状；
图129为沿与另一种示例性替代容器的纵向范围垂直的平面截取的剖视图，该示例性容器具有大致三角形的形状；
图130为沿与另一种示例性替代容器的纵向范围垂直的平面截取的剖视图，该示例性容器具有大致椭圆形的形状；
图131为通常被称为滚道的另一种示例性微生物培养系统的俯视图；
图132为沿图131中的线132-132截取的剖视图；
图133为类似于图132的剖视图并且其中示出另一种示例性框架基座；
图134为另一种示例性框架基座的侧视图；
图135为类似于图132的局部剖视图并且其中示出另一种示例性框架和连接板；
图136为图131的示例性微生物培养系统的俯视图，其中示出移动水的另一种示例性方式；
图137为图131的示例性微生物培养系统的俯视图，其中示出移动水的另一种示例性方式；
图138为图131的示例性微生物培养系统的俯视图，其中示出移动水的另一种示例性方式；
图139为通常被称为滚道的另一种示例性微生物培养系统的俯视图；
图140为另一种示例性微生物培养系统的俯视图，其示出布置在水体内的多个滚道；
图141为另一种示例性微生物培养系统的示意图；
图142为另一种示例性微生物培养系统的顶部透视图；
图143为图142中所示的微生物培养系统的俯视图，其中已除去覆盖件；
图144为沿图143中的线144-144截取的剖视图；
图145为图142中所示的介质框架和支承在该介质框架上的介质的顶部透视图，其中所述介质的一部分被示意性地表示；
图146为另一种示例性介质框架和支承在其上的介质的顶部透视图，其中所述介质的一部分被示意性地表示；
图147为另一种示例性介质框架和支承在其上的介质的顶部透视图，其中所述介质的一部分被示意性地表示；
图148为另一种示例性介质框架和支承在其上的介质的顶部透视图，其中所述介质的一部分被示意性地表示；
图149为另一种示例性介质框架和支承在其上的介质的顶部透视图，其中所述介质的一部分被示意性地表示；
图150为另一种示例性介质框架和支承在其上的介质的顶部透视图，其中所述介质的一部分被示意性地表示；
图151为另一种示例性介质框架和支承在其上的介质的顶部透视图；
图152为另一种示例性介质框架和支承在其上的介质的顶部透视图；
图153为图142中所示的微生物培养系统的端视图，其中示出另一种示例性覆盖件；
图154为另一种示例性微生物培养系统的顶部透视图，其中所述示例性介质框架和支承在该介质框架上的介质在所述系统的纵向上延伸；
图155为包括多排介质框架和介质的另一种示例性微生物培养系统的顶部透视图；
图156为具有椭圆形构造的另一种示例性微生物培养系统的顶部透视图；
图157为包括耦接至介质框架的翅片的另一种示例性微生物培养系统的顶部透视图，所述系统移动液体从其穿过以接合所述翅片并且旋转所述介质框架；
图158为图157中所示的系统的介质框架的顶部透视图，其中所述介质已从所述介质框架中除去；
图159为图157中所示的系统的另一种示例性介质框架的顶部透视图，其中所述介质已从所述介质框架中除去；
图160为图157中所示的系统的另一种示例性介质框架的顶部透视图，其中所述介质已从所述介质框架中除去；
图161为沿用于培养微生物的另一种示例性系统的垂直平面截取的剖视图，该系统类似于图142中所示的系统，不同的是图161中所示的本发明系统能够调节该系统内的介质框架和介质的高度；
图162为沿介质框架和耦接至该介质框架的一种示例性微生物除去机构的垂直平面截取的剖视图；
图163为沿图162的线163-163截取的剖视图；
图164为沿包括另一种示例性微生物除去机构的系统的垂直平面截取的剖视图；
图165为另一种示例性微生物培养系统的示意性端视图；
图166为另一种示例性微生物培养系统的示意性端视图；
图167为包括螺旋钻的另一种示例性微生物培养系统的示意性端视图；
图168为包括多个出口的另一种示例性微生物培养系统的示意性前视图；
图169为沿包括保持壁的弧形底部的另一种示例性微生物培养系统的垂直平面截取的剖视图；
图170为沿包括多层介质框架的另一种示例性微生物培养系统的垂直平面截取的剖视图；
图171为沿包括多层介质框架的另一种示例性微生物培养系统的垂直平面截取的剖视图；
图172为沿包括Z字形状(aigzagshape)的另一种示例性微生物培养系统的垂直平面截取的剖视图；
图173为另一种示例性微生物培养系统的顶部透视图，所述系统包括每个容器中具有一个介质框架的多个卧式容器；
图174为沿图173中的线174-174截取的所述容器之一的剖视图；
图175为类似于图174中所示的另一种示例性容器的剖视图；
图176为示于水体中的另一种示例性微生物培养系统的顶部透视图；
图177为图176中所示的系统的正视图；并且
图178为布置在水体中的另一种示例性微生物培养系统的正视图。
在详细解释本发明的任何独立特征和实施方案之前，应当理解，本发明在其应用方面不限于在以下描述中提及的或者在附图中示出的部件的构造和布置的细节。本发明能够提供其它实施方案并且能够以多种方式来执行或实施。另外，应当理解，本文所用的措词和术语是为了描述的目的，而不应当被视为限制性的。
具体实施方式
参照图1，示例性系统20被示出用于培养所有类型和尺寸的生物，包括但不限于微生物和大生物。此类生物可具有多种不同的类型，包括但不限于任何自养、混养、异养和化能营养生物。虽然本文公开的系统能够培养各种类型和尺寸的生物，但为了简化以下描述和简洁起见，当提及培养物时下文将使用措辞“微生物”或“微生物”。然而，应当理解“微生物”或“微生物”的使用并非旨在进行限制本发明的公开内容。
系统20能够培养多种类型的微生物，诸如藻类或微藻类。可出于多种原因而培养微生物，包括例如食用产品、营养补品、水产养殖、动物饲料、保健品、药物、化妆品、肥料、燃料生产诸如生物燃料，包括例如生物质原油、丁醇、乙醇、航空燃料、氢、沼气、生物柴油等。可以培养的微生物的实例包括：用于生产用于健康和食品补充剂的多不饱和脂肪酸的三角褐指藻(P.tricornutum)；用于生产用于抗肿瘤剂的海洋大环内酯(Amphidinolide)和前沟藻素(amphidinin)的前沟藻(Amphidiniumsp.)；用于生产用于抗真菌剂的goniodomin的平野-亚历山大藻(Alexandriumhiranoi)；用于生产是弹性蛋白酶抑制剂的褐变抑制剂(oscillapeptin)的阿氏颤藻(Oscillatoriaagardhii)等。尽管出于多种原因和用途，本培养系统20能够培养多种微生物，但是示例性培养系统20的以下描述将被描述为其涉及用于燃料生产的藻类的培养，并且此类描述并非旨在对本发明进行限制。
从该示例性系统20收获的藻类经历处理以生产燃料，诸如生物柴油燃料、喷气燃料和由从微生物提炼的脂类制造的其它燃料产品。如上所述，在系统20中可以培养多种藻类种类，包括淡水和盐水种类，以生产燃料用油。示例性藻类种类包括：布朗葡萄藻(Botryococcusbarunii)、牟氏角毛藻(Chaetocerosmuelleri)、莱茵衣藻(Chlamydomonasrheinhardii)、小球藻(Chlorellavulgaris)、蛋白核小球藻(Chlorellapyrenoidosa)、绿球藻(Chlorococcumlittorale)、双杜氏盐藻(Dunaliellabioculata)、杜氏盐藻(Dunaliellasalina)、杜氏藻(Dunaliellatertiolecta)、细小裸藻(Euglenagracilis)、雨生红球藻(Haematococcuspluvialis)、金藻(Isochrysisgalbana)、微拟球藻(Nannochloropsisoculata)、舟形藻(Naviculasaprophila)、南极冰藻(Neochlorisoleoabundans)、紫球藻(Porphyridiumcruentum)、三角褐指藻(P.Tricornutum)、小定鞭金藻(Prymnesiumparvum)、ScenedesMusdimorphus、二形栅藻(Scenedesmusdimorphus)、斜生栅藻(Scenedesmusobliquus)、四尾栅藻(Scenedesmusquadricauda)、极大螺旋藻(Spirulinamaxima)、纯顶螺旋藻(Spirulinaplatensis)、水棉属绿藻(Spirogyrasp.)、聚球藻(Synechoccussp.)、Tetraselmismaculata、干扁藻(Tetraselmissuecica)等。对于这些和其它藻类种类，为了生产大量的燃料和/或消耗大量的二氧化碳，高油含量和/或减缓二氧化碳的能力是所期望的。
不同类型的藻类需要不同类型的环境条件以有效地生长。大多数类型的藻类必需在水(淡水或盐水)中培养。其它所需要的条件取决于藻类的类型。例如，一些类型的藻类可能需要在将光、二氧化碳和少量矿物质外加到水中的情况下培养。此类矿物质可以包括，例如，氮和磷。为了适当地培养，其它类型的藻类可能需要其它类型的添加剂。
继续参考图1，系统20包括气体管理系统24、液体管理系统28、多个容器32、藻类收集处理设备36、人造光系统37(参见图30-80和100-107)、就地清洁或冲洗系统38(参见图81)和可编程逻辑控制器40(参见图122)。气体管理系统24包括至少一个二氧化碳源44，其可为多种源中的一种或多种。例如，二氧化碳源44可以是从工业设施、制造设施、燃料动力设备产生的排放物，从废水处理设施产生的副产物，或加压二氧化碳罐等。示例性的工业和制造工厂可包括例如电厂、乙醇厂、水泥厂、煤燃烧厂等。优选的是来自二氧化碳源44的气体不包含毒性程度的二氧化硫或其它有毒气体和化合物，诸如重金属，其可能抑制微生物的生长。如果从源排出的气体包含二氧化硫或其它有毒气体或材料，优选的是在引入容器32中之前净化或纯化所述气体。气体管理系统24以进料流将二氧化碳引入容器32。在一些示例性的实施方案中，所述进料流可包含介于约10体积％和约12体积％之间的二氧化碳。在其它示例性实施方案中，所述进料流可包含大约99体积％的二氧化碳。此类高百分比的二氧化碳可由多种不同的源产生，其中一种可为乙醇制造工厂。或者，所述进料流可包含其它体积百分比的二氧化碳并且仍在本发明的精神和范围之内。
在二氧化碳来源于工业或制造排放物、机器排放物，或者来源于废水处理厂的副产物的情况中，系统20为了有用的目的重复利用二氧化碳而不是允许二氧化碳释放到大气中。
用于系统20的二氧化碳源44可为单个源44，多个类似源44(例如，多个工业设施)，或多个不同源44(例如，工业设施和废水处理厂)。气体管理系统24包括将来源于二氧化碳源44的二氧化碳输送到各容器32的管网48。在一些实施方案中，在气体管理系统24将二氧化碳引入容器32中之前，来自二氧化碳源自其中的容器32的排出物可滤过和/或穿过冷却喷洒塔用以冷却并且被引入溶液中。
在图1中示出的示例性实施方案中，容器32经由管48并联。如同在示出的示例性实施方案中所展示的那样，管网48包括主进入管线48A和多个副进入支管48B，副进入支管48B从主进入管线48A延伸并且将二氧化碳从主进入管线48A供应到多个容器32中的每一个。副进入支管48B连接到容器32的底部并且将二氧化碳释放到大体上充满水的容器32的内部。当引入容器32中时，二氧化碳在水中呈气泡的形式并且通过水上升到达容器32的顶部。在一些实例中，用于引入二氧化碳的预期的压力范围是约25-50磅每平方英寸(psi)。气体管理系统24可包括位于容器32的底部的气体喷头(gassparger)、扩散器、气泡分配器、水饱和气注入器，或其它装置以将二氧化碳气泡引入容器32中并且使二氧化碳在整个容器中更均匀地分布。此外，其它气体喷头、扩散器、气泡分配器或其它装置可以增量地布置在容器32内并且沿着容器32的高度布置以在多个高度位置处将二氧化碳气泡引入容器32中。引入容器32中的二氧化碳气体至少部分被容器32内的处于生长和培养过程中的藻类消耗。结果，与引入容器32中的二氧化碳相比，从容器32中排出的二氧化碳较少。在一些实施方案中，气体管理系统24必要时可包括气体预过滤元件、冷却元件和有毒气体净化元件。
气体管理系统24还包括气体排出管52。如上所述，未被容器32内的藻类消耗的二氧化碳沿着容器32向上移动并且积聚在各容器32的上部区域中。在藻类经历光合作用过程时藻类消耗二氧化碳，光合作用过程对于培养藻类来说是必需的。光合作用过程的副产物是由藻类产生的氧，其被释放到容器32的水中并且可以沉降或集结在介质110和藻类上，或者可以上升并且积聚在容器32的顶部区域处。水和容器32中的高氧含量可导致氧抑制，其抑制藻类消耗二氧化碳并且最终抑制光合作用过程。因此，希望排出积聚在容器32的顶部的氧和其它气体。
可以多种方式从容器32排出所积聚的二氧化碳和氧，包括例如排放到环境、排回到主气体管线中用以重复利用，排到工业设施中用作用于燃烧过程如给工业设施供电的燃料，或者排到能吸收额外的二氧化碳的进一步的过程中。
应当理解，示出的示例性系统20在净化或消耗存在于进入气体中的二氧化碳方面是有效的。因此，排出的气体具有较低量的二氧化碳并且可安全地排到环境中。或者，排出的气体可重新输送到主气体管线，在主气体管线中排出的气体与存在于主气体管线中的气体混合以重新引入容器32中。另外，一部分排出的气体可排到环境中并且一部分气体可重新引入主气体管线中或者发送以供进一步处理。
液体管理系统28包括水源54、管网和至少一个泵64，管网包括将水输送到容器32的进水管56、从容器32排出水和藻类的出水管60。泵64控制引入容器32中的水的量和速度以及从容器32排出的水的量和速度。在一些实施方案中，液体管理系统28可包括两个泵，一个用于控制将水引入容器32中并且一个用于控制从容器32排出水和藻类。液体管理系统28也可包括水回收管68，水回收管68将用过的水重新引入返回到进水管56中，用过的水先前从容器32排出并且经过滤以除去藻类。系统20内的水的此循环利用减少了培养藻类所需要的新水的量并且可以为后批藻类的培养提供藻类播种(seeding)。
多个容器32用于在其内培养藻类。容器32与周围环境密封并且由控制器40通过气体和液体管理系统24、28以及下面更详细地描述的其它部件来控制容器32的内部环境。参考图122，控制器40包括人造光控制器300、具有操作计时器304和移除计时器306的电机控制器302、温度控制器308、液体控制器310、气体控制器312和环境控制装置(ECD)控制器313。将在下面更详细地描述控制器40的与微生物培养系统20的部件相关的操作。在示例性实施方案中，控制器40可为AllenBradleyCompactLogix可编程逻辑控制器(PLC)。或者，控制器40可为用于以本文所述的方式控制系统20的其它类型的装置。
在一些实施方案中，容器32以垂直的方式取向并且可以相对紧密地堆积的并列型阵列排列以有效地利用空间，其中例如容器具有3英寸至125+英尺的宽度或直径，和6至30+英尺的高度。例如，一英亩土地可包括约2000至2200个具有24英寸的直径的容器。在其它实施方案中，容器一个堆叠在另一个之上以提供空间的更有效的利用。在容器被堆叠在一起的此类实施方案中，引入底部容器的气体可以上升通过底部容器，并且当到达底部容器的顶部时，可以被输送到设置在底部容器上方的容器的底部。这样，可以将气体通过几个容器输送从而有效地利用气体。
可以多种不同的方式垂直地支承容器32。在图85中示出并且在下面更详细地描述了以垂直的方式垂直地支承容器32的一个示例性方式。此类示例性的实例仅仅是以垂直方式支承容器32的许多示例性方式中的一种并且并非旨在进行限制。预期以垂直方式支承容器32的其它方式并且其也在本发明的精神和范围之内。此外，可以除垂直之外的取向支承容器32。
例如，图86和87示出以垂直和水平之间的示例性角度支承容器32的示例性方式。此示例性的实例仅仅是以垂直和水平之间的角度支承容器32的许多示例性方式中的一种，并且示出的示例性角度仅仅是可以其支承容器32的许多示例性角度中的一个。此类示例性支承方式和角度并非旨在进行限制。预期得到以垂直和水平之间的角度和其它示例性角度支承容器32的其它方式，并且其在本发明的精神和范围之内。
也例如，图88和89示出水平地支承容器32的示例性方式。此示例性的实例仅仅是水平地支承容器32的许多示例性方式中的一种并且并非旨在进行限制。预期得到水平地支承容器32的其它方式，并且其在本发明的精神和范围之内。
光能或光子是用在藻类培养系统20中的光合作用过程的重要因素。光子可以来源于太阳光或人造光源。本文所公开的一些示例性实施方案使用太阳光作为光子的源，本文所公开的其它示例性实施方案使用人造光作为光子的源，同时其它实施方案使用太阳光和人造光的组合作为光子的源。关于图1中示出的示例性实施方案，太阳光72是光子的源。图1中所示的容器32被布置成接收直射太阳光72以有助于光合作用过程，该光合作用过程有助于容器32内的藻类的培养。
现在参考图2，示出用于培养藻类的另一示例性系统20并且其与图1中所示的系统20具有许多相似之处，尤其是关于多个容器32、液体管理系统28和控制器40。图1和2中所示的实施方案之间的类似部件可用类似的参考标号来标识或可用不同的参考标号来标识。在图2中示出的示例性实施方案中，容器32通过气体管理系统24，并且更具体地通过管网48串联，其与图1中所示的实施方案(其中容器32并联)相反。当串联时，气体管理系统24包括将气体引入第一容器32的底部的主进入管线48A并且包括将从一个容器32排出的气体输送到下一个容器32的底部的多个串联的副进入支管48B。在到达最后一个容器32之后，通过气体排出管52将气体从容器32排到任意一个或多个环境中，重新引入主气体管线中，或者输送以供进一步处理。
如上所述，气源44可为工业或制造设施，其排出的气体可以具有对一种藻类种类的培养而言是有害的，但是对第二种藻类种类的培养而言是有利的成分。在此类情况中，容器32可以经由气体管理系统24串联(如上所述和图2中所示)以适合此类排出气体。例如，第一容器32可以容纳在排出气体中存在特定成分的情况下生长旺盛的第一藻类种类并且第二容器32可以容纳在排出气体中存在特定成分的情况下生长不旺盛的第二藻类种类。在第一和第二容器32串联的情况下，排出气体进入第一容器32并且为了培养的目的第一藻类种类基本上消耗掉了排出气体的特定成分。然后，来自第一容器32的所得气体(其实质上缺少特定成分)经由气体管理系统24输送到第二容器32，其中为了培养的目的第二藻类种类消耗所得气体。因为所得气体实质上缺乏特定成分，所以气体不抑制第二藻类种类的培养。换句话说，第一容器32充当过滤器以除去或者消耗掉存在于排出气体中的一种或多种特定成分，一种或多种特定成分对于存在于后面的容器32中的其它种类的藻类来说可为有害的。
应当理解，多个容器32可以并联和串联相结合的方式彼此连接并且气体管理系统24可被适当地构造，从而以串联和并联相结合的方式将气体输送至容器32。
图1和2中所示和上述的微生物培养系统包括液体管理系统28，液体管理系统28允许在需要时清空和填充各容器32。此特征是用于控制容器32的污染的有价值的手段。如果污染发生在一个或多个容器32中，则这些容器32可以被清空并且除去污染。相反，在培养池塘系统中，在池塘中的任何地方的污染物都污染整个池塘，因此，必须清空和/或处理整个池塘。此外，图1和2的系统包括各容器32并且如果污染发生在其中一个容器32中，其它容器32不受影响。这样，与培养池塘系统相比，图1和2的系统更擅于处理污染物。
参考图3-27，将更详细地描述多个容器32。在此实例中，多个容器32都是基本上相同的，因此本文仅示出和描述了单个容器32。示出和描述的容器32仅是容器32的一个示例性实施方案。容器32能具有不同的构造并且能包括不同的部件。示出的容器32和伴随的描述不意味着进行限制。
尤其参考图3和4，示出的示例性容器32包括圆柱形壳体76和截头圆锥形基座80。或者，壳体76可具有不同的形状，下文中将参考图127-130更详细地描述其中的一些形状。在示出的示例性实施方案中，壳体76是完全透光的或透明的，从而允许大量的太阳光72穿透壳体76，进入到腔体84中，并且接触容纳在容器32内的藻类。在一些实施方案中，壳体76是半透明的以允许一些太阳光72穿透壳体76并且进入到腔体84中。在其它实施方案中，壳体76可以涂有红外线抑制剂，紫外线阻滞剂，或其它过滤涂层以抑制热、紫外线和/或特定波长的光穿透壳体76并且进入到容器32中。壳体76可由多种材料制成，例如包括塑料(诸如聚碳酸酯)、玻璃和允许太阳光72穿透壳体76的任何其它材料。可以制成壳体76的多种可能材料或产品中的一种是由新罕布什尔州(NewHampshire)的曼彻斯特市(Manchester)的Kalwall公司制造的半透明水产养殖罐。
在一些实施方案中，制成壳体76的材料可能在正常的情况下不易于形成壳体76的所需的形状，诸如圆柱形。在此类实施方案中，壳体76可趋于形成椭圆形横截面形状而不是大致呈圆形的横截面形状。为了有助于壳体76形成所需的形状，可能需要额外的部件。例如，一对支承环可以布置在壳体76内部并且固定至壳体76，一个接近顶部并且一个接近底部。这些支承环是大致呈圆形的并且有助于将壳体76形成圆柱形的形状。此外，容器32的其它部件可以有助于壳体76形成圆柱形的形状，诸如上连接板112和下连接板116、轴衬200和覆盖件212(下面更详细地描述所有的这些部件)。可以用来制造容器壳体76的材料的实例可包括聚碳酸酯、丙烯酸类树脂、(高耐用的聚碳酸酯树脂热塑性塑料)，纤维增强塑料(FRP)、层压复合材料(玻璃塑料叠层)、玻璃等。此类材料可以形成片材并且卷成大致呈圆柱形的形状，使得片材的边缘彼此接合并且以不透气和不透水的方式粘结、焊接或以其它方式固定在一起。当静止时，此类片材可以不形成精确的圆柱形形状，因此需要上述的那些部件来帮助形成所需的形状。或者，此类材料可以形成为所需的圆柱形形状，而不是形成为片材和被卷压。
基座80包括开口88，通过开口88将二氧化碳气体从气体管理系统24注入到容器32中。气阀92(参见图3)耦接在气体管理系统24和容器32的基座80之间，以选择性地防止或允许气体流到容器32中。在一些实施方案中，气阀92电耦接至控制器40并且控制器40确定气阀92何时打开和关闭。在其它实施方案中，用户手动操作气阀92并且用户确定气阀92何时打开和关闭。
继续参考图3和4，壳体76还包括与液体管理系统28流体连通的水入口96，以便于使水流到容器32中。在示出的示例性实施方案中，进水口96布置在壳体76中，在壳体76的底部附近。或者，进水口96可以布置的更接近或者更远离底部。在示出的示例性实施方案中，壳体76包括单个进水口96。或者，壳体76可包括多个进水口96以便于将水从多个位置注入到容器32中。在一些实施方案中，进水口96限定在容器32的基座80中而不是在壳体76中。
壳体76还包括与液体管理系统28流体连通以便于将水流出容器32的多个出水口100。在示出的示例性实施方案中，出水口100布置在壳体76的顶部附近。或者，出水口100可以布置的更接近或者更远离壳体76的顶部。在一些实施方案中，出水口100限定在容器32的基座80中。尽管示出的壳体76的示例性实施方案包括两个出水口100，壳体76替代地能够包括单个出水口100以有助于从容器32流出水。在其它实施方案中，开口88可用作供水通过其从容器32排出的出口或排放口。
壳体76还包括与气体管理系统24流体连通以有助于气体流出容器32的出气口104。在操作期间，如上所述，气体积聚在壳体76的顶部处，并且因此出气口104布置在壳体76的顶部附近以适于气体聚集。尽管示出壳体76的的示例性实施方案包括单个出气口104，壳体76替代地能够包括多个出气口104以有助于气体流出容器32。
继续参考图3和4，容器32还包括设置在壳体腔体84中并且用以将介质110支承在其上的介质框架108。如本文所用，术语“介质”意指提供至少一个用于支承微生物并有助于微生物培养的表面的结构元件。框架108包括上连接板112，下连接板116和轴120。在此实例中，上连接板112和下连接板116是基本上相同的。
现在参考图5，上连接板112和下连接板116大致呈圆形并且包括用于接纳轴120的中心孔124。在一些实施方案中，适当地设置中心孔124的大小以接纳轴120，以及在轴120和连接板112、116之间提供压力配合或阻力配合(resistance-fit)连接。在此类实施方案中，将连接板112、116固定至轴120不需要额外的紧固或结合。在其它实施方案中，轴120紧固到上连接板112和下连接板116。可以多种方式将轴120紧固至连接板112、116。例如，轴120可包括在其上的螺纹并且连接板112、116的中心孔124的内表面可包括互补的螺纹，从而有助于将连接板112、116螺接到轴120上。另外，例如，轴120可包括在其上的螺纹，可以通过连接板112、116的中心孔124插入轴120，并且可在各个连接板112、116的上面和下面将螺母螺接到轴120上，从而将连接板112、116压在螺母之间并且将连接板112、116固定至轴120。在其它实施方案中，可以多种方式将连接板112、116结合到轴120，例如焊接、硬钎焊、粘结等。无论以何种方式将连接板112、116固定至轴120，为了抑制连接板112、116相对于轴120的移动，希望连接板112、116和轴120之间是刚性连接。
应当理解，框架108可包括代替连接板112、116的其它装置，诸如金属或塑料丝网筛，金属或塑料线矩阵等。在此类替代方案中，可以通过和围绕存在于网筛或矩阵中的开口使介质110成圈或者可以用紧固件诸如猪环(hogring)将其附接到网筛和矩阵。
继续参考图5，上连接板112和下连接板116包括通过其限定的多个孔128，限定在连接板112、116的周边中的多个凹陷部132，和限定在连接板112、116的外周边边缘140中的狭槽136。所有这些孔128、凹陷部132和狭槽136用来将介质110固定至连接板112、116。在示出的示例性实施方案中，连接板112、116连接至轴120，使得连接板112的孔128和凹陷部132与连接板116的相应孔128和凹陷部132垂直地对准。在示出的连接板112、116的示例性实施方案中的孔128和凹陷部132的构造和大小仅仅是为了示例性示例性的目的并且不意味着进行限制。连接板112、116能够具有不同构造和大小的孔128和凹陷部132。在一些实例中，孔128和凹陷部132的构造和大小取决于在容器32中培养的藻类的类型。已经旺盛地生长的藻类需要更大的介质束110之间的间距，然而，已经较不旺盛地生长的藻类可以具有更紧密地堆积在一起的介质束110。例如，藻类种类小球藻(C.Vulgaris)和葡萄藻(Botryococcusbarunii)生长非常旺盛并且各个介质束110的间距可为约1.5英寸的中心间距。另外，例如，藻类种类三角褐指藻(Phaeodactylumtricornutum)可能不表现出与小球藻和葡萄藻一样旺盛的生长，并且因此，各个介质束110的间隔减小到约1.0英寸的中心间距。此外，例如，对于藻类种类布朗葡萄藻(B.Braunii)，各个介质束110的间距是约2+英寸的中心间距。应当理解，可以基于被培养的藻类的种类确定各个介质束110的间距并且本文所述的示例性间距是为了示例的目的并且并非旨在进行限制。下面将更详细地描述介质110到连接板112、116的连接。
现参考图6-8，示出示例性介质110。示出的介质110是可用在容器32中的多种不同类型的介质110中的一种并且不意味着进行限制。示出的介质110是环形绳索介质，其包括细长构件144和沿着细长构件144设置的多个套环。在示出的示例性实施方案中，细长构件144是介质110的细长中心核。如本文所用，细长是指介质110的两个尺寸是更长的。在示出的示例性实施方案中，介质110的垂直尺寸是细长尺寸。在其它示例性实施方案中，水平尺寸或其它尺寸可为细长尺寸。
现参考图6，示出环形绳索介质110的示例性实施方案。图6的介质110包括具有第一侧152和第二侧156的细长中心核144，从第一侧152和第二侧156中的每一侧侧向地延伸的多个突出部或介质构件148(在示出的示例性实施方案中是套环)以及与中心核144相连的增强构件160。在此实例中，增强构件160包括交织的绳索。介质110还包括前部164(参见图6)和后部168(参见图7)。
可以多种方式和多种材料来构造中心核144。在一个实施方案中，中心核144是针织的。可以多种方式以及通过多种机器针织中心核144。在一些实施方案中，可通过得自意大利的ComezSpA的针织机针织中心核144。核144的针织部分可包括若干(例如，四至六)纵排缝线172。交织的针织核144本身能充当增强构件160。核144可由纱类材料形成。合适的纱类材料可包括例如聚酯、聚酰胺、聚偏二氯乙烯、聚丙烯和本领域技术人员已知的其它材料。纱类材料可具有连续长丝结构，或者纺成的短纤维纱。中心核144的侧向宽度l相对较窄并且易于变化。在一些实施方案中，侧向宽度l不大于约10.0mm，通常介于约3.0mm和约8.0mm之间或者介于约4.0mm和约6.0mm之间。
如图6中所示，多个套环148从中心核144的第一侧152和第二侧156侧向地延伸。可看出，多个套环148和中心核144被设计成提供培养藻类时可以聚集藻类或者约束藻类的场所。多个套环148提供形状的灵活性以适合藻类的生长菌落。同时，多个套环148抑制气体，尤其是二氧化碳通过水上升，从而增加二氧化碳存在于在介质110上生长的藻类附近的时间量(在下面更详细地描述)。
多个套环148通常由与中心核144相同的材料构造，并且也可包括可变的侧向宽度l’。在此实例中，多个套环148中的每一个的侧向宽度l’可以在约10.0mm和约15.0mm之间的范围内并且在此实例中，中心核144占介质110的整个侧向宽度的约1/7和1/5之间。介质110包括提供物理捕获和夹带在其内的水生微生物如微藻类的高长丝支数纱。介质110的套环形状也有助于以类似于网的方式捕获藻类。
参考图6-8，可以任选地通过使用多种不同的增强构件增强介质110。增强构件可为介质110的任一部分，例如介质110的交织线，或为与介质110分开的额外增强构件。尤其参考图6，介质110可包括两个增强构件176和180，其中在核144的每侧上分别布置一个构件。在此类实施方案中，两个增强构件176和180是介质110的交织线的部分的外侧凸条纹(wale)的形式。尤其参考图8，介质110包括与交织的针织中心核144分开的额外增强构件160。额外的增强构件沿着中心核144延伸并且与其互连。增强构件160的材料通常具有比中心核144的材料更高的抗拉强度并且可以具有介于约50.0磅和约500磅之间的断裂强度。因此，增强构件160可由多种材料构成，包括高强度合成长丝、带材和不锈钢丝或其它丝线。两种尤其有用的材料是和在一些实施方案中，多个额外的增强构件160可用来增强介质110。
可以多种方式将一个或多个增强构件160添加到中心核144。可以增强介质110的第一种方式是通过在针织步骤期间将一个或多个增强构件160添加到核144的纬纱中。可以基本上平行的关系将这些增强构件160布置到核144的经纱并且将其缝制到核144的复合结构中。将理解，与已知介质的中心核相比，在不显著地损害核的抗拉强度的情况下，这些增强构件的使用允许减少中心核144的宽度。
可以增强介质110的另一种方式包括在针织步骤之后的扭绕(twist)操作中引入一个或多个增强构件160。此类方法允许将拉伸的增强构件平行引入中心核144中，同时中心核144围绕这些增强构件160缠绕。
此外，可以将并入增强构件160的多种方式组合在一起。因此，在针织过程期间可以将一个或多个增强构件160放入到中心核144中，并且然后在随后的扭绕步骤期间可以引入一个或多个增强构件160。这些增强构件160可为相同的或者不同的(例如，在针织期间可使用并且在扭绕期间可引入不锈钢丝)。
另外，增强构件160的存在可有助于减少介质110的拉伸。沿着这些线条，与已知的结构相比，介质110在每英尺介质上能保持更多磅的重量。介质110可提供高达每英尺约500磅重量。这具有降低在使用期间介质屈服或者甚至破坏的风险的优点，并且可使藻类培养系统20在需要从介质110除去藻类之前生产更大体积的藻类。
如上所述，示出的示例性介质仅仅是可以与系统20一起使用的多种不同介质中的一种。现参考图9和10，示出另一种示例性介质110并且其包括细长构件144和从细长构件144突出的多个突出部或介质构件148。在此示出的示例性实施方案中，细长构件144是细长中心核144，其可为织造材料，并且介质构件148可刺入中心核144中，使得介质构件148基本上垂直于中心核144取向。介质构件148不是套环，而是远离中心核144向外突出的基本上线性的材料束。当用在容器32中时，中心核144在上连接板112和下连接板116之间垂直地延伸并且介质构件148基本上水平地取向。存在于容器32中的藻类可以停靠或者粘附到中心核144和介质构件148上，从而提供与上述的和图6-8中示出的示例性介质110的相似的有益效果。
继续参考图9和10，中心核144可由多种材料构成并且可以多种方式形成。例如，中心核144可由用高抗拉强度的合成材料诸如 和其它复丝合股纤维如聚酯和聚乙二烯制成的针织纤维结构构成。可以用金属线和表现出光导性能的单丝增强结构。另外，例如，可以通过下面的方式中的一种或多种形成中心核144：针织、挤出、模制、起绒、结合等。关于介质构件148，介质构件148可由多种材料构成并且可以多种方式引入中心核144中或者与其一起形成。例如，介质构件148可由下面的材料中的一种或多种构成： 以及其它复丝合股纤维诸如聚酯和聚偏二氯乙烯。应当理解，介质构件148可由与中心核144相同的材料构成或者可由与中心核144不同的材料构成。另外，例如，可以下面的方式中的一种将介质构件148引入中心核144中或者使介质构件148与其一起形成：针织、簇成、注射、挤出、模制、起绒、结合等。
本文所述以及在图9和10中示出的示例性介质110可以具有与上述的以及在图6-8中示出的示例性介质110相似的特性和特征。例如，图9和10中示出的介质110可以具有上面结合图6-8中示出的介质110描述的任何形式的增强构件。
现参考图11和12，示出另一示例性介质并且其包括细长构件144和从细长构件144突出的多个突出部或介质构件148。在此示出的示例性实施方案中，细长构件144是细长中心核144，其可为织造材料，并且介质构件148可以被织造到中心核144中，使得介质构件148基本上垂直于中心核144取向。介质构件148不是套环，而是远离中心核144向外突出的基本上线性的材料束。当用在容器32中时，中心核144在上连接板112和下连接板116之间垂直地延伸并且介质构件148基本上水平地取向。存在于容器32中的藻类可停靠或者粘附到中心核144和介质构件148上，从而提供与上述以及在图6-10中所示出的示例性介质110的相似的有益效果。
继续参考图11和12，中心核144可由多种材料构成并且可以多种方式形成。例如，中心核144可由用高抗拉强度的合成材料诸如 和其它复丝合股纤维如聚酯和聚偏二氯乙烯制成的针织纤维结构构成。可以用金属线和表现出光导性能的单丝增强结构。另外，例如，可以通过下面的方式中的一种或多种形成中心核144：针织、簇成、注射、模制、起绒、挤出、结合等。关于介质构件148，介质构件148可由多种材料构成并且可以多种方式引入中心核144中或者与其一起形成。例如，介质构件148可由下面的材料中的一种或多种构成： 以及其它单丝合股纤维诸如聚酯和聚偏二氯乙烯。材料也可以表现出光导性能。应当理解，介质构件148可由与中心核144相同的材料构成或者可由与中心核144不同的材料构成。另外，例如，可以下面的方式中的一种将介质构件148引入中心核144中或者使介质构件148与其一起形成：针织、簇成、注射、模制、起绒、结合等。
本文所述以及在图11和12中示出的示例性介质110可以具有与上述的以及在图6-10中示出的示例性介质110相似的特性和特征。例如，图11和12中示出的介质110可以具有上面结合图6-8中示出的介质110描述的任何形式的增强构件。
现参考图13和14，示出另一示例性介质并且其包括细长构件144和从细长构件144突出的多个突出部或介质构件148。在此示出的示例性实施方案中，细长构件144是细长中心核144，其可为纱材料或者可以起毛(fray)的其它材料，并且可以通过起绒或以其它方式弄乱纱材料而形成介质构件148。当用在容器32中时，中心核144在上连接板112和下连接板116之间垂直地延伸并且介质构件148从中心核144向外突出。存在于容器32中的藻类可以停靠或者粘附到中心核144和介质构件148上，从而提供与上述以及在图6-12中所示出的示例性介质110的相似的有益效果。
继续参考图13和14，中心核144可由多种材料构成并且可以多种方式形成。例如，可以通过下面的方式中的一种或多种形成中心核144：针织、簇成、注射、挤出、模制、起绒、结合等。由于通过起绒或者以其它方式弄乱中心核144而形成介质构件148，因此介质构件148由与中心核144相同的材料构成。
本文所述的以及在图13和14中示出的示例性介质110可以具有与上述以及在图6-12中示出的示例性介质110相似的特性和特征。例如，图13和14中示出的介质110可以具有上面结合图6-8中示出的介质110描述的任何形式的增强构件。
现参考图15和16，示出另一示例性介质并且其包括细长构件144和从细长构件144突出的多个突出部或介质构件148。在此示出的示例性实施方案中，细长构件144是细长中心核144，其可由被刮擦、切屑、冲刷、粗糙化、形成凹陷、点刻、凿孔或以其它方式形成缺损以提供从中心核144突出的介质构件148的固体材料构成。当用在容器32中时，中心核144在上连接板112和下连接板116之间垂直地延伸并且介质构件148以基本上水平的方式从中心核144突出。存在于容器32中的藻类可以停靠或者粘附到中心核144和介质构件148上，从而提供与上述以及在图6-14中所示出的示例性介质110的相似的有益效果。
继续参考图15和16，中心核144可由多种材料构成并且可以多种方式形成。例如，中心核144可由塑料、丙烯酸类树脂、金属碳纤维、玻璃、纤维增强塑料、复合材料或者束、长丝或颗粒的共混组合构成。由于可通过使中心核144的外表面缺损来形成介质构件148，因此介质构件148由与中心核144相同的材料构成。
本文所述的以及在图15和16中示出的示例性介质110可以具有与上述以及在图6-14中示出的示例性介质110相似的特性和特征。例如，图15和16中示出的介质110可以具有上面结合图6-8中示出的介质110描述的任何形式的增强构件。
现参考图17和18，示出另一示例性介质并且其包括细长构件144和从细长构件144突出的多个突出部或介质构件148。在此示出的示例性实施方案中，细长构件144是细长中心核144，其可由易于从其传输和发射光的材料构成，并且介质构件148包括一个或多个紧密地围绕中心核144缠绕的介质束。一个或多个光源可以将光发射到此示例性介质110的中心核144中，然后中心核144将从其发射光。存在于容器32中的藻类可停靠或者粘附到中心核144和介质构件148上。由于介质构件148和中心核144的紧密的缠绕，从中心核144发射的光将发射到介质构件148和在其上的藻类上。在此示例性介质110的一些实施方案中，中心核144的外表面可被例如刮擦、切屑、冲刷、粗糙化、形成凹陷、点刻、凿孔或以其它方式形成缺损以有助于将光从中心核144的内部衍射到的外部。
继续参考图17和18，中心核144可由多种材料构成并且可以多种方式形成。例如，中心核144可由透明或半透明材料构成，例如丙烯酸类树脂、玻璃等。此类材料也可以表现出光导性能。关于介质构件148，介质构件148可由多种材料构成并且可以具有多种构造。例如，介质构件148可由下面的材料中的一种或多种构成： 以及其它单丝和复丝合股纤维诸如聚酯和聚偏二氯乙烯。材料也可以表现出光导性能。另外，例如，围绕中心核144缠绕的介质构件148可以具有多种不同的构造诸如类似于图6-8中示出的那样的环形绳索介质，图9-16中示出的任一种其它示例性介质，或者其它形状、大小和构造。
本文所述以及在图17和18中示出的示例性介质110可以具有与上述的以及在图6-16中示出的示例性介质110相似的特性和特征。例如，图17和18示出的介质110可以具有上面结合图6-8中示出的介质110描述的任何形式的增强构件。
现参考图19，示出另一示例性介质并且其包括细长构件144和从细长构件144突出的多个突出部或介质构件148。在此示出的示例性实施方案中，细长构件144布置在介质构件148的一端并且介质构件148延伸到细长构件144的一侧。在一些示例性实施方案中，细长构件144可为织造材料，并且介质构件148可以被织造到细长构件144中，使得介质构件148基本上垂直于细长构件144取向。在示出的示例性实施方案中，介质构件148是远离细长构件144向外突出的基本上线性的材料束。在其它示例性实施方案中，介质构件148可为套环。当用在容器32中时，细长构件144在上连接板112和下连接板116之间垂直地延伸并且介质构件148基本上水平取向。存在于容器32中的藻类可以停靠或者粘附到细长构件144和介质构件148上，从而提供与上述以及在图6-18中所示出的示例性介质110的相似的有益效果。
继续参考图19，细长构件144可由多种材料构成并且可以多种方式形成。例如，细长构件144可由用高抗拉强度的合成材料诸如 和其它复丝合股纤维诸如聚酯和聚偏二氯乙烯制成的针织纤维结构构成。可以用金属线和表现出光导性能的单丝增强结构。另外，例如，可以通过下面的方式中的一种或多种形成细长构件144：针织、簇成、注射、模制、起绒、挤出、结合等。关于介质构件148，介质构件148可由多种材料构成并且可以用多种方式引入细长构件144中或者与其一起形成。例如，介质构件148可由下面的材料中的一种或多种构成： 以及其它单丝合股纤维诸如聚酯和聚偏二氯乙烯。材料也可以表现出光导性能。应当理解，介质构件148可由与细长构件144相同的材料构成或者可由与细长构件144不同的材料构成。另外，例如，可以下面的方式中的一种将介质构件148引入细长构件144中或者使介质构件148与其一起形成：针织、簇成、注射、模制、起绒、结合等。
本文所述以及在图19中示出的示例性介质110可以具有与上述的以及在图6-18中示出的示例性介质110相似的特性和特征。例如，图19中示出的介质110可以具有上面结合图6-8中示出的介质110描述的任何形式的增强构件。
现参考图20，示出另一示例性介质并且其包括细长构件144和从细长构件144突出的多个突出部或介质构件148。在此示出的示例性实施方案中，细长构件144布置在介质构件148的一端附近并且从介质构件148的中心移位。在一些示例性的实施方案中，细长构件144可为织造材料，并且介质构件148可以被织造到细长构件144中，使得介质构件148基本上垂直于细长构件144取向。在示出的示例性实施方案中，介质构件148是远离细长构件144向外突出的基本上线性的材料束。在其它示例性实施方案中，介质构件148可为套环。当用在容器32中时，细长构件144在上连接板112和下连接板116之间垂直地延伸并且介质构件148基本上水平取向。存在于容器32中的藻类可以停靠或者粘附到细长构件144和介质构件148上，从而提供与上述以及在图6-19中所示出的示例性介质110的相似的有益效果。
继续参考图20，细长构件144可由多种材料构成并且可以多种方式形成。例如，细长构件144可由用高抗拉强度的合成材料诸如 和其它复丝合股纤维诸如聚酯和聚偏二氯乙烯制成的针织纤维结构构成。可以用金属线和表现出光导性能的单丝增强结构。另外，例如，可以通过下面的方式中的一种或多种形成细长构件144：针织、簇成、注射、模制、起绒、挤出、结合等。关于介质构件148，介质构件148可由多种材料构成并且可以用多种方式引入细长构件144中或者与其一起形成。例如，介质构件148可由下面的材料中的一种或多种构成： 以及其它单丝合股纤维诸如聚酯和聚偏二氯乙烯。材料也可以表现出光导性能。应当理解，介质构件148可由与细长构件144相同的材料构成或者可由与细长构件144不同的材料构成。另外，例如，可以下面的方式中的一种将介质构件148引入细长构件144中或者使介质构件148与其一起形成：针织、簇成、注射、模制、起绒、结合等。
本文所述以及在图20中示出的示例性介质110可以具有与上述的以及在图6-19中示出的示例性介质110相似的特性和特征。例如，图20中示出的介质110可以具有上面结合图6-8中示出的介质110描述的任何形式的增强构件。
现参考图21，示出另一示例性介质并且其包括细长构件144和从细长构件144突出的多个突出部或介质构件148。在此示出的示例性实施方案中，细长构件144布置在介质构件148的一端附近并且从介质构件148的中心移位。在一些示例性实施方案中，细长构件144可为织造材料，并且介质构件148可以被织造到细长构件144中，使得介质构件148基本上垂直于细长构件144取向。在示出的示例性实施方案中，介质构件148是远离细长构件144向外突出的基本上线性的材料束。在其它示例性实施方案中，介质构件148可为套环。当用在容器32中时，细长构件144在上连接板112和下连接板116之间垂直地延伸并且介质构件148基本上水平取向。存在于容器32中的藻类可以停靠或者粘附到细长构件144和介质构件148上，从而提供与上述以及在图6-20中所示出的示例性介质110的相似的有益效果。
继续参考图21，细长构件144可由多种材料构成并且可以多种方式形成。例如，细长构件144可由用高抗拉强度的合成材料诸如 和其它复丝合股纤维诸如聚酯和聚偏二氯乙烯制成的针织纤维结构构成。可以用金属线和表现出光导性能的单丝增强结构。另外，例如，可以通过下面的方式中的一种或多种形成细长构件144：针织、簇成、注射、模制、起绒、挤出、结合等。关于介质构件148，介质构件148可由多种材料构成并且可以用多种方式引入细长构件144中或者与其一起形成。例如，介质构件148可由下面的材料中的一种或多种构成： 以及其它单丝合股纤维诸如聚酯和聚偏二氯乙烯。材料也可以表现出光导性能。应当理解，介质构件148可由与细长构件144相同的材料构成或者可由与细长构件144不同的材料构成。另外，例如，可以下面的方式中的一种将介质构件148引入细长构件144中或者使介质构件148与其一起形成：针织、簇成、注射、模制、起绒、结合等。
本文所述的以及在图21中示出的示例性介质110可以具有与上述以及在图6-20中示出的示例性介质110相似的特性和特征。例如，图21中示出的介质110可以具有上面结合图6-8中示出的介质110描述的任何形式的增强构件。
现参考图22，示出另一示例性介质并且其包括细长构件144和从细长构件144突出的多个突出部或介质构件148。在此示出的示例性实施方案中，细长构件144沿着多个介质构件148布置在不同位置处。在一些示例性实施方案中，细长构件144可为织造材料，并且介质构件148可以被织造到细长构件144中，使得介质构件148基本上垂直于细长构件144取向。在示出的示例性实施方案中，介质构件148是远离细长构件144向外突出的基本上线性的材料束。在其它示例性实施方案中，介质构件148可为套环。当用在容器32中时，细长构件144在上连接板112和下连接板116之间垂直地延伸并且介质构件148基本上水平取向。存在于容器32中的藻类可以停靠或者粘附到细长构件144和介质构件148上，从而提供与上述以及在图6-21中所示出的示例性介质110的相似的有益效果。
继续参考图22，细长构件144可由多种材料构成并且可以多种方式形成。例如，细长构件144可由用高抗拉强度的合成材料诸如 和其它复丝合股纤维诸如聚酯和聚偏二氯乙烯制成的针织纤维结构构成。可以用金属线和表现出光导性能的单丝增强结构。另外，例如，可以通过下面的方式中的一种或多种形成细长构件144：针织、簇成、注射、模制、起绒、挤出、结合等。关于介质构件148，介质构件148可由多种材料构成并且可以用多种方式引入细长构件144中或者与其一起形成。例如，介质构件148可由下面的材料中的一种或多种构成： 以及其它单丝合股纤维诸如聚酯和聚偏二氯乙烯。材料也可以表现出光导性能。应当理解，介质构件148可由与细长构件144相同的材料构成或者可由与细长构件144不同的材料构成。另外，例如，可以下面的方式中的一种将介质构件148引入细长构件144中或者使介质构件148与其一起形成：针织、簇成、注射、模制、起绒、结合等。
本文所述以及在图22中示出的示例性介质110可以具有与上述的以及在图6-21中示出的示例性介质110相似的特性和特征。例如，图22中示出的介质110可以具有上面结合图6-8中示出的介质110描述的任何形式的增强构件。
现参考图23，示出另一示例性介质并且其包括一对细长构件144和从细长构件144突出并在细长构件144之间延伸的多个突出部或介质构件148。在此示出的示例性实施方案中，细长构件144布置在介质构件148的端部附近并且从介质构件148的中心移位。在一些示例性实施方案中，细长构件144可为织造材料，并且介质构件148可以被织造到细长构件144中，使得介质构件148基本上垂直于细长构件144取向。在示出的示例性实施方案中，介质构件148是远离细长构件144向外突出的基本上线性的材料束。在其它示例性实施方案中，介质构件148可为套环。当用在容器32中时，细长构件144在上连接板112和下连接板116之间垂直地延伸并且介质构件148基本上水平取向。存在于容器32中的藻类可以停靠或者粘附到细长构件144和介质构件148上，从而提供与上述以及在图6-22中所示出的示例性介质110的相似的有益效果。
继续参考图23，细长构件144可由多种材料构成并且可以多种方式形成。例如，细长构件144可由用高抗拉强度的合成材料诸如 和其它复丝合股纤维诸如聚酯和聚偏二氯乙烯制成的针织纤维结构构成。可以用金属线和表现出光导性能的单丝增强结构。另外，例如，可以通过下面的方式中的一种或多种形成细长构件144：针织、簇成、注射、模制、起绒、挤出、结合等。关于介质构件148，介质构件148可由多种材料构成并且可以用多种方式引入细长构件144中或者与其一起形成。例如，介质构件148可由下面的材料中的一种或多种构成： 以及其它单丝合股纤维诸如聚酯和聚偏二氯乙烯。材料也可以表现出光导性能。应当理解，介质构件148可由与细长构件144相同的材料构成或者可由与细长构件144不同的材料构成。另外，例如，可以下面的方式中的一种将介质构件148引入细长构件144中或者使介质构件148与其一起形成：针织、簇成、注射、模制、起绒、结合等。
本文所述的以及在图23中示出的示例性介质110可以具有与上述以及在图6-22中示出的示例性介质110相似的特性和特征。例如，图23中示出的介质110可以具有上面结合图6-8中示出的介质110描述的任何形式的增强构件。
示出和描述的示例性介质被呈现为系统20能够使用的多种不同类型的介质中的仅一部分并且并非旨在进行限制。因此，其它类型的介质在本发明的预期的精神和范围之内。例如，介质可由任何类型的织造材料或非织造材料构成并且可具有任何构造。
参照图3-5和24-26，将描述介质110至框架108的连接。介质110可以多种方式连接至框架108，然而，本文将仅仅描述其中的一些。所描述的用于将介质110连接至框架108的方式不意味着进行限制并且，如上所述，介质110可以多种方式连接至框架108。
介质110可以多种方式附接至容器的框架108并且本文所述的方式仅仅是多种可能方式中的几种。在第一个示例性连接方式中，介质110可由在上连接板112和下连接板116之间来回地串接(string)的单个长束构成。这样，介质束110的第一端系到或者以其它方式固定至上连接板112或下连接板116，介质束110在上连接板112和下连接板116之间来回地延伸，并且第二端系到上连接板112或下连接板116，这取决于介质束110的长度和在介质束完全串接时连接板112、116中哪一个距离第二端最近。以此方式来回地串接单件介质110提供在上连接板112和下连接板116之间延伸的多个彼此间隔开的介质区段110。可以多种方式在上连接板112和下连接板116之间来回地串接单个介质束110，但是，为了简洁的目的，本文将仅仅描述一种示例性方式，然而，所描述的方式并非旨在进行限制。
束的第一端在限定于上连接板112中的第一个孔128中被系到上连接板112。介质束110然后向下延伸到下连接板116并且通过限定在下连接板116中的第一个孔128插入。介质束110然后通过定位成与限定在下支架板116中的第一个孔128相邻近的第二个孔128向上插入并且向上朝向上连接板112延伸。介质束110然后通过被定位成与限定在上连接板112中的第一个孔128相邻近的第二个孔128向上插入并且然后通过被定位成与限定在上连接板112中的第二个孔128相邻近的第三个孔128向下插入。介质束110在限定于上连接板112和下连接板116中的邻近孔128之间来回的继续延伸直到介质110已经通过限定在上连接板112和下连接板116中的所有孔128插入。由于示出的示例性连接板112、116包括六个孔128并且介质束110的第一端被系到上连接板112中的其中一个孔128，因此最后一个被占据的孔128将在上连接板112中。
在介质110已经占据了上连接板112中的第六个孔128之后，介质束110延伸到上连接板112中的第一凹陷部132中。从此第一凹陷部132，介质束110向下朝向下连接板116中的第一凹陷部132延伸并且延伸到下连接板116中的第一凹陷部132中。介质束110然后沿着下连接板116的底面184延伸并且向上延伸到下连接板116中的邻近第一凹陷部132的第二凹陷部132。从此第二凹陷部132，介质束110向上延伸并且延伸到限定在上连接板112中的邻近第一凹陷部132设置的第二凹陷部132中。介质束110然后沿着上连接板112的顶面188延伸并且向下延伸到邻近上连接板112中的第二凹陷部132的第三凹陷部132。介质束110在限定在上连接板112和下连接板116中的邻近凹陷部132之间的来回的继续延伸直到介质110已经通过限定在上连接板112和下连接板116中的所有凹陷部132插入。由于示出的示例性连接板112、116包括十个凹陷部132并且上连接板112中的其中一个凹陷部132首先被占据，因此最后一个被占据的凹陷部132将在上连接板112中。在将介质束110向上插入到上连接板112中的最后一个凹陷部132中之后，介质束110的第二端可系到限定在上连接板112中的其中一个孔128。为了有助于将介质束110固定至上连接板112和下连接板116，紧固件192诸如线、索或其它细的牢固且可弯曲的装置围绕上连接板112和下连接板116中的每一个的边缘140设置并且被紧固到限定于上连接板112和下连接板116中的每一个的边缘140中的狭槽136中，以使介质束110夹带在凹陷部132中，在紧固件192和上连接板112和下连接板116之间。如上所述，示出和描述的将介质束110连接至框架108的方式仅仅是示例性方式并且存在多种替代方式并且多种替代方式在本发明的精神和范围之内。
在示出的实例中，上板和下板112、116的孔128大致垂直对准，使得上板112的孔128与下板116的孔128垂直对准。类似地，上板112和下板116的凹陷部132大致垂直对准。如所示，介质束110的在上连接板112和下连接板116之间延伸的多个延伸部或区段以大致垂直的方式延伸。通过在上板112和下板116的对准的孔128以及上板112和下板116的对准的凹陷部132之间延伸介质束110来实现这一点。然而，应当理解，介质束110也可以相对于垂直方向成角度的方式在上连接板112和下连接板116之间延伸，从而介质束110在未对准的孔128和凹陷部132之间延伸。也应当理解，当介质束110在上连接板112和下连接板116之间延伸时，其也可呈现螺旋形状。
在第二种连接方式中，介质110可由单独串接在上连接板112和下连接板116之间的多个分离的介质110构成。这样，每个介质110在上连接板112和下连接板116之间延伸一次。每个介质110的第一端被系到或者以其它方式固定至上连接板112或下连接板116中的其中一个并且第二端延伸到且固定至上连接板112或下连接板116中的另一个。以此方式串接多个介质110提供在上连接板112和下连接板116之间延伸的多个彼此间隔开的介质区段110。在一些实施方案中，多个介质110以基本上垂直的方式串接在上连接板112和下连接板116之间，通过在对准的孔128和对准的凹陷部132之间延伸介质110来实现这一点。在其它实施方案中，多个介质110以相对于垂直方向成角度的方式串接在上连接板112和下连接板116之间，通过在未对准的孔128和未对准的凹陷部132之间延伸介质110来实现这一点。在其它实施方案中，当多个介质110在上连接板112和下连接板116之间延伸时，其可呈螺旋形状。
应当理解，可用除本文所述那些方式之外的多种方式将单个或多个介质110耦接至上连接板112和下连接板116。例如，单个或多个介质110可以任何其它合适的方式夹紧、粘附、紧固或固定至框架108。
尤其参照图25，示出的介质110的示例性取向使介质110在容器32的中心附近(即，在轴120附近)比朝向容器32的外周边更密集。介质110的这种取向尤其有利于太阳光穿透最外侧的介质束110并且进入设置有内介质束110的容器32的中心，从而有利于位于内介质束110上的藻类进行有效的光合作用和培养。另一方面，如果介质110在容器32的外周边附近更密集，则密集的外介质110将阻碍大量的太阳光，从而抑制太阳光穿透到容器32的内部并且抑制位于内介质束110上的藻类的光合作用和培养。当介质110串接在这些描述的实施方案中的上连接板112和下连接板116之间时，介质110为通过容器32中的水上升的气体(例如，二氧化碳)提供阻尼路径。该阻尼路径减缓气泡的上升，从而有利于增加气泡与支承在介质110上的藻类之间的接触时间。
无论用于将介质110连接至上连接板112和下连接板116的方式如何，在限定于上连接板112和下连接板116的周边中的凹陷部132之间延伸的最外侧的介质束110从上连接板112和下连接板116的外边缘140的外部突出。通过在连接板112、116的外边缘140的外部延伸，介质束110接合壳体76的内表面196(将在下面更详细地描述其目的)，如在图25和26中最好地示出。
现参照图3、4和27，容器32还包括设置在壳体76内的示例性轴衬200。轴衬200大致呈圆形并且布置在壳体76的底部附近。轴衬200包括接纳轴120的一端的中心开口204并且为轴120的该端提供支承。此外，轴衬200保持框架108相对于壳体76的正确设置。在该实例中，轴120松弛地限制在中心开口204内并且轴衬抑制轴120的显著横向运动。轴衬200包括多个气体孔208，其允许引入容器32的底部的气体穿过轴衬200。轴衬200可包括任何数量和任何大小的孔208，只要气泡符合要求地穿过轴衬200。尤其参照图28和29，示出轴衬200的另外两个实例。可以看出，轴衬200包括不同构造和大小的孔208。
再参照图3和4，容器32还包括顶盖或覆盖件212，其设置在壳体76的顶部以封闭和密封壳体76的顶部，从而使容器32与外部环境相密封。在一些实施方案中，覆盖件212为紧密配合的塑料盖，例如能够拧入壳体76中并且能够从壳体76中拧下的PVC清除耦接头。或者，覆盖件212可为多种物体，只要该物体充分地密封壳体76的顶部。覆盖件212还包括中心开口216和布置在中心开口216中以接纳轴120并有利于轴120相对于覆盖件212旋转的轴承(在下面更详细地描述)。轴120在覆盖件212的下面延伸到壳体76中并且轴120的一部分保持在覆盖件212上方。驱动皮带轮或齿轮220连接至轴120中布置在覆盖件212上方的部分并且刚性地固定至轴120，以防止齿轮220和轴120的相对移动。齿轮220耦接至包括驱动构件224和皮带或链条228的驱动机构。驱动构件224可操作以旋转齿轮220和轴120，从而相对于壳体76来旋转框架108(在下面更详细地描述)。在示出的示例性实施方案中，驱动构件224可为交流或直流电机。或者，驱动构件224可以为多种其它类型的驱动构件，例如燃料动力发动机、风力驱动构件、气动驱动构件、人力驱动构件等。
如上所述，为了促使藻类进行光合作用，可能有利的是，提供人造光系统37以补充或代替自然太阳光72。人造光系统37可以采取多种形状和形式，并且可以多种方式来操作。本文中示出和描述了若干示例性人造光系统37，然而，这些示例性人造光系统37并非旨在进行限制，并且因此其它人造光系统是可预期的并且在本发明的精神和范围之内。
参照图30和31，示出人造光系统37的一个示例性实施方案。该示例性人造光系统37为可预期的多种类型的人造光系统中的一种并且并非旨在进行限制。示例性人造光系统37能够延长藻类暴露于光的时间段或者能够补充自然太阳光72。在示出的实例中，人造光系统37包括基座39和连接至基座39的光源，例如发光二极管(LED)41的阵列。基座39和LED41设置在每个容器32的暗侧上。已知LED41以低电压操作，从而消耗极少的能量，并且不产生不需要的热量。容器32的暗侧为容器32中接收太阳光72的量最少的一侧。例如，在冬季期间设置在地球北半球的容器32中，太阳相对于南方而言在天空中的位置较低，从而朝向容器32的南侧发射最多的太阳光72。在该实例中，暗侧为容器32的北侧。因此，LED41的阵列设置在容器32的北侧上。
在一些实施方案中，LED41可以具有介于约400纳米(nm)至约700纳米之间的频率范围。人造光系统37可包括在其上的仅单频率的LED41或者可包括多种不同频率的LED41，从而提供宽频谱的频率。在其它实施方案中，LED41可以利用仅有限部分的光谱，而不是整个光谱。在这种光谱使用有限的情况下，LED消耗较少的能量。LED利用的光谱的示例性部分可包括蓝光谱(即，频率介于约400和约500纳米之间)和红光谱(即，频率介于约600和约800纳米之间)。LED可以从光谱的其它部分并以其它频率发射光，并且仍可在本发明的预期精神和范围之内。
在一些示例性实施方案中，基座39实质上可以反射以将太阳光72反射到容器32的暗侧或容器32的其它一些部分上。在此类实施方案中，穿过、错过或相反地未被发射到容器32之中或之上的太阳光72可以接合反射基座39并且反射到容器32之上或之中。
在其它实施方案中，人造光系统37可包括不同于LED的光源41，例如荧光灯、白炽灯、高压钠灯、金属卤化物灯、量子点灯、激光、光导纤维等。在其它实施方案中，人造光系统37可包括布置在容器32周围的多个光纤光通道，以将光发射到容器32上。在此类实施方案中，光纤光通道可以多种方式接收光，这些方式包括LED或其它发光装置，或者从被取向成接收太阳光72并且将所收集的太阳光72经由光缆输送至光通道的太阳光收集设备接收光。
此外，由人造光系统37发射的光可以连续地发射或可以所需速率闪烁。闪烁LED41模拟天然水中的情况，例如由波动作用引起的光衍射和通过改变水透明度而引起的光强度不一致。在一些实例中，光可以约37KHz的速率闪烁，这已示出产生比LED41发射连续光时高20%的藻类产率。在其它实例中，光可以在约5KHz至约37KHz的范围之间闪烁。
现参照图32和33，示出人造光系统37的另一个示例性实施方案。图30和31中所示的容器和人造光系统与图32和33中所示的容器和人造光系统之间的类似部件可用相同的参考标号标识或可用不同的参考标号标识。
在该示出的示例性实施方案中，人造光系统37包括设置在容器32的中心处或中心附近的透明或半透明中空管320和布置在管320内的光源41，例如发光二极管(LED)的阵列。或者，其它类型的光源41可以布置在管320内，并且包括例如荧光灯、白炽灯、高压钠灯、金属卤化物灯、量子点灯、光纤、电致发光灯、频闪灯、激光等。该人造光系统37从内向外为容器32和藻类提供光，从内向外的方向为与穿透到容器32中的太阳光72相反的方向。来自人造光系统37的光可用于补充或代替太阳光72，并且向容器32的内部提供直射光。在一些情况下，太阳光72穿透到容器32的内部可能具有挑战性，因为太阳光72必须穿透壳体76、水和布置在容器32中的藻类以便到达容器32的内部，或者太阳光72可能不具有特别高的强度(例如，在阴天、日出或日落时)。
管320相对于容器32的壳体76是固定的，并且框架108围绕管320旋转。管320的底端延伸穿过下连接板116的中心孔124，并且固定至轴衬200中的中心开口204。下连接板116的中心孔124足够大，以在孔124的内边缘与管320之间提供间距。管320的第二端可以多种方式固定至轴衬200，只要该固定是刚性的并且在操作期间不允许在管320和轴衬200之间移动。在一些实施方案中，管320的外壁包括外螺纹，并且轴衬的中心开口204的内边缘包括互补的内螺纹。在该实施方案中，管320螺接到轴衬的中心开口204中并且螺纹固定至轴衬200。在其它实施方案中，管320可包括在其外表面上的螺纹，可延伸穿过下连接板116的中心孔124，并且一个或多个螺母或其它带螺纹的紧固件324可螺接到管320上以将管320固定至轴衬200。在此实施方案中，第一螺母324可设置在轴衬200上方，第二螺母324可设置在轴衬200下方，并且可朝向轴衬200紧固螺母324以将管320固定至轴衬200。在其它实施方案中，管320的底端可以多种其它方式固定至轴衬200，例如结合、焊接、粘附或防止管320和轴衬200之间移动的任何其它类型的固定。管320的顶端延伸穿过上连接板112的中心孔124，其中中心孔124足够大以在中心孔124的内边缘与管320之间提供间距。下面将更详细地描述支承管320的顶端的方式。
继续参照图32和33，因为人造光系统37包括在容器32的中心处的发光管320，所以框架108需要具有不同的构造。在该示出的示例性实施方案中，框架108包括上连接板112和下连接板116、中空驱动管328、侧向支承板332以及多个支承杆336。驱动管328耦接至皮带轮220、驱动带228和电机224，并且以与轴120类似的方式驱动。侧向支承板332固定至驱动管328并且与驱动管328一起旋转。支承板332可以多种不同方式固定至驱动管328，只要支承板332和驱动管328一起旋转。例如，支承板332可以焊接、结合、粘附、螺接或以其它方式固定至驱动管328。侧向支承板332可具有多种不同的形状和构造，包括例如圆柱形、十字形(参见图46)等。多个支承杆336在其顶端固定至支承板332并且在其底端固定至下连接板116。支承杆也穿过上连接板112并且也可固定至其上。在示出的示例性实施方案中，框架108包括两个支承杆336。然而，框架108可包括任何数量的支承杆336并且仍可在本发明的精神和范围之内。在框架108的旋转期间，电机224驱动皮带228和皮带轮220，然后皮带228和皮带轮220旋转驱动管328。驱动管328的旋转使支承板332旋转，从而使支承杆336旋转并且最终使上连接板112和下连接板116以及介质110旋转。
尤其参照图33，将描述一种用于将电力输送至布置在管320中的LED41的示例性方式。希望管320的内部保持干燥并且没有湿气，以防止损坏LED41或系统20的其它电子器件。在示出的示例性实施方案中，管320的顶端围绕驱动管328的底端，并且密封件340布置在驱动管328的外表面和管320的内表面之间，从而形成有效的密封以防止水进入管320。管320和驱动管328之间的这种密封布置也为管320的顶端提供了支承。因为驱动管328承受驱动带228和皮带轮220所施加的力，所以可在驱动管328周围提供支承装置344以提供额外的支承。
为了向管320内的LED41提供电力，多根电线348必须从电源延伸至LED41。在示例性实施方案中，驱动管328是中空的，并且电线348延伸到驱动管328的顶端中，穿过驱动管328，从驱动管328的底端出来，进入管320，并且最终连接至LED41。如上所述，驱动管328旋转，而管320和LED41不旋转。电线348的旋转将使线348扭绕并最终断裂，与LED41断开，或者以其它方式中断从电源到LED41的电力供应。因此，希望在驱动管328旋转时，电线348在驱动管328内保持静止。这可以多种方式来实现。例如，电线348可以某种方式延伸穿过驱动管328的中心，使得不引起线348与驱动管328的内表面之间的接触。通过防止线348与驱动管328的内表面之间的接触，驱动管328将能够在不接触线348和不扭绕线348的情况下相对于线348旋转。另外，例如，第二管或装置可同心地设置在驱动管328内，可从驱动管328的内表面向内移位，并且可在驱动管328内固定，从而使驱动管328围绕第二管或装置旋转。在此实例中，电线348贯穿第二管或装置，并且通过第二管或装置来防止与驱动管328的内表面接合。用于防止电线348扭绕的许多其它方式是可预期的并且在本发明的精神和范围之内。
继续参照图33，提供擦拭片352以接触和抵靠管320的外表面进行擦拭。擦拭片352在其顶端连接至上连接板112并且在其底端连接至下连接板116。框架108的旋转使擦拭片352旋转，从而使擦拭片352抵靠管320的外表面进行擦拭。这种擦拭将附接至管320的外表面的任何藻类或其它堆积物清除。使管320不含藻类和其它堆积物为管320提供了最佳照明性能。堆积在管320的外表面上的大量藻类可不利地影响该实施方案的人造光系统37的有效性。
应当理解，图32和33中所示的人造光系统37可单独使用或者可结合本文所公开的任何其它人造光系统37使用。例如，系统20可包括如图30和31中所示的用于从外部照射容器32的第一人造光系统37，并且可包括图32和33中所示的用于从内部照射容器32的人造光系统37。
参照图34，示出擦拭管320的外表面的一种替代方式。在该示出的示例性实施方案中，内介质区段或束110邻近管320的外表面布置并且接合管320的外表面。框架108的旋转使介质束110抵靠管320的外表面进行擦拭并且从管320的外表面清除藻类或其它碎屑。为了简单起见，在图34中仅示出内介质束110，尽管容器32中会存在其它介质束110。
参照图35和36，示出擦拭管320的外表面的另一种替代方式。在该示出的示例性实施方案中，以类似于图34中所示的那样来设置介质束110。即，内介质束110邻近管320的外表面设置并且接触管320的外表面。类似于图34，为了简单起见，在图35和36中仅示出内介质束110，尽管容器32中会存在其它介质束110。在一些情况下，由于离心力，框架108的旋转可使内介质束110远离管320的外表面向外弯曲并且与管320的外表面脱离接触。为了抑制内介质束110的这种向外弯曲，刚性装置354可耦接至每个内介质束110。刚性装置354可由多种材料制成，这些材料包括例如塑料、金属、硬橡胶等。可利用的刚性装置354的实例包括松紧绳、减震绳、塑料线、金属线等。刚性装置354可在上连接板112和下连接板116之间延伸内介质束110的整个长度或者可延伸内介质束110的长度的一部分。例如，刚性装置354可沿着内介质束110的仅一部分(例如，六英寸)从上连接板112向下延伸，从下连接板116向上延伸，或者既从上连接板112向下延伸又从下连接板116向上延伸。参照图35和36中示出的示例性实施方案，第一刚性装置354从上连接板112向下延伸第一内介质束110的长度的一部分，并且第二刚性装置354从下连接板116向上延伸第二内介质束110的长度的一部分。在该示出的示例性实施方案中，刚性装置354可能不抵靠管320的外表面进行擦拭。因此，通过偏置第一和第二刚性装置354，第二内介质束110的上部将擦拭管320中与第一刚性装置354对齐的外表面，并且第一内介质束110的底部将抵靠管320中与第二刚性装置354对齐的外表面进行擦拭。这种布置确保内介质束110将擦拭管320的大致整个外表面。或者，刚性装置354被布置用于抵靠管320的外表面进行擦拭。
用于擦拭管320的外表面的其它替代形式是可能的并且在本发明的预期精神和范围之内。
现参照图37-42，示出一种用于支承框架108以及图32和33的人造光系统37的替代方式。在该示出的示例性实施方案中，系统20包括框架支承装置600，框架支承装置600具有圆形支承架604、中央接收器608、从中央接收器608朝向圆形支承架604延伸的多个臂612以及由臂612支承的多个辊装置616。圆形支承架604支承在容器壳体76内以防止其向下移动，从而向停靠在其上的框架108提供垂直支承。圆形支承架604可以多种不同方式支承在壳体76内，例如压力配合、摩擦配合、过盈配合、焊接、紧固、粘附、结合或者通过从壳体76的内表面延伸到壳体76的内部中的供圆形支承架604支承、紧固、结合等在其上的压痕或架。
中央接收器608居中设置以接纳管320的底端并且以不漏水的方式密封管320的底端，从而防止水进入管320中。管320的底端可以多种方式耦接至接收器608，例如，焊接、紧固、粘附、结合、压力配合、摩擦配合、过盈配合、或者其它类型的固定。在一些实施方案中，管320的底端和接收器608之间的耦接本身足以提供不漏水的密封。在其它实施方案中，密封装置，例如轴衬、水泵密封件、O型环、填料等，可以用来在管320的底端和接收器608之间形成不漏水的密封。在示出的示例性实施方案中，框架支承装置600包括四个臂612。或者，框架支承装置608可包括其它数量的臂612并且在本发明的预期精神和范围之内。臂612从接收器608向外延伸并且从下面由支承架604支承在它们的远端上。在一些实施方案中，臂612的远端与支承架604结合、焊接、粘附、以其它方式固定，或者与支承架604一体地形成。在其它实施方案中，臂612的远端可以仅停靠在支承架604上或者可接纳在限定于架604中的凹陷部中以防止臂612和中央接收器608的旋转。在示出的示例性实施方案中，单个辊装置616固定至臂612的每个远端的顶部。辊装置616包括基座620、轮轴624和由轮轴624旋转支承的辊628。轮轴624平行于臂612并且辊628垂直于轮轴624和臂612取向。辊装置616被设置成接合下连接板116的底面并且允许下连接板116在框架支承装置600上方并且相对于其滚动。这样，框架支承装置600为框架108提供垂直支承并且允许框架108相对于框架支承装置600旋转。应当理解，框架支承装置600可包括以其它方式取向的其它数量的辊装置616，例如，每个臂612有多个辊装置616，辊装置616并非设置在所有的臂612上，辊装置616设置在交替臂612上等。也应当理解，可以使用其它装置替换辊装置616以有利于下连接板116相对于框架支承装置600移动，同时为框架108提供垂直支承。
还应理解，框架支承装置600也可以与上连接板112一起使用。在此情况中，上框架支承装置600将设置在上连接板112的正下方，接合上连接板112的底面以提供垂直支承，并且允许上连接板112相对于上框架支承装置600旋转。此上框架支承装置600可被构造并且可以与下框架支承装置600几乎相同的方式起作用。
参照图43-46，示出用于支承框架108以及图32和33的人造光系统37的另一种替代方。在此示出的示例性实施方案中，系统20包括用于给框架108提供垂直支承的漂浮装置632。在一些示例性实施方案中，漂浮装置632可提供将框架108维持在所需位置处所需要的垂直支承的一部分。在其它示例性实施方案中，漂浮装置632可提供将框架108维持在所需位置处所需的全部垂直支承。漂浮装置632设置在侧向支承板332和上连接板112之间。在其它实施方案中，漂浮装置632可设置在上连接板112的下面或者设置在下连接板116的下面。另外，在其它实施方案中，系统20可包括多个漂浮装置632，例如两个漂浮装置632。在此类示例性实施方案中，第一漂浮装置可如图43中所示设置在侧向支承板332和上连接板112之间并且第二漂浮装置可设置在下连接板116的下面。
漂浮装置632可具有任何形状和构造，只要其为布置在容器32内的框架108提供所需量的垂直支承。在示出的示例性实施方案中，漂浮装置632大致呈圆柱形以配合容器壳体76的形状。取决于所需浮力的量，漂浮装置632的厚度或高度可变化。漂浮装置632包括用于允许驱动管328和管320穿过其的中心开口636，和用于允许支承杆336穿过漂浮装置632的多个开口640。如上所述，容器32可包括任何数量和任何构造的支承杆336并且，类似地，漂浮装置632可包括任何数量和任何构造的开口640以适应支承杆336的总数量。
漂浮装置632可由多种漂浮材料构成。在一些示例性实施方案中，漂浮装置632由抑制水吸收的闭孔材料构成。在此类实施方案中，漂浮装置632可由单一闭孔材料或多种闭孔材料构成。可构成漂浮装置632的示例性闭孔材料包括但不限于聚乙烯、氯丁橡胶、PVC和各种橡胶混合物。在其它示例性实施方案种，漂浮装置632可由核644和围绕并且封闭核644的外壳648构成。核644可由闭孔材料或开孔材料构成，而外壳648优选为由闭孔材料构成，因为其直接接触容器32中的水。在核644是闭孔材料并且不吸收水的情况下，外壳648可为不漏水和不漏气的或者可为可漏水和漏气的。在核644是开孔材料的情况下，外壳648优选为是围绕核644不漏水和不漏气的以抑制水接近核644并被核644吸收。可构成核644的示例性闭孔材料包括但不限于聚乙烯、氯丁橡胶、PVC和各种橡胶混合物，并且可构成核644的示例性开孔材料包括但不限于聚苯乙烯、聚醚和聚酯型聚氨酯泡沫。可构成外壳648的示例性材料包括但不限于玻璃纤维增强塑料、PVC、橡胶、环氧树脂和其它防水涂层形成的壳。
尤其参照图46，漂浮装置632被示为具有示例性侧向支承板332。在此示出的示例性实施方案中，侧向支承板332呈大致十字形。提供十字形的侧向支承板332的一个示例性理由是减少侧向支承板332的材料的量和总重量。通过减少侧向支承板332的重量，整个框架108的重量减轻并且需要漂浮装置632以支承较少的重量。在此示例性十字形的实施方案中，侧向支承板332的在支承杆336连接至侧向支承板332的位置之间的材料被除去。如上所述，容器32可包括任何数量和任何构造的支承杆336，并且类似地，侧向支承板332可具有任何构造以适应支承杆336的数量和构造。
如上所述，漂浮装置632能够具有多种构造并且能布置在容器32内的多个位置处。参照图47，示出另一种示例性漂浮装置800。在此示例性实施方案中，漂浮装置800包括多个漂浮装置，其中一个连接至并且围绕支承杆336中的每一个。这些漂浮装置800还延伸布置在上连接板112和下连接板116之间的支承杆336的大致整个高度。以与图43-46中所示的漂浮装置632相类似的方式，图47中所示的示例性漂浮装置800为框架108提供垂直支承。在一些示例性实施方案中，漂浮装置800可提供将框架108维持在所需位置处所需要的垂直支承的一部分。在其它示例性实施方案中，漂浮装置800可提供将框架108维持在所需位置处所需要的全部垂直支承。
参照图48和49，示出另一种示例性漂浮装置804。在此示例性实施方案中，漂浮装置804包括连接至下连接板116的顶面的多个漂浮装置。以与图43-46中所示的漂浮装置632相类似的方式，图48和49中所示的示例性漂浮装置804为框架108提供垂直支承。或者，漂浮装置804可连接至下连接板116的底面或者上连接板112的顶面或底面。在一些示例性实施方案中，漂浮装置800可提供将框架108维持在所需位置处所需要的垂直支承的一部分。在其它示例性实施方案中，漂浮装置804可提供将框架108维持在所需位置处所需要的全部垂直支承。
现参照图50-53，示出容器32的另一个示例性实施方案。在此示例性实施方案中，容器32包括用于旋转框架108和介质110的替代驱动机构。在示出的实施方案中，驱动机构包括电机(未示出)、驱动链228、链轮或齿轮220、耦接至齿轮220的板652、环绕板652以确保板652保持居中的定心环654，和耦接至板652的驱动管328。电机在所需方向上驱动链228，从而旋转齿轮220。由于齿轮220耦接至板652并且板652耦接至驱动管328，因此齿轮220的旋转最终旋转驱动管328。管320在容器32的中心处固定就位，并且齿轮220、板652、定心环654和驱动管328均环绕中心管320并且围绕中心管320旋转。密封构件656，例如O型环布置在限定于齿轮220中的凹陷部658中，环绕管320，并且接合管320的外表面以围绕管320进行密封。密封构件656抑制容器32内的液体在管320和驱动机构之间泄漏到容器32的外面。或者，密封构件656可布置在限定于驱动机构的其它部件(例如，板652、驱动管328等)中的凹陷部中，并且可接合管320的外表面以围绕管320进行密封。
尤其参照图50，驱动机构还包括耦接至驱动管328并且可与驱动管328一起旋转的支承板332。两个销钉660从支承板332向下延伸并且插入到限定在漂浮装置632中的孔662中。销钉660将驱动机构耦接至漂浮装置632，使得驱动机构的旋转有利于漂浮装置632和框架108的旋转。然而，止漂浮装置632相对于销钉660的垂直移动不受抑制。当容器32内的水位变化时漂浮装置632发生此类垂直移动。参照图52，漂浮装置632包括供管320延伸从其通过的中心开口636。中心开口636的大小设置为足以允许漂浮装置632在管320的外表面和漂浮装置632之间没有显著摩擦力的情况下相对于管320旋转。尽管示出的示例性实施方案包括两个销钉660，任何数量的销钉660可用来将驱动机构耦接至漂浮装置632。此外，驱动机构可以与销钉660和漂浮装置632的所示构造不同的方式耦接至框架108。
如上所述，管320被固定就位并且不旋转。现参照图50-53，容器32包括固定至覆盖件212用于支承管320的顶部的第一支承件666和用于支承管320的底部的第二支承件668。顶部支承件666包括管320的顶部设置在其中的孔670。孔670的大小经适当地设置以紧密地接合管320的外表面，以抑制管320的顶部相对于顶部支承件666的移动。底部支承件668包括中央接收器608、从中央接收器608延伸的多个臂612和由臂612支承的多个辊装置616。管320刚性地固定至中央接收器608以抑制管320和接收器608之间的移动。臂612包括在它们的端部处的弯曲板672，弯曲板672接合容器32的内表面，从而抑制底部支承件668相对于容器壳体76的显著侧向移动。由于在水上的漂浮装置632的浮力而使得在容器32之内的框架108被抬升，因此水从容器32的排出使得框架108在容器32中下降直到下连接板116停靠在辊装置616上。如果希望在从容器32排出水时框架108旋转，辊装置616有利于此类旋转。在示出的实施方案中，底部支承件668包括四个辊装置616。在其它实施方案中，底部支承件668可包括任何数量的辊装置616以适应框架108的旋转。底部支承件668可由不锈钢或其它较密致材料制成以给底部支承件668提供相对重的重量，当容器32充满水时该相对重的重量抵抗向上地施加到管320的浮力。底部支承件668的相对重的重量也有利于将容器32的内部部件插入到充满水的容器32中。此类内部部件可包括例如底部支承件668、管320、框架108、介质110和驱动机构的一部分。
结合图50-53中所示的示例性实施方案描述的管320能够具有与在其它管实施方案中公开的任何其它管320相同的功能。例如，此实施方案的管320能够容纳类似于图32和33-43中所示的发光元件。
现参照图54和55，示出人造光系统37的另一个示例性实施方案。图30-33中所示的容器和人造光系统与图54和55中所示的容器和人造光系统之间的类似部件可用相同的参考标号标识或者可用不同的参考标号标识。
图54和55中所示的人造光系统37可包括与图32和33中所示的管320和光源类似的中心管320和相关的光源41(参见图54)，或者人造光系统37可不包括图32和33中所示的管320和光源(参见图55)。在图54中所示的包括管320和光源41的人造光系统37的实施方案中，管320和光源41类似于图32和33中所示的管320和光源41。
继续参照图54和55，人造光系统37包括连接在上连接板112和下连接板116之间的多个光元件356。光元件356能够在容器32内发光。在示出的示例性实施方案中，光元件356是具有圆形横截面形状的圆柱形杆并且由易于发射光的材料，例如玻璃、丙烯酸类树脂等制成。或者，光元件356可具有其它形状并且可由其它材料制成，并且此类示出和描述的实例并非旨在进行限制。例如，参照图56-59，发光元件356被示为具有多种其它示例性横截面形状，例如正方形、椭圆形、三角形、六边形。应当理解，发光元件356能够具有其它横截面形状，包括具有任何数量的边或任何弧形周边的形状。
在一些示例性实施方案中，构成光元件356的材料包括红外线抑制材料或红外线过滤材料，其应用于光元件356或者包含在光元件的材料的成分中以减少或限制光穿过光元件356时发生在光元件356中的热积聚。光元件356在它们的端部处分别连接至上连接板112和下连接板116，上连接板112和下连接板116被构造成包括用于接纳各光元件356的端部的孔360(参见图54中的上连接板112的俯视图)。人造光系统37可包括任何数量的光元件356并且上连接板112和下连接板116在其内可包括互补数量的孔360以容纳光元件356的端部。一个或多个介质束110在各光元件356周围环绕以使介质110紧邻光元件356。由于光元件356固定至上连接板112和下连接板116，因此光元件356与框架108一起旋转。
尤其参照图55，人造光系统20包括多个光源41，一个光源41与光元件356的每一个相连，用于将光提供给光元件356。在示出的示例性实施方案中，光源41是LED。在其它实施方案中，光源41可是其它类型的灯并且仍在本发明的精神和范围之内。例如，光源41可是荧光灯、白炽灯、高压钠灯、金属卤化物灯、量子点灯、光纤、电致发光灯、频闪灯、激光或任何其它类型的照明设备。
光源41优选为容纳在防水壳体内或者被以其它方式密封，从而防止水渗入光源41中。光源41设置在光元件356的顶端并且将光发射到光元件356的顶端中。发射到光元件356中的光行进通过光元件356，从光元件356发射到容器32中，并且发射到介质110和藻类上。或者，光源41可设置在光元件356的其它位置，例如，底端或者顶端和底端之间的中间位置，以将光发射到光元件356中。
经由电线364将电力从电源供给到光源41。如上所述，发光元件356与框架108一起旋转。因此，需要在不扭绕电线364的情况下将电力供给到光源41。类似于图32和33中所示的人造光系统37的实施方案，人造光系统37的本示例性实施方案包括中空驱动管328。驱动管328将从电机224施加的旋转力最终传递到框架108。在本示例性实施方案中，电线364必须与光源41一起旋转以防止电线364扭绕。因此，驱动管328、电线364和框架108均一起旋转。为了确保不中断光源41的操作，需要将连续的、不中断的电力供给到连接至光源41的电线364。可以多种不同方式将此类连续的、不中断的电力提供给光源41并且示出和描述的示例性实施方案并非旨在进行限制。在示出的示例性实施方案中，人造光系统37包括固定至驱动管328的外表面的多个铜环368，一个环用于接合正接头372、一个环用于接合负接头376并且一个环用于接合接地接头380。铜环368彼此绝缘以防止发生短路。正接头372和负接头376耦接至电源并且接地接头380耦接至地面，并且各接头372、376、380接合相应环368的外表面。朝向环368偏置接头372、376、380以确保接头372、376、380和环368之间的连续接合。当驱动管328和环368旋转时，环368在接头372、376、380下移动并且接头372、376、380沿着环368的外表面滑动。朝向环368偏置接头372、376、380确保接头372、376、380在移动期间将连续接合环368。将连续的、不中断的电力提供给光源41的其它方式是可预期的并且在本发明的精神和范围之内。
在图54和55中示出的人造光系统37的一些示例性实施方案中，发光元件356具有光滑的或抛光的外表面。在其它示例性实施方案中，光元件356具有被刮擦的、有刻痕的、被切削的、有凹陷的或者其它缺损形式的外表面，以有利于光从光元件356的内部衍射到光元件356的外部。在其它示例性实施方案中，光元件356可形成为促进光从光元件356的内部衍射到光元件356的外部的形状。
应当理解，图54和55中所示的人造光系统37可单独使用或者可与本文所公开的任何其它人造光系统37组合使用。例如，系统20可包括如图30和31中所示的用于从外部照射容器32的第一人造光系统37，并且可包括图54和55中所示的用于从内部照射容器32的人造光系统37。
现参照图60，示出人造光系统37的另一个示例性实施方案。图30-55中所示的容器和人造光系统与图60中所示的容器与人造光系统之间的类似部件可用相同的参考标号标识或者可用不同的参考标号标识。
此人造光系统37包括沿着容器32布置在不同高度的多个光元件356。光元件356能够在容器32内发光。在示出的示例性实施方案中，光元件356是由易于发射光的材料，例如玻璃、丙烯酸类树脂等制成的圆柱形盘。或者，光元件356可具有其它形状并且可由其它材料制成，并且此类示出和描述的实例并非旨在进行限制。在示出的示例性实施方案中，人造光系统37包括三个光元件356，然而，此实施方案中所示的光元件356的数量是用于示例性的目的并且并非旨在进行限制。系统37可包括任何数量的光元件356并且仍在本发明的精神和范围之内。光元件356固定在容器32内的合适位置处并且不相对于容器32移动。在示出的示例性实施方案中，通过摩擦阻挡件384将光元件356固定在合适位置处，一个摩擦阻挡件384用于每个光元件356。或者，可通过任何数量的摩擦阻挡件384和通过其它固定方式将光元件356固定在合适位置。例如，可通过摩擦配合、压力配合、紧固件、结合、粘附、焊接或者任何其它的固定方式将光元件356固定在容器32中的合适位置。光元件356大致呈圆形并且具有与容器32的直径类似的直径。人造光系统37还包括多个光源41，至少一个光源41用于每个光元件356，从而将光提供给光元件356。光源41可为多种不同类型的光源，包括例如LED、荧光灯、白炽灯、高压钠灯、金属卤化物灯、量子点灯、光纤、电致发光灯、频闪灯、激光、光导纤维等。光源41被设置成将光发射到光元件356之内或之上，然后光元件356将光发射到容器32中。光源41经由电线388耦接至电源。
由于光元件356是固定的并且本质上将容器32分成多个部分(在示出的示例性实施方案中分成三个部分)，因此必须改变框架108和介质110以适应此类部分。与包括单个上连接板112和单个下连接板116的框架108不同，框架包括用于每个部分的上连接板112和下连接板116。更具体地讲，框架108包括由三个上连接板112和三个下连接板116构成的总共六个连接板。介质110以本文所述的任何方式和任何其它可能的方式串接在各组上连接板112和下连接板116之间。因此，对于每个单独的部分而言介质110是特定的(即，存在于顶部部分中的介质未串接到第二或第三部分，并且反之亦然)。
继续参照图60，以与上面结合图3和4中所示的框架108所述的方式相类似的方式旋转框架108。因此，轴120旋转各部分中的连接板112、116和介质110。多个擦拭件392固定至连接板112、116并且抵靠光元件356的外表面进行擦拭，以有助于清洁外表面和增强来自光元件356的光发射。擦拭件392固定至连接板112、116的表面，邻近光元件356的顶面和底面。在示出的示例性实施方案中，第一擦拭件392A固定至容器32的顶部部分中的下连接板116的底面，第二擦拭件392B固定至中间部分中的上连接板112的顶面，第三擦拭件392C固定至中间部分中的下连接板116的底面，第四擦拭件392D固定至底部部分中的上连接板112的顶面，并且第五擦拭件392E固定至底部部分中的下连接板116的底面。由于擦拭件392的此类构造，光元件356的必需外表面经擦拭和清洁以增强光发射到容器32中。擦拭件392可由多种不同的材料制成，例如，橡胶、塑料和其它材料。
类似于上面参照图54和55所述的光元件356，图60中所示的光元件356可具有光滑的或抛光的外表面，或者具有被刮擦的，或有刻痕的、被切削的、有凹陷的或者其它缺损形式的外表面，以有利于光从光元件356的内部衍射到光元件356的外部。另外，光元件356可形成为促进光从光元件356的内部衍射到光元件356的外部的形状。
应当理解，图60中所示的人造光系统37可单独使用或者可与本文所公开的任何其它人造光系统37组合使用。例如，系统20可包括如图30和31中所示的用于从外部照射容器32的第一人造光系统37，并且可包括图60中所示的用于从内部照射容器32的人造光系统37。
现参照图61，示出人造光系统37的另一个示例性实施方案。图30-60中所示的容器和人造光系统与图61中所示的容器32和人造光系统37之间的类似部件可用相同的参考标号标识或者可用不同的参考标号标识。
图61中示出以及本文所述的示例性人造光系统37的原理可适于中心管320或光元件356中。更具体地讲，中心管320和光元件356可由固体透明或半透明材料构成并且包括在其内的固定在固体材料内的合适位置处的多个反射元件808。发光源41，例如LED41可将光发射到中心管320和光元件356中，并且所发射的光从中心管320和光元件356的内部反射和/或折射到其外部。所反射的和/或折射的光进入容器壳体76的内部并且将光提供给布置在容器32中的藻类。中心管320和光元件356的固体材料可是多种透明或半透明材料并且在本发明的预期的精神和范围内。示例性材料包括但不限于玻璃、丙烯酸类树脂、塑料、光纤等待。类似地，反射元件808可由多种材料和元件构成并且在本发明的预期精神和范围之内。示例性材料包括但不限于鸟嘌呤晶体、Mylar微粒、闪光剂、玻璃切屑和珠，金属切屑(例如，银、不锈钢、铝)、鱼鳞或任何其它相对小的反光材料的微粒、晶体或片。
现参照图62，示出人造光系统37的另一个示例性实施方案。图30-61中所示的容器和人造光系统与图62中所示的容器32和人造光系统37之间的类似部件可用相同的参考标号标识或者可用不同的参考标号标识。
图62中示出以及本文所述的示例性人造光系统37的原理可适于中心管320或光元件356中。更具体地讲，中心管320和光元件356可包括在其内限定腔体816的中空外壳812、布置在腔体816内的透明或半透明液体820，和悬浮在液体820内的多个反射元件824。液体820具有足够的粘度以将反射元件824基本上固定在合适位置处，或者至少充分地减缓移动速率以抑制反射元件824沉降或者移动至不希望的构造。密封外壳812以防止液体进入或流出壳体812。光源41，例如，LED41可将光发射到中心管320和光元件356中，并且所发射的光从中心管320和光元件356的内部反射和/或折射到中心管320和光元件356的外部。所反射的和/或折射的光进入壳体76的内部并且将光提供给布置在容器32中的藻类。中心管320和光元件356内的液体820可为多种透明或半透明液体820并且在本发明的预期精神和范围之内。示例性液体820包括但不限于四氯乙烯、水、酒精、矿物油等。类似地，反射元件824可由多种材料和元件构成并且在本发明的预期精神和范围之内。示例性材料包括但不限于鸟嘌呤晶体、Mylar微粒、闪光剂、玻璃切屑和珠，金属切屑(例如，银、不锈钢、铝)、鱼鳞、或任何其它相对小的反光材料的微粒、晶体或片。
现参照图63和64，示出人造光系统37的另一个示例性实施方案。图30-62中所示的容器和人造光系统与图63和64中所示的容器32和人造光系统37之间的类似部件可用相同的参考标号标识或者可用不同的参考标号标识。
图63和64中示出以及本文所述的示例性人造光系统37的原理可适于中心管320或光元件356中。更具体地讲，中心管320和光元件356可包括在其内限定腔体832的中空外壳828、布置在腔体832内的反射元件836、电机840以及耦接在电机840和反射元件836之间的旋转轴844。密封外壳828以防止液体进入壳体828。反射元件836以直立、稍微倾斜的位置取向，该位置从壳体828的顶部附近的一侧到底部附近的另一侧倾斜。电机840将旋转赋予旋转轴844，其进而旋转中心管320和光元件356内的反射构件836。在示出的示例性实施方案中，电机840设置在中心管320和光元件356内并且设置在中心管320和光元件356的底部附近。或者，电机840可设置在中心管320和光元件356内的其它位置处或者可布置在中心管320和光元件356的外侧，并且可具有合适的耦接元件以将旋转赋予旋转轴844。光源41，例如，LED41可将光发射到中心管320和光元件356中，并且安装在枢转轴上并且可绕枢转轴848枢转。光源41适于围绕枢转轴848来回摆动，以在反射构件836的不同高度处将光发射到反射构件836上。来自光源41的光由反射构件836从中心管320和光元件356的内部反射和/或折射到其外部。所反射的和/或折射的光进入壳体76的内部并且将光提供给布置在容器32中的藻类。反射构件836的角度和旋转联同光源41的摆动提供在整个容器32内的光分布。反射构件836的示出的示例性角度仅为多种可能取向角度中的一种并且并非旨在进行限制。许多其它取向角度是可能的并且在本发明的预期的精神和范围之内。反射构件836可为多种不同元件，只要反射构件836反射或折射光。示例性反射构件836包括但不限于镜子、聚合物基体复合材料(例如，嵌入在塑料构件中的玻璃珠)、反光Mylar、抛光铝、镀银玻璃、或任何其它反光设备。
现参照图65，示出人造光系统37的另一个示例性实施方案。图30-64中所示的容器和人造光系统与图65中所示的容器32和人造光系统37之间的类似部件可用相同的参考标号标识或者可用不同的参考标号标识。
图65中示出以及本文所述的示例性人造光系统37的原理可适于中心管320或光元件356中。更具体地讲，中心管320和光元件356可由固体透明或半透明材料构成并且包括围绕中心管320和光元件356的多个间隔开的水平带852。带852可具有不透明的、不反光的外表面并且可包括面向中心管320和光元件356的反射内表面。或者，带852可为不透明的。光源41，例如，LED41可将光发射到中心管320和光元件356中，并且所发射的光可在带852之间的位置处从中心管320和光元件356的内部反射和/或折射到其外部。所反射的和/或折射的光进入壳体76的内部并且将光提供给布置在容器32中的藻类。带852的反射内表面反射中心管320和光元件356内的光，并且有助于将光反射到中心管320和光元件356的外面，从而有利于从中心管320和光元件356反射更多的光。中心管320和光元件356的固体材料可是多种透明或半透明材料并且在本发明的预期的精神和范围内。示例性材料包括但不限于玻璃、丙烯酸类树脂、塑料、光纤等。带852可由多种元件构成并且在本发明的预期的精神和范围之内。示例性元件包括但不限于带材、油漆、Mylar、玻璃聚合物基体复合材料例如嵌入塑料基体中的玻璃或任何其它元件。在示出的示例性实施方案中，不透明的元件呈间隔开的水平带852的构造。或者，不透明的元件可具有其它构造并且在本发明的精神和范围之内。例如，不透明的元件可布置在中心管320和光元件356的外部并且可具有垂直带、倾斜带、螺旋带、斑点、其它间隔布置的形状等的构造。
现参照图66和67，示出人造光系统37的另一个示例性实施方案。图30-65中所示的容器和人造光系统与图66和67中所示的容器32和人造光系统37之间的类似部件可用相同的参考标号标识或者可用不同的参考标号标识。
图66和67中示出以及本文所述的示例性人造光系统37的原理可适于中心管320或光元件356中。更具体地讲，中心管320和光元件356可包括在其内限定腔体860的中空壳壁856和通过壳壁856限定的多个孔864。一束光传送元件868设置在壳体腔体860中。光传送元件868的第一端布置在中心管320和光元件356的顶部或顶部附近，并且光传送元件868的其它端延伸穿过限定在壳壁856中的各个孔864并且延伸到容器32的内部中。光源41，例如LED41可将光发射到光传送元件868的顶端中。所发射的光行进通过光传送元件868并且从光传送元件868的底端发射出，进入容器32的内部中。
在示出的示例性实施方案中，多个光传送元件868延伸穿过各孔864并且相对于彼此可具有不同的长度。在光传送元件868和孔864之间形成不漏水密封以抑制液体通过孔进入中心管320和光元件356。在示出的示例性实施方案中，孔864具有这样的构造，其包括多个间隔开的四个孔864的组，其中四个孔864在类似的水平面中对准并且围绕中心管320和光元件356彼此以90度的增量间隔开。或者，孔864可具有其它构造并且在本发明的预期的精神和范围之内。例如，孔864可具有在中心管320和光元件356的壳壁856中的任何构造，包括但不限于相对于其它组共平面的孔具有任何间距的多组共平面的孔、限定在水平面中的彼此以任何增量间隔开的任何数量的孔、位于随机图案中的孔等。光传送元件868可为多种不同类型的光传送元件868并且在本发明的预期的精神和范围之内。例如，光传送元件868可为但不限于纤维光缆、玻璃纤维、丙烯酸类树脂棒、玻璃棒等。该束光传送元件868可包括任何数量的光传送元件868并且可适当地设置中心管320和光元件356的直径以容纳任何所需数量的光传送元件868。此外，各光传送元件868可具有多种形状以及对应的直径或宽度。例如，光传送元件868可具有多种水平横截面形状，包括但不限于圆形、正方形、三角形或任何其它多边形或周边呈弧形的形状。类似地，光传送元件868可具有多种对应的直径(对于圆形)或宽度(对于除了圆形之外的形状)，例如，0.25至约2.0毫米。进一步地，任何数量的光传送元件868可延伸穿过限定在壳壁856中的各孔864并且可适当地设置孔864的大小以容纳任何所需数量的光发射元件868。
继续参照图66和67，光传送元件868的底端布置在容器32的液体中并且易于堆积藻类或存在于液体中的其它碎屑，从而减少从底端发射出的光量。为了抑制在光传送元件868的底端上的堆积，框架108旋转并且介质110接合光传送元件868的底端或一些其它部分，从而从底端移出或擦拭堆积物。因此，光传送元件868的底端保持不含或基本上不含无堆积物。
现参照图68，示出人造光系统37的另一个示例性实施方案。图30-67中所示的容器和人造光系统与图68中所示的容器32和人造光系统37之间的类似部件可用相同的参考标号标识或者可用不同的参考标号标识。
在示出的示例性实施方案中，人造光系统37包括围绕容器32的外部增量地布置的多个频闪灯872。频闪灯872是闪烁灯，其通常包括氙气体并且可为可调节的，从而以不同速度闪烁。与其它类型的人造光相比，频闪灯872可发射相对大量的光子，以将大量光子提供到藻类从而以更快的速度驱动光合作用。在一些示例性实施方案中，频闪灯872可以约20kHz的速率闪烁。在其它示例性实施方案中，频闪灯872可以约2-14kHz的速率闪烁。这些示例性闪烁速率并非旨在进行限制，并且因此频闪灯872可以任何速率闪烁并且在本发明的预期精神和范围之内。频闪灯872示出的示例性构造和数量并非旨在进行限制。因此，可围绕容器32的外部以任何增量以及在任何位置处布置任何数量的频闪灯872，并且仍在本发明的预期精神和范围之内。
现参照图69，示出人造光系统37的另一个示例性实施方案。图30-68中所示的容器和人造光系统与图69中所示的容器32和人造光系统37之间的类似部件可用相同的参考标号标识或者可用不同的参考标号标识。
在示出的示例性实施方案中，人造光系统37包括增量地布置在容器32的壳体壁76中的多个频闪灯872。与此示出的示例性实施方案相连的频闪灯872在结构和功能上可类似于上面所述的并且与图68相连的频闪灯872，并且因此本文将不再描述频闪灯。频闪灯872优选地密封在壳体壁76中以防止液体接触频闪灯872。在一些示例性实施方案中，壳体壁76可包括两个间隔开的同心壁，以在两者之间提供频闪灯872可设置在其内的腔体876。在其它示例性实施方案中，壳体壁76可为整体的一体式壁并且可在其内限定多个用于接纳频闪灯872的腔体。另外，腔体优选地被构造成防止液体接触频闪灯872。频闪灯872示出的示例性构造和数量并非旨在进行限制。因此，可将任何数量的频闪灯872以任何增量和任何位置布置在容器32的壳体壁76内，并且仍在本发明的预期精神和范围之内。
现参照图70，示出人造光系统37的另一个示例性实施方案。图30-69中所示的容器和人造光系统与图70中所示的容器32和人造光系统37之间的类似部件可用相同的参考标号标识或者可用不同的参考标号标识。
在示出的示例性实施方案中，人造光系统37包括布置在容器32内的多个频闪灯872。与此示出的示例性实施方案相连的频闪灯872在结构和功能上类似于上面所述的并且与图68和69相关的频闪灯872，因此本文将不再描述频闪灯。优选地，防止频闪灯872与容器32内的液体接合。在一些示例性实施方案中，频闪灯872可布置在中空光元件356和中心管320内，并且经适当地密封以防止液体接近频闪灯872。在其它示例性实施方案中，可以不漏液体的方式包围或密封频闪灯872并且将频闪灯872设置在容器32内。频闪灯872的示出和描述的示例性构造和数量并非旨在进行限制。因此，可将任何数量的频闪灯872以任何增量和任何位置布置在容器32内，并且仍在本发明的预期精神和范围之内。
现参照图71和72，示出人造光系统37的另一个示例性实施方案。图30-70中所示的容器和人造光系统与图71和72中所示的容器32和人造光系统37之间的类似部件可用相同的参考标号标识或者可用不同的参考标号标识。
图71和72中示出以及本文所述的示例性人造光系统37的原理可适于中心管320或光元件356中。更具体地讲，中心管320和光元件356可各自包括在其内限定腔体884的中空壳体880。在示出的示例性实施方案中，人造光系统37包括面板形式的多个电致发光光元件888，其中在各中心管320和光元件356中设置一个面板。电致发光面板888是可弯曲的并且可弯曲成所需形状，例如，卷成圆柱形辊，如图71和72中所示。或者，电致发光面板888可弯曲成其它形状，例如，任何多边形或者任何周边呈弧形的形状。电致发光光元件888由在交变电场供能时发射光的材料制成。在示出的示例性实施方案中，人造光系统37包括十九个电致发光光元件888，其并不旨在进行限制。或者，图71和72的人造光系统37能够具有布置在容器32内的任何构造中的任何数量的电致发光光元件888。此外，除了所示的示例性面板形式之外，电致发光光元件888能够具有许多形式。例如，电致发光光元件888可形成为锥形、半圆形、条带形或任何其它截面图案形状。
现参照图73，示出人造光系统37的另一个示例性实施方案。图30-72中所示的容器和人造光系统与图73中所示的容器32和人造光系统37之间的类似部件可用相同的参考标号标识或者可用不同的参考标号标识。
在示出的示例性实施方案中，人造光系统37包括布置在容器32中并且与容器壳体76的内表面196相接触的面板形式的电致发光光元件888。与此示出的示例性实施方案相关的电致发光光元件888在结构和功能上类似于上面所述的并且与图71和72相关的电致发光光元件888，因此本文将不再描述电致发光光元件。电致发光光元件888覆盖容器32的内表面196的相当大一部分，其可阻碍太阳光穿透到容器32中。因此，容器32的壳体76可由不透明或半透明的材料制成，因此大量太阳光将不能通过壳体壁76进入容器32的内部。或者，容器32的壳体76可由类似于用在其它透明壁的容器32中的透明材料制成。在电致发光光元件888完全围绕容器32的内部布置的情况下，从容器32的四周提供基本上等量的人造光(或光子)，其提供在整个容器32内的更均匀的光分布。太阳光通常到达容器32的一侧或另一侧，因此其在一天的大多数时间里提供给容器32的一侧的光比另一侧要多。应当理解，电致发光光元件888可以不同的方式在容器壳体76的内表面196内并沿着其取向，并且沿着不足容器壳体76的整个内部延伸。也应当理解，多于一个电致发光光元件888可布置在容器壳体76的内部内并且沿着其内部延伸，并且多个电致发光光元件888可具有任何形状并且可组合地接合容器壳体76的任何比例的内表面196。
现参照图74，示出人造光系统37的另一个示例性实施方案。图30-73中所示的容器和人造光系统与图74中所示的容器32和人造光系统37之间的类似部件可用相同的参考标号标识或者可用不同的参考标号标识。
在示出的示例性实施方案中，人造光系统37包括围绕容器32的外部布置并且与容器32的外部接触的面板形式的电致发光光元件888。或者，电致发光光元件888可向外地与容器32的外部间隔开。与此示出的示例性实施方案相关的电致发光光元件888在结构和功能上类似于上面所述的并且与图71-73相关的电致发光光元件888，并且因此本文将不再描述电致发光光元件。在示出的示例性实施方案中，电致发光光元件888围绕或环绕整个容器32。应当理解，电致发光光元件888可以不同的方式在容器32的外部取向并且围绕不足整个容器32延伸。也应当理解，多于一个电致发光光元件888可布置在容器32的外部并且围绕其延伸，并且多个电致发光光元件888可具有任何形状并且可组合地围绕容器32的任何比例部分延伸。
本文公开了将人造光提供到容器32的内部的多种不同方式。这些方式中的一些包括利用量子点从中心光管320发光并且将光发射到光元件356或从光元件356发射光。在其它示例性实施方案中，量子点可嵌入容器壳体76中、布置在容器壳体76的内表面196上和布置在容器壳体76的外表面上，以将光发射到容器32的内部。
参照图75和76，示出另一种示例性介质框架108。此前公开的容器和介质框架与图75和76中所示的容器32和介质框架108之间的类似部件可用相同的参考标号标识或者可用不同的参考标号标识。
在示出的示例性实施方案中，介质框架108包括分开式上连接板112和下连接板116。上连接板112和下连接板116是基本上类似的，并且因此将仅详细描述上连接板112。应当理解，关于上连接板112的结构、功能或替代实施例的任何描述还可涉及下连接板116。
上连接板112包括内部构件892和外部构件896，外部构件896围绕内部构件892同心地设置并且与其间隔开。在内部构件892和外部构件896之间提供内部间隙900，并且在外部构件896的外表面和容器壳体76的内表面196之间提供外部间隙904。多个光元件356布置在内部间隙900和外部间隙904两者中，适当地设置内部间隙900和外部间隙904的大小，以在上连接板112旋转时抑制内部构件892和外部构件896抵靠光元件356进行擦拭(下面更详细地描述)。在一些实施方案中，在光元件356的布置在内部构件892和外部构件896之间的部分处以及光元件356的布置在外部构件896和容器壳体76的内表面196之间的部分处，可用材料保护层环绕光元件356，以抑制光元件356磨损。与此示出的示例性实施方案相关的光元件356可为本文所示和所述的任何光元件356。
漂浮装置908耦接至介质框架108以使介质框架108漂浮。在示出的示例性实施方案中，漂浮装置908包括耦接至内部构件892的上表面的内部漂浮构件912和耦接至外部构件896的上表面的外部漂浮构件916。在一些实施方案中，内部漂浮构件912和外部漂浮构件916可耦接至内部构件892和外部构件896的底面。在其它实施方案中，漂浮装置908可耦接至下连接板116。在其它实施方案中，漂浮装置908可同时耦接至上连接板112和下连接板116。在此类实施方案中，漂浮装置908可包括分别耦接至上连接板112和下连接板116的上部和下部。
驱动机构920与介质框架108相耦接以将旋转赋予介质框架108。在示出的示例性实施方案中，驱动机构920类似于图50和51中所示的驱动机构。更具体地讲，销钉660耦接至内部构件892。或者，销钉660可耦接至外部构件896或者驱动机构可包括耦接至内部构件892和外部构件896的销钉660。在示出的示例性实施方案中，驱动机构920仅耦接至上连接板112的内部构件892并且仅将旋转赋予上连接板112的内部构件892。
为了将旋转赋予上连接板112的外部构件896，多个挠性凸块928耦接至内部构件892的外表面和外部构件896的内表面。凸块928足够长到彼此交叠，使得经由驱动机构920旋转内部构件892时，耦接至内部构件892的凸块928接合耦接至外部构件896的凸块928并且使外部构件896与内部构件892一起旋转。其它凸块932连接至外部构件896的外表面并且可足够长到接合容器壳体76的内表面196。当上连接板112和凸块928、932旋转时，凸块928接触布置在内部间隙900中的光元件356，并且凸块932接合容器壳体76的内表面196以及布置在外部间隙904中的光元件356。凸块928、932是足够挠性的以在接触光元件356时变形并且当脱离光元件356时回到其变形前的取向。当凸块928、932旋转时，凸块928、932抵靠光元件356进行擦拭并且介质110抵靠在光元件356进行擦拭，以移出可能已经堆积在光元件356上的碎屑。在示出的示例性实施方案中，凸块928、932延伸上连接板112和下连接板116之间的整个距离。在其它实施方案中，凸块928、932的长度可更短并且可仅在内部构件892和外部构件896之间延伸。在此类实施方案中，凸块928、932不擦拭光元件356的几乎整个高度并且光元件356主要由在上连接板112和下连接板116之间延伸的介质110擦拭。在其它实施方案中，凸块928、932可耦接至漂浮装置908，而非耦接至上连接板112和/或下连接板116。
与图75和76相关的上连接板112和下连接板116包括由间隙分开的两个构件。应当理解，上连接板112和下连接板116能够包括任何数量的构件并且仍在本发明的精神和范围之内。例如，参照图77，上连接板112和下连接板116可包括三个构件。更具体地讲，上连接板112和下连接板116可包括内部构件936、中间构件940和外部构件944，其中第一间隙948在内部构件936和中间构件940之间，第二间隙952在中间构件940和外部构件944之间，并且第三间隙956在外部构件944和容器壳体76的内表面196之间。光元件356和凸块可以与上述类似的方式和出于与上述类似的原因布置在所有三个间隙中。
现参照图78和79，示出替代的驱动机构960。此前公开的容器和驱动机构与图78和79中所示的容器32和驱动机构960之间的类似部件可用相同的参考标号标识或者可用不同的参考标号标识。
驱动机构960被示为与包括与图75和76中所示的分开式连接板类似的分开式上连接板112和下连接板116的介质框架108一起使用。应当理解，驱动机构960能够与本文所公开的任何其它介质框架一起使用，例如，包括整体式上连接板和下连接板的那些介质框架以及包括具有多于两个构件的其它分开式连接板的那些介质框架。
在示出的示例性实施方案中，驱动机构960包括电机964、电机输出轴968、反转齿轮箱972、反输出轴976、多个驱动传递构件980以及多个驱动轮组件984。电机964连接至容器32的顶部覆盖件212并且沿第一方向旋转电机输出轴968。电机输出轴968耦接至反转齿轮箱972，反转齿轮箱972接纳电机输出轴968的旋转并且有利于反输出轴976沿与第一方向反向的第二方向旋转。两个驱动传递构件980耦接至电机输出轴968并且两个驱动传递构件980耦接至反输出轴976。驱动传递构件980耦接至各驱动轮组件984，以将电机964和反输出轴976的驱动移动传递到驱动轮组件984。每个示出的示例性驱动轮组件984分别包括轮轴988、耦接至轮轴988的一对轮992和用于给轮组件984提供支承的支承构件996。驱动传递构件980耦接至各轮轴988以沿各自的第一或第二方向旋转地驱动轮轴988。轮992与轮轴988一起旋转并且接合内部构件892或外部构件896之一的顶面。轮992与内部构件892和外部构件896的顶面之间存在足够的摩擦，使得轮992的旋转引起内部构件892和外部构件896的旋转。
在示出的示例性实施方案中，两个轮组件984接合内部构件892和外部构件896中的每一个，其中在框架108的垂直中心旋转轴的每一侧上具有一个轮组件984。由于此构造，必须沿相反的方向驱动垂直中心旋转轴的相对侧上的轮组件984，否则，驱动轮组件984将彼此对抗。因此，提供反转齿轮箱972以接纳电机输出轴968的定向旋转并且沿相反的方向旋转反输出轴976，从而沿与耦接至电机输出轴968的两个轮组件984相反的方向驱动耦接至反输出轴976的两个轮组件984。因此，在框架108的垂直中心旋转轴的两侧上的驱动轮组件984一起工作以协同驱动分开式框架。驱动机构960的示出的示例性实施方案不需要将内部构件892和外部构件896连接在一起，以便将旋转移动从一个构件赋予另一个构件。
应当理解，驱动机构960的示出的示例性实施方案的仅是驱动机构960的许多实施方案中的一种。驱动机构960能够具有多种其它构造，只要驱动机构960能够驱动分开式连接板112、116，如图75-79中所示的那些。例如，驱动机构960可包括其它数量的轮992，可包括不同数量的用于驱动分开式连接板112、116的各构件的驱动轮组件984，可包括除了轮之外的驱动元件，可包括不同的驱动传递构件，可以不同的方式连接至容器32和支承在容器32上/中，等。
参照图80，示出另一种示例性介质框架108。此前公开的容器和介质框架与图80中所示的容器32和介质框架108之间的类似部件可用相同的参考标号标识或者可用不同的参考标号标识。
在示出的示例性实施方案中，介质框架108包括具有限定为从其通过的多个狭槽1000的上连接板112和下连接板116。上连接板112和下连接板116是基本上相同的。多个光元件356在上连接板112和下连接板116之间垂直地延伸并且设置在狭槽1000中，适当地设置狭槽1000的大小以接收光元件356并抑制上连接板112和下连接板116摩擦或以其它方式接合光元件356。在示出的示例性实施方案中，上连接板112和下连接板116各包括八个狭槽1000，其中在每个内狭槽1000中布置三个光元件356并且在每个外狭槽1000中布置四个光元件356。或者，上连接板112和下连接板116可包括其它数量的狭槽1000并且在狭槽1000中可布置其它数量的光元件356。
类似于本文所公开的驱动机构中的一个的驱动机构或者任何其它驱动机构耦接至框架108并且能够沿两个方向旋转框架108，使得框架108来回摆动。更具体地讲，驱动机构沿第一方向旋转框架108，使框架108停止，然后沿相反方向旋转框架108，使框架108停止，并且再次沿第一方向旋转框架108。当需要时可重复此过程。为了适应此框架摆动，狭槽1000具有弧形形状并且不完全充满光元件356(即，同一组光元件356中的一端光元件356和另一端光元件356之间的弧形距离小于它们布置在其内的狭槽1000的弧形长度)。光元件356和狭槽1000的端部之间的此额外的间距允许框架108摆动。在示出的示例性实施方案中，狭槽1000和光元件356的间距使得框架108能够摆动约45度。或者，狭槽1000和光元件356的间距可使得框架108能够摆动其它角度。
现参照图81，示出冲洗系统38的一个示例性实施方案。此示例性冲洗系统38是可预期的多种类型的冲洗系统中的一种并且并非旨在进行限制。示例性冲洗系统38是可操作的以在侵袭物种或者其它污染物已经透过容器32的情况下有助于从介质110除去掉藻类或者用于清洁容器32的内部。冲洗系统38允许在不拆卸容器32或系统20的其它部件的情况下冲洗或清洁容器32的内部。示例性冲洗系统38包括加压水源(未示出)、与加压水源流体连通的加压水进入管42和与管42流体连通的多个喷嘴43。喷嘴43以任何所需间距沿着容器壳体76的高度增量地布置并且设置在容器壳体76的孔或切口中。在各喷嘴43和相关孔之间形成不漏气和不漏水的密封以防止空气和水泄漏到容器32中或者从容器32泄漏出来。在一些实施方案中，喷嘴43设置在孔中使得喷嘴43的末端与容器壳体76的内表面196平齐或者从容器壳体76的内表面196凹陷，使得喷嘴不会突出到容器壳体76中。这确保当旋转时介质110不接合或不潜在地阻碍喷嘴43。下面将更具体地描述冲洗系统38的操作。
当容器32在培养藻类时，容器32维持有利于藻类的生长的环境是重要的。对藻类的生长极为重要的一个环境参数是藻类所处的水温。容器32必须将其内的水维持在促进有效的藻类生长的特定温度范围内。合适的温度范围可取决于容器32内培养的藻类的类型。例如，当容器32内培养的藻类是三角褐指藻时容器32内的水温应保持的尽可能接近20℃并且不超过35℃。本实例是其中容器32内的水经控制以促进有效的藻类培养的多种不同温度范围中的一种并且并非旨在进行限制。对于不同类型的藻类，水能够被控制在不同的温度范围内。
多种不同的温度控制系统可用于帮助控制容器32内的水温。参照图82和83，示出并且将在本文描述两个示例性温度控制系统45。这些示例性温度控制系统45是预期的多种类型的温度控制系统45中的两种并且并非旨在进行限制。
尤其参照图82，示出单个容器32和相连的温度控制系统45。与每个容器32相连的温度控制系统45是基本上相同的，并且因此，将仅示出和描述一个温度控制系统45。温度控制系统45包括加热部分46和冷却部分47。在需要时加热部分46加热水并且在需要时冷却部分47冷却水。加热部分46布置在容器32内并且在容器32的底部附近。加热部分46的此取向利用了热总是上升的自然热规律。因此，当启动加热部分46时，由加热部分46加热的水上升通过容器32并且朝向加热部分46向下推动较冷的水，在加热部分46处较冷的水被加热。冷却部分47布置在容器32内并且在其顶部附近。类似地，冷却部分47的此取向也利用了自然热规律。因此，当启动冷却部分47时，通过使具有比冷却的水更高的温度的水上升而移动由冷却部分47冷却的水。冷却水的位移使得冷却水在容器32中向下移动。可旋转框架108和介质110以有助于水的混合，从而在整个容器32内形成基本上均匀的水温。
加热部分46包括加热盘管49、流体入口50和流体出口51。入口50和出口51分别允许流体引入和排出加热盘管49。为了加热容器32内的水，与置于容器32内的水的温度相比，通过入口50引入加热盘管49的流体具有升高的温度。流体可为多种不同类型的流体，包括但不限于液体例如水和气体。冷却部分47包括冷却盘管53、流体入口55和流体出口57。入口55和出口57分别允许流体引入和排出冷却盘管53。为了冷却容器32内的水，通过入口55引入冷却盘管53中的流体具有比布置在容器32内的水的温度更低的温度。流体可为多种不同类型的流体，包括但不限于液体例如水和气体。
现参照图83，示出温度控制系统45的替代实例。类似于图82中所示的实例，示出单个容器32和相连的温度控制系统45。与每个容器32相连的温度控制系统45是基本上相同的，因此，将仅示出和描述单个温度控制系统45。温度控制系统45包括绝热立管58和穿入和透过绝热立管58的交换管59。绝热立管58通过上输送管61和下输送管62与容器32流体连通。来自容器32的水在立管58以及上输送管61和下输送管62之内。如果容器32内的水的温度需要冷却，比容器32内的水的温度更低的流体穿过交换管59。立管58内的水围绕交换管59并且被冷却。容器32内的较温热的水使立管58内的冷却水移位，从而使得容器32和立管58内的水逆时针方向循环。换句话说，冷却水在立管58中向下移动并且通过下输送管62移动至容器32的底部中，同时容器32内的较温热的水移出容器32，进入上输送管61中，并且进入立管58中。如果容器32内的水的温度需要加热，比容器32内的水的温度更温热的流体穿过交换管59。立管58内的水围绕交换管59并且被加热。立管58内的加热水上升，从而使得容器32和立管58内的水顺时针方向循环(如箭头63所示)。换句话说，温水在立管58中向上移动，并且通过上输送管61移到容器32的顶部中，同时容器32内的较冷的水移出容器32，进入下输送管62中，并且进入立管58中。在一些实施方案中，需要水更强烈的循环。在此类实施方案中，喷头或空气入口65设置在立管58的底部附近以将空气引入位于立管58内的水中。将空气引入立管58的底部中使得立管58内的水更快地上升，从而使水以更快的速度循环通过立管58和容器32。在一些实施方案中，过滤器可提供在上和下输送管61、62与容器壳体76的连接处以抑制藻类进入立管58并且潜在地减少流动性能或者完全阻塞立管58。
参照图84，示出容器32和示例性流体管理系统28的一部分。在示出的示例性实施方案中，流体管理系统28包括溢水管676、混合罐678、气体注射器或扩散器680、pH注射器682、泵684、第一组阀686、额外的处理管道688、过滤器690、杀菌器692和pH传感器484。溢水管676设置在容器32的顶部附近并且从容器32的顶部接纳上升到溢水管676的水平上方的水。来自溢水管676的水被引入混合罐678中并且气体经由气体扩散器680引入存在于混合罐678中的水中。板696布置在混合罐678中位于气体扩散器680上方以有助于将脱离水向上上升的气体引导回水并且引导到流体管理系统28的下游管。引入的气体通常称作气体进料流并且可包含为约12体积%的二氧化碳。或者，进料流可包含其它百分比的二氧化碳。
泵684将组合的水和鼓泡气体移动通过管并且在管中形成压差以有利于所述移动。在通过泵684向下泵送组合的水和鼓泡气体时水压增加。此增加的水压使得鼓泡气体进入水中并且将气泡转换成水内的碳酸氢盐(bicarbonate)。藻类从水中的碳酸氢盐吸收二氧化碳的时间比从水中的较大气泡吸收二氧化碳的时间短得多。水和碳酸氢盐的混合物现在可泵送到容器32的底部中或者可被转移以供进一步处理。选择性地控制第一组阀686以根据需要转移水和碳酸氢盐的混合物。在一些情况下，可能有利的是将所有的水和碳酸氢盐的混合物都泵送到容器32中。在其它情况下，可能有利的是不将任何水泵送到容器中并且泵送所有的水以供进一步处理。在其它情况下，可能有利的是将一些水和碳酸氢盐的混合物泵送到容器32中并且泵送一些混合物以供进一步处理。在希望容器32中的水的体积恒定的情况下，从容器32的顶部溢出的水的量应等于泵送回到容器32的底部中的水的量。
泵送到容器32中的水和碳酸氢盐的混合物在容器32的底部附近进入容器32并且与已经存在于容器32中的水混合。此新引入的混合物为藻类提供新的碳酸氢盐源，从而促进容器32内的藻类的培养。
未转移到容器32中的水可转移到下游的多种附加处理。液体管理系统28的附加处理管道688在图84中大体上示出并且为了适应多种水处理过程可呈任何构造。例如，附加处理管道688可将水转移通过水净化器、热交换器、固体除去设备、超滤器和/或其它膜过滤器，离心机等。其它的处理和相关的管道是可能的并且在本发明的预期的精神和范围之内。
水也可转移通过过滤器690，例如碳过滤器，用以从水中除去杂质和污染物。示例性杂质和污染物可包括对藻类的生长可能有负面作用的侵害性微生物例如细菌和病毒感染以及掠食。液体管理系统28可包括单个过滤器或多个过滤器并且可包括与示例性碳过滤器不同的类型的过滤器。
水可进一步转移通过杀菌器692，例如紫外线杀菌器，其也从水中除去杂质和污染物。液体管理系统28可包括单个杀菌器或多个杀菌器并且可包括与示例性紫外线杀菌器不同的类型的杀菌器。
水另外可通过pH传感器484转移以确定水的pH。如果水具有比所需pH更高的pH，则将水的pH降低到所需水平。相反，如果水具有比所需pH更低的pH，则将水的pH升高到所需水平。可以多种不同的方式调节水的pH。本文将仅描述调节水的pH的多种方式中的一些。调节pH的这些示例性方式的描述并非旨在进行限制。在第一个实例中，pH注射器682用于调节水的pH。在此实例中，pH注射器682布置在混合罐678和泵684之间的管中。或者，pH注射器682可布置在液体管理系统28中的其它位置。pH注射器682将合适类型和量的物质注入到穿过管的水流中以将水的pH改变到所需水平。在另一个实例中，气体扩散器680可用来调节水的pH水平。存在于水中的二氧化碳的量会影响水的pH。通常，存在于水中的二氧化碳越多，水的pH水平越低。因此，可控制经由气体扩散器680引入水中的二氧化碳的量以根据需要升高或降低pH水平。更具体地讲，当pH传感器484得到pH读数并且确定水的pH水平比所需高时，气体扩散器680可增加将二氧化碳引入水中的速率。相反，当水的pH水平比所需低时，气体扩散器680可降低将二氧化碳引入水中的速率。在另一个实施例中，除了通过气体扩散器680引入的二氧化碳之外，pH注射器682可用于将二氧化碳注射到水中。因此，pH注射器682和气体扩散器680协同维持所需的pH水平。
当水转移通过水处理过程(例如本文所述的那些)之后，水被泵送回到混合罐678中，在那里水与从溢水管676引入混合罐678中的新水混合。然后水如上所述流向下游。或者，水可直接转移到容器32中而非转移到混合罐678中。
应当理解，用于从水中除去杂质和污染物的水处理过程降低了此类杂质和污染物在藻类培养上的不利影响并且提高了水透明度。提高的水透明度允许光更好地穿透水，从而增加藻类暴露于光并且改善藻类的培养。
也应理解，容器在培养处理期间将藻类支承在介质110上并维持水中的藻类的低浓度的能力会提高上述和图84中示出的水处理过程的效率。更具体地讲，将其内具有低浓度的藻类的水移动通过图84中所示的液体管理系统28的部件以抑制部件被藻类污染和阻塞。换句话说，存在于水中污染或阻塞管、气体扩散器、泵、过滤器等的藻类非常少。此外，水中的低浓度的藻类抑制过滤器和杀菌器除去或杀死大量的藻类，这最终将不利地影响藻类的培养。在一些示例性实施方案中，支承在介质上的藻类的浓度与悬浮在水中的藻类的浓度的比为26:1。在其它示例性实施方案中，支承在介质上的藻类的浓度与悬浮在水中的藻类的浓度的比为10,000:1。系统20能够提供比本文所公开的示例性比率更低和更高的藻类浓度比率并且在本发明的预期的精神和范围之内。
参照图85，示出用于以垂直方式支承容器32的示例性支承结构396。此示例性支承结构396是为了示例性的目的并且并非旨在进行限制。用于以垂直方式支承容器32的其它支承结构是可预期的并且在本发明的精神和范围之内。在示出的示例性实施方案中，支承结构396包括可支承在地面或地板表面上的基座400，从基座400向上延伸的竖式构件404，和由竖式构件404支承并且在不同高度处从竖式构件404延伸以接合容器32的多个连接器408。基座400从下面支承容器32和竖式构件404。竖式构件404包括一对竖梁412和在竖梁412之间延伸以给竖梁412提供支承、强度和稳定性的多个横梁416。在示出的示例性实施方案中，支承结构396包括四个耦接头408，每个耦接头408包括围绕容器壳体76延伸的带420和布置在带420和容器壳体76之间的轴衬424。基座400为容器32提供足够量的垂直支承，同时竖式构件404和耦接头408为容器32提供足够量的水平支承。
参照图86和87，示出用于以垂直和水平之间的角度支承容器32的示例性支承结构1004。此示例性支承结构1004是为了示例性的目的并且并非旨在进行限制。用于以垂直和水平之间的角度支承容器32的其它支承结构是可预期的并且在本发明的精神和范围之内。在示出的示例性实施方案中，支承结构1004包括支承在地面或地板表面上的多个垂直支承件1008，和由垂直支承构件1008支承并且接合容器32以给容器32提供支承的支承构件1012。
参照图88和89，示出用于以水平方式支承容器32的示例性支承结构1016。此示例性支承结构1016是为了示例性的目的并且并非旨在进行限制。用于以水平方式支承容器32的其它支承结构1016是可预期的并且在本发明的精神和范围之内。在示出的示例性实施方案中，支承结构1016包括支承在地面或地板表面上的支承构件1020并且接合容器32以给容器32提供支承。或者，支承结构1016可包括布置在地面或地板表面和支承构件1020之间的一个或多个垂直支承件，以便将支承构件1020和容器32提升到地面或地板表面上方。
再参照图85并且另外参照图90-94，示出环境控制装置(ECD)428并且其有助于维持用于在容器32内培养藻类的所需环境。所示ECD428是为了示例性的目的并在并非旨在进行限制。ECD428的其它形状、大小和构造是可预期的并且在本发明的精神和范围之内。
尤其参照图85和90，所示的示例性ECD428具有“蛤壳”式形状。更具体地讲，ECD428包括第一半圆形构件436和第二半圆形构件440，连接至第一半圆形构件436和第二半圆形构件440的第一相邻端的铰链或其它枢转接头444，和连接至第一半圆形构件436和第二半圆形构件440的第二相邻端中的每一个的密封构件448。铰链444允许第一构件436和第二构件440相对于彼此围绕铰链444枢转并且在第一构件436和第二构件440均完全闭合时密封构件448彼此邻接以提供第一构件436和第二构件440之间的密封。
参照图85，ECD428包括三组第一构件436和第二构件440，在耦接头408的每个之间有一组。在示出的示例性实施方案中，ECD428包括三组第一构件436和第二构件440以适合使用四个耦接头408。如上所述，支承结构396可包括任何数量的耦接头408，并且因此，ECD428可包括具有任何长度的任何数量组的第一构件436和第二构件440，以适应所述数量的耦接头408之间的间距。例如，支承结构396可仅包括两个耦接头408，底部耦接头408和顶部耦接头408，并且ECD428可仅需要一组高的第一构件436和第二构件440，以基本上沿着容器32在顶部连接器和底部耦接头408之间的整个长度围绕容器32。
继续参照图85和90，ECD428包括用于打开和闭合第一构件436和第二构件440的电机432，耦接至电机432的驱动轴452，和耦接至驱动轴452以及第一构件436和第二构件440中的相连的一个的多个联接臂456。电机432的启动驱动驱动轴452，其将力施加在联接臂456上以打开或闭合第一构件436和第二构件440。电机432耦接至控制器40并且可由控制器40控制。在示出的示例性实施方案中，单个电机432用于打开和闭合所有组的第一构件436和第二构件440。或者，ECD428可每组第一构件436和第二构件440包括一个电机432以独立地打开和关闭各组第一构件436和第二构件440，或者一个电机432用于各第一构件436且一个电机432用于每个第二构件440以彼此独立地驱动第一构件436和第二构件440，或者包括任何数量的电机432以驱动任何数量的第一构件436和第二构件440或者任何数量的组的第一构件436和第二构件440。对于包括的每个电机432，单独的驱动轴452将与各电机432相连以输出各电机432的驱动力。或者，各电机432可包括多个驱动轴452。例如，电机432可包括两个驱动轴452，用于打开和闭合第一构件436的第一驱动轴452和用于打开和闭合第二构件440的第二驱动轴452。
现参照图90-93，第一构件436和第二构件440可移动至多个不同位置的并且可一起移动或者可彼此独立地移动。第一构件436和第二构件440可设置在完全闭合位置(参见图90)、完全打开位置(参见图91)、第一构件436完全打开并且第二构件440完全闭合的半开位置(参见图92)、第二构件440完全打开并且第一构件436完全闭合的另一半开位置(参见图93)，或者完全打开和完全闭合位置之间的多种其它位置中的任一种。
继续参照图90-93，第一构件436和第二构件440各包括外表面460、内表面464和在外和内表面460、464之间的核468。外表面460可由多种材料制成，例如不锈钢、铝、纤维增强塑料(FRP)、聚丙烯、PVC、聚乙烯、聚碳酸酯、碳纤维等。外表面460可为白色的或者浅色的并且能够反射光。外表面460也可为光滑的以抵抗污垢和其它碎屑附接至其上。核468可由多种材料制成，例如闭孔氯丁橡胶垫层、封装绝热材料(encapsulatedinsulation)、成形绝热材料、模制泡沫等。核468优选地具有根据需要使容器与热和冷条件隔绝的性能。内表面464可由多种材料制成，例如不锈钢、铝、纤维增强塑料(FRP)、聚丙烯、PVC、聚乙烯、聚碳酸酯、碳纤维等。在一些实施方案中，外表面460和内表面464可由相同的材料制成并且具有相同的性能。内表面464优选为具有反光特性，从而以所需方式(在下面更详细地描述)反射光线。为了提供此类反光特性，内表面464可由反光材料制成或者可涂覆有反光物质。例如，内表面464可包括反射材料薄层、玻璃珠浸渍的、嵌入的镀银铝板、反光油漆等。
如上所述，ECD428能够有助于控制环境，用于在容器32内培养藻类。更具体地讲，ECD428能够影响容器32内的温度和影响接触容器32的太阳光的量。
关于温度控制，ECD428具有选择性地使容器32绝热的能力。在第一构件436和第二构件440位于完全闭合位置(参见图85和90)的情况下，第一构件436和第二构件440沿着容器32的高度的相当大一部分围绕容器32。当外部的环境温度低于容器32内的所需温度时，可将第一构件436和第二构件440移动至它们的完全闭合位置以使容器32绝热并且有助于防止更冷的周围空气冷却容器32内的温度。当外部的环境温度高于容器32内的所需温度时，可再次将第一构件436和第二构件440移动至它们的完全闭合位置以反射强烈的太阳光线并且防止太阳光线接触容器32。或者，当外部的环境温度高于容器32内的所需温度时，可将第一构件436和第二构件440移动至它们的完全打开位置(参见图91)以将绝热的第一构件436和第二构件440移动至远离容器32并且允许冷却容器32(例如，通过对流冷却)。可将第一构件436和第二构件440移动至任何所需位置以有助于将容器32内的温度维持在所需温度。
关于影响接触容器32的太阳光的量，可将第一构件436和第二构件440移动至任何所需位置以允许所需量的太阳光接触容器32。可将第一构件436和第二构件440移动至它们的完全闭合位置以防止太阳光72接触容器32(参见图90)，可将第一构件436和第二构件440移动至它们的完全打开位置以致于不妨碍接触容器32的太阳光72的量(即，允许全部量的太阳光接触容器-参见图91)，或者可将第一构件436和第二构件440移动至完全闭合和完全打开位置之间的任何位置以允许所需太阳光接触容器32(参见图92和93)。
如上所述，ECD428的内表面464由能够反射太阳光72的反光材料制成。内表面464的反射能力可提高太阳光72接触容器32的效率。更具体地讲，朝向容器32发射的太阳光72可接触容器32和其内的藻类；在没有接触到藻类的情况下穿过容器32；或者完全错过容器32和藻类。对于后两种情况，ECD428可有助于将未接触藻类的太阳光反射到与藻类相接触。
参照图92和93，示出太阳光72可沿着其反射回到与藻类相接触的两个示例性反射路径472。这些示出的示例性反射路径472仅是沿着其ECD428的内表面464可反射太阳光的多个路径中的两个路径。示出这些反射路径472是为了示例性的目的并且并非旨在进行限制。许多其它反射路径472是可能的并且在本发明的预期的精神和范围之内。参照示出的示例性反射路径472，太阳光72可如路径的第一部分472A所示的那样地穿过容器32而不接触容器32内的藻类，并且接触ECD428的第一构件436和第二构件440的内表面464。内表面464如路径的第二部分472B所示沿第二方向反射太阳光72。可以看出，路径的第二部分472B穿过容器32。此太阳光72中的一些将接触容器32内的藻类，而一些太阳光72将在没有接触藻类的情况下再次穿过容器32。穿过容器32的此太阳光72将接合另一构件436、440的内表面464并且如路径的第三部分472C所示朝向容器32反射回来。反射的太阳光72再次穿过容器32并且一些太阳光72接触容器32内的藻类，而一些太阳光72在没有接触藻类的情况下再次穿过容器32。穿过容器32的此太阳光72接合构件436、440最初由太阳光72接合的内表面464，并且如路径的第四部分472D所示再次反射通过容器32。此太阳光72中的一些接触容器32内的藻类，而一些太阳光72仍在没有接触藻类的情况下穿过。太阳光的反射可继续进行直到太阳光72接触藻类或者直到太阳光72被反射远离容器32和第一构件436和第二构件440的内表面464。可以看出，第一构件436和第二构件440的反光的内表面464提供太阳光72接触容器32内的藻类的额外机会并促进光合作用。在ECD428没有反射能力的情况下，穿过或者经过容器32的太阳光72将不具有接触容器32内的藻类的另一机会。
现参照图94，在一整天中，ECD428可用于优化容器32内的温度和优化接触容器32和藻类的太阳光72的量。ECD428的图表示在一天的不同时间期间由ECD428占据的示例性位置。图94也示出在一整天中太阳路径的示意图。图94中所示的ECD428的取向是为了示例性的目的并且并非旨在进行限制。图94中所示的ECD428的取向例示了ECD428能够占据的多种取向中的一部分。许多其它取向是可预期的并且在本发明的精神和范围之内。
ECD428的顶部图示出ECD428位于在夜间期间或者在寒冷天气期间为了使容器32绝热并且维持容器32内的所需温度可占据的示例性取向。从顶部数的第二个图示出ECD428位于在早上期间可占据的示例性取向。在早上，太阳通常位于容器32的一侧，并且可能有利的是使朝向太阳侧的其中一个构件打开(如所示的第一构件436)以允许太阳光72接触容器32，并且使朝向太阳的相反侧的另一构件(如所示的第二构件440)保持闭合以提供上述反射能力。从顶部数的第三个图示出ECD428位于在中午或者一天的中间阶段期间可占据的示例性取向。在一天的中间阶段期间，太阳通常位于天空高处并且在容器32正上方(或者如图94中所示的前面)。在太阳位于此类位置的情况下，可能有利的是使第一构件436和第二构件440均打开以允许最大量的太阳光72接触容器32。第一构件436和第二构件440也可提供如上所述的反射能力以朝向容器32反射太阳光72。从顶部数的第四个图示出ECD428位于在下午期间可占据的示例性取向。在下午，太阳通常位于容器32的一侧(与早上的太阳相对)，并且可能有利的是使朝向太阳的其中一个构件打开(如所示第二构件440)以允许太阳光72接触容器32，并且使朝向太阳的相反侧的另一构件保持闭合(如同所示是第一构件436)以提供如上所述的反射能力。底部图示出ECD428再次位于在夜间或者寒冷天气期间占据的示例性取向。如上所述，图94中所示的ECD428的取向仅是在一天期间可占据的示例性取向。由于多种原因，例如围绕容器32的环境条件、容器32内的藻类的类型、容器32的所需性能等，在一整天的不同时间期间ECD428可占据不同的取向。
图85和90-94中所示的ECD428包括大小设置成与容器32的大小紧密符合的第一构件436和第二构件440。更具体地讲，在第一构件436和第二构件440的内表面和容器壳体76的外表面196之间仅存在小的间隙。第一构件436和第二构件440的所示大小是为了示例的目的并且并非旨在进行限制。应理解，第一构件436和第二构件440可具有相对于容器32的大小的任何大小。例如，图95示出具有类似于图90-93中所示的容器32的大小的容器32并且示出显著大于图90-93中所示的那些的第一构件436和第二构件440。可与图90-93中所示的第一构件和第二构件相类似的方式操作更大的第一构件436和第二构件440，然而，可打开更大的第一构件436和第二构件440以提供用于朝向容器32反射更大量的太阳光的更大的反射面积。
图85和90-94中所示的ECD428也包括具有与容器32的形状相类似的形状的第一构件436和第二构件440。更具体地讲，容器32具有大致呈圆柱形的形状并且具有圆形的水平横截面，并且第一构件436和第二构件440在闭合时形成围绕容器32的基本上圆形的水平横截面。应理解，第一构件436和第二构件440可具有与容器32不同的水平横截面形状。例如，容器32可具有圆形的水平横截面形状并且第一构件436和第二构件440可具有非圆形的横截面形状，例如，任何多边形或任何周边呈弧形的形状。此外，只要它们彼此具有不同的形状，容器32可具有任何多边形或任何周边呈弧形的形状并且第一构件436和第二构件440可具有任何多边形或者任何周边呈弧形的形状。
也应理解，ECD428能够具有与所示的示例性蛤壳构造不同的构造。例如，ECD428可包括多个半圆形构件476，它们一起同心地围绕容器32并且可围绕容器32滑动，使得当移动至它们的打开位置时构件476彼此交叠或者嵌套在彼此之内(参见图96-99)。在示出的实例中，第一构件476A和第二构件476B相对于彼此和容器32移动并且根据需要暴露容器32。第三构件476C布置在容器32的后面，通常在容器32的背对着太阳的位置的一侧上，并且可为静止的或可移动的。
现参照图100和101，ECD428可包括人造光系统37。此前公开的容器、人造光系统和ECD与图100和101中所示的容器、人造光系统和ECD之间的类似部件可用相同的参考标号标识或者可用不同的参考标号标识。
在示出的示例性实施方案中，人造光系统37包括光源41，光源41由耦接至第一构件436和第二构件440(仅示出一个构件)的内表面464的LED阵列构成。或者，其它类型的光源41可耦接至构件436、440的内表面464，例如，荧光灯、白炽灯、高压钠灯、金属卤化物灯、量子点、光纤、电致发光灯、频闪灯、激光等。LED41电连接至电源和控制器40。LED41操作并且可与本文所述的其它人造光系统37相同的方式控制LED41以将光发射到容器32和藻类上。在一些实施方案中，LED41可嵌入在内表面464中，使得LED41与内表面464平齐。在此类实施方案中，内表面464可冲压有孔，这些孔匹配所需LED阵列结构以接纳LED41和将LED定位成与内表面464平齐。
参照图102和103，ECD428包括人造光系统37的替代实施方案。此前公开的容器、人造光系统和ECD与图102和103中所示的容器、人造光系统和ECD之间的类似部件可用相同的参考标号标识或者可用不同的参考标号标识。
在此示出的示例性实施方案中，人造光系统37包括光源41，光源41由嵌入第一构件436和第二构件440(仅示出一个构件)的内表面464中的多个光纤光通道构成。光纤光通道41可接收多种方式的光，包括LED和其它光发射装置或者来自取向成接收太阳光72并且经由光纤缆线将收集的太阳光72传递到光通道41的太阳光收集设备。可根据需要由控制器40控制光通道41。
现参照图104和105，示出容器32的另一个示例性实施方案。在此示出的示例性实施方案中，壳体76由不允许大量光穿透壳体76的不透明材料制成。壳体76可由多种不同材料制成，例如金属、不透明塑料、混凝土、玻璃纤维、衬里结构等。容器32还包括围绕壳体76以使容器32绝热的绝热层700和设置在绝热层700的外面并且围绕绝热层700用以保护绝热层700的外层704。绝热层700可由多种不同材料构成，例如塑料、玻璃纤维、石棉、闭孔和开孔聚苯乙烯、聚氨酯泡沫、纤维素纤维等，并且外层704可由多种不同材料构成，例如，塑料、玻璃纤维、金属、油漆、密封剂等。应理解，在其中绝热层700和外层704中的至少一者由不透明材料构成的一些示例性实施方案中，容器32的壳体76可为半透明的或透明的。
继续参照图104和105，为了在其内培养藻类，容器32还包括多个光元件708用以将光从容器32的外部传输至容器32的内部。在一些示例性实施方案中，构成光元件708的材料可包括应用到光元件708或者包含在光元件材料的合成物中的红外线抑制材料或红外线过滤材料以在光从其穿过时减少或限制发生在光元件708中的热积聚。在示出的示例性实施方案中，光元件708设置在限定通过壳体76、绝热层700和外层704的孔中。各光元件708在它的端部处与壳体76的内表面196和外层704的外表面712平齐。光元件708以不漏气和不漏水的方式密封在孔内以防止容器32内的水泄漏到孔中。在其它示例性实施方案中，光元件708可邻接或布置成邻近壳体76的外表面并且将光发射通过透明或半透明壳体76。在此类替代实施方案中，不需要在壳体76中钻取用于容纳光元件708的孔。为了在容器32内培养藻类的目的，光元件708可由多种光传输材料制成，例如，玻璃纤维，光纤，塑料例如丙烯酸类树脂等，以从容器32的外部接收光并且朝向容器32的内部传输所收集的光。另外，光元件708可由不会由于暴露于布置在容器32之内或外侧的光或液体而降解或以其它方式受到不利影响的材料制成。在示出的示例性实施方案中，光元件708适于从太阳接收自然光。另外，在示出的示例性实施方案中，每个光元件708的邻近外层704的端部(即，外端)与外层704的外表面712平齐。
参照图106，每个光元件708的外端可延伸超过外层704的外表面712。在此类实施方案中，光元件708的外端可朝向太阳倾斜以使外端与太阳最佳地对准。
在以上述和图104-106中所示的方式构造容器32的情况下，容器32可由不昂贵的、更耐用的以及更耐热和耐环境条件的材料制成。这些容器32可避免采用二级结构围绕容器32以提供对于热和环境条件的保护的需求。在以参照图104-106描述的方式构造容器32时，光元件708的并入有利于光传输到容器32中。
现参照图107，示出容器32的另一个示例性实施方案。图107中所示的容器32具有许多与图104-106中所示的容器32相类似的元件并且此类相类似的元件可用类似的参考标号标识或者可用不同的参考标号标识。在图107中，人造光系统37布置在容器32的外部并且朝向容器32发光。在示出的示例性实施方案，人造光系统37完全围绕容器32的周边。在其它示例性实施方案中，人造光系统37可不完全围绕容器32的周边。在其它示例性实施方案中，多个人造光系统37可布置在围绕容器32的多个位置。不论实施方案如何，人造光系统37用于为光元件708提供光，光元件708接收光并且朝向容器32的内部传输光。人造光系统37可为提供给容器32的唯一光源，或者人造光系统37可与自然太阳光结合使用以满足容器32的光照需求。
已经描述了藻类培养系统20的结构，本文将描述系统20的操作。关于藻类培养系统20的操作的以下描述仅举例说明了用于操作系统20的多种可能的方式中的一个例子。下面的描述不旨在限制藻类培养系统20和操作方式。
再参照图1和2，从多个不同的二氧化碳源44中的一个或多个收集二氧化碳。从作为制造或工业过程的副产物产生的排放物收集二氧化碳通过减少排放到环境中的二氧化碳的量对于环境是尤其有帮助的。也可通过未示出的但是大体上由第N个框表示的多个不同的源44提供二氧化碳。所得的二氧化碳经由气体处理部件例如气体管理系统24的二氧化碳冷却系统、和有毒气体和化合物净化系统以及管网48从一个或多个二氧化碳源44输送至容器32。在将二氧化碳输送至容器32之前，容器32应填充有足够水平的水和初始量的藻类(另称为种藻)。经由液体管理系统28的水进入管56将水提供到容器32并且能以多种方式将藻类引入容器32中。如果容器32是“新”容器(即，在容器中没有发生先前的藻类培养或者已经清洁容器以完全除去藻类的存在)，藻类可被引入液体管理系统28中并且输送至具有水源的容器32。或者，如果容器32先前已经用于藻类培养，则来自先前的培养处理的藻类可能已存在于容器32中。在此情况下，仅需要将水供应到容器32。在对容器32充足地供应水和藻类之后，经由气体管理系统24将二氧化碳供应到容器32。如图1和2中所示，气体和液体管理系统24、28电耦接至控制器40并且由控制器40控制。
出于多种原因，用于藻类培养系统20中的介质110有利于多产性的藻类培养。第一，介质110由适于藻类生长的材料构成。换句话说，介质110并非由阻碍藻类的生长和杀死藻类的材料构成。第二，介质110由在其生长期间藻类能附接至其上并且藻类能置于其上的材料组成。第三，介质110提供藻类能在其上生长的大量密集表面区域。大量可用的介质表面区域诱使藻类在介质110上生长而不是悬浮在水中，从而有利于大量的藻类支承在介质110上并且仅少量藻类保持悬浮在水中。换句话说，存在于容器32中的总量藻类中的较高浓度的藻类支承在介质110上而不是悬浮在水中。悬浮在水中的少量藻类不会显著地抑制太阳光72穿透到壳体76中，从而提高容器32中发生的光合作用的效率。第四，壳体76的腔体84内的大量介质110用于抑制和减缓二氧化碳上升到壳体76的顶部，从而增加二氧化碳在支承于介质110上的藻类附近的水中驻留的时间的量。增加二氧化碳在藻类附近驻留的时间将增加藻类吸收二氧化碳并且提高藻类的生长速率。第五，正好在从容器32抽出藻类和水之前和在抽出期间，介质110为支承在其上的藻类提供保护(下面更详细地描述)。尽管本文描述了介质110的多种有益效果，单此清单并非排他性的并且不意味着进行限制。介质110可为藻类培养提供其它有益效果。
继续参照图1和2并且另外参照图3，框架108在容器32内可相对于其各自的壳体76旋转。在示出的示例性实施方案中，单个电机224耦接至多个框架108以相对于其各自的壳体76旋转多个框架108。或者，单独的电机224可用于驱动各框架108或者任何数量的电机224可用于驱动任何数量的框架108。不论电机224的数量或者(多个)电机224驱动框架108的方式如何，(多个)电机224均电耦接至控制器40并且可由控制器40控制以相应地启动和停用(多个)电机224。在下面的描述中，将仅参照单个电机224。如上所述，电机224是驱动机构的部分，驱动机构还包括耦接在电机224和连接至轴120的端部的齿轮220之间的皮带或链条228。当希望框架108旋转时，控制器40启动电机224以驱动皮带228、齿轮220和轴120，从而相对于壳体76旋转框架108和附接至框架108的介质110。在一些示例性实施方案中，框架108可沿单个方向旋转。在其它示例性实施方案中，框架108可沿两个方向旋转。
由于若干原因，需要框架108和介质110进行旋转。首先，根据需要旋转框架108和介质110以将支承在介质110上的藻类暴露于太阳光72和/或人造光系统37。框架108以此方式旋转以基本上成比例的方式或者以对于藻类的培养来说最有效的方式将所有的介质110和所有的藻类暴露于光37、72。此外，框架108以此类方式旋转也将介质110和藻类移出光37、72并且移到容器32的阴暗或暗部分，从而提供所需要的暗阶段以有利于光合作用过程。可以多种方法和速度旋转框架108和介质110。在一些实施方案中，框架108的旋转可为增量式的，使得以所需时间增量和所需距离增量开始和停止旋转。在其它实施方案中，框架108以连续不中断的方式旋转，使得在藻类的培养处理期间框架108总是旋转的。因此，最外侧介质束110连续地擦拭壳体76的内表面196。在上述任一实施方案中，框架108的旋转是相对缓慢的，使得支承在介质110上的藻类不会从介质110中移出。
框架108的旋转，如上所述，也为藻类培养系统20提供另一有益效果。在限定于上连接板112和下连接板116中的凹陷部132之间延伸的最外侧介质束110接触壳体76的内表面196。当框架108旋转时，最外侧介质束110抵靠壳体76的内表面196进行擦拭并且移出附接至内表面196的藻类。附接至壳体76的内表面196的藻类显著地减少穿透壳体76并且进入腔体84的光37、72的量，从而负面地影响光合作用和藻类生长。因此，内表面196的这种擦拭改善了光37、72穿透壳体76并且进入腔体84中以维持所需藻类培养水平。例如，在藻类培养期间，以每几个小时约一个360°旋转和不到一分钟约一个360°旋转之间的速率旋转框架108。这些示例性旋转是为了示例性的目的并且并非旨在进行限制。框架108能够以多种其它速率旋转，其仍在本发明的精神和范围之内。
框架108的旋转，如上所述，还为藻类培养系统20提供另一有益效果。框架108的旋转使得在水内和/或附着在介质110或藻类上的氧气泡朝向容器32的顶部移出和上升。然后经由气体排出管52从容器32排出氧气。容器32内的高氧水平可抑制藻类的光合作用过程，从而降低系统20的产率。框架108以上述第一种方式旋转可足以从介质110和藻类中移出氧气。或者，可快速地轻摇、步进地旋转、或者快速地旋转框架108以移出氧气。
可收集经由气体排出管52排出的氧气，用以转售或者用在其它应用中。希望所收集的氧气具有高氧水平并且其它组分例如二氧化碳、氮气等水平低。在一些实施方案中，可控制系统20以优化氧气水平和使其它组分的水平最小化。用于优化氧气水平的此类实施方案的一个实例包括：停止将二氧化碳引入容器32，允许适量的通过时间，以所需方式旋转框架108从而在适量的时间过去之后移出氧，打开气体排出管52(或者其它排出阀/管/等)，通过气体排出管52排出氧气，将排出的氧气送到储存容器或下游以供进一步处理。在此类实例中，系统20可包括与引入二氧化碳的(多个)部件连通的阀或电磁阀以选择性地控制二氧化碳的引入，与气体排出管52连通的阀或电磁阀以选择性地控制从容器32排出氧气，和用于将从容器32排出的氧气移到储存容器和/或下游以供进一步处理的鼓风机或其它移动装置。通过关闭气体排出管52并且重新将二氧化碳引入容器32中继续进行藻类培养循环。
为了另一目的，框架108还可以第二种方式旋转。更具体地讲，仅在从容器32除去水和藻类之前旋转框架108以从介质110中移出藻类。期望从介质110中除去藻类，使得可从容器32除去藻类并且收获藻类用以燃料生产。框架108的此旋转相对较快以形成足够的离心力，从而从介质110中移出藻类，但是不能快到可能损害藻类的程度。框架108和介质110以此方式旋转的示例性速率为每秒约一转。或者，框架108和介质110能以其它速度旋转，只要以所需方式从介质110中移出藻类即可。框架108和介质110的旋转速率可取决于在容器32内生长的藻类的类型。例如，对于第一种类的藻类，框架108和介质110可以第一速度旋转，并且对于第二种类的藻类可以第二速度旋转。由于藻类种类的特性，从介质110中移出藻类可能需要不同的旋转速率。一些藻类种类可能以比其它藻类种类更大的程度附着或粘附到介质110上。在一些实施方案中，控制框架108的旋转以从介质110中移出大部分藻类，但是将少量的藻类维持在介质110上以用作下次培养处理的种藻。在此类实施方案中，在开始下次培养处理之前不需要将藻类引入容器32中。在其它实施方案中，控制框架108的旋转以从介质110中移出所有的藻类。在此类实施方案中，在开始下次培养处理之前必需将藻类引入容器32中。可经由液体管理系统28将藻类引入含有水的容器32中。
如上所述，可能有利的是在从容器32取出水和藻类组合之前从介质110中移出藻类。为了这一点，控制器40发动电机224以相对快的速度旋转框架108。此快速旋转还抵靠壳体76的内表面196对最外侧介质束110进行擦拭，以清除可能积聚在壳体76的内表面196上的任何藻类。在现在足够量的藻类置于水中的情况下，可从容器32除去水和藻类的组合。控制器40与液体管理系统28连通以开始通过水出口100从容器32除去水和藻类。液体管理系统28的泵将水和藻类的组合引导到下游以供进一步处理。
在一些实施方案中，藻类培养系统20包括超声设备，超声设备用于相对于壳体76移动介质110以便抵靠壳体76的内表面196对介质110进行擦拭，从而从壳体76的内表面196清除任何积聚的藻类。超声设备由控制器40控制并且能够以多种频率级操作。例如，超声设备可以相对低的频率和以相对高的频率操作。超声设备以低频率的操作可引起介质110的移动，以擦拭壳体76的内表面196，但足够低到不从介质110中移出藻类。超声设备以高频率的操作可引起介质110的显著的或更紊乱的移动，其用于在从容器32除去水和藻类之前从介质110中移出藻类。然而，以高频率操作超声设备不会损害藻类。例如，超声设备可以在约40KHz至约72KHz之间的低频率操作并且可以在约104KHz至约400KHz之间的高频率操作。这些频率范围仅是示例性范围并且并非旨在进行限制。因此，超声设备能以多种其它频率操作。藻类培养系统20可包括用于移动所有容器32内的介质110的单个超声设备，系统20可包括用于容器32中的每一个的单独的超声设备，或者系统20可包括用于移动任何数量的容器32中的介质110的任何数量的超声设备。
在其它实施方案中，藻类培养系统20包括其它类型的装置，这些装置能够移动介质110和/或框架108以便抵靠容器32的内表面196对介质110进行擦拭并且在准备从容器32取出水和藻类时从介质110中移出藻类。例如，藻类培养系统20可包括以上下的线性方式移动框架108和介质110的线性平移器。在此类实例中，线性平移器以包括慢速度和快速度的至少两种速度操作，当以慢速度操作时框架108和介质110的平移速度足以使得介质110抵靠内表面196进行擦拭但是不使藻类从介质110中移出，当以快速度操作时框架108和介质110的平移速率足以从介质110中移出藻类而不损害藻类。作为另一实例，藻类培养系统20可包括振动装置，振动装置振动框架108和介质110，并且可以包括慢速度和快速度的至少两种速度操作，当以慢速度操作时框架108和介质110的振动足以抵靠内表面196进行擦拭并且不从介质110中移出藻类，当以快速度操作时框架108和介质110的振动足以从介质110中移出藻类。藻类培养系统20可包括用于移动所有容器32内的介质110的单个振动装置，系统20可包括用于容器32中的每一个的单独的振动装置，或者系统20可包括用于移动任何数量的容器32中的介质110的任何数量的振动装置。
在其它实施方案中，藻类培养系统20能够通过利用气体管理系统24移动介质110和/或框架108以便抵靠容器32的内表面196对介质110进行擦拭并且在准备从容器32除去水和藻类时从介质110中移出藻类。在此类实施方案中，气体管理系统24可由控制器40控制，以便以至少三种方式将二氧化碳和伴随气体释放到容器32中。第一种方式包括以相对低的量和速率将气体释放到容器32中。在希望正常地培养藻类的时段期间，以此第一种方式释放气体。第二种方式包括将气体中度释放到容器32中。当希望充分移动介质110以便抵靠壳体76的内表面196对介质110进行擦拭但不会导致藻类从介质110中移出时以此第二方式释放气体。第三种方式包括将气体高速或扰动地释放到容器32中。当希望充分移动介质110以从介质110中移出藻类时以此第三种方式释放气体。
再参照图81，将描述冲洗系统38的操作。如上所述，冲洗系统38帮助从介质110中除去藻类。可在容器32充满水时或者在已经从容器32排出水之后启动冲洗系统38。当需要时，控制器40启动喷嘴43以从喷嘴43喷洒加压水并且喷洒到容器32中。喷嘴43可为可操作的，从而以约20psi的压力喷洒水。或者，喷嘴43可以约5psi和约35psi之间的压力喷洒水。加压水喷洒到介质110上并且从介质110移出藻类。在一些实施方案中，当喷嘴43在喷洒加压水时框架108和介质110可旋转。框架108和介质110的旋转使喷嘴43前面的容器32内的所有介质110移动，以提供启动时从所有介质110而非仅喷嘴43正前面的介质110中除去藻类的机会。
可以其它方式利用冲洗系统38，例如，在侵袭物种或其它污染物已经进入容器32的情况下清洁容器32的内部。例如，可将容器32的存在于其中的任何水和藻类排空，可启动冲洗系统38以将水喷洒到容器32中直到容器32充满水，通过使用氢氧化钠或其它物质将水的pH值升高至约12或13，以最终杀死容器32中的任何侵袭物种或其它污染物，框架108和介质110沿一个或两个方向旋转以引起容器32中的湍流并且抵靠容器32的内侧进行擦拭，然后排干容器32。可重复进行这些步骤直到清除所有侵袭物种或污染物。然后，冲洗系统38通过将清洁水引入容器32中直到其充分装满来清洗容器32，框架108和介质110再次旋转以形成湍流并且抵靠容器32的内部进行擦拭，检测水的pH，并且排水。在一些实施方案中，当水的pH达到约7时，可重新使用容器32进行藻类培养。容器32可能需要清洗几次以达到约7的pH。在其它示例性实施方案中，根据所培养的藻种类，其它pH可为有利的。在冲洗系统38的此示例性操作中，在不需要拆卸容器32或系统20的其它部件的情况下清洁容器32，从而在容器32受到污染的情况下节省时间。
在其它示例性实施方案中，冲洗系统38可不包括多个喷嘴，而相反可包括一个或多个进水口以将水引入容器32中用以清洁和清洗目的。
在其它示例性实施方案中，已经存在于容器32中的进水管56和进水口96可用于将水引入容器32中用以清洁和清洗目的。
无论以何种方式从介质110中移出藻类，在移出藻类之后藻类培养系统20准备从容器32除去水和藻类的组合。为此，控制器40启动液体管理系统28，以经由出水口100从容器32泵送水和藻类的组合。或者，可通过容器32的底部中的开口88排水。水和藻类从开口88和/或水出口100经由管向下游传送，从而被加工成燃料例如生物柴油。加工的初始步骤可包括用过滤器从水中过滤藻类。附加步骤可包括在已经从容器32提取藻类之后净化和沉降藻类。在从容器32除去水和藻类组合之后，藻类培养系统20可通过将水引回容器32中来引发另一藻类培养过程，以供进一步培养。
可认为上述藻类培养过程是循环培养过程。循环的特征可在于用水完全充满容器32，在容器32内进行整个培养循环，以及从容器32完全或基本上完全排干水。在一些实施方案中，藻类培养系统20可进行其它类型的过程，例如，连续藻类培养过程。连续过程在许多方面与循环藻类培养过程类似，但也具有一些不同之处，本文将对这些不同之处进行描述。在连续过程中，容器32未被完全排空来除去水和藻类组合。相反，连续地、基本上连续地、或者周期性地从容器32虹吸或排出一部分水和藻类。在一些实施方案中，控制器40控制液体管理系统28以通过入口56将足量的水添加到容器32中，从而使容器32内的水位升高到容器32中的出口60上方。水和容纳在水中的藻类通过出口60自然地排出水并且向下游行进以供处理。引入足够的水以引起水和藻类的通过出口60的这种溢流可以所需的增量方式进行或者可以连续的方式进行(即，水位总是高到足以引起通过容器32中的出口60的溢流)。在其它实施方案中，控制器40控制液体管理系统28以从容器32除去一部分水和藻类组合并且将基本上等于除去的量的水引入容器32中从而更换除去的水。水的此类除去和补充可以特定的所需增量方式进行或者可以连续的方式进行。可执行系统的其它控制方式以连续地处理藻类。这些连续方式中任一种的藻类培养系统20的操作减少了如循环过程中可能发生的当从容器32除去所有的水和藻类时所经历的藻类生产停止时间。在连续过程中，水总是存在于容器32中并且藻类在水中连续地生长。在一些实施方案中，框架108和介质110以所需增量以相对高的速度旋转以将藻类引入水中，使得可以上述溢流方式或者以同样如上所述的增量除去水的方式从容器32排出藻类。
无论用于在容器32内培养藻类的方式或过程如何，在培养过程中可过滤容器32内的水以除去培养期间藻类产生的代谢废物。水中高含量的代谢废物对于藻类的培养是有害的。因此，从水中除去代谢废物会改善藻类培养。
可以多种方式从水中除去代谢废物。一种示例性方式包括从容器32中除去水，从水中过滤代谢废物，以及将水返回到容器32。本发明的系统20有利于用于除去代谢废物的水过滤。如上所述，存在于容器32中的大量藻类停靠在存在于容器32中的介质110上或者附着在其上，从而导致少量的藻类漂浮在容器32内的水中。在少量的藻类漂浮在水中的情况下，可容易地从容器32除去水而无需从水中过滤大量藻类，并且使得过滤处理期间藻类的疏松(loosing)、浪费或过早收获的可能性最小。另外，在大量的藻类停靠或者附着到介质110的情况下，在除去、过滤和再引入水的同时藻类保持在容器32中以供继续培养。应当理解，水过滤的此示例性方式仅是多种可用于从水过滤代谢废物的方式中的一种并且并非旨在进行限制。因此，水过滤的其它方式在本发明的预期的精神和范围之内。
现参照图108-119，示出容器32的另一个示例性实施方案。在此示出的示例性实施方案中，容器32显著大于其它所公开的容器32。例如，此示出的容器可具有约125英尺的直径，约30英尺的高度并且可容纳最多约2,750,214加仑的水。或者，此所示的容器32可具有其它大尺寸并且在本发明的精神和范围之内。此容器32可设置在地面上方、地面下方，或者具有与地面水平的顶面。
尤其参照图108和109，容器32包括壳体1024、覆盖件1028、基座1032、多个可旋转框架1036、布置在壳体1024中用于支承框架1036的支承结构1040、用于沿顺时针方向和逆时针方向旋转框架1036的驱动机构1044和多个光元件356。在示出的示例性实施方案中，壳体1024由不透明材料制成并且通过透明或半透明的覆盖件1028并通过人造光源例如光元件356将光提供到容器32中(下面更详细地描述)。或者，覆盖件1028可由不透明的材料制成并且可单独通过人造光将光提供到容器32的内部。在一些示例性实施方案中，壳体1024可由透明或半透明的材料制成以允许光从其穿过并且进入容器32的内部。
支承结构1040包括上支承构件1052和下支承构件1056，两者均耦接至壳体1024并且对可旋转框架1036提供支承。上支承构件1052和下支承构件1056各提供多个耦接头1060，多个耦接头1060分别耦接至框架1036的上部和下部以及独立的光元件356。
参照图110，基座1032布置在下支承构件1056的下面并且能够接纳落入其内的藻类和水，用以将藻类和水从容器32转移到下游处理。在示出的示例性实施方案中，单个大基座1032设置在容器32的下面以接纳容器32内的所有藻类和水。或者，多个较小的基座可布置在容器的下面以接纳容器内的藻类和水。在此类实施方案中，例如，在各可旋转框架下面可分别设置一个基座以接纳从其相应框架落下的藻类。应理解，容器可包括任何数量的基座并且在本发明的精神和范围之内。管道1064耦接至基座1032并且与本文所公开的其它管道类似地运行。例如，管道1064可形成吸入压力以帮助从容器32除去水和藻类。
尤其参照图109，为了清楚起见，已除去覆盖件1028和上支承构件1052并且可看到多个框架1036和驱动机构1044。在示出的示例性实施方案中，容器32包括七个框架1036并且驱动机构1044包括耦接至七个框架1036以沿任一方向驱动框架1036的多个皮带或链条1068。应当理解，容器32可包括其它数量的框架1036并且驱动机构1044可包括其它构造的皮带或链条1068并且仍在本发明的预期精神和范围之内。另外，在示出的示例性实施方案中，容器32包括布置在可旋转框架1036之间的间距中的六个独立的光元件356。光元件356将额外的人造光提供到容器32的内部。应当理解，容器32可包括其它数量的光元件356并且仍在本发明的预期精神和范围之内。也应理解，光元件356可为本文所公开的任何类型的光元件356或者在本发明的精神和范围内的其它类型的光元件。
现参照图109、111和112，将描述可旋转框架1036。多个框架1036是基本上相同的，并且为了简洁起见，本文将仅描述单个框架1036。各框架1036包括上连接板112和下连接板116，连接至上连接板112和下连接板116并且在上连接板112和下连接板116之间延伸的介质110、中心光管320、底部支承件668，上部和下部耦接头1072，以及多个擦拭件1076。
在示出的示例性实施方案中，以简化的方式表示介质110，然而，介质110可为本文所公开的任何类型的介质110或者在本发明的精神和范围内的其它类型的介质。另外，在示出的示例性实施方案中，中心管320布置在框架1036的中心处用于从框架1036的中心发射人造光。应当理解，本文所公开的任何人造照亮方式或者本发明的精神和范围内的其它类型的人造照亮方式可设置在中心管320内以发射人造光。也应当理解，光元件356可设置在框架1036的中心，而不是设置在中心管320内，并且此类光元件356可为本文所公开的任何类型的光元件356或者本发明的精神和范围内的其它类型的光元件。
尤其参照图112，底部支承件668与上述底部支承件668具有相似之处。在底部支承件668的此示出的示例性实施方案中，底部支承件668包括中央接收器608、从中央接收器608延伸的多个臂612，和由臂612支承的多个辊装置616。中心管320刚性地固定至中央接收器608以抑制管320和接收器608之间的移动。从容器32排水可使得框架1036在容器32中下降直到下连接板116停靠在辊装置616上。如果希望框架1036在从容器32排出水后旋转，则辊装置616有利于此类旋转。底部支承件668可由不锈钢或其它较密致材料制成以给底部支承件668提供相对重的重量，当容器32充满水时其抵抗向上施加到框架1036的浮力。
框架的上和下耦接头1060分别与限定在上和下支承构件中的耦接头1052、1056耦接。耦接头1052、1056、1060可以压力配合或过盈配合的方式，主动锁定的方式，结合的方式例如焊接、粘接等，或者任何其它类型的合适方式相互作用。
现参照图109、111和112，擦拭件1076连接至上连接板112和下连接板116并且在两者之间延伸。擦拭件1076延伸超过上连接板112和下连接板116的外周并且取向成接合和擦拭独立的光元件356的外部，以便保持外部不含或基本上不含碎屑。在示出的示例性实施方案中，各框架1036包括四个擦拭件1076。或者，各框架1036可包括任何数量的擦拭件1076并且在本发明的精神和范围内。擦拭件1076由挠性材料制成，该挠性材料在接触光元件356时允许变形、但是当它们脱离光元件356时允许擦拭件1076返回其初始状态。示例性擦拭件材料包括但不限于乙烯树脂、塑料、橡胶、金属网、挠性材料的复合材料、涂有橡胶的和/或经化学处理过的帆布等。
参照图113-119，在在整个过程的各个阶段示出擦拭光元件356的示例性过程。图113示出两个相邻框架1036朝向光元件356旋转(左框架1036顺时针旋转并且右框架1036逆时针旋转)并且框架各自的擦拭件1076开始与光元件356的表面接触。图114示出框架1036通过其旋转前移并且擦拭件1076也前移以开始擦拭光元件356。图115示出框架1036的进一步前移和通过擦拭件1076进一步擦拭光元件356。图116示出框架1036的更进一步前移和通过擦拭件1076进一步擦拭光元件356。在图116中，擦拭件1076在框架1036沿此第一方向旋转的情况下已达到其几乎准备脱离光元件356并且完成其对光元件356的擦拭的点。从图113-116可看出，擦拭件1076围绕光元件356的圆周擦拭超过180度。图117示出在已经脱离光元件356之后的擦拭件1076。如上所述，驱动机构1044可沿两个方向旋转框架1036。因此，参照图118，框架1036被示为沿与图113-117中所示的相反的方向上旋转(左框架1036现逆时针旋转并且右框架1036现顺时针旋转)。图118示出相同的两个擦拭件1076，其接合与图113中所接合的相对的表面并且开始擦拭相对的表面。图119示出框架1036的进一步前移和通过擦拭件1076进一步擦拭光元件356。框架1036继续旋转并且擦拭件1076继续以与图116和117中所示的相类似的方式擦拭，只是沿着相反的方向。图113-119示出当以上述方式旋转框架1036和擦拭件1076时擦拭光元件356的所有360度的圆周。因此，在藻类培养过程期间可清除光元件356的整个外周的碎屑，以优化光从光元件356的发射。
现参照图120和121，示出框架1036和连接板1080、1084的另一个示例性实施方案。本文所述的其它框架和连接板与图120和121中所示的框架1036和连接板1080、1084之间的类似部件可用相同的参考标号标识或者可用不同的参考标号标识。
在示出的示例性实施方案中，框架1036包括网孔型构造的上连接板1080和下连接板1084。由于上网孔连接板1080和下网孔连接板1084基本上相同，因此本文将仅详细描述一个。更具体地讲，网孔连接板1080、1084包括外圆形边沿1088、多个第一交叉构件1092和多个第二交叉构件1096。第一交叉构件1092和第二交叉构件1096是以所示方式基本上彼此垂直的并且是彼此交叉。这样，多个开口1100限定在连接板1080、1084中。此类开口1100允许光从连接板1080、1084的上面和下面(取决于连接板是上连接板还是下连接板)穿过连接板1080、1084并且进入容器32。具有更少开口或没有开口的和具有更固体材料的其它连接板可阻碍来源于连接板的上面和下面的光并且此类由阻碍的光将不进入容器中。当藻类培养过程所需要的光来源于容器32的上面或下面时，包括网孔连接板1080、1084是尤其重要的。在容器32的特定示出实施方案中，自然太阳光通过覆盖件1028进入容器32并且能穿过上网孔连接板1080并且进入容器32中。网孔连接板1080、1084的示出的示例性实施方案仅是包括从其穿过的开口以允许光穿过连接板的连接板的多种构造中的一种。许多其它网孔连接板构造是可能的并且在本发明的预期的精神和范围之内。
应当理解，网孔连接板1080、1084可与本文所公开的任何其它框架和容器一起使用。
也应当理解，尽管未示出，但框架1036可包括用于给框架1036提供浮力的漂浮装置并且框架可结合本文所公开的任何漂浮装置以及在本发明的精神和范围内的任何其它漂浮装置。
还应当理解，尽管图113-119中所示的容器32显著大于本文所公开的其它容器，但可以本文所公开的所有方式控制和操作图113-119中所示的容器32以培养藻类。例如，框架1036可以各种速度旋转，可以类似的方式引入和排出水和藻类，光元件356和中心光管320可类似于本文所公开的其它光元件和中心光管，包含在此容器32中的介质110的类型可类似于本文所公开的介质的其它类型，在此容器32中可培养所有类型的微生物，此容器32可包括与本文所公开的其它容器相似的气体和液体管理系统24、28，此容器32可包括与本文所公开的其它容器相类似的控制系统等。
参照图122，将描述控制器40与气体管理系统24、液体管理系统28、容器32、人造光系统37和ECD428的操作。系统20包括能够感应接触容器32的光的量和/或容器32周围环境中的光的量的光传感器314，例如由TexasInstruments,Inc.制造的数字光传感器型号TSL2550。即，传感器314可识别容器32是否在接收大量的光(例如，夏季晴天)，少量的光(例如，在一天的较早的时候，在一天的较晚的时候，在阴天的时候等)，或未接收光(例如，在日落之后或者夜间)。传感器314将第一信号发送到电机控制器302，其基于容器32接收的光的量控制容器32的电机224以旋转框架108和介质110。例如，如果容器32正接收大量的光，那么希望以相对高的速率(但是不是以从介质110中除去藻类的速率)旋转框架108和介质110，并且如果容器32正在接收少量的光，那么希望以较慢的速率旋转框架108和介质110以给容器32中的藻类提供更多时间来吸收光。此外，传感器314将第二信号发送到人造光控制器300，其与ECD控制器313连通和配合以在需要时控制人造光系统37和ECD428，从而将所需量的光37、72提供给容器32。例如，人造光系统37和ECD428可相互配合以启动人造光系统37的光源41和/或ECD428的光源41，从而将所需量的光发射到容器32和藻类上。在少量光或者没有光的情况下，可能有利的是启动人造光系统37和/或ECD光源41以将光发射到容器32和其内的藻类上，从而在由于缺少自然太阳光72而不会自然地发生光照阶段时促进光合作用的光照阶段。另外，例如，在环境温度可能升高并且由于导致温度升高而不希望直射太阳光72的情况中，可完全闭合ECD428的第一构件436和第二构件440并且可启动光源41中的一个或多个以提供所需量的光。另外，例如，ECD控制器313可通过与ECD电机432连通而控制第一构件436和第二构件440的位置，以选择性地控制容器32于外部因素(例如，太阳光和环境温度)的暴露。
继续参照图122，电机控制器302的操作计时器304确定在发生于容器32中的藻类培养处理期间何时启动和关闭电机224以及启动和关闭电机224多长时间。例如，操作计时器304确定为了在容器32中培养藻类框架108和介质110将旋转的速率。移除计时器306确定电机224何时旋转框架108和介质110以及旋转框架108和介质110多长时间以从介质110中除去藻类。移除计时器306还确定藻类的除去过程期间框架108和介质110的旋转速率。温度传感器316布置在容器32内以确定容器32内的水的温度，并且环境温度传感器480布置在容器32的外面以确定容器32的外侧的温度。如上所述，正确的水温对于有效藻类培养而言是重要的因素。将温度传感器316识别的水温和环境温度传感器480识别的环境温度发送到温度控制器308，其与ECD控制器313连通和配合以在需要时控制温度控制系统45和/或ECD428，从而正确地控制容器32内的水温。液体控制器310控制液体管理系统28，其控制液体引入容器32中和从容器32排出液体。气体控制器312控制气体管理系统24，其控制气体引入容器32中和从容器32排出气体。
水的pH对于有效培养藻类而言也是重要的因素。为了有效培养，不同类型的藻类需要不同的pH。系统20包括pH传感器484，pH传感器484识别容器32内的水的pH并且将所识别的pH传送至液体控制器310。对于容器32内的藻类培养而言，如果pH位于正确的水平，则液体控制器310不采取动作。换句话说，如果水的pH在不希望的水平，液体控制器310与液体管理系统28连通以采取必要的动作从而将水的pH调节到合适的水平。在一些示例性实施方案中，pH传感器484可布置在通过其从容器32转移水的外部管道中(参见图84)。在其它示例性实施方案中，pH传感器484可布置在容器32中。pH传感器484可为多种类型的传感器。在一些示例性实施方案中，pH传感器484可为离子选择电极并且与液体控制器310电耦接，并且系统20可包括酸泵、碱泵、容纳酸的酸罐以及容纳碱的碱罐。在此类实施方案中，当pH水平下降到所需水平以下时启动碱泵以将碱泵送到容器中从而将pH水平升高到所需水平，并且当pH水平升高到所需程度以上时启动酸泵以将酸泵送到容器中从而将pH水平降低到所需水平。
可以多种不同的方式使用系统20以获得多种不同的期望结果。以下涉及图123-126的描述举例说明了系统20的许多不同使用和操作中的几种以获得许多不同期望结果中的几种。下面的示例性使用和操作是为了示意性的目的并且并非旨在进行限制。许多其它类型的使用和操作是可预期的并且在本发明的精神和范围之内。
参照图123，示出系统20的第一种示例性操作。在此示例性操作中，系统20包括多个容器32。在步骤486，将水，相同种类的藻类(在图中用藻类#1表示)，和任何必需的营养物质(例如，二氧化碳、氮、磷、维生素、微量营养素、矿物质、海洋类型的硅等)引入各容器32中。容器32以所需(多种)方式操作以在其内培养藻类。在完成培养过程之后，在步骤488从所有的容器32排出藻类并且组合在一起。然后在步骤490，传送组合量的相似藻类以供进一步处理，从而形成单一类型的产品(例如油、燃料、可食用产品等)。
参照图124，示出系统20的第二种示例性操作。在此第二种示例性操作中，系统20包括多个容器32，其中每个容器32分别包括水、不同种类的藻类(在图中用藻类#1、#2、#3、#N表示)，和用于特定种类的藻类的任何必需的营养物质(参见步骤492)。由于系统20的此示例性操作包括不同种类的藻类，所以在需要时可将不同种类的营养物质引入各个容器32中。容器32以所需方式操作以在其内培养藻类。由于容器32在其内具有不同种类的藻类，所以为了有效地培养特定种类的藻类，各容器32的培养过程可不同。在完成容器32的培养过程之后，在步骤494从所有的容器32排出藻类并且组合在一起。然后转送组合量的不同种类的藻类以供进一步处理，从而形成单一种类的产品496。
参照图125，示出系统20的第三种示例性操作。在此第三种示例性操作中，系统20包括多个容器32，其中每个容器32分别包括水、相同种类的藻类(在图中用藻类#1表示)和用于藻类培养的任何必需的营养物质(参见步骤498)。容器32以所需(多种)方式操作以在其内培养藻类。在完成培养过程之后，在步骤500从各容器32排出藻类并且使藻类与从其它容器32排出的藻类保持分离。即使从各容器32排出的一定量的藻类是相同种类的藻类，在步骤502，独立地转送来自容器32的大量藻类以供进一步处理，从而形成独立的产品(在图中为产品#1、#2、#3和#N)。
参照图126，示出系统20的第四种示例性操作。在此第四种示例性操作中，系统20包括多个容器32，其中每个容器32分别包括水、不同种类的藻类(在图中用藻类#1、#2，#3、#N表示)，和用于特定种类的藻类的任何必需的营养物质(参见步骤504)。由于系统20的此示例性操作包括不同种类的藻类，所以在需要时可将不同种类的营养物质引入各个容器32中。容器32以所需方式操作以在其内培养藻类。由于容器32在其内具有不同种类的藻类，所以为了有效地培养特定种类的藻类，各容器32的培养过程可不同。在容器32的培养过程完成之后，在步骤506从各容器32排出藻类并且使藻类与从其它容器32排出的藻类保持分离。在步骤508，独立地转送来自容器32的大量不同的藻类以供进一步处理，从而形成独立的产品(在图中为产品#1、#2、#3和#N)。
现参照图127-130，容器32能够具有多种不同的形状，例如正方形、长方形、三角形、椭圆形或者任何其它的多边形或周边呈弧形的形状以及具有互补形状的部件以与容器32的形状相互配合。具有这些或其它形状的容器32能够以与本文所述的圆形容器32相同的方式执行。此外，框架108和介质110是可移动的以擦拭壳体76的内表面196。例如，可沿着线性路径前后移动框架108和介质110以擦拭内表面196。此类线性移动可平行于容器32的纵轴线(即，上和下)，垂直于纵轴线(即，左至右)，或者相对于容器32的纵轴线成一些其它角度。可通过能够在循环期间转换极性以提供前后移动的DC循环电机执行框架108和介质110的这些方式的移动。或者，电机可连接至有利于前后移动的机械联动装置。
下面是示出藻类培养系统20的示例性性能的示例性生产方案。提供这些实例是为了示意性的目的并且不旨在以任何方式限定系统20的性能或者系统20可用于培养藻类的方式。其它示例性生产方案是可预期的并且在本发明的预期的范围之内。
高为6英尺并且直径为3英寸的容器容纳约100英尺的介质并且填充约8.32升(2.19加仑)播种有小球藻(ChlorellaVulgaris)的水。容器以及相连的部件操作约7天。快速地旋转框架和介质以从介质移出小球藻并且从容器排出藻类。在2天内从8.32升(2.19加仑)培养水沉淀出约400ml的浓缩藻。重新用8.32升(2.19加仑)新鲜水填充容器并且允许保留在容器中的藻类(种藻)培养6天。6天之后，快速地旋转框架和介质以移出藻类，并且从容器排出藻类和水。这次，8.32升(2.19加仑)培养水产生550ml的浓缩藻。通过这些数据，可估算出，一百个8.32升(2.19加仑)的容器每6天可产生55升(14.5加仑)的浓缩藻。
另一个示例性生产方案包括三十(30)个容器，每个容器的高是30英尺并且直径是6英尺，具有28.3ft2的占有面积和850ft3的容积。因此，所有三十个容器提供总共约25,500ft3的容积并且覆盖约17,000ft2(或约0.40英亩)的面积。以包含约12体积%的二氧化碳的进料流将二氧化碳引入容器中。此示例性方案的藻类产率是每升每天4克藻类，其导致约1000吨藻类的年产率(假定三十个容器90%的利用率)并且每年消耗约2000吨二氧化碳。
现参照图131和132，示出另一种示例性微生物培养系统1104。示出的系统1104在行业中通常被称作滚道1104并且将在本文中将以此方式进行叙述。
滚道1104包括第一底部1108、第二底部1112和保持壁1116。第一底部1108是滚道1104中通常接合地板或地表面的最下面的底部。第二底部1112与第一底部1108向上间隔开并且取向成大致平行于第一底部1108。保持壁1116大致垂直地延伸并且大致垂直于第一底部1108和第二底部1112。第一底部1108和第二底部1112也接合保持壁1116的内表面1120以限定在第二底部1112上方的上部腔体1124和在第二底部1112下方的下部腔体1128。上部腔体1124和下部腔体1128彼此间隔开并且彼此独立，因此，流体不能从一个腔体转移至另一个腔体。在其它示例性实施方案中，上部腔体1124和下部腔体1128可流体连接，使得液体可从一个腔体流至另一个腔体。液体(例如水)可布置在上部腔体1124和下部腔体1128中的一个或两个中。藻类在上部腔体1124中培养，同时下部腔体1128可用于帮助除去藻类(下面更详细地描述)。
在示出的示例性实施方案中，滚道1104包括两个部分，右部部分1104A和左部部分1104B。或者，滚道1104可包括任何数量的部分(包括一个部分)并且在本发明的精神和范围之内。图131和132中的滚道1104的示出的形状和构造是为了示例性目的并且并非旨在进行限制。滚道1104能够具有在本发明的预期的精神和范围内的许多其它形状。
另外，在示出的示例性实施方案中，滚道1104还包括液体移动组件1132，布置在各部分1104A、1104B中的多个框架1136，和多个挡板1140。液体移动组件1132包括电机1144，耦接至电机1144并且可由电机1144旋转的电机输出轴1148，和耦接至电机输出轴1148并可与电机输出轴1148一起旋转的转子1152。滚道1104限定内部通道1156和两个外部通道1160。转子1152设置在内部通道1156中以沿所需方向驱动液体。
两组框架1136A、1136B布置在两个平行的、间隔开的排中，其中在各部分1104A、1104B中分别有一组框架。在示出的示例性实施方案中，各组框架包括五个框架1136。或者，任何数量的框架1136可布置在各排中并且在本发明的精神和范围之内。内部通道1156限定在多组框架1136A、1136B之间并且外部通道1160限定在框架1136A、1136B和保持壁1116之间。挡板1140布置在框架1136之间的间距中并且布置在多排框架的端部以帮助限定内部通道1156和外部通道1160并且帮助以所需方式移动水。
多个框架1136基本上相同，并且为了简化的目的，本文将描述单个框架1136。各框架1136包括集光器1164，中心光管320、上连接板1168和下连接板1172、串接在连接板1168、1172之间的介质110(未示出)、侧向支承板1176、在上连接板1168和下连接板1172之间延伸的第一组支承杆1180、在上连接板1168和侧向支承板1176之间延伸的第二组支承杆1184、漂浮装置1188、多个翅片1192、类似于上述底部支承件668的底部支承件668、截头圆锥形基座1196、从滚道1104转移藻类和液体的管道1200和下部腔体支承构件1204。
在示出的示例性实施方案中，集光器1164能够经由收集部分1164A收集光并且沿着传输部分1164B将光传输到沿着中心光管320的高度设置的发射器(未示出)，从而将光发射到滚道1104中。将光提供给滚道1104的内部的此示例性方式仅是用于照亮滚道1104的内部的多种不同类型的方式中的一种。例如，前述提供光的方式中的任一种，无论其是自然光还是人造光，均可单独地或者组合地结合到滚道1104中。此外，照亮滚道1104的其它方式旨在落于本发明的精神和范围之内。滚道1104的示出的示例性实施方案具有开放顶部，其允许额外的自然太阳光通过开放顶部进入滚道1104。或者，透明或半透明的覆盖件可覆盖滚道1104的顶部并且仍然允许自然太阳光穿透。
在示出的示例性实施方案中，漂浮装置1188在下连接板1172和侧向支承板1176之间取向。通过将漂浮装置1188设置在框架1136的底部附近，漂浮装置1188不阻碍自然太阳光穿透到上部腔体1124中。在其它示例性实施方案中，漂浮装置1188可设置在沿着框架1136的其它位置处，包括但不限于紧邻在上连接板1168的下方，在上连接板1168的上方，上连接板1168和下连接板1172之间的任何位置等。漂浮装置1188也可具有多种不同构造，例如上述那些构造，或者任何其它合适的构造，并且在本发明的精神和范围之内。
翅片1192连接至上连接板1168和下连接板1172并且在两者之间延伸。翅片1192从连接板1168、1172向外延伸并且从框架1136的纵向中心旋转轴线径向延伸。或者，翅片1192可以多种不同的方式连接至上连接板1168和下连接板1172并且相对于上连接板1168和下连接板1172设置，并且在本发明的预期的精神和范围之内。翅片1192从连接板1168、1172向外充分延伸，以布置在于内部通道1156与外部通道1160之间移动的液流中。
如上所述，底部支承件668与上述底部支承件668具有相似之处。在底部支承件668的此示出的示例性实施方案中，底部支承件668包括外边沿1208、中央接收器608和由外边沿1208支承的多个辊装置616。中心光管320穿过中央接收器608，其固定至中央接收器608并且防止管320的侧向移动。管320的底端最终固定至底部接收器1212，其由基座1196支承。因框架1136由于漂浮装置1188的浮力而在滚道1104内上升，因此从滚道1104排出液体使得框架1136在滚道1104中下降直到侧向支承板1176停靠在辊装置616上。如果在从滚道1104排出水之后希望框架1136旋转，则辊装置616有利于此类旋转。底部支承件668可包括任何数量的辊装置616以适应框架1136的旋转。在底部支承件668的外边沿1208和中央接收器608之间限定间隙或间距1216以允许藻类和液体通过底部支承件668滴下并且滴到截头圆锥形基座1196中。
截头圆锥形基座1196设置在框架1136的底部，位于滚道1104的下部腔体1128中。在示出的示例性实施方案中，基座1196由刚性、非挠性材料制成。基座1196的顶部是开放的并且与滚道1104的上部腔体1124流体连通以从上部腔体1124接纳藻类和液体。基座1196的底部也是开放的并且与管道1200流体连通以从滚道1104排出藻类和液体。基座1196包括给中心光管320的底端提供支承的基板1220和基部接收器1212。在基板1220中限定间隙或间距1224以允许藻类和液体通过基板1220并且朝向基座1196的开放底部滴下。
在示出的示例性实施方案中，下部腔体支承构件1204设置在下部腔体1128中，在第一底部1108和第二底部1112之间延伸，并且连接至第一底部1108和第二底部1112以为框架1136和第二底部1112提供垂直支承。下部腔体支承构件1204可具有不同的构造并且可以不同的方式支承框架1136，并且仍在本发明的预期的精神和范围之内。另外，框架1136可包括除了下部腔体支承构件之外的支承结构，用于为其提供支承。换句话说，框架1136可以多种不同的方式支承在滚道1104中并且仍在本发明的精神和范围内。
进一步参照图131和132，现在将描述滚道1104的操作。可用液体例如水将上部腔体1124填充到所需水平1228并且可将种藻引入上部腔体1124中。可选择性地启动液体移动组件1132以根据需要在滚道1104内移动水。例如，可启动电机1144以旋转转子1152，其进而沿一个方向在内部通道1156内移动水(沿如图131中所示的向下方向)。水到达内部通道1156的第一端1232并分开，其中一些水移动至其中一个外部通道1160中并且一些水移动至另一个外部通道1160中。然后水继续移动通过外部通道1160直到水到达内部通道1156的第二端1236。在内部通道1156的第二端1236处，来自两个外部通道1160的水混合并且通过内部通道1156朝向转子1152移动。当启动液体移动组件1132时水的此移动继续进行。液体移动组件1132的关闭停止，以在滚道1104内主动地移动水并且水将最终朝停滞状态移动。挡板1140设置在框架1136之间的间距内以更清楚地限定内部通道1156和外部通道1160并且帮助水在内部通道1156和外部通道1160中有组织的流动。在没有挡板的情况下，水可以更随机的方式移动通过滚道。翅片1192从框架1136延伸足够的距离以通过在内部通道1156和外部通道1160中移动水(这导致框架1136的旋转)而使它们接合。因此，当希望旋转框架1136时，启动液体移动组件1132。相反，当希望框架1136不旋转时，关闭液体移动组件1132。出于与上面结合设置在容器32内的框架108所述的那些相类似的原因，可以多种速度旋转框架1136。例如，框架1136可以第一较慢速度旋转和以第二较快速度旋转，当以第一较慢速度选自时，支承在介质110上的藻类基本上平均地暴露于光并且未从介质110中移出藻类，当以第二较快速度旋转时，从介质110中移出藻类以将藻类定位在水中。为了以多种速度旋转框架1136，可以可变的速度启动液体移动组件1132，从而以可变的速度移动水。布置在水中的藻类可落到上部腔体1124的底部并且落到基座1196中。通过管道1200将落入到基座1196中的藻类转移到基座1196的外面。在一些实施方案中，可能有利的是经由管道1200形成吸力以促使藻类从上部腔体1124移动至基座1196中。为了引发另一培养过程，用水再填充滚道1104并且用先前培养过程之后留下的藻类充当种藻。或者，可再次将藻类引入滚道1104中。
现参照图133，示出框架基座1240的另一个示例性实施方案。图131和132中所示的滚道和框架基座与图133中所示的滚道1104和框架基座1240之间的类似部件可用相同的参考标号标识或可用不同的参考标号标识。
在图133中示出的示例性实施方案中，滚道1104包括布置在下部腔体1128中、在所有框架1136的下方的单个框架基座1240。在此实施方案中，在所有框架1136上培养的藻类落入单个框架基座1240中。类似于图131和132中所示的滚道1104，可用管道1200形成吸力以促使藻类移动至底部1240中。
现参照图134，示出框架基座1244的另一个示例性实施方案。图131-133中所示的滚道和框架基座与图134中所示的滚道1104和框架基座1244之间的类似部件可用相同的参考标号标识或可用不同的参考标号标识。
在此示出的示例性实施方案中，框架基座1244是柔性的并且可以多种方式振动，从而帮助从基座1244排出藻类。由于基座的截头圆锥形的形状和在行业中被称作“鼠洞”的形式，藻类具有积聚在底部中的趋势，其中经由管道从基座的底部除去藻类，但是基座底部上方的藻类堆积在基座中使得不允许堆积的藻类落入底部以便通过管道除去。在此情况下，未从滚道除去藻类。为了补救此类情况，示出的柔性基座1244的示例性实施方案可振动以移出堆积的藻类，从而使得藻类落到基座1244的底部以便通过管道1200除去。柔性基座1244包括柔性壁1248，壁支承构件1252，和可支承在滚道1104的第一底部1108上的支承架1256。柔性壁1248由足够柔性但也足够耐用以经得住正常操作条件期间的振动的材料制成。示例性柔性材料包括但不限于乙烯树脂、橡胶、涂有橡胶的和/或经化学处理的帆布，复合夹层材料，交替柔性材料带等。壁支承构件1252为柔性壁1248提供必要的支承以维持柔性壁1248的所需形状并且确保柔性壁1248不被破坏。支承架1256为壁支承构件1252提供支承并且可与第一底部1108接合。
如上所述，柔性基座1244可以多种方式振动。在一些示例性实施方案中，液体，例如水可引入下部腔体1128中并且在其中搅动，其将导致柔性壁1248的搅动或振动。下部腔体1128内的水可根据需要搅动以振动柔性壁1248。在其它示例性实施方案中，可使用其它类型的振动装置，例如，一个或多个机械振动构件、超声波振动构件等，并且可耦接至柔性壁1248、壁支承构件1252或基座1244的一些其它部分以根据需要振动柔性壁1248。
现参照图135，示出框架1260和连接板1264的另一个示例性实施方案。本文所述的其它框架和连接板与图135中所示的框架1260和连接板1264之间的类似部件可用相同的参考标号标识或者可用不同的参考标号标识。
在示出的示例性实施方案中，框架1260包括网孔型构造的上连接板1264。此上网孔连接板1264可类似于图120和121中所示的网孔连接板1080、1084或者其它公开的替代形式。更具体地讲，网孔连接板1260包括外圆形边沿1268、多个第一交叉构件1272和多个第二交叉构件1276。第一交叉构件1272和第二交叉构件1276以所示的方式彼此基本上垂直并且彼此交叉。这样，多个开口1280限定在连接板1264中。此类开口1280允许光从上网孔连接板1264的上方穿过上连接板1264并且进入滚道1104。具有更少开口和更坚实材料的其它连接板可阻碍来源于连接板的上方的光并且此类阻碍的光不能进入滚道。由于用于藻类培养过程的至少一些光可能来源于滚道1104的上方(例如，自然太阳光)，所以包括上网孔连接板1264在滚道应用中可能尤其重要。示出的上网孔连接板1264的示例性实施方案仅是包括通过其的开口以允许光穿透连接板的多种构造的连接板中的一种。许多其它网孔连接板构造是可能的并且在本发明的预期的精神和范围之内。此外，下连接板1284也可具有与上网孔连接板1264相似的或不同的网孔构造。
现参照图136-138，示出滚道1104和液体移动组件的多个附加示例性实施方案。图131和132中所示的滚道和液体移动组件与图136-138中所示的滚道1104和液体移动组件之间的类似部件可用相同的参考标号标识或可用不同的参考标号标识。
参照图136，液体移动组件1288包括设置在滚道1104的外部通道1160中的多个泵1292，其中在各框架1136附近分别布置一个泵1292并且各泵1292具有在框架1136的翅片1192附近的排出口。此实施方案形成与上述以及图131和132中所示相类似的水移动路径。或者，多个泵1292可设置在内部通道1156中，其中在各框架1136附近分别设置一个泵1292并且各泵1292具有邻近框架1136的翅片1192的排出口。
参照图137，液体移动组件1296包括单个泵1300和歧管1304，两者均设置在内部通道1156中。歧管1304包括与泵1300的排出口和多个排出孔1312流体连通的单个入口1308，其中每个框架1136具有一个排出孔1312。各排出孔1312布置在它们各自的框架1136的翅片1192附近以将水移动至与翅片1192接合。此实施方案形成与上述以及图131、132和136中所示相类似的水移动路径。或者，泵1300和歧管1304可设置在其中一个外部通道1160中，或者液体移动组件1296可包括两组泵1300和歧管1304，其中一组泵1300和歧管1304设置在一个外部通道1160中，而另一组泵1300和歧管1304设置在另一个外部通道1160中。在此类实施方案中，歧管1304的排出孔1312被构造成对应于各自框架翅片1192的位置。即，例如，各歧管1304可包括在其仅一侧中的五个排出孔1312以与其五个相应的框架1136的翅片1192对准。
参照图138，液体移动组件1316可布置成距框架1136一定距离。在此类实施方案中，液体移动组件1316控制水从所述距离流动，但是滚道1104被构造成引导正在移动的水穿过框架1136并且与翅片1192相接触，从而旋转框架1136。此液体移动组件1316可具有任何构造，只要它能够以所需方式旋转框架1136。
现参照图139，示出微生物培养系统1320的另一个示例性实施方案。示出的系统1320在行业中通常被称作滚道1320并且在本文中将以此类方式进行叙述。图131和132中所示的滚道与图139中所示的滚道1320之间的类似部件可用相同的参考标号标识或可用不同的参考标号标识。
此滚道1320的示出的示例性实施方案包括多个模块化框架单元，其是彼此均匀的并且可根据需要单独地安装以在设计和安装滚道1320时为用户提供灵活性和多样性。每个模块化框架单元包括框架1136和壳体1324。框架1136基本上类似于上述以及图131和132中示出的框架。壳体1324包括彼此间隔开并且布置在框架1136的相对侧上的第一壁1328和第二壁1332。第一壁1328和第二壁1332各包括朝向框架1136延伸的一对向内翻转的凸缘1336、1340。在相对的第一壁1328和第二壁1332的向内翻转的凸缘1336、1340之间提供间距以将翅片1192暴露于在内部通道1156和外部通道1160中进行的水移动。第一壁1328和第二壁1332发挥与上述并在图131和132中示出的挡板1140相类似的功能，即，第一壁1328和第二壁1332帮助限定内部通道1156和外部通道1160并且帮助以所需方式移动水。
现参照图140，示出微生物培养系统1344的另一个示例性实施方案。示出的系统1344在行业中通常被称作滚道1344并且在本文将以此类方式进行叙述。图131、132和139中所示的滚道与图140中所示的滚道1344之间的类似部件可用相同的参考标号标识或可用不同的参考标号标识。
在示出的示例性实施方案中，示出多个滚道1344并且将它们设置在池塘或其它大水体1348中。每个滚道1344均为模块化的，并且因此，可将任何数量的滚道1344可设置在水体1348中(即，装入水体中的任何数量)。每个滚道1344包括通过多个间隔开的支承构件1356支承的保持壁1352。保持壁1352隔出水体1348的一部分以提供更小的、更易于管理量的水，其由液体移动组件1360控制。另外，在各滚道1344中培养的藻类比不存在保持壁1352时更易于控制。在隔出滚道1344的情况下，液体移动组件1360可以与上述以及图131和132中所示相类似的方式在滚道1344中移动水。在示出的示例性实施方案中，水体1348提供操作滚道1344和培养藻类所需的所有水。在此实施方案中不需要单独的水源。管道可连接至设置在水体1348中的各滚道1344以除去在各滚道1344中培养的藻类。或者，可从隔开的滚道1344释放藻类并且允许藻类与隔开的滚道1344外侧的水体1348相混合。在此类可选方案中，管道连接至水体1348以从水体1348除去藻类。
现参照图141，示出微生物培养系统1364的另一个示例性实施方案。图1和2中所示的微生物培养系统与图141中所示的微生物培养系统1364之间的类似部件可用相同的参考标号标识或者可用不同的参考标号标识。
图141中所示的系统1364与图1和2中所示的系统具有许多相似之处。本文将详细描述至少一些不同之处。在示出的示例性实施方案中，系统1364利用与图1和2中所示的系统不同的化合物培养藻类。更具体地讲，示出的系统1364将有机碳化合物1368引入容器32中以供微生物消耗，而不是图1和2中所示的系统中的二氧化碳。可使用有机碳化合物培养某些微生物。因为有机碳化合物提供碳和微生物的培养所需要的能量，所以培养此类微生物也可不需要光。示例性微生物包括但不限于蛋白核小球藻、三角褐指藻、莱茵衣藻、小球藻、海生咸胞藻(Brachiomonassubmarina)、微小小球藻(Chlorellaminutisima)、C.regularis、C.sorokiniana等，以及其它类型的异养的和混合养的微生物。有机碳化合物可为可被微生物消耗的多种形式。示例性有机碳化合物包括但不限于糖，甘油，玉米糖浆，来自乙醇生产设施的蒸馏谷物，葡萄糖，醋酸盐，TCH，循环中间体(例如，柠檬酸和一些氨基酸)等。
应当理解，图141中所示的系统1364与本文所公开的其它系统具有类似的结构元件、类似的功能并且由以类似的方式控制。
现参照图142-145，示出另一种示例性微生物培养系统1400。图142-145中所示的系统1400与本文所述并在附图中示出的其它系统之间的相似之处可用类似的参考标号来标识或可用不同的参考标号来标识。
尤其参照图142-144，系统1400包括保持壁1404、耦接至并且覆盖保持壁1404的覆盖件1408、设置在保持壁1404内的支承结构1412、耦接至支承结构1412的多个介质框架108、耦接至多个介质框架108的介质110、耦接至多个介质框架108的驱动机构1416、液体管理系统28和气体管理系统24。
在示出的示例性实施方案中，保持壁1404大致呈矩形并且包括共同限定保持壁腔体1436的前部1420、后部1424、两端1428和底部1432。保持壁1404可由多种材料制成，这些材料包括例如夯土、金属、混凝土、玻璃纤维、沥青或能够支承和保持系统1400的内容物的任何其它材料。衬垫1440(参见图144)可为与保持壁1404分开的元件，可设置在保持壁腔体1436中，可接触并耦接至保持壁的内表面以覆盖壁，并且最终抑制保持壁暴露于保持壁腔体1436内的内容物中。或者，衬垫1440可为对保持壁1404的内表面进行的处理。总之，优选的是衬垫1440具有疏水特性和/或为液体不可透过的。另外，衬垫1440可为光滑的。在一些示例性实施方案中，衬垫1440可由三元乙丙橡胶(EPDM)制成。在其它示例性实施方案中，衬垫1440可由聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或任何其它合适的材料制成。衬垫1440可具有多种不同厚度，这取决于衬垫1440的所用材料和所需性能。在示例性实施方案中，衬垫1440可由EPDM制成，并且可具有约45密耳的厚度。在其它示例性实施方案中，衬垫1440可为对保持壁1404的内表面的化学处理，以使保持壁1404的内表面为不透液体的。示例性化学物质包括但不限于压力喷浆(gunnite)。这些实例并非旨在进行限制，并且衬垫1440能够由其它材料制成，具有其它厚度，具有其它特性且仍可在本发明的预期精神和范围之内。
保持壁1404的顶部为敞开的，并且覆盖件1408耦接至保持壁1404以覆盖保持壁1404的敞开式顶部。在示出的示例性实施方案中，覆盖件1408包括结构构件1444和横跨在结构构件1444之间的材料1448。另外，在示出的示例性实施方案中，材料1448由透明或半透明材料制成，这些材料例如树脂玻璃、复合膜(polyfilm)、聚碳酸酯、玻璃、任何其它塑料或任何其它类型的透明或半透明材料。在其它示例性实施方案中，覆盖件1408的材料1448可由不透明材料(例如不透明塑料、金属或任何其它类型的不透明材料)制成。
覆盖件1408的材料1448可具有多种不同厚度，这取决于所用材料和结构要求。在一些示例性实施方案中，材料1448的厚度可为2、4或6密耳。在其它示例性实施方案中，材料1448可具有其中使用了材料1448的两层的双层构造。在此类示例性实施方案中，每层可为2、4或6密耳。应当理解，材料1448可由任何数量的层构成，并且每层可具有任何厚度且在本发明的预期精神和范围之内。
返回到示出的示例性实施方案，覆盖件1408形成为呈三维三角形的形状并且包括斜边表面1452、垂直表面1456和两个端面1460。这种特殊的三角形基本上对应于30-60-90三角形，其中斜边1452与保持壁1404的顶部之间为30度角，斜边1452与垂直表面1456之间为60度角，并且垂直表面1456与保持壁1404的顶部之间为90度角。在示出的示例性实施方案中，三角形覆盖件1408的斜边表面1452面向太阳在整天的大部分时间里所占据的半球。例如，如果系统1400的取向位于地球北半球，则斜边1452将朝向南半球，因为太阳在整天内和在全年的大部分时间里都占据南半球。相反，如果系统1400设置在地球的南半球，则斜边1452将朝向北半球，因为太阳在整天内和在全年的大部分时间里都占据北半球。斜边1452被如此布置以通过向光提供低阻力(或低反射)来增加光穿透覆盖件1408并进入系统1400的内部。三角形覆盖件1408的垂直表面1456可包括反射表面以抑制光从其逸出并将光反射回保持壁1404的腔体1436中。三角形覆盖件1408的端面1460在一些实施方案中可包括类似的反射表面，并且在其它实施方案中可不包括反射表面。
图142-144中所示的覆盖件1408的形状和构造仅为可与系统1400一起使用的覆盖件的多种可能形状和构造中的一种。覆盖件的任何形状和构造均可与系统1400一起使用，并且可在本发明的预期的精神和范围之内。例如，参照图153，覆盖件1408’可大致呈半圆柱形并且包括两个端面1460’和弧形顶面1464。或者，覆盖件1408可包括其它形状和构造，例如立方形、三维矩形、其它三角形形状(例如三维等边三角形)或任何其它形状和构造。
返回到图142-144，支承结构1412包括大致中空矩形顶部构件，该顶部构件包括前杆1468、后杆1472以及在前杆1468和后杆1472之间延伸的两个端杆1476，从而在支承结构1412中形成开口1480。支承结构1412还包括多个支承腿1484，支承腿1484在其顶端耦接至所述顶部构件并且使其底端接合和/或耦接至保持壁1404的底部1432。在其它示例性实施方案中，支承结构1412可通过多种方式例如焊接、结合、紧固、粘附或任何其它类型的永久或暂时耦接方式中的任一种而耦接至保持壁1404的前部1420、后部1424和端部1428中的一个或多个的内表面。支承结构1412可由多种不同材料制成，这些材料包括例如金属、混凝土、塑料或能够支承介质框架108、介质110、支承在介质框架108和介质110上的微生物以及支承结构1412上的任何其它负载的重量的任何其它坚固材料。
支承结构1412适于将介质框架108支承在保持壁1404的底部1432上方的一定距离处。更具体地讲，轴承组件1488耦接至支承结构1412的前杆1468和后杆1472的顶面，以接纳介质框架108的支承轴120的端部。轴承组件1488使支承轴120以很小的阻力相对于支承结构1412旋转，并因此使介质框架108也相对于支承结构1412旋转。因此，在示出的示例性实施方案中，介质框架108具有基本上垂直于保持壁1404的纵向范围延伸的纵向范围。在其它实施方案中并且参照图154，介质框架108可具有基本上平行于保持壁1404的纵向范围延伸的纵向范围。在此实施方案中，轴承组件1488可耦接至支承结构1412的端杆1476的顶面。在其它实施方案中，介质框架108可具有在不同于相对于保持壁1404的纵向范围为平行和垂直的取向上延伸的纵向范围。在其它实施方案中，各介质框架108各自可相对于彼此在不同取向上具有纵向范围，从而使介质框架108相对于保持壁1404的纵向范围在多个取向上具有纵向范围。
继续参照图142-144，驱动机构1416包括电机1492、电机1492的输出轴1496和耦接至输出轴1496的驱动链1500。两个齿轮或其它耦接装置1504耦接至多个介质框架108的每个轴120的单个端。在示出的示例性实施方案中，驱动链1500耦接至齿轮1504的前齿轮或第一齿轮1504A。耦接链1508耦接至同一介质框架108的齿轮1504的后齿轮或第二齿轮1504B和第二介质框架108的齿轮1504的后齿轮或第二齿轮1504B。第二耦接链1508耦接至第二介质框架108的前齿轮或第一齿轮1504A和第三介质框架108的前齿轮或第一齿轮1504A。相邻的介质框架108通过额外耦接链1508继续以此方式耦接在一起，以在所有介质框架108之间提供菊花链耦接，使得驱动机构1416旋转第一介质框架108并且第一介质框架108的旋转引起其它介质框架108旋转。
应当理解，这仅为用于旋转介质框架108的一种构造，并且元件的许多其它机构和构造可用于旋转介质框架108且可在本发明的预期的精神和范围之内。例如，系统1400可包括用于驱动介质框架108的多个电机1492。在此实例中，系统1400可针对每个介质框架108包括一个电机1492，或者每个电机1492可驱动多个介质框架108。另外，例如，系统1400可包括其它元件例如皮带、链轮等以将介质框架108耦接在一起，从而将旋转从一个介质框架108传递至下一个介质框架108，并且此类耦接元件可以多种方式耦接至介质框架108，这些方式例如螺线型构造、皮带轮或有利于从一个元件到另一个元件的旋转传递的任何其它类型的耦接。这样的一个实例可包括耦接至单个无限循环带的单个电机，该无限循环带接合耦接至介质框架的轴、链轮、皮带轮或其它耦接装置，并且皮带随电机的旋转使所有介质框架旋转。
也应当理解，在系统1400的其它示例性实施方案中，系统1400可不包括用于旋转介质框架108的驱动机构。在此类示例性实施方案中，介质框架108可为不旋转或不移动的介质框架108。
尤其参照图144，液体管理系统28和气体管理系统24可类似于本文所述和示出的微生物培养系统的其它示例性实施方案中公开的液体管理系统28和气体管理系统24。液体管理系统28分别通过一个或多个进液口1512和一个或多个出液口1516来控制将液体引入保持壁腔体1436中和将液体从其中除去。在示出的示例性实施方案中，保持壁1404对限定在底部1432中的贮槽或接收器1518进行限定，并且一个或多个出液口1516与贮槽1518流体连通。贮槽1518提供较深的液体部分，通过该部分排出来自保持壁腔体1436的液体。该较深的液体部分抑制出液口1516在排出液体时从顶部空间1528抽吸空气。此外，液体管理系统28通过从腔体1436中除去微生物可有助于从腔体1436中除去微生物，同时从腔体1436中除去液体。然后，可将包含微生物的液体向下游转移至分离过程以从液体中分离微生物。分离后，液体管理系统28可循环使用液体并将液体重新引入腔体1436中。
气体管理系统24分别通过一个或多个进气口1520和一个或多个出气口1524来控制将气体引入保持壁腔体1436中和将气体从其中排出。如上关于其它示出和描述的微生物培养系统所述，可将具有多种不同组成的许多类型的气体引入系统1400中以培养各种微生物。引入腔体1436中的气体占据液体的顶面1532与覆盖件1408之间的顶部空间1528。此外，从系统1400中排出的气体可以多种方式排出，例如直接排放到环境中，排入其它保持壁腔体中以进行进一步的生物培养，循环回到同一腔体中，在排放到环境中之前进行额外处理以净化，排回到制造工厂等。
系统1400内的环境控制可为一个重要操作，并且液体管理系统28和气体管理系统24可用于有助于环境控制。例如，可将pH传感器1536、液体温度传感器1540和一般由参考标号1544表示的任何其它环境传感器或控制装置引入液体管理系统28的再循环回路1548中。或者，pH传感器1536、液体温度传感器1540以及其它传感器和控制装置可设置在系统1400内不同于再循环回路的位置处，例如腔体1436。
再循环回路1548将出液口1516与进液口1512连接，以将从腔体1436中除去的液体输送回腔体1436。再循环回路1548中元件的存在提供了确定系统1400内液体的状态的能力，并且将该液体状态传送至用户和/或合适的控制器。例如，pH传感器1536使系统确定系统1400内液体的pH。PH控制在微生物培养中是很重要的，因为微生物对pH很敏感，并且超出最佳pH范围之外的细微变化可对微生物培养的有效性产生负面影响。液体温度也同样如此。超出最佳液体温度范围之外的细微变化可对微生物培养的有效性产生负面影响。
如一般由再循环回路1548中的元件1544所表示，多种装置可并入再循环回路1548(或系统1400内的其它位置)中，以监测和/或控制系统1400中的液体环境，因为液体的最佳控制对有效地培养微生物是重要的。示例性元件包括但不限于营养物质传感器、营养物质注射器、酸和/或碱注射器(控制pH)、换热器(控制温度)、用于清洁和/或消毒的化学物注射器、用于充气或二氧化碳输送的气体注射器、任何其它监测装置或任何其它处理装置。另外，例如，气体管理系统24可控制顶部空间1528内气体的组成，以控制腔体1436内液体的pH。顶部空间1528中的二氧化碳水平会影响液体的pH。升高或降低顶部空间1528内二氧化碳的水平使得可根据需要调节液体的pH水平。
如上所述，液体管理系统28和气体管理系统24可用于控制系统1400内的环境。在一些示例性实施方案中，可能有利的是，液体管理系统28和气体管理系统24有针对性地为微生物提供压力环境。在一些情况下，向微生物提供压力环境可促进或加快培养。当微生物的培养环境超出理想环境时，压力环境存在。因为系统1400可培养多种生物并且每种生物可具有不同的理想培养环境，所以系统1400能够调节多种不同的环境特性以向多种不同生物提供压力环境。可经改变以提供压力环境的示例性环境特性包括但不限于pH、温度、营养物质耗竭、化学物添加等。
现参照图142-145，示出的介质框架108和介质110类似于早先所述和示出的介质框架和介质。在示出的示例性实施方案中，介质框架108包括间隔开的支承板112、116、耦接至支承板112、116并且在两者之间延伸的中心轴120、以及耦接至支承板112、116并且在两者之间延伸的多个支承构件336。另外，在示出的实施方案中，介质110类似于图6-8中所示的介质110，并且耦接至支承板112、116并在两者之间延伸。应当理解，介质110可为本文所述和示出的多种类型的介质中的任一种以及任何可能的替代形式或等同形式。此外，多种类型的介质110可以所描述和示出的方式中的任一种以及任何可能的替代方式或等同方式耦接至支承板112、116。
在图142-145中所示的介质框架108的实施方案中，介质110以基本上平行于介质框架108的纵向范围在支承板112、116之间延伸。应当理解，介质110可以其它方式耦接至介质框架108并且相对于其取向。例如，参照图146，介质110可在基本上垂直于介质框架108的纵向范围的平面内围绕介质框架108缠绕。在此实施方案中，介质框架108可包括额外支承构件336，额外支承构件336在支承板112、116之间在支承板112、116的周边处或周边附近延伸，以便提供支承板112、116之间可耦接介质110的表面。额外支承构件336可在支承板112、116之间在不同于支承板112、116的周边的位置处延伸，以提供支承板112、116之间可耦接介质110的一个或多个表面。在一些实施方案中，同心表面可由在支承板112、116之间延伸的多组同心布置的支承构件336提供。
作为另一个实例并且参照图147，介质110可在支承板112、116之间围绕介质框架108螺接。在此实施方案中，介质框架108可包括额外支承构件336，额外支承构件336在支承板112、116之间在支承板112、116的周边处或周边附近延伸，以便提供支承板112、116之间可耦接并螺接介质110的表面。额外支承构件336可在支承板112、116之间在不同于支承板112、116的周边的位置处延伸，以提供支承板112、116之间可耦接并螺接介质110的一个或多个表面。在一些实施方案中，同心表面可由在支承板112、116之间延伸的多组同心布置的支承构件336提供。
在图142-147中所示的实施方案中，介质框架108呈圆柱形并且具有大于其直径的长度。在一些实施方案中，介质框架108的长度可为介质框架108的直径的三倍。
应当理解，介质框架108可具有不同于图142-147中所示那样的多种形状和大小，并且可在本发明的预期的精神和范围之内。
例如并且参照图148，示出介质框架108的一种示例性替代形式并且其包括大于介质框架108的长度的直径。
作为另一个实例并且参照图149，示出介质框架108的另一种示例性替代形式并且其包括矩形三维形状。在此实施方案中，支承板112、116呈方形，并且介质110耦接至方形支承板112、116并在两者之间延伸。支承板112、116可以任何距离彼此间隔开，以有利于不同长度的介质框架108。支承板112、116也可为矩形或任何其它多边形形状并且可在本发明的预期的精神和范围。
作为另一个实例并且参照图150，示出介质框架108的另一种示例性替代形式并且其包括立方体形状。在此实施方案中，支承板112、116呈方形，并且介质110耦接至方形支承板112、116并在两者之间延伸。在该实施方案中，介质框架108的长度基本上类似于方形支承板112、116的宽度，从而提供介质框架108的立方体形状。
作为另一个实例并且参照图151，示出介质框架108的另一种示例性替代形式并且其包括矩形框架1550，矩形框架1550具有两个间隔开的侧面1550A和在两侧1550A之间延伸的两端1550B，这两者一起限定框架1550中的开口1554。或者，框架1550能够具有多种不同形状，包括但不限于正方形、三角形、圆形、椭圆形或任何其它多边形或周边呈弧形的形状。在示出的实施方案中，介质110耦接至两侧1550A并且以基本上平行于端部1550B延伸跨过开口1554。或者，介质110可以多种其它方式耦接至框架1550并相对于其延伸，这些方式例如平行于侧面1550A、与侧面1550A呈对角线关系等。该示出的示例性介质框架108基本上比本文所述和示出的其它介质框架108狭窄。
作为另一个实例并且参照图152，示出介质框架108的另一种示例性替代形式并且其包括多个矩形框架1550(类似于图151中所示的框架1550)，多个矩形框架1550经由耦接构件1558耦接在一起以提供具有多个基本上平行的矩形框架的刚性装置。多个耦接在一起的框架1550包括供旋转的单个轴120。该示例性介质框架108中的各个框架1550也可通过用选择性可固定紧固件、选择性可固定结合或任何其它选择性可固定或选择性可拆卸耦接装置和方式将各个框架1550耦接至介质框架108而从介质框架108中移除。
返回到图142-147中所示的实施方案，系统1400包括单排介质框架108。应当理解，系统1400可包括不同于图142-147中所示的保持壁腔体1436内的不同构造的介质框架108。
例如并且参照图155，系统1400可包括两个并排介质框架108。在此示例性实施方案中，支承结构1412包括合适的构造以适于多排介质框架108。在示出的示例性实施方案中，支承结构1412包括两个矩形支承结构1412A、1412B，其中一者围绕多排介质框架108中的每一个。每个围绕的支承结构1412A、1412B包括前杆1468A、1468B、后杆1472A、1472B、每端一个端杆1476A、1476B和支承腿1484A、1484B。因为该实施方案包括多排介质框架108，所以支承结构1412必须支承两排支承轴120。布置在保持壁1404的前部1420和后部1424附近的支承轴120的端部分别由支承在第一支承结构1412A的前杆1468A和第二支承结构1412B的后杆1472B上的轴承组件1488支承。在保持壁1404的中间附近的轴120的端部由第一支承结构1412A的后杆1472A和第二支承结构1412B的前杆1468B支承。
在替代示例性实施方案中，支承结构1412可包括前杆、后杆、每端一个端杆和布置在两个并排介质框架108之间的一个或多个中杆。一个或多个中杆支承轴承组件1488，轴承组件1488能够接纳在保持壁1404的中间附近的介质框架轴120的端部。
应当理解，系统1400可包括任何数量的多排介质框架108，并且支承结构1412可具有合适的构造以适于多排介质框架108。
在图155中示出的示例性实施方案中，系统1400包括一个用于驱动每排介质框架108的驱动机构1416。或者，可采用单个驱动机构1416来旋转所有排中的所有介质框架108并且适于此旋转，系统1400包括链条或其它耦接装置以将所有介质框架108耦接在一起，使得第一介质框架108经由驱动机构1416的旋转引起所有介质框架108旋转。另外，在该替代方式中，可采用任何数量的驱动机构1416来旋转多排中的介质框架108，例如，一个驱动机构供每个介质框架使用，一个驱动机构供多个介质框架使用等。
保持壁1404可具有不同于图142-144中所示那样的形状和构造。例如并且参照图156，保持壁1404可为具有中空中心部分的三维形椭圆体。在此示例性实施方案中，保持壁1404由外保持壁1404A和内保持壁1404B构成。介质框架108布置在内保持壁1404B和外保持壁1404A之间，并且支承结构1412与保持壁1404互补成形以支承用于接纳介质框架轴120的端部的轴承组件1488。另外，例如，保持壁可为具有将保持壁分成两半的分隔壁的三维形椭圆体或矩形体。在此示例性实施方案中，保持壁可由外保持壁和内分隔壁构成，内分隔壁纵向延伸穿过保持壁的中心，从保持壁的相对端开始作短暂终止，然后在分隔壁的端部处形成开口。介质框架可一直沿着盆形体布置在外保持壁和分隔壁之间，并且用于支承介质框架的支承结构与外保持壁和分隔壁互补成形以支承用于接纳介质框架轴的端部的轴承组件。另外，在此实例中，单个覆盖件可跨越整个盆形体以覆盖保持壁内的内容物。另外，例如，任何数量的盆形体各自可使其保持壁围绕其周边延伸，并且盆形体可邻近或邻接彼此设置。单个覆盖件可跨越盆形体以覆盖盆形体内的内容物。在另一个实施例中，单个盆形体可包括围绕其周边的保持壁和延伸跨过盆形体以将盆形体分成两个不同部分的分隔壁。分隔壁可以任何方式和以任何角度延伸跨过盆形体，以将盆形体分成两个不同部分。介质框架及其相关的支承结构可设置在两个不同部分中的每个中。单个覆盖件可延伸跨过盆形体以覆盖盆形体的两个部分。
应当理解，保持壁1404可具有以任何其它弧形或多边形方式成形的周边并且具有任何内部特性，并且仍可在本发明的预期的精神和范围之内。
由于已经描述了微生物培养系统1400的结构，这里将描述系统1400的操作。关于微生物培养系统1400的操作的以下描述仅举例说明了用于操作系统1400的多种可能的方式中的一个例子。以下描述并非旨在对微生物培养系统1400和操作方式进行限制。
尤其参照图142-144，液体管理系统28将液体引入保持壁1404中。仅为了描述的目的并且不旨在限制本发明的精神和范围，这样一种可与系统1400一起使用的液体为水。为了简单和简洁起见，当描述系统1400的操作时，在下文中提及的是水。保持壁1404内的水位1532可相对于介质框架108位于各个高度。在示出的示例性实施方案中，将水引入保持壁1404中，直到介质框架108部分地浸没在水中。介质框架108可使其任何部分浸没在水中并且可在本发明的预期的精神和范围之内。例如，介质框架108可浸没三分之一。或者，介质框架108可在较大或较小的程度上部分地浸没在水中。在其它示例性实施方案中，介质框架108可完全浸没在水中。
继续参照图142-144，气体管理系统24将气体引入限定在水面1532和覆盖件1408之间的顶部空间1528中。介质框架108中未浸没在水中的部分直接暴露于顶部空间1528中的气体中。控制气体管理系统24以确保合适的气体组成存在于顶部空间1528中，从而有利于有效的微生物培养。
在系统1400中培养微生物，并且可以多种方式将其引入保持壁腔体1436中和介质框架108上。例如，液体管理系统28可使用通过进水口1512泵送的水将微生物引入腔体1436中。另外，例如，微生物可从上一个培养周期一直保留在腔体1436中和/或介质框架108上。这种将微生物引入系统1400的方式通常被称为微生物接种。另外，例如，可将覆盖件1408或其某个部分从保持壁1404中移除或移位，可将微生物引入保持壁腔体1436中和/或介质框架108上，并且可更换覆盖件1408以密封系统1400内的环境。存在将微生物引入腔体1436中和介质框架108上的其它方式并且其在本发明的预期的精神和范围之内。
类似于此前描述和示出的微生物培养系统，驱动机构1416可出于各种原因以多种方式旋转介质框架108。例如，介质框架108可以第一方式旋转以促进微生物的培养并且可以第二方式旋转以收获微生物。在第一方式中，介质框架108可以较慢的速率旋转，例如以每分钟一转连续旋转、或周期性旋转(例如四分之一转持续10秒并且每10分钟进行重复)，从而促进微生物的培养。以该第一方式的旋转可通过控制微生物在太阳光中的暴露量、温度控制等促进培养。以第二方式，介质框架108可以较快的速率(例如，每分钟30转)旋转以从介质110中移出微生物。离心力结合水的顶面1532对微生物的冲击和由穿过水引起的水动力转向(hydrodynamicsheer)使微生物从介质110中移出，从而使微生物悬浮在水中。水和微生物的混合物可经由液体管理系统28通过出水口1516从保持壁腔体1436中除去。可向下游发送水和微生物的混合物以供进一步处理，例如分离和干燥。如上所述，在从水中除去微生物后，水可经由液体管理系统28重新引入/再循环回到保持壁腔体1436中。或者，在除去液体后，可旋转介质框架108以移出微生物。这种收获方式可称为“甩干(dryspin)”。另外，在该替代方式中，可针对收获周期将保持壁腔体1436内的水位1532调节至不同于培养期间所用的水平。例如，为了收获，可在旋转介质框架108之前，从培养期间所用的水平降低或升高水位1532。
取决于环境条件、所培养的微生物种类、用户需要培养的微生物的性能和数量以及各种其它参数，培养周期的长度可相差很大。在一些示例性实施方案中，一个收获周期可为48小时。在其它示例性实施方案中，一个收获周期可为24小时。在其它示例性实施方案中，可能不会定期收获微生物本身，但相反可收获来自微生物的分泌物。例如，微生物可在介质110上生长至所需密度/数量，然后可冲洗分泌物例如代谢副产物、烃类、乙醇、糖类、蛋白质、氧气、氢气、甲烷等，或者以其它方式将其排入液体中或释放到顶部空间1528中，然后再从液体和/或顶部空间1528中收获这些分泌物。应当理解，本文所公开的培养系统及其等同形式能够具有任何长度和任何类型的收获周期，并且仍在本发明的预期的精神和范围之内。
现参照图157和158，示出旋转介质框架108的一种替代示例性方式。在该示出的示例性实施方案中，介质框架108包括从一个或两个支承板112、116的外表面延伸的多个翅片或突出部1562，并且系统1400可包括泵或能够调节水移动通过保持壁腔体1436的速度的其它水移动装置。在一些示例性实施方案中，无需单独的泵来控制水移动通过腔体1436的速度。相反，液体管理系统28通过由进水口1512引入水能够控制水的速度。移动通过腔体1436的水接合介质框架108的翅片1562，从而使介质框架108旋转。当需要缓慢旋转介质框架108时，水以较慢的速率移动通过保持壁腔体1436。当需要快速旋转介质框架108时，水以较快的速率移动通过保持壁腔体1436。可以多种不同速率和严格控制的方式控制水的速度，以便对介质框架108提供精确和可控的旋转。在图157和158中所示的示例性实施方案中，八个翅片1562从每个支承板112、116延伸并且翅片1562大致呈扁平和平面形状。应当理解，任何数量的翅片1562可从每个支承板112、116延伸，并且翅片1562可具有任何形状并在本发明的预期的精神和范围之内。也应当理解，翅片1562可以任何距离从一个或两个支承板112、116向外延伸或突出。例如，翅片1562可以0.5英寸、0.75英寸、1.00英寸、2.00英寸、5.00英寸或任何其它距离从支承板112、116中的一个或多个向外突出。
在一个替代示例性实施方案中并且参照图159，翅片1562A具有图157和158中所示的翅片1562的替代形状。更具体地讲，每个示例性翅片1562A具有第一构件1566和第二构件1570，其中第二构件1570从第一构件1566沿非平行方向延伸。在示出的示例性实施方案中，第二构件1570向后延伸到第一构件1566上，从而在第一构件1566和第二构件1570之间提供锐角。该构造提供其中水可进入并接合翅片1562A的接收器1574。该接收器1574提供额外的表面积和水可暂时被截留的位置，这两者均有助于另外将力从移动的水传送到翅片1562A。如早先关于图157和158中所示的翅片1562所述，图159中所示的一个或两个支承板112、116可包括从其延伸的任何数量的翅片1562A。
在另一个替代示例性实施方案中并且参照图160，示出翅片1562B的另一种示例性构造。更具体地讲，每个翅片1562呈弧形并且提供其中水可进入并接合翅片1562B的接收器1578。该接收器1578提供额外的表面积和水可暂时被截留的位置，这两者均有助于另外将力从移动的水传送到翅片1562B。如早先关于图157和158中所示的翅片1562所述，图160中所示的一个或两个支承板112、116可包括从其延伸的任何数量的翅片1562B。
现参照图161，系统1400包括支承结构1412的另一个示例性实施方案。在该示出的示例性实施方案中，支承结构1412能够相对于保持壁1404垂直移动介质框架108。介质框架108的垂直移动可能有利于调节介质框架108浸没在保持壁腔体1436中所存在的液体中的量。液体管理系统28可调节腔体1436内的液位1532以确定介质框架108浸没在液体中的量，并且本发明示出的可垂直移动的支承结构1412的示例性实施方案提供用于控制介质框架108在液体中的浸没量的附加能力。
该示出的示例性支承结构1412类似于图142-144中所示的支承结构，不同的是该支承结构1412包括耦接至支承结构1412以垂直移动支承结构1412的致动器1582。在示出的示例性实施方案中，致动器1582包括驱动装置1586(例如双向电机)以及耦接在支承结构1412的驱动装置1586和支承腿1484之间的多个耦接构件1590(例如螺杆驱动件)。沿第一方向驱动电机1586使螺杆驱动件1590沿第一方向旋转以向上移动支承结构1412和介质框架108，并且沿第二或相反方向驱动电机1586使螺杆驱动件1590沿第二或相反方向旋转以向下移动支承结构1412和介质框架108。应当理解，垂直移动支承结构1412和介质框架108的示出的示例性方式和结构并非旨在进行限制。对于垂直移动支承结构1412和介质框架108，存在多种不同方式和结构，并且此类不同方式和结构旨在在本发明的精神和范围之内。
现参照图162和163，系统1400包括用于除去支承在介质110上的微生物的另一种示例性结构和方式。在该示出的示例性实施方案中，系统1400包括板1594，板1594在位于支承板112、116之间和基本上平行于支承板112、116的位置处耦接至每个介质框架108。每个板1594包括中心孔1598、多个支承杆孔1600和多个介质孔1604。系统1400还包括驱动机构1608，驱动机构1608耦接至板1594以在支承板112、116之间沿着介质框架108移动板1594。在一些示例性实施方案中，系统1400可针对每个板1594包括一个驱动机构1608。在其它示例性实施方案中，系统1400可包括一个用于驱动所有板1594的驱动机构1608。在其它示例性实施方案中，系统1400可包括任何数量的驱动机构1608，其中每个驱动机构1608适于驱动任何数量的板1594。
返回到示出的示例性实施方案，驱动机构1608包括电机1612(例如，双向电机)以及耦接在电机1612和板1594之间的耦接构件1620(例如，螺杆驱动件)。在示出的示例性实施方案中，耦接构件为设置在每个板1594的中心孔1598中的螺杆驱动件1620。每个中心孔1598的内表面具有与螺杆驱动件1620上的外螺纹互补成形的螺纹，使得螺杆驱动件1620经由(多个)电机1612的旋转使板1594在支承板112、116之间沿着螺杆驱动件1620移动。可沿两个方向驱动(多个)电机1612以沿两个方向旋转螺杆驱动件1620，其中螺杆驱动件1620沿第一方向的旋转使板1594朝向支承板112或116中的一个移动，并且螺杆驱动件1620沿第二方向(与第一方向相反)的旋转使板1594朝向支承板112或116中的另一个移动。
每个板1594包括合适数量的支承杆孔1600以匹配在支承板112、116之间延伸的该数量的支承杆336。支承杆336设置在板1594中的支承杆孔1600中并从其穿过，并且支承杆孔1600的大小设置为大于支承杆336的直径或宽度，以便提供间隙并允许板1594相对于支承杆336进行相对移动。即，当板1594在支承板112、116之间平移时，板1594相对于支承杆336滑动，而不会在板1594和支承杆336之间产生大量阻力。
每个板1594还包括合适数量的介质孔1604以匹配在支承板112、116之间延伸的该数量的介质束110。介质束110设置在板1594中的介质孔1604中并从其穿过，并且介质孔1604的大小设置为小于介质束110的宽度，以便在介质束110和支承在介质束110上的微生物穿过介质孔1604时将其压缩。通过该构造，板1594在介质束110穿过介质孔1604时从介质束110中擦拭或移出大部分微生物。从介质110中移出微生物需在从系统1400中收获微生物之前进行。将移出的微生物引入布置在保持壁腔体1436中的液体中，并且从腔体1436中排出微生物和水的混合物以供进一步处理。限定在板1594中的介质孔1604的大小相对于介质110的大小可为任何大小，以便提供所需的生物移出量。通常，介质孔1604的大小相对于介质110的大小越小，从介质110中移出的生物越多。
应当理解，板1594可限定其它孔或具有不同构造以便适于其它元件存在于介质框架108上或系统1400中，并且此类其它孔的大小可设置为抑制板1594和其它元件之间存在大量干扰。
也应当理解，板1594可具有不同于图162和163中所示的圆盘形的形状，并且仍可在本发明的预期的精神和范围之内。例如，板1594可为正方形盘以适于具有如图149和150中所示的立方形或三维矩形介质框架的介质框架。
现参照图164，系统1400包括用于从介质110中除去微生物的另一种示例性结构和方式。在该示出的示例性实施方案中，系统1400包括可操作以有助于从介质110中除去微生物的冲洗系统1624。本发明示出的冲洗系统1624的示例性实施方案可在功能和/或结构上类似于图81中所示的冲洗系统38。
图164中所示的示例性冲洗系统1624包括加压液体源(未示出)、与加压液体源流体连通的加压液体进入管1628和与管1628流体连通的多个喷嘴1632。喷嘴1632以任何所需间距沿着保持壁1404和覆盖件1408的长度增量地布置并且朝向介质框架108和介质110。在示出的示例性实施方案中，喷嘴1632设置在介质框架108和介质110的正上方。或者，喷嘴1632可相对于介质框架108和介质110以任何其它角度设置。冲洗系统1624可由覆盖件1408、保持壁1404、其自身支承结构或系统1400的任何其它结构支承。每当希望从介质框架108和介质110中移出微生物时，可启动冲洗系统1624。需要时，人员手动启动或控制器自动启动喷嘴1632以将加压液体喷洒到介质框架108和介质110上。可在多种不同压力下喷洒加压液体，这取决于从介质框架108和介质110中移出的微生物的所需量。通常，喷洒压力越大，从介质框架108和介质110中移出的微生物的量越大。示例性喷洒压力包括约20psi至约50psi。在一些示例性实施方案中，当喷嘴1632喷洒加压液体时，介质框架108和介质110可旋转。介质框架108和介质110的旋转使喷嘴1632前面的所有介质110移动，以提供启动时从所有介质110而非仅喷嘴1632正前面的介质110中移出微生物的机会。然而，在其它示例性实施方案中，喷嘴1632被适当地构造以在不旋转介质框架108的情况下从介质110中移出微生物。在这些其它示例性实施方案中，这种在不旋转介质框架108的情况下移出微生物的能力可适于其中介质框架108不旋转的系统1400的示例性实施方案。
应当理解，系统1400能够包括用于除去或移出支承在介质110上的微生物的其它示例性结构和方式，并且此类其它示例性结构和方式在本发明的预期的精神和范围之内。
例如，振动装置可耦接至介质框架108和/或介质110，并且可使介质框架108和/或介质110振动到足够的程度，以从介质110中移出微生物。此示例性振动装置为可调节的，以改变介质框架108和/或介质110振动的程度。
作为另一个实例，可改变腔体1436内液体的特性，这将有助于从介质110中移出微生物。示例性特性变化包括但不限于pH、温度、表面张力、传导性、化学浓度、营养物质浓度、液体组成等。为了改变液体的这些和其它特性，可将一种或多种气体和/或化学物质引入腔体1436内的液体中，从而使微生物从介质110中移出和掉落。此类气体和化学物质的实例包括但不限于二氧化碳(改变pH)、表面活性剂(改变表面张力)、电解质(改变表面张力或单元形态)、氧化剂(改变表面张力或单元形态)等。
作为另一个实例，系统1400可包括可移动收获装置，该收获装置布置在顶部空间1528中，在介质框架108上方移动，可设置在一个或多个介质框架108上方，并且在所需位置进行收获活动。这种收获活动可包括但不限于将液体喷洒到介质框架108和介质110上以移出微生物，接合介质框架108和介质110以移出微生物，移动介质框架108以移出微生物等。在一些示例性实施方案中，介质框架108的移动可包括但不限于提起介质框架108并对介质框架108和介质110进行移出活动(其中一些活动可类似于前一句中描述的活动)，提起介质框架108并在培养位置和不同于培养位置的微生物移出位置之间输送介质框架108和介质110等。
现参照图165，示出系统1400以及保持壁1404的另一个示例性实施方案和从保持壁1404中收集并除去液体和微生物的不同方式。在图142-144中所示的保持壁1404的示例性实施方案中，底部1432为大致扁平的。在图165中所示的示例性替代实施方案中，保持壁1404的底部1432大致呈“V”形，其中两侧1432’向下成角度并在其下端会聚以促进液体和微生物在重力作用下移动到保持壁1404中的下部。出液口1516设置在底部1432中两侧1432’会聚的最低点处。通过该构造，液体和微生物在重力作用下自然地朝出液口1516向下移动，而无需其它作用。在示出的示例性实施方案中，示出单个出液口1516。或者，系统1400可包括沿着底部1432中两侧1432’会聚的最低点周期性布置的多个出液口1516。多个出液口1516向液体和微生物提供离开保持壁腔体1436的多个位置。包括多个出液口1516的系统1400的实例可参见图168。
保持壁1404的底部1432除了包括两个会聚侧1432’之外，该底部还可包括彼此相对并从保持壁1404的端部1428向下延伸的两个会聚端(未示出)。这些额外的会聚端结合会聚侧1432’将液体和微生物的自然向下移动聚集到较小的区域，在该区域中，可通过单个出液口1516将液体和微生物从保持壁腔体1436中除去。或者，多个出液口1516可与会聚端和会聚侧1432’结合。
现参照图166，示出系统1400以及保持壁1404的另一个示例性实施方案和从保持壁1404中收集并除去液体和微生物的不同方式。在图166中所示的示例性替代实施方案中，保持壁1404的底部1432包括远离保持壁1404的前部1420以向下角度延伸的第一部分1432''、以及会聚形成大致“V”形的第二和第三部分1432'''，其中第二部分1432'''从第一部分1432''的端部向下延伸，并且第三部分1432'''从保持壁1404的后部1424向下延伸。向下成角度的第一部分1432''、第二和第三部分1432'''促进液体和微生物在保持壁1404中自然向下移动并且最终进入由第二和第三部分1432'''形成的“V”中。在示出的示例性实施方案中，由第二和第三部分1432'''形成的“V”偏向沿保持壁1404的纵向延伸的中心轴线的一侧。或者，由第二和第三部分1432'''形成的“V”可沿着保持壁1404的纵向中心轴线延伸保持壁1404的纵向长度。出液口1516设置在由底部1432的第二和第三部分1432'''形成的“V”的最低点处。通过该构造，液体和微生物在重力作用下自然地朝出液口1516向下移动，而无需其它影响。在示出的示例性实施方案中，示出单个出液口1516。或者，系统1400可包括沿着底部1432中第二和第三部分1432'''会聚的最低点周期性布置的多个出液口1516。多个出液口1516向液体和微生物提供离开保持壁腔体1436的多个位置。
现参照图167，系统1400包括用于移动和帮助从保持壁腔体1436中除去微生物的装置的一个示例性实施方案。在示出的示例性实施方案中，所述装置包括布置在保持壁1404的底部1432附近的螺旋钻1636和耦接至螺旋钻1636以沿一个方向驱动螺旋钻1636的电机。螺旋钻1636的旋转使螺旋钻1636接合位于其路径中的微生物并朝出液口1516移动微生物，在出液口1516中将微生物和液体的混合物从保持壁1404中除去。
应当理解，在从保持壁1404中排出所有液体后，一些微生物可保留在保持壁1404的底部1432中。在此类情况中，螺旋钻1636可有助于剩余的微生物朝出液口1516移动，在出液口1516中可将微生物从保持壁1404中除去。
也应当理解，系统1400可包括从保持壁1404中除去微生物的一种替代方式。例如，系统1400可从保持壁1404中排出液体并使微生物留在保持壁1404的底部中。在排出液体后，微生物可经由与出液口1516分开的微生物出口从保持壁1404中除去。在此类情况中，螺旋钻1636被构造成朝微生物出口而非朝出液口1516移动微生物。在一些示例性实施方案中，微生物出口可具有倒锥形形状或倒截头圆锥体形状。在其它示例性实施方案中，微生物可通过出液口1516和微生物出口从保持壁1404中除去。在此替代方式中，螺旋钻1636可使微生物朝出液口1516和微生物出口移动。
还应当理解，系统1400可包括用于移动和帮助从保持壁腔体1436中除去微生物的其它示例性装置。例如，系统1400可包括沿着保持壁1404的底部1432移动并且朝出口推动和/或拉动微生物以除去的刮刀或柱塞。这些示例性装置可具有紧密地适形于保持壁1404的底部1432的形状，以确保微生物的相当大一部分通过所述示例性装置朝出口移动。
参照图169，系统1400包括保持壁1404的底部1432的另一个示例性实施方案。在该示出的示例性实施方案中，底部1432包括由交替的半圆形接收器1432A和峰或凸起1432B构成的大致呈扇贝的形状。接收器1432A的大小和形状设置为接纳介质框架108的底部并且介质框架108接合接收器1432A中的保持壁1404的底部1432。介质框架108的旋转使由支承板112、116支承的介质110抵靠接收器1432A中的保持壁1404的底部1432进行擦拭。用介质110擦拭保持壁1404的底部1432抑制生物膜在底部1432上形成并且抑制微生物沉降在底部1432上。
现参照图170，示出系统1400的一个替代示例性实施方案。在该示出的示例性实施方案中，系统1400包括多层介质框架108和保持壁1432的替代示例性实施方案。保持壁1432包括三个室1640，其中每个室1640接纳一层介质框架108。应当理解，系统1400能够具有任何数量层的介质框架108和用于容纳所述层的介质框架108的任何数量的室1640，并且仍然在本发明的预期的精神和范围之内。因此，三层介质框架108和三个室1640并非旨在对本发明进行限制。
液体管理系统28与所有室1640流体连通以根据需要提供和除去液体。液体管理系统28包括三个进液口1512(每个室1640一个入口1512)和三个出液口1516(每个室1640一个出口1516)。此外，气体管理系统24与室1640流体连通以根据需要提供和排出气体。类似于液体管理系统28，气体管理系统24包括三个进气口1520(每个室1640一个入口1520)和三个出气口1524(每个室1640一个出口1524)。通过使液体管理系统28、气体管理系统24和室1640以该示出的平行方式构造，液体和气体可根据需要独立地供给至室1640并从其中排出。因此，可彼此独立地控制室1640。可以彼此相类似的方式或以不同方式控制室1640。
作为另外一种选择并且参照图171，所有室1640可彼此串联，使得液体管理系统28和气体管理系统24以串联方式耦接至室1640。通过该构造，液体和气体首先被引入顶室1640中，然后液体和气体随后被引入第二或中间室1640中，其次液体和气体被引入底室1640中。液体和气体从底室1640离开保持壁1404。该构造有利于所有室1640内的类似液位和气体组成。
应当理解，图142-169中所示的系统1400的其它实施方案可包括所描述和示出的保持壁1404内的多层介质框架108。即，图170和171中所示的保持壁1404并非其中可布置多层介质框架108的保持壁1404的唯一构造。例如，多层介质框架108可布置在图142-144中所示的保持壁1404中。在此情况中，介质框架108的顶层可部分地浸没在液体中(如图142-144中所示)，并且介质框架108的一个或多个下层可完全浸没在液体中。
现参照图172，示出系统1400的一个替代示例性实施方案。在该示出的示例性实施方案中，系统1400包括倾斜保持壁1404和覆盖件1408。倾斜保持壁1404的底部1432具有与图169中所示类似的扇贝形状。介质框架108设置在底部接收器1432A中并且可接合接收器1432A内的底部或可在该底部上方间隔。进液口1512布置在保持壁1404的顶端以将液体引入保持壁1404中，并且出液口1516布置在保持壁1404的底端以排出液体和微生物。在保持壁1404的顶端引入的液体在重力的作用下从保持壁1404流下，收集在底部1432的每个接收器1432A中，聚集在出液口1516附近，并且可根据需要从保持壁1404中除去。系统1400能够具有任何数量的扇贝形接收器1432A和任何数量的介质框架。此外，保持壁1404可以任何角度取向，例如10度、20度、30度、45度、60度、70度、80度等，并且可在本发明的预期的精神和范围之内。
限定在保持壁1404的底部1432中的接收器1432A被构造成相对于介质框架108将液体支承在所需水平1532。在示出的示例性实施方案中，每个介质框架108的约三分之一浸没在水位1532下。或者，接收器1432A可具有任何深度以浸没介质框架108的任何所需量，例如介质框架108的四分之一、二分之一、三分之二、四分之三、完全覆盖量或任何其它比例。
参照图173和174，示出系统1400的另一个示例性替代实施方案。在该实施方案中，系统1400包括基座构件1652、液体管理系统28、气体管理系统24、水平地支承在基座构件1652上的多个容器1656以及驱动机构1660。
液体管理系统28和气体管理系统24耦接至容器1656并且向容器1656提供所需量的液体和气体。所有容器1656都基本上相同，并且因此本文仅描述其中一个容器1656。每个容器1656包括壳体1664、布置在壳体1664中的介质框架108和耦接至介质框架108的介质110。在示出的示例性实施方案中，壳体1664大致呈圆柱形。在其它示例性实施方案中，壳体1664可为其它形状，例如图127-130中所示和参照这些图描述的那些。介质框架108包括两个支承板112、116和轴120，轴120耦接至支承板112、116并且在两者之间延伸。轴120的一端耦接至驱动机构1660以旋转轴120，这导致支承板112、116和耦接至支承板112、116并且在两者之间延伸的介质110旋转。在示出的示例性实施方案中，壳体1664为以下路径的仅一部分，该路径充满液体以浸没介质框架108和介质110的仅一部分，从而使介质框架108和介质110的剩余的未浸没部分直接暴露于液体上方的气体顶部空间1528。液体管理系统28与容器1656配合以控制容器1656内的液位1532。可将液位1532控制到容器1656内的任何水平。另外，在示出的示例性实施方案中，耦接在支承板112、116的周边处或周边附近的外介质束110接合壳体1664的内表面1668并且在介质框架108旋转时抵靠内表面1668进行擦拭。该擦拭动作进行若干任务，包括但不限于从气体顶部空间1528中的壳体1664的内表面1668除去凝聚物，从壳体1664的内表面1668除去微生物，从壳体1664的内表面1668除去碎屑，从壳体1664的内表面1668除去生物膜等。
现参照图175，示出系统1400的另一个示例性替代实施方案。系统1400的该示出的示例性实施方案类似于图173和174中所示的系统的实施方案，不同的是图175中所示的实施方案的壳体1664'在大小上大于图173和174中所示的壳体1664。更具体地讲，图175中所示的壳体1664'的直径较大，从而在水位1532上方提供较大的气体顶部空间1528并且导致最外侧介质束110接合壳体1664'的内表面1668'的较小部分。在该示例性实施方案中，最外侧介质束110接合内表面1668'的底部并且不接合内表面1668'的上部。在示出的示例性实施方案中，壳体1664'大致呈圆柱形。在其它示例性实施方案中，壳体1664'可为其它形状，例如图127-130中所示和参照这些图描述的那些。
参照图176和177，示出系统1400的另一个示例性实施方案。在该示出的示例性实施方案中，系统1400布置在水体1672中，例如池塘、湖泊、河流、小溪等，并且使用来自水体1672的水以在系统1400中培养微生物。或者，可用液体管理系统向系统1400供给液体或水，并且供给的液体可来源于与水体1672分开和独立的液体源。
返回到示出的示例性实施方案，系统1400包括用于在水体1672中培养微生物的多个培养单元1676。所有培养单元1676基本上相同，因此本文仅描述其中一个培养单元1676。每个单元1676包括一对浮动装置1680、耦接至浮动装置1680的覆盖件1408、耦接至浮动装置1680的支承结构1412和耦接至支承结构1412的多个介质框架108。浮动装置1680可具有多种不同的形状和大小，只要其向培养单元1676提供足够的浮力。示出的覆盖件1408仅为覆盖件1408的多种可能构造中的一种并且并非旨在进行限制。介质框架108耦接至支承结构1412使得每个介质框架108的仅一部分浸没在水体1672中。介质框架108的其余部分暴露于水面1532上方和覆盖件1408下方的顶部空间1528。气体管理系统可向顶部空间1528供给气体，或者顶部空间1528可包含与周围环境相同的空气。在气体管理系统向顶部空间1528供给气体的示例性实施方案中，顶部空间1528通过使覆盖件1408的底部边缘浸没在水体1672的表面下方或通过使覆盖件1408与支承结构1412和/或浮动装置接触或以多种其它可能的方式与环境大气隔离，这些方式均在本发明的预期的精神和范围之内。介质框架108可以本文所述的任何方式相对于浮动装置1680旋转，这些方式例如驱动机构、与固定至支承板的翅片相结合的天然水流动或任何其它合适的方式。
多个培养单元1676可固定或锚定在合适位置处以防止单元1676在水体1672周围的显著移动。或者，可允许培养单元1676在水体1672周围自由移动。多个培养单元1676也可彼此耦接或可不耦接在一起。在一些示例性实施方案中，希望使培养单元1676彼此间隔开以在培养单元1676之间提供其中可进行蒸发的间距。培养单元1676之间的这种蒸发使水体1672冷却以将水温保持在所需水平。在此类示例性实施方案中，培养单元1676可以任何距离间隔开。例如，培养单元1676可以十二英寸、二十四英寸或任何其它距离间隔开。
参照图178，示出培养系统1400的一个替代示例性实施方案。该示出的示例性实施方案类似于图176和177中所示的系统1400的实施方案，不同的是图178中所示的系统1400包括耦接至浮动装置1680以提供内部腔体178的保持壁1404。内部腔体178可与水体1672隔离或可与水体1672流体连通。在内部腔体1684与水体1672流体连通的情况下，可将来自水体1672的水引入内部腔体1684。在内部腔体1684与水体1672隔离的情况下，系统1400需要液体管理系统28将液体从替代水源引入内部腔体1684。围绕保持壁1404的水可围绕保持壁1404的外表面持续移动并且可与其接触。这种移动的水可冷却或温热保持壁1404内的液体，这取决于水体和保持壁1404内的液体的温度。在示出的示例性实施方案中，介质框架108和介质110在保持壁1404的底部1432上方间隔。在其它示例性实施方案中，介质框架108和介质110可以类似于图169和172中所示的方式或以任何其它方式接触保持壁1404的底部1432。
应当理解，以上描述和图142-178中所示的示例性系统的结构和理念可以任何方式彼此结合。例如，一种示例性系统可包括保持壁和设置在保持壁中的多个紧密堆积的介质框架(类似于图151中所示的介质框架)，并且所述系统能够将介质框架完全浸没、部分浸没或不浸没在位于保持壁腔体中的液体中。紧密堆积的介质框架使微生物可在其上生长的介质紧密地积聚。此外，介质框架暴露于液体的程度可以多种方式来实现，例如，通过例如使用图161中所示的系统将这些框架垂直地移动到液体中并从其中移出，使用液体管理系统调节保持壁腔体内的液位，使用类似于图164中所示的喷洒系统来喷洒介质框架等。微生物可以多种不同方式从紧密堆积的框架中移出，这些方式包括但不限于使用液体管理系统使高速和/或湍流液体在介质框架上方流动，振动介质框架，同时提起一个或多个介质框架并且摇动或以其它方式移动这些框架以移出微生物，提起介质框架并且将介质框架移动至从介质框架中收获微生物的位置，然后在收获后将介质框架返回至其原始位置等。本文所公开的结构和理念的许多其它组合是可能的并且旨在在本发明的精神和范围之内。
也应当理解，图142-178中所示的示例性系统能够包括本文所述和其它图中所示的其它系统的结构元件、电气元件和/或功能能力中的任一种，并且类似地，本文所述和其它图中所示的其它系统能够包括图142-178中所示的系统的结构元件、电气元件和/或功能能力中的任一种。
先前对各种系统的描述主要涉及微生物的培养。这些系统也可用于替代目的。例如，培养微生物的操作会产生所需副产物并且此类所需副产物可作为微生物的补充或微生物的替代进行收获。例如，微生物可具有引入液体或顶部空间的分泌物并且此类分泌物可从液体和/或顶部空间中收获。示例性分泌物包括但不限于代谢副产物、烃类、乙醇、糖类、蛋白质、氧气、氢气、甲烷等。应当理解，本文所公开的系统可具有不同于本文所述和示出的具体实例的多种用途，并且此类替代用途旨在在本发明的预期的精神和范围之内。
提供上述描述是为了说明和描述的目的，并且不旨在是详尽的或将本发明限制在所公开的精确形式。选择这些描述来解释本发明的原理及其实际应用以使本领域的其它技术人员能够将本发明用于各种实施方案中，并且适于特定用途的各种修改是可预期的。尽管已经示出和描述了本发明的特定构造，但其它替代构造将对本领域的技术人员显而易见并且在本发明的预期的范围之内。
Claims (21)
1.一种用于微生物的培养器，其包括：
形成用于保持液体的腔体的保持壁；和
载有用于支承微生物的至少一个介质束的框架，其中所述框架和所述至少一个介质束至少部分地设置在所述腔体内并且所述框架和至少一个介质束的仅一部分被浸没，并且其中所述框架具有在大致水平的方向上延伸的纵向范围，
其中所述至少一个介质束在所述框架的第一支承板和第二支承板之间延伸，所述第一支承板和所述第二支承板具有通过其限定的多个孔，用于接收所述至少一个介质束。
2.根据权利要求1所述的培养器，其中所述框架具有沿垂直方向限定的高度，并且其中所述框架的所述高度的1％至66％被浸没。
3.根据权利要求1所述的培养器，其中所述框架具有沿垂直方向限定的高度，并且其中所述框架的所述高度的1％至50％被浸没。
4.根据权利要求1所述的培养器，其中所述框架在设置于所述保持壁中时具有沿垂直方向限定的高度，并且其中所述框架的所述高度的1％至33％被浸没。
5.根据权利要求1所述的培养器，其中所述保持壁包括纵向范围，并且其中所述框架的所述纵向范围大致平行于所述保持壁的所述纵向范围。
6.根据权利要求1所述的培养器，其中所述保持壁包括纵向范围，并且其中所述框架的所述纵向范围横向于所述保持壁的所述纵向范围。
7.根据权利要求1所述的培养器，其还包括设置在所述框架和所述至少一个介质束上方的至少一个喷嘴，其中所述至少一个喷嘴被对准以喷洒未浸没在所述液体中的所述框架的至少一部分和所述至少一个介质束的至少一部分。
8.一种用于微生物的培养器，其包括：
载有用于支承微生物的至少一个介质束的框架；和
限定穿过其的开口的板，其中所述至少一个介质束延伸穿过所述开口并且所述板可沿着所述束的长度移动，
其中所述至少一个介质束在所述框架的第一支承板和第二支承板之间延伸，所述第一支承板和所述第二支承板具有通过其限定的多个孔，用于接收所述至少一个介质束，所述框架和至少一个介质束的仅一部分被浸没，并且其中所述框架具有在大致水平的方向上延伸的纵向范围。
9.根据权利要求8所述的培养器，其中所述开口具有小于所述至少一个介质束的宽度尺寸的宽度尺寸。
10.根据权利要求8所述的培养器，其中所述开口具有小于所述至少一个介质束的宽度尺寸的直径。
11.根据权利要求8所述的培养器，其还包括耦接至所述板以沿着所述介质束的长度移动所述板的驱动机构。
12.根据权利要求8所述的培养器，其中所述框架具有在大致水平的方向上延伸的纵向范围。
13.一种从适于在其中培养微生物的培养器中收获微生物的方法，所述方法包括：
提供包括框架和形成腔体的保持壁的培养器，所述框架在其上载有至少一个介质束以支承微生物；
将所述框架至少部分地设置在所述腔体中；
将液体引入所述保持壁的所述腔体；
用所述液体至少部分地浸没所述框架；
改变所述液体的特性以促进所述微生物从所述至少一个介质束中移出；并且
在改变所述液体的所述特性之后，从所述培养器中除去所述微生物，
其中所述至少一个介质束在所述框架的第一支承板和第二支承板之间延伸，所述第一支承板和所述第二支承板具有通过其限定的多个孔，用于接收所述至少一个介质束，所述框架和至少一个介质束的仅一部分被浸没，并且其中所述框架具有在大致水平的方向上延伸的纵向范围。
14.根据权利要求13所述的方法，其中改变所述液体的特性还包括改变所述液体的pH、温度、表面张力、传导性和组成中的至少一种。
15.一种用于微生物的培养器，其包括：
形成用于保持液体的腔体的保持壁，其中所述保持壁包括内保持壁、与所述内保持壁间隔开并且将其环绕的外保持壁、以及设置在所述外保持壁和内保持壁之间并且在两者之间延伸的底部；和
在其上载有至少一个介质束并且设置在所述内保持壁和外保持壁之间的至少一个框架，其中所述框架和至少一个介质束的仅一部分被浸没，
其中所述至少一个介质束在所述框架的第一支承板和第二支承板之间延伸，所述第一支承板和所述第二支承板具有通过其限定的多个孔，用于接收所述至少一个介质束，所述框架和至少一个介质束的仅一部分被浸没，并且其中所述框架具有在大致水平的方向上延伸的纵向范围。
16.根据权利要求15所述的培养器，其中当液体设置在所述腔体内时，所述框架包括可与液体接合的至少一个翅片。
17.根据权利要求16所述的培养器，其中所述液体适于移动通过所述框架，并且其中所述移动液体与所述翅片的接合使所述框架旋转。
18.一种用于微生物的培养器，其包括：
浮动装置；
耦接至所述浮动装置的支承件；
耦接至所述浮动装置的覆盖件，其设置在所述支承件上方并且限定所述覆盖件下方和所述支承件上方的顶部空间；和
耦接至所述支承件并且载有用于支承微生物的至少一个介质束的框架，其中当所述浮动装置设置在液体本体中时，所述框架和所述至少一个介质束的至少一部分浸没在所述液体本体内，并且所述框架和至少一个介质束的至少一部分暴露于所述覆盖件下方的所述顶部空间，
其中所述至少一个介质束在所述框架的第一支承板和第二支承板之间延伸，所述第一支承板和所述第二支承板具有通过其限定的多个孔，用于接收所述至少一个介质束，所述框架和至少一个介质束的仅一部分被浸没，并且其中所述框架具有在大致水平的方向上延伸的纵向范围。
19.根据权利要求18所述的培养器，其中所述框架可旋转地耦接至所述支承件。
20.根据权利要求18所述的培养器，其中所述框架具有在大致水平的方向上延伸的纵向范围。
21.根据权利要求18所述的培养器，其中所述覆盖件向下延伸到所述液体本体中以将所述顶部空间与所述覆盖件外部的环境大致隔离。
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