CN103382443A - 一种培养微藻的新方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于藻类培养领域，公开了一种培养微藻的新方法。其特征在于：一个封闭的环境(1)内，用一定面积、一定孔径的网作为藻类生长的附着物(3)，模板水平放置，膜板多层上下排列，但膜板间相隔一定的距离，保证光线充足。培养液是通过喷洒系统(4)均匀添加至膜板上，供藻类生长需要。通过二氧化碳供给系统(2)给整个系统提供足够的二氧化碳，保证藻类光合作用的正常进行。气体调节系统(5)保证系统内压力正常与二氧化碳的顺利补充。与现有藻类培养技术相比，本方法的优点在于：藻类易分离采收；解决了传统培养模式中容易二氧化碳供应不足的问题；节约用水；操作简单，费用低。

Description

一种培养微藻的新方法

技术领域

本发明属于藻类培养领域，是一种采用膜板培养藻类的新方法。

背景技术

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

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

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

不管是开放式培养，还是密封式培养，这两种模式基本上都采用在培养液中培养藻类。培养结束时，采收藻类或采用离心、或气浮等方法，分离过程消耗大量的能源。因此采收环节已经严重制约微藻产业化。

本发明就是针对微藻采收分离难这一关键问题，创新培养方式，改变传统的培养方式，采用膜板是培养，解决了分离难题，降低生产成本。

发明内容

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

为解决这一难题，本发明提供如下解决方案：

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

(1)膜板(3)培养。传统的微藻培养模式是在培养液中直接培养藻类，至培养周期结束时，采用离心、气浮等方法，将微藻收获物与液体分开，这一过程需要消耗大量的能量，占整个产品成本的50％以上。分离采收是微藻产业化的主要关键技术难题之一。本发明提供一种全新的培养模式，即，将一定目数的网状支持物(筛网)，接种微藻藻种，水平放置，多层膜板垂直排列(一般层数尽可能多，增加养殖面积)，膜板之间间隔一定的高度，保证微藻生长所需的光照强度。培养液通过喷淋等方法添加至膜板上，培养液在表面张力等作用力的共同作用下，培养液保持在膜板上，不会从网孔中滴漏下去，给微藻提供营养来源。这样藻类就会在这层薄薄的培养液中生长。藻类生长过程中会附着在支持物上。

(2)透光的封闭系统(1)，既可以让光线透过，给微藻提供能量；同时也阻止水分的蒸发逃逸，保持培养系统内适宜的湿度，生长在膜板上的微藻得到必要的活度水，维持微藻正常生长的环境。

(3)接种方法。膜板培养微藻的接种方法，可以是直接喷洒、涂抹，或者是浸泡。只要能将藻种附着藻网状支持物上即可。

(4)培养液浓度以及供给方式。在一定的条件下，微藻生长所需的营养成分的适宜浓度有一个范围。本发明所提供的膜板培养法，营养成分的浓度为传统液体直接培养模式的1-2倍。因为膜板培养的系统是一个封闭系统，水分散失量很少，系统内空气湿度很大，接近饱和，高浓度培养液喷洒至膜板后，会自动稀释。因为膜上每次能保持住的培养液量小，所以应提高培养液中营养成分的浓度。才能保证微藻所需的营养需求。同时也可以减少添加培养环节的能量消耗，也减少了用水量。

(5)培养液是通过喷淋方式提供的。在膜板的上方，有培养液供给系统(4)，培养液在压力的作用下，经过喷头，变成雾状，均匀附着在膜板上，完成营养供给。除喷淋外，微滴灌也是效果较好的营养补充方式。

(6)微藻生产与二氧化碳固定合二为一。整个系统是封闭的，需要向系统中补充二氧化碳(2)，保证微藻光合作用的正常进行。为培养系统提供二氧化碳的起源可以是烟道或者其它含有二氧化碳浓度较高的气体。这样就把微藻培养与二氧化碳固定两个过程完美结合在一起，变害为利。

本发明所提供的藻类生产新方法具有如下优点：藻类易分离采收；解决了二氧化碳供应不足的问题；节约用水；操作简单，费用低。

附图说明

微藻培养系统示意图。

图中1 透明隔离层；2 二氧化碳补充系统；3 膜板；4 培养液喷淋系统；5 气体调节系统。

具体实施方式

以下对本发明的实施加以说明。

藻类培养系统的搭建：

1 在支架上采用透光的材料，例如塑料薄膜等，建成封闭的藻类培养系统，保证一定湿度。

2 安装二氧化碳补充系统。

3 装备气体调节系统，保证整个封闭系统的正常压力、二氧化碳顺路输入等。

4 膜板水平放置，并固定在支架上，膜板之间的距离以保证藻类生长所需的光照强度即可。

5 培养液喷淋系统。膜板要围绕喷淋系统放置，尽可能提高喷淋效率，且尽可能保证喷淋的均匀性。

具体实施包括以下几个步骤：

1、接种。采用喷淋、涂抹或浸泡等方式给膜板接种藻种。

2、放置膜板。将膜板水平放置，要注意膜板与膜板间的距离。

3、培养液供给。通过喷淋系统，定时(因培养条件，尤其是光照强度、温度等而定)、定量(以膜板能保持培养液的量为上限。避免因一次添加的量过大，培养液从膜板滴落。)向膜板供给培养液。

4、二氧化碳补充。根据光照、温度、系统内二氧化碳浓度，补充适量的二氧化碳。以保证藻类对二氧化碳的需求。避免二氧化碳浓度过高抑制藻类生长的现象发生。

5、适时调节气体调节系统，保证二氧化碳补充的顺利进行，调整整个密闭培养系统内的压力。

6、培养结束标志的判断。当膜板上长满微藻时(不同种类的微藻，膜板培养时的最高生物量也不相同。)，可以适时采收。

Claims (5)

1.一种培养微藻的新方法，其特征是：在密闭透光的环境中，微藻在膜板上生长，，在膜板上添加培养液，并适当补充二氧化碳，微藻就可以正常生长。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：膜板是指具有一定孔径的网状支持物，孔径大小、材质无特殊要求。只要能保持住培养液，微藻可正常生长即可。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，膜板水平放置，可以上下平行多层排列，增加养殖面积。膜板间的高度，以满足藻类生长的光强要求为宜。膜板的层数与大小因实际情况而异。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，培养液的添加方式包括喷淋、滴灌等方式。即可采用自动系统，也可以由人工添加。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，补充的二氧化碳可以来源于烟道或其他含较高浓度的气源。既促进微藻的生长，同时也减少二氧化碳的排放。

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