CN103695290A - 微藻立体培养装置 - Google Patents

微藻立体培养装置 Download PDF

Info

Publication number
CN103695290A
CN103695290A CN201310428836.7A CN201310428836A CN103695290A CN 103695290 A CN103695290 A CN 103695290A CN 201310428836 A CN201310428836 A CN 201310428836A CN 103695290 A CN103695290 A CN 103695290A
Authority
CN
China
Prior art keywords
algae
micro
cultivation
cultivation apparatus
stereo
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310428836.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103695290B (zh
Inventor
孙鼎堃
孙予罕
非罗科
范卫尧
赵权宇
汪靓
胡刚
肖亚宁
郑茂发
王东飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jientec Biotechnology Co ltd
Shanghai Advanced Research Institute of CAS
Shanxi Luan Environmental Energy Development Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Jientec Biotechnology Co ltd
Shanghai Advanced Research Institute of CAS
Shanxi Luan Environmental Energy Development Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jientec Biotechnology Co ltd, Shanghai Advanced Research Institute of CAS, Shanxi Luan Environmental Energy Development Co Ltd filed Critical Shanghai Jientec Biotechnology Co ltd
Priority to CN201310428836.7A priority Critical patent/CN103695290B/zh
Publication of CN103695290A publication Critical patent/CN103695290A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103695290B publication Critical patent/CN103695290B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/02—Photobioreactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C12M23/18—Open ponds; Greenhouse type or underground installations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/02—Stirrer or mobile mixing elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/18—Flow directing inserts
    • C12M27/20—Baffles; Ribs; Ribbons; Auger vanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/18—External loop; Means for reintroduction of fermented biomass or liquid percolate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M43/00—Combinations of bioreactors or fermenters with other apparatus

Abstract

本发明公开了一种微藻立体培养装置，主要包括开放式微藻培养池和立体培养架两部分，所述立体培养架搭建在开放式微藻培养池的上方，用于栽培农作物。本发明通过在微藻培养池上搭建农作物培养架，实现了微藻培养和农作物栽培的同步进行，不仅使空间得到了充分的利用，而且还降低了微藻培养的成本。

Description

微藻立体培养装置
技术领域
本发明涉及生物领域，特别涉及一种微藻立体培养装置。
背景技术
微藻是地球上的微小生物，它们在生态圈中发挥着及其重要的作用。微藻可以通过光合作用等形式储存能量，形成有机质，再通过物理、化学、生物等方法转化成可利用能源、化学品、饲料和肥料。微藻分布广泛，能够在沙漠和盐碱地等极端环境生存，部分微藻还可以固氮。微藻种类繁多，其生长周期短、生长速度快并且生物量大。
微藻基生物产品开发已经引起世界各国广泛关注，这些生物产品既可以是生物肥料，也可以是生物燃料。美国、欧洲和日本等国都设立了大型计划研究微藻生物技术。美国2010年发布了《藻类生物燃料技术路线图》。2011年底，欧盟汇集19个单位设立藻类生物能源计划Energetic Algae，开展藻类养殖及生物燃料产率等方面的研究。日本科学技术振兴机构（JST）在2011年也启动了减排二氧化碳先进技术研发项目。我国国家自然科学基金委员会、科学技术部、中国科学院以及国家海洋局等都对微藻固碳等进行了资助。
微藻的商业化开发前景广阔，需要稳定的生物量来源，建立大规模培养装置至关重要。目前已经开发了多种微藻培养光生物反应器（参见“微藻培养中光生物反应器的研究进展”，食品科学，2006，27（12），772-777）。按照培养体系的封闭性，可以分为开放式、封闭式和半封闭式光生物反应器。开放式光生物反应器主要是指跑道池培养系统（参见公开号为CN102304462A、CN102311924A和CN10198740A的中国专利申请），优点是培养规模大，投资少，成本低；缺点是受环境影响大，温度和光照不稳定，易发生污染等。封闭式光生物反应器可以分为管道式（水平或盘管）、平板式（参见公开号为CN102864070A的中国专利申请）、柱状气升式、搅拌式和挂袋式（参见公开号为CN1718720A、CN102071133A和CN102220242A的中国专利申请）等。封闭式光生物反应器的特点是受环境影响小，光照和温度可以做到可控；缺点是规模小，反应器结构复杂，成本高，比如，设计成夹套或套筒式进行控温（参见公开号为CN201020129411.8、CN101985595A的中国专利申请）。一些新型的反应器设计采取封闭跑道池（CN101659922A的中国专利申请），或者结合跑道池和板式光生物反应器（参见公开号为CN102206570A的中国专利申请）。半封闭式结合了开放式和封闭式的优点，在跑道池外加温室大棚等遮盖物，成本相对较低，同时环境影响不大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种微藻立体培养装置，它可以提高微藻养殖空间的利用率，降低微藻培养的成本，提高经济性。
为解决上述技术问题，本发明的微藻立体培养装置，主要包括有开放式微藻培养池和搭建在开放式微藻培养池上方的立体培养架。
所述立体培养架包括有一层以上的支撑板和多个支撑架；所述支撑板用于种植农作物；所述支撑架用于固定支撑板。所述支撑板上开有一个以上的孔。
所述开放式微藻培养池的中间设置有隔离板，用于确保藻液朝固定方向流动；所述隔离板上连接有搅拌桨，用于推动藻液流动。
较佳的，该微藻立体培养装置还包括有两组LED光源，一组固定在立体培养架下方、开放式微藻培养池上方，用于给立体培养架底部的微藻提供补充光照。另一组固定在每层支撑板下，用于给农作物提供补充光照。LED光源采用620～700nm的红光或450～500nm的蓝光或者上述波长的红光和蓝光的组合，光强可以在20～1000μmol·m-2·s-1之间，每天的光照时间可以为1～24小时。
较佳的，该微藻立体培养装置还包括有微藻收集及水处理装置，与开放式微藻培养池连接，用于收集开放式微藻培养池排出的水中的微藻及除去水中过量的氨氮和金属离子，使水在微藻立体培养装置内部循环使用。
本发明的微藻立体培养装置，通过在微藻培养池上搭建农作物培养架，实现了微藻培养和农作物栽培的同步进行。与现有的微藻培养光生物反应器相比，本发明的微藻立体培养装置具有以下优点和有益效果：
1．本发明是在半封闭条件下培养微藻的装置，和封闭式微藻培养装置相比，成本低，培养规模大；和开放式微藻培养装置相比，环境条件可控，发生污染几率低；
2．微藻的培养可以和蔬菜、花卉和水果等农作物的栽培同步进行，因此可以充分利用空间，并降低微藻培养成本；
3．光源来源有两个：自然光源和LED，顶层农作物培养主要采用自然光源，底层农作物培养依靠LED光源，微藻培养主要采用LED光源，两个光源充分利用，可以实现农作物的丰产以及微藻生物质产量的最大化；
4．LED光源的波长、光强及光照时间可控，能够适应不同微藻的生长要求，从而可以达到最佳的培养效果；
5．带有水处理装置，可以形成温室内的水循环系统，实现水的循环使用。
附图说明
图1是本发明实施例的微藻立体培养装置的纵向图。
图2是本发明实施例的微藻立体培养装置的侧面图。
图3是本发明实施例的微藻立体培养装置的开放式培养池的俯视图。
图中附图标记说明如下：
1：立体培养架
2：上水管
3：LED光源固定板
4：微藻补光LED光源
5：微藻收集及水处理装置
6：水泵
7：水管
8：开放式微藻培养池
9：搅拌桨
10：隔离板
11：下水管
12：浇水软管
13：农作物补光LED
具体实施方式
为对本发明的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现结合附图，对本发明的实施方式详述如下：
请参阅图1所示，本实施例的微藻立体培养装置主要包括立体培养架1和开放式微藻培养池8两部分，这两部分均放置在封闭式建筑内（例如温室大棚）；此外，还包括上水管2、LED光源固定板3、微藻补光LED光源4、微藻收集及水处理装置5、水泵6、水管7、下水管11、连接软管12和农作物补光LED光源13等附属设施。其中：
立体培养架1主要由2～3层支撑板和多个支撑架组成。支撑架用于固定支撑板，并将立体培养架1固定在开放式微藻培养池8的上方（立体培养架1并未完全覆盖开放式微藻培养池8，开放式微藻培养池8中间的水面仍然可以接受自然光源照射）。支撑板用于种植蔬菜、花卉和水果等农作物（例如，顶层种植黄瓜，第二层种植生菜，第三层种植玫瑰花），根据需要可以调整支撑板的层数和层间距离。支撑板上开有多个孔，以便于采光和通气。每层支撑板下固定有农作物补光LED光源13，用于给下层农作物提供补充光照。最底层支撑板通过一固定板与LED光源固定板3连接。LED光源固定板3上固定有波长、光强及光照时间均可控的微藻补光LED光源4，用于为立体培养架1底部的微藻的培养提供补充光照。微藻补光LED光源4和农作物补光LED光源13可以采用620～700nm的红光或450～500nm的蓝光或红、蓝光的组合，本实施例微藻补光采用的是680nm波长的红光LED，光强为50μmol·m-2·s-1，光照时间为每天光照20小时。农作物补光采用的是630nm红光和460nm蓝光的混合光源，光强为60μmol·m-2·s-1，光照时间为每天光照16小时。
开放式微藻培养池8用于养殖微藻（本实施例养殖的是小球藻），其横断面呈倒梯形，深0.1～1.0米，如图2所示。开放式微藻培养池8的中间设置隔离板10，隔离板10上连接搅拌桨9，如图3所示。搅拌桨9用于推动藻液流动，隔离板10用于确保藻液朝固定方向流动。开放式微藻培养池8的一侧连接水管7，藻液经水管7进入水泵6，通向微藻收集及水处理装置5。水经微藻收集及水处理装置5收集微藻并去除过量氨氮及金属离子后，经上水管2，进入连接软管12。从连接软管出来的水可以用来给支撑板上种植的蔬菜、花卉和水果等农作物浇水，然后再由下水管11回到开放式微藻培养池8，实现水的循环使用。

Claims (9)

1.微藻立体培养装置，包括有开放式微藻培养池，其特征在于，还包括有立体培养架，搭建在开放式微藻培养池的上方。
2.根据权利要求1所述的微藻立体培养装置，其特征在于，所述立体培养架包括有一层以上的支撑板和多个支撑架；所述支撑板用于种植农作物；所述支撑架用于固定支撑板。
3.根据权利要求2所述的微藻立体培养装置，其特征在于，所述支撑板上开有一个以上的孔。
4.根据权利要求1所述的微藻立体培养装置，其特征在于，所述开放式微藻培养池的中间设置有隔离板，用于使藻液朝固定方向流动；所述隔离板上连接有搅拌桨，用于推动藻液流动。
5.根据权利要求1或4所述的微藻立体培养装置，其特征在于，所述开放式微藻培养池横断面呈倒梯形，深0.1～1.0米。
6.根据权利要求1所述的微藻立体培养装置，其特征在于，还包括有两组LED光源，一组固定在立体培养架下方、开放式微藻培养池上方，用于给立体培养架底部的微藻的培养提供补充光照；另一组固定在每层支撑板下，用于给农作物提供补充光照。
7.根据权利要求6所述的微藻立体培养装置，其特征在于，所述LED光源采用620～700nm的红光或450～500nm的蓝光或者上述波长的红光和蓝光的组合；所述LED光源的光强在20～1000μmol·m-2·s-1之间。
8.根据权利要求1所述的微藻立体培养装置，其特征在于，还包括有微藻收集及水处理装置，与开放式微藻培养池连接，用于收集开放式微藻培养池排出的水中的微藻，及除去水中过量的氨氮和金属离子，使水在微藻立体培养装置内部循环使用。
9.根据权利要求1所述的微藻立体培养装置，其特征在于，所述开放式微藻培养池和立体培养架放置在封闭式建筑内。
CN201310428836.7A 2013-09-18 2013-09-18 微藻立体培养装置 Expired - Fee Related CN103695290B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310428836.7A CN103695290B (zh) 2013-09-18 2013-09-18 微藻立体培养装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310428836.7A CN103695290B (zh) 2013-09-18 2013-09-18 微藻立体培养装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103695290A true CN103695290A (zh) 2014-04-02
CN103695290B CN103695290B (zh) 2016-03-02

Family

ID=50356959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310428836.7A Expired - Fee Related CN103695290B (zh) 2013-09-18 2013-09-18 微藻立体培养装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103695290B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104073435A (zh) * 2014-07-02 2014-10-01 杭州鑫伟低碳技术研发有限公司 一种可移动式全天候微藻补光生物反应培养系统及培养方法
CN105454026A (zh) * 2015-11-19 2016-04-06 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种浮萍立体培养装置
WO2018035808A1 (zh) * 2016-08-25 2018-03-01 沐耕山（苏州）生物能源设备有限公司 水生微生物养殖系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002058367A (ja) * 2000-08-17 2002-02-26 Kanai Hiroaki 植物工場
CN101280271A (zh) * 2008-05-27 2008-10-08 蔡志武 一种微藻产业化生产装置及生产微藻的方法
CN201180138Y (zh) * 2008-03-12 2009-01-14 崔致宪 一种节能环保半封闭式微藻生物反应器
KR20110095989A (ko) * 2010-02-20 2011-08-26 김영남 미세조류 급속배양방법 및 환경변이 지질화장치
CN202047057U (zh) * 2011-05-25 2011-11-23 新奥科技发展有限公司 光反应器藻液综合利用系统和养殖大棚系统
CN202072705U (zh) * 2011-04-28 2011-12-14 杭州汉徽光电科技有限公司 一种用于微藻培养的生成环境控制系统
CN202072555U (zh) * 2011-05-20 2011-12-14 厦门理工学院 Bfm膜分离除藻系统
CN102304462A (zh) * 2011-08-29 2012-01-04 暨南大学 一种实现微藻规模化培养的跑道池光生物反应器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002058367A (ja) * 2000-08-17 2002-02-26 Kanai Hiroaki 植物工場
CN201180138Y (zh) * 2008-03-12 2009-01-14 崔致宪 一种节能环保半封闭式微藻生物反应器
CN101280271A (zh) * 2008-05-27 2008-10-08 蔡志武 一种微藻产业化生产装置及生产微藻的方法
KR20110095989A (ko) * 2010-02-20 2011-08-26 김영남 미세조류 급속배양방법 및 환경변이 지질화장치
CN202072705U (zh) * 2011-04-28 2011-12-14 杭州汉徽光电科技有限公司 一种用于微藻培养的生成环境控制系统
CN202072555U (zh) * 2011-05-20 2011-12-14 厦门理工学院 Bfm膜分离除藻系统
CN202047057U (zh) * 2011-05-25 2011-11-23 新奥科技发展有限公司 光反应器藻液综合利用系统和养殖大棚系统
CN102304462A (zh) * 2011-08-29 2012-01-04 暨南大学 一种实现微藻规模化培养的跑道池光生物反应器

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104073435A (zh) * 2014-07-02 2014-10-01 杭州鑫伟低碳技术研发有限公司 一种可移动式全天候微藻补光生物反应培养系统及培养方法
CN105454026A (zh) * 2015-11-19 2016-04-06 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种浮萍立体培养装置
WO2018035808A1 (zh) * 2016-08-25 2018-03-01 沐耕山（苏州）生物能源设备有限公司 水生微生物养殖系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN103695290B (zh) 2016-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105961303B (zh) 一种鱼-菌-藻共生的生态养殖系统及其运行方法
CN102134553B (zh) 管式光生物反应器、培养微藻细胞的系统和方法
CN101597567B (zh) 光生物反应器
EP2667963B1 (en) A fluid agitator device for facilitating development of algae or micro-algae in trays or photobioreactors
CN103451091A (zh) 一种微藻净化畜禽养殖废水装置及其方法
CN102162308A (zh) 室内立体式生态种植养殖系统
CN102618434B (zh) 一种基于植物仿生学的高效微藻培养装置
CN104082070A (zh) 动植物温室养殖种植方法及装置
CN203904335U (zh) 一种仿生型叠层式微藻光合反应器
CN103966075A (zh) 多层式微藻固定化培养光生物反应装置
CN208071695U (zh) 立体式环流兼养装置
CN105454026A (zh) 一种浮萍立体培养装置
CN103695290B (zh) 微藻立体培养装置
WO2020136208A1 (en) A microalgae-based system for producing products and a process using thereof
CN202022940U (zh) 一种微藻生物养殖的光生物反应器
CN206909360U (zh) 一种鱼、植物、微生物共生的生态循环系统
CN102604815A (zh) 能源藻类规模化培养系统
CN102559478B (zh) 一种可控坡式微藻养殖系统及其微藻养殖方法
CN105198088A (zh) 一种景观净化钢结构树
CN202465662U (zh) 一种可控坡式微藻养殖系统
CN102575209B (zh) 二相藻类培养系统
CN104031822A (zh) 一种仿生型叠层式微藻光合反应器
CN201499503U (zh) 新型移动管道栽培装置
CN102965282A (zh) 一种封闭式藻类培养系统
CN210695380U (zh) 一种日光温室大棚的无土栽培装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160302

Termination date: 20210918

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee