CN104719119B - 一种用于扩增浮游植物的设备的使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种船舶压载水生物处理技术，具体涉及一种用于扩增浮游植物的设备的使用方法，设备包括一级培养装置连接有若干个二级培养罐，每个二级培养罐均串联有若干个三级培养罐；所述的储存罐出水口与过滤装置的入水口相连，过滤装置的出水口分别与一级培养装置、每一个二级培养罐和三级培养罐相连。方法是将海水通过过滤装置过滤，将>10μm以上的生物过滤掉，通过自动化控制系统控制温度、光照强度及气泵，加入经过改进的培养基逐级扩大培养至最大密度。本发明不受温度的限制，安全耐腐蚀，结构紧凑，占地面积小。适用于大规模海洋浮游植物的扩增，同时也适用于其它种类的浮游植物的扩增，可进行不同种类浮游植物的同时扩增。

Description

一种用于扩增浮游植物的设备的使用方法
技术领域
本发明涉及一种船舶压载水生物处理技术，具体涉及一种用于扩增浮游植物的设备的使用方法。
背景技术
为了有效防止船舶压载水引起的外来物种入侵，2004年，国际海事组织(IMO)通过了《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》。“公约”规定，按照压载水量的不同，从2009年始，部分新船必须安装压载水处理装置，并对现有船舶追溯实施，到2017年，所有远洋船舶必须都安装压载水处理装置。该装置必须经过陆基试验，获得型式认可，才能安装上船。
压载水管理系统认可导则(G8)是各国主管机关或其指定的机构，用以评估压载水管理系统是否满足《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》规则D-2规定的标准。其中导则(G8)附件的第二部分——对压载水管理系统进行认可的测试和性能规范，对陆基试验的测试用水有很高的要求，陆基实验的流入水中浮游生物必须达到一定的指标，其中最小尺寸小于50μm但大于10μm的测试生物总体密度最佳为104个/ml、至少不小于103个/ml，并应至少包括3个门类的5个物种；而天然海水中浮游生物种类及浓度达不到此要求，尤其在水温低于15℃的条件下，更是无法满足要求。因此需要培养大量浮游生物满足导则的要求。
目前一种方法是：主要采用水泥池开放式培养方式扩增浮游生物，这种方式占地面积大，藻液与空气接触面积大，容易受敌害生物污染，且受外界温度的影响很大。另一种方法是：实行拖网技术使流入水达到标准，此方法受季节影响大，当海水生物低值期时，拖网工作量大，且种群等难易控制。
发明目的
根据以上现有技术的不足，本发明提供一种用于扩增浮游植物的设备的使用方法，本发明不受外界温度的影响，具备自动化控制系统，装置结构紧凑，占地面积小，能迅速扩增达到高密度浮游植物，添加到陆基实验的对照舱及处理舱中使得流入水满足G8导则要求，确保陆基试验能有效进行。
本发明所述的一种用于扩增浮游植物的设备，包括储存罐、过滤装置、一级培养装置、若干个二级培养罐、若干个三级培养罐；其中，所述的一级培养装置连接有若干个二级培养罐，每个二级培养罐均串联有若干个三级培养罐；所述的储存罐出水口与过滤装置的入水口相连，过滤装置的出水口分别与一级培养装置、每一个二级培养罐和每一个三级培养罐相连。
本发明中，一级培养装置为用于保种的光照培养箱，储存罐用于储存海水，过滤装置用于将海水做过滤处理，二级培养罐用于浮游植物批量扩增，三级培养罐用于浮游植物大批量扩增。
其中，优选方案如下：
二级培养罐和三级培养罐均内置有控温装置、照明装置和通氧装置；所述的控温装置包括加热装置、冷凝管和热电偶，冷凝管与外置的压缩机相连，所述的照明装置包括光照装置和光电传感器，所述的通氧装置与外置的气泵相连。
还包括有自动化控制系统，所述的自动化控制系统LCD显示屏、按键、单片机控制系统、485通讯端口；
其中，加热装置信号输入端与485通讯端口的信号输出端相连，热电偶的信号输出端与485通讯端口的信号输入端相连，压缩机的信号输入端与单片机控制系统的信号输出端相连；所述的照明装置包括光照装置和光电传感器；光照装置信号输入端与485通讯端口的信号输出端相连，光电传感器的信号输出端与485通讯端口的信号输入端相连；所述的通氧装置与外置的气泵相连；气泵的信号输入端与单片机控制系统的信号输出端相连。
二级培养罐与三级培养罐、以及两者管路之间的连接件和阀门采用高分子材质，如PPR、PPV，管道泵采用耐海水腐蚀的管道泵。管道泵可以为不锈钢泵。阀门优选为隔膜阀球形阀门，隔膜阀球形阀门切割力最小、对藻伤害最小。
本发明装置适用的外界温度范围-15℃～45℃，所以此装置的应用保证了扩增过程不受外界温度的影响。
本发明所述的使用方法，包括以下步骤：
(1)将储存罐中的海水流通到过滤装置，将>10μm的生物过滤掉；
(2)经过滤处理后的海水泵入到二级培养罐和三级培养罐中，通过自动化控制系统控制二级培养罐和三级培养罐中的温度、光照及通氧量，其中，温度为18℃-24℃，控制精度±1℃，光照强度控制在103-104lx，通氧时间为12-24小时/天，通过通氧装置的曝气管路布置确保了浮游植物的需氧量，并利用气体的搅动促进了浮游植物的均匀分布；
(3)向二级培养罐和三级培养罐中的海水加入藻类培养液；
(4)一级培养装置将其中的藻类泵入到二级培养罐和三级培养罐中，进行培养，进而用作测试船舶压载水的路基实验流入水。
其中，优选方案如下：
步骤(3)中所述的藻类培养液为每升海水中加入NaN03 50-80mg、NaH2P04 1.2-2.2mg、KH2P041.4-2.6mg、Zn(N03)2·6H20 30-36mg、MnCL2·4H20 100-186mg、CuS04·5H207-12mg、FeC6H507·5H20 2500-4200mg、Na2MoO4·2H2O 5.2-7.3mg、CoCL2·6H20 8-15mg、Na2EDTA 3.6-4.8mg、青霉素2-9×104U、维生素B12 0.5mg、维生素B1 100mg和维生素H0.5mg。本配方设置合理，藻细胞生长速度快，培养出的藻类密度达到最大化，实现了更加优异的培养效果，具有规模化的应用前景。
扩增过程采用逐级扩大过程，二级培养罐与三级培养罐的接种量为1:3～1:10。通过本发明使得浮游植物在最短时间内实现大规模高密度培养。
本发明的优点在于：装置不受温度的限制，具备自动化控制，易于操作、成本低、维护简便，且安全耐腐蚀，结构紧凑，占地面积小。适用于大规模海洋浮游植物的扩增，同时也适用于其它种类的浮游生物的扩增，可进行不同种类浮游生物的同时扩增。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明二级培养罐或三级培养罐的结构框图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明做进一步说明。
实施例1：
如图1和图2所示，一种用于扩增浮游植物的设备，包括储存罐、过滤装置、一级培养装置、若干个二级培养罐、与二级培养罐数量相等的三级培养罐；其中，所述的一级培养装置连接有若干个二级培养罐，每个二级培养罐均串联有一个三级培养罐；所述的储存罐出水口与过滤装置的入水口相连，过滤装置的出水口分别与每一个二级培养罐和三级培养罐相连。
本发明中，一级培养装置为用于保种的光照培养箱，储存罐用于储存海水，过滤装置用于将海水做过滤处理，二级培养罐用于浮游植物批量扩增，三级培养罐用于浮游植物大批量扩增。
还包括有自动化控制系统，所述的自动化控制系统LCD显示屏、按键、单片机控制系统、485通讯端口；
二级培养罐和三级培养罐均内置有控温装置、照明装置和通氧装置；所述的控温装置包括加热装置、冷凝管和热电偶，冷凝管与外置的压缩机相连，其中，加热装置信号输入端与485通讯端口的信号输出端相连，热电偶的信号输出端与485通讯端口的信号输入端相连，压缩机的信号输入端与单片机控制系统的信号输出端相连；所述的照明装置包括光照装置和光电传感器，其中，光照装置信号输入端与485通讯端口的信号输出端相连，光电传感器的信号输出端与485通讯端口的信号输入端相连；所述的通氧装置与外置的气泵相连，其中，气泵的信号输入端与单片机控制系统的信号输出端相连。
二级培养罐与三级培养罐、以及两者管路之间的连接件和阀门采用高分子PPV材质，管道泵采用耐海水腐蚀的管道泵。管道泵为不锈钢泵。阀门为隔膜阀球形阀门，隔膜阀球形阀门切割力最小、对藻伤害最小。
本装置适用的外界温度范围-15℃～45℃，所以此装置的应用保证了扩增过程不受外界温度的影响。
实施例2：
应用实施例1所述的设备，进行浮游植物扩增。天然海水中10-50μm浮游生物密度为2个/ml，将天然海水通过10μm滤网的过滤装置，进入二级培养罐500L，进入三级培养罐5m3，用控温装置控制水温为21℃-22℃，打开光照装置，设置光照强度为2×103lx，置入曝气管通氧，每升海水中加入培养基量为：NaNO3 70mg，NaH2PO4 1.2mg，KH2PO4 1.4mg，Zn(NO3)2·6H2O 36mg，MnCL2.4H2O 160mg，CuSO4·5H2O 10mg，FeC6H5O7·5H2O 4200mg，Na2MoO4·2H2O 5.2mg,CoCL2·6H2O 13mg,Na2EDTA 3.6mg,青霉素2×104U,维生素B120.5mg,维生素B1 100mg,维生素H 0.5mg。将光照培养箱中的5L大扁藻及5L三角褐酯藻倒入二级培养罐中生长5天，之后将二级培养罐中的大扁藻通过泵打到三级培养罐中进行培养4天，分别注入陆基实验的250m3处理舱和对照舱中，检测流入水中10-50μm浮游生物密度为2.6×103个/ml,符合G8导则要求。
实施例3：
应用实施例1所述的设备，进行浮游植物扩增。天然海水中10-50μm浮游生物密度为2个/ml，将天然海水通过10μm滤网的过滤装置，进入二级培养罐600L，进入三级培养罐5m3，用控温装置控制水温为22℃-23℃，打开光照装置，设置光照强度为5×103lx，置入曝气管通氧，每升海水中加入培养基量为：NaNO380mg，NaH2PO4 1.6mg，KH2PO4 1.6mg，Zn(NO3)2·6H2O 32mg，MnCL2·4H2O 146mg，CuSO4·5H2O 9mg，FeC6H5O7·5H2O 3600mg，Na2MoO4·2H2O5.8mg,CoCL2·6H2O12mg,Na2EDTA 4.2mg,青霉素5×104U,维生素B12 0.5mg,维生素B1100mg,维生素H 0.5mg。将光照培养箱中的8L塔胞藻倒入二级培养罐中生长5天，之后将二级培养罐中的大扁藻通过泵打到三级培养罐中进行培养4天，分别注入陆基实验的处理舱和对照舱中，检测流入水中10-50μm浮游生物密度为3.0×103个/ml,符合G8导则要求。
实施例4：
应用实施例1所述的设备，进行浮游植物扩增。天然海水中10-50μm浮游生物密度为2个/ml，将天然海水通过10μm滤网的过滤装置，进入二级培养罐700L，进入三级培养罐5m3，用控温装置控制水温为23℃-24℃，打开光照装置，设置光照强度为2×104lx，置入曝气管通氧，每升海水中加入培养基量为：NaN03 60mg、NaH2P04 2.2mg、KH2P041.4mg、Zn(N03)2·6H20 30mg、MnCL2·4H20 186mg、CuS04·5H20 8mg、FeC6H507·5H20 3000mg、Na2MoO4·2H2O5.2mg、CoCL2·6H20 8mg、Na2EDTA 3.6mg、青霉素8×104U、维生素B12 0.5mg、维生素B1100mg和维生素H 0.5mg。将光照培养箱中的10L新月菱形藻倒入二级培养罐中生长5天，之后将二级培养罐中的新月菱形藻通过泵打到三级培养罐中进行培养4天，分别注入陆基实验的处理舱和对照舱中，检测流入水中10-50μm浮游生物密度为3.4×103个/ml,符合G8导则要求。
实施例5：
应用实施例1所述的设备，进行浮游植物扩增。天然海水中10-50μm浮游生物密度为2个/ml，将天然海水通过10μm滤网的过滤装置，进入二级培养罐1000L，进入三级培养罐5m3，用控温装置控制水温为23℃-24℃，打开光照装置，设置光照强度为5×104lx，置入曝气管通氧，每升海水中加入培养基量为：NaN03 50mg、NaH2P04 1.2mg、KH2P041.4mg、Zn(N03)2·6H20 30mg、MnCL2·4H20 100mg、CuS04·5H20 7mg、FeC6H507·5H20 2500mg、Na2MoO4·2H2O5.2mg、CoCL2·6H20 8mg、Na2EDTA 3.6mg、青霉素2×104U、维生素B12 0.5mg、维生素B1100mg和维生素H0.5mg。将光照培养箱中的10L新月菱形藻倒入二级培养罐中生长5天，之后将二级培养罐中的新月菱形藻通过泵打到三级培养罐中进行培养4天，分别注入陆基实验的处理舱和对照舱中，检测流入水中10-50μm浮游生物密度为6×103个/ml,符合G8导则要求。
实施例6：
应用实施例1所述的设备，进行浮游植物扩增。天然海水中10-50μm浮游生物密度为2个/ml，将天然海水通过10μm滤网的过滤装置，进入二级培养罐1600L，进入三级培养罐5m3，用控温装置控制水温为23℃-24℃，打开光照装置，设置光照强度为105lx，置入曝气管通氧，每升海水中加入培养基量为：NaN03 80mg、NaH2P04 2.2mg、KH2P042.6mg、Zn(N03)2·6H20 36mg、MnCL2·4H20 186mg、CuS04·5H20 12mg、FeC6H507·5H20 4200mg、Na2MoO4·2H2O7.3mg、CoCL2·6H20 15mg、Na2EDTA 4.8mg、青霉素9×104U、维生素B12 0.5mg、维生素B1100mg和维生素H 0.5mg。将光照培养箱中的10L新月菱形藻倒入二级培养罐中生长5天，之后将二级培养罐中的新月菱形藻通过泵打到三级培养罐中进行培养4天，分别注入陆基实验的处理舱和对照舱中，检测流入水中10-50μm浮游生物密度为9×103个/ml,符合G8导则要求。

Claims (5)

1.一种用于扩增浮游植物的设备的使用方法，其特征在于：所述用于扩增浮游植物的设备包括储存罐、过滤装置、一级培养装置、若干个二级培养罐、若干个三级培养罐；其中，所述的一级培养装置连接有若干个二级培养罐，每个二级培养罐均串联有若干个三级培养罐；所述的储存罐出水口与过滤装置的入水口相连，过滤装置的出水口分别与一级培养装置、每一个二级培养罐和每一个三级培养罐相连；
所述二级培养罐和三级培养罐均内置有控温装置、照明装置和通氧装置；所述的控温装置包括加热装置、冷凝管和热电偶，冷凝管与外置的压缩机相连，所述的照明装置包括光照装置和光电传感器；
还包括有自动化控制系统，所述的自动化控制系统包括LCD显示屏、按键、单片机控制系统、485通讯端口；
其中，加热装置信号输入端与485通讯端口的信号输出端相连，热电偶的信号输出端与485通讯端口的信号输入端相连，压缩机的信号输入端与单片机控制系统的信号输出端相连；光照装置信号输入端与485通讯端口的信号输出端相连，光电传感器的信号输出端与485通讯端口的信号输入端相连；所述的通氧装置与外置的气泵相连；气泵的信号输入端与单片机控制系统的信号输出端相连；
所述的使用方法包括以下步骤：
(1)将储存罐中的海水流通到过滤装置，将>l0μm的生物过滤掉；
(2)经过滤处理后的海水泵入到二级培养罐和三级培养罐中，通过自动化控制系统控制二级培养罐和三级培养罐中的温度、光照及通氧量，其中，温度为18℃-24℃，控制精度±1℃，光照强度控制在103-105lx，通氧时间为12-24小时/天；
(3)向二级培养罐和三级培养罐中的海水加入藻类培养液；
(4)一级培养装置将其中的藻类泵入到二级培养罐进行培养若干天后，将二级培养罐中的藻类通过泵打到三级培养罐中，进行培养，进而用作测试船舶压载水的陆基实验流入水。
2.根据权利要求1所述的使用方法，其特征在于：二级培养罐与三级培养罐、以及两者管路之间的连接件和阀门采用高分子材质，管道泵采用耐海水腐蚀的管道泵。
3.根据权利要求2所述的使用方法，其特征在于：管道泵为不锈钢泵。
4.根据权利要求2所述的使用方法，其特征在于：阀门为隔膜阀球形阀门。
5.根据权利要求1所述的使用方法，其特征在于：步骤(3)中所述的藻类培养液为每升海水中加入NaN03 50-80mg、NaH2P04 1.2-2.2mg、KH2P04 1.4-2.6mg、Zn(N03)2·6H20 30-36mg、MnCL2·4H20 100-186mg、CuS04·5H20 7-12mg、FeC6H507·5H20 2500-4200mg、Na2MoO4·2H2O 5.2-7.3mg、CoCL2·6H20 8-15mg、Na2EDTA 3.6-4.8mg、青霉素2-9×104U、维生素B12 0.5mg、维生素B1 100mg和维生素H 0.5mg。
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