CN105950441B - 一种适用于提高固碳效率的微藻规模培养装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适用于提高固碳效率的微藻规模培养装置，包括具有至少一条跑道的跑道池和安装于所述跑道池中的搅拌桨，所述搅拌桨安装在所述跑道的一端，通过搅拌桨的旋转使跑道中的藻液流动；其特征在于：还包括若干透明盖板，所述透明盖板成间断地分布在所述跑道的上方，所述透明盖板的底部和所述藻液的上表面相接触。实现了气‑液‑盖的接触，延长了气液接触的时间，提高了CO2溶解效率。跑道池内的曝气单元能产生微小气泡，并且产生的气泡不聚并，提高了CO2溶解的效率，与此同时，曝气单元还具有通畅性不易堵、具有抗压性不易破碎的特性，并且，制作成本低廉、易安装易维护，能够在规模化培养的跑道池内实现多点间断放置。

Description

一种适用于提高固碳效率的微藻规模培养装置
技术领域
本发明涉及藻类培养装置，特别是涉及一种适用于提高固碳效率的微藻规模培养装置。
背景技术
微藻可以利用光合作用吸收温室气体二氧化碳，由于其结构简单，其光合效率较一般的高等植物高，没有生物器官的分化，所以生长迅速，由于已报道的微藻细胞组成中油脂含量能够达到70％以上，是一种非常有前景的生产可再生能源的生物质原料。然而，目前高昂的生产成本限制了微藻的规模化培养，影响生产成本的因素很多，其中微藻光生物反应器的开发以及微藻的规模化培养方法一直是微藻生产中的难点之一。因此开发新型的、低成本、高效率的微藻规模培养方法和装置成为了目前能源微藻产业的研究焦点之一。
微藻的元素组成中C的含量一般占50％左右，因此在微藻的生长过程中需要大量的碳源，在规模化培养过程中，各种来源的CO2自身的成本以及运输成本在微藻培养中占有大约40％～60％，因此，低成本地提高微藻固定CO2的效率的微藻培养系统的开发十分重要。
目前主要的培养系统分为封闭式和开放式培养系统，在封闭式微藻培养系统(管式、柱状、平板、气升式等)中微藻的固碳效率相对较高，但是设备投资很大，并且运行过程中体系的清理比较困难，如果扩大规模只能是增加反应器的数量，所以很难实现规模培养，而适宜于规模培养的培养装置(开放式跑道池、池塘式)具有碳效率低下的缺点，使得微藻固碳仅仅成为理论上的噱头。所以开发低成本、高效的微藻培养装置，真正实现微藻固碳，而使微藻规模培养成为真正的环境友好、可持续发展的产业。
常用微藻规模培养的装置通常采用开放式跑道池，用于生产具有高附加值的食品添加剂、化妆品添加剂等，而如果微藻培养的出口是作为生物能源，相对廉价并且大量的生物质的获得，需要大量的CO2作为碳源促进其生长。在封闭式微藻培养系统中，提高CO2的利用效率主要是通过延长气体与培养液体之间的接触时间来提高CO2的利用率，而在开放式跑道池或者池塘式微藻培养系统中，由于培养液较浅(通常30～50cm)，增加深度一方面会增加水和搅拌功率消耗，另一方面，微藻培养液对光的吸收使得增加培养液的深度不利于单位面积的生物量的积累，因此，通入的CO2气体与培养用水的接触时间一般为1～3s，从而导致CO2溶解率很低，阻碍了微藻固定CO2的效率的提高。对于大棚式薄膜式全封闭式跑道池相对程度上提供了封闭的空间，在一定程度上缓解外界环境的影响，但只是在开放式跑道池上方用竹子或者钢筋做出弧形架构然后盖上塑料薄膜进行封闭，与蔬菜大棚结构相同，由于水位较低，通入的CO2直接溢出，利用率没有提高，同时薄膜内表面形成雾状水蒸气，光透射性降低，造成微藻生物量降低；而对于气-液-盖接触型全封闭式跑道池虽然能够提高CO2的溶解效率，但具有溶解氧浓度高、投资成本高、难以实现规模化培养的缺点，溶解氧浓度高，在封闭的空间里不易释放，造成光抑制或者光氧化反应，造成微藻死亡和生物量降低。
发明内容
为了解决以上所述现有技术的不足，本发明提供了如下技术方案：
一种适用于提高固碳效率的微藻规模培养装置，包括具有至少一条跑道的跑道池和安装于所述跑道池中的搅拌桨，所述搅拌桨安装在所述跑道的一端，通过搅拌桨的旋转使跑道中的藻液流动；还包括若干透明盖板，若干所述透明盖板成间断地分布在所述跑道的上方，所述透明盖板的底部和所述藻液的上表面相接触。
进一步，所述透明盖板为长方形的透明薄板，所述透明盖板和跑道侧壁相邻的两侧各安装有第一阻气条板，所述透明盖板的藻液流入端安装有第二阻气条板，所述第一阻气条板和所述第二阻气条板部分深入到所述藻液中。
进一步，所述第一阻气条板和所述第二阻气条板垂直于所述透明盖板的上下表面。
进一步，所述第一阻气条板和所述跑道侧壁之间有一定的间隙。
进一步，还包括曝气单元，所述曝气单元安装在所述透明盖板藻液流入端下方的跑道池底部。
进一步，所述曝气单元包括带有同轴阶梯圆柱孔的阶梯圆柱体、若干通气管，若干所述通气管的进气端穿过所述阶梯圆柱体的小径端深入到所述阶梯圆柱体的大径端中，若干所述通气管的出气端置于所述阶梯圆柱体的外部并成阶梯状排列，若干所述通气管与所述阶梯圆柱体的小径端之间塞有密封材料。
进一步，所述密封材料为玻璃胶或环氧树脂胶。
相比于现有技术本发明的有益效果为：
1、透明盖板覆盖在所述跑道的上方，其结构形成的液体自封作用有利于延长CO2与液体接触时间，促进CO2溶解，其间断地分布有利于溶解氧的释放，不会造成光抑制和光氧化，防止了雾膜的形成，促进了光合作用，从而提高了微藻固定CO2的效率；
2、曝气单元能产生微小气泡，产生气泡不聚并，同时具有通畅性不易堵、具有抗压性不易破碎的特性，制作成本低廉易安装易维护并且在规模化培养的跑道池内方便实现多点位放置。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是本发明的第一整体结构示意图；
图2是本发明的第二整体结构示意图；
图3是本发明曝气单元的整体结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的一种适用于提高固碳效率的微藻规模培养装置，包括具有至少一条跑道1的跑道池2和安装于所述跑道池中的搅拌桨3，所述搅拌桨安装在所述跑道的一端，通过搅拌桨的旋转使跑道中的藻液4流动；还包括若干透明盖板5，所述透明盖板5成间断地分布在所述跑道的上方，所述透明盖板5的底部和所述藻液4的上表面相接触。如图2所示，所述透明盖板5为长方形的透明薄板，所述透明盖板和跑道侧壁相邻的两侧各安装有第一阻气条板6，所述透明盖板的藻液流入端安装有第二阻气条板7，所述第一阻气条板和所述第二阻气条板部分深入到所述藻液中。优选地，所述第一阻气条板和所述第二阻气条板垂直于所述透明盖板的上下表面。优选地，所述第一阻气条板和所述跑道侧壁之间有一定的间隙。所述第一阻气条板和所述第二阻气条板的下端处于藻液中，因此会产生液体自密封作用，由于透明盖板与藻液的表面相接触，因此通入的CO2气体不但不会溢出，而且沿着水流方向在透明盖板下方和液面上方进行运行，即气-液-盖(透明盖板)相接触，延长了气液接触时间，从而提高了CO2的溶解效率和微藻固碳效率；所述透明盖板5成间断地分布在所述跑道的上方，一方面不会造成气-液-盖接触型全封闭式跑道池溶解氧浓度高投资高的结果，一方面由于气-液-盖接触在提高CO2溶解效率的同时不会造成雾状水蒸气的形成(由于与水面直接接触形成的雾状物立即被流动的藻液冲洗掉)而影响光照的透性，这种间断式的覆盖既有利于溶解氧的释放，不会造成光抑制和光氧化，又有利于光合作用不会形成雾膜，从而提高微藻固定CO2的效率。
进一步，还包括曝气单元8，所述曝气单元8安装在所述透明盖板藻液流入端下方的跑道池底部。如图3所示，所述曝气单元8包括带有同轴阶梯圆柱孔的阶梯圆柱体9、若干通气管10，所述通气管10为微细玻璃管或塑料管或者具有一定硬度的管状材料，若干所述通气管的进气端11穿过所述阶梯圆柱体9的小径端12深入到所述阶梯圆柱体的大径端13中，若干所述通气管的出气端14置于所述阶梯圆柱体9的外部并成阶梯状排列，若干所述通气管10与所述阶梯圆柱体的小径端12之间塞有密封材料，使得通气管和所述阶梯圆柱体的小径部分不透气，所述阶梯圆柱体的大径端的直径与气源出口管道(图中未体现)直径适配连接不漏气即可。在供应CO2的过程中，由于CO2气源出口管道与阶梯圆柱体的大径端连接紧密，通气管与所述阶梯圆柱体的小径端之间塞有密封材料，因此CO2气体流畅的通过通气管释放，由于通气管直径微细，产生气泡直径微小，增加气液接触面积，提高溶解效率；同时，通气管出气端呈梯级式方式排列，产生的气泡不聚并，提高溶解效率；并且该曝气单元在池底与水流方向垂直放置，气泡上升方向与水流方向相切割，随水流的流动，气泡实际上升方向与水流方向呈一定角度，延长气泡在水中的上升时间，另外，上后的气泡由于液-盖接触，气泡不能溢出随水流方向运动，呈现气-液-盖三者接触状态，从而延长了气液接触时间，提高了CO2溶解效率，进而提高微藻固定CO2效率。该曝气单元实现产生微小气泡、产生气泡不聚并，同时具有通畅性不易堵、具有抗压性不易破碎的特性，制作成本低廉易安装易维护并且在规模化培养的跑道池内实现多点间断放置，也可放置在柱形反应器、平板式光生物反应器内以及反应釜内作为曝气单元。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (6)

1.一种适用于提高固碳效率的微藻规模培养装置，包括具有至少一条跑道(1)的跑道池(2)和安装于所述跑道池中的搅拌桨(3)，所述搅拌桨安装在所述跑道的一端，通过搅拌桨的旋转使跑道中的藻液(4)流动；其特征在于：还包括若干透明盖板(5)，若干所述透明盖板成间断地分布在所述跑道的上方，所述透明盖板(5)的底部和所述藻液(4)的上表面相接触；所述透明盖板(5)为长方形的透明薄板，所述透明盖板和跑道侧壁相邻的两侧各安装有第一阻气条板(6)，所述透明盖板的藻液流入端安装有第二阻气条板(7)，所述第一阻气条板和所述第二阻气条板部分深入到所述藻液中。
2.如权利要求1所述的适用于提高固碳效率的微藻规模培养装置，其特征在于：所述第一阻气条板和所述第二阻气条板垂直于所述透明盖板的上下表面。
3.如权利要求2所述的适用于提高固碳效率的微藻规模培养装置，其特征在于：所述第一阻气条板和所述跑道侧壁之间有一定的间隙。
4.如权利要求1-3任一所述的适用于提高固碳效率的微藻规模培养装置，其特征在于：还包括曝气单元(8)，所述曝气单元(8)安装在所述透明盖板藻液流入端下方的跑道池底部。
5.如权利要求4所述的适用于提高固碳效率的微藻规模培养装置，其特征在于：所述曝气单元(8)包括带有同轴阶梯圆柱孔的阶梯圆柱体(9)、若干通气管(10)，若干所述通气管的进气端(11)穿过所述阶梯圆柱体(9)的小径端(12)深入到所述阶梯圆柱体的大径端(13)中，若干所述通气管的出气端(14)置于所述阶梯圆柱体(9)的外部并成阶梯状排列，若干所述通气管(10)与所述阶梯圆柱体的小径端(12)之间塞有密封材料。
6.如权利要求5所述的适用于提高固碳效率的微藻规模培养装置，其特征在于：所述密封材料为玻璃胶或环氧树脂胶。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107083322A (zh) * 2017-06-23 2017-08-22 四川省天惠能源科技有限公司 一种多层微藻生长繁殖装置
CN107723214A (zh) * 2017-11-13 2018-02-23 烟台大学 用于微藻培养的简易式跑道池及其使用方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100562564C (zh) * 2005-12-12 2009-11-25 中国科学院过程工程研究所 用于大规模培养微藻的补碳装置及其使用方法和用途
CN101870950B (zh) * 2009-04-24 2013-09-04 中国石油化工股份有限公司 一种养殖微藻的装置
CN102304462B (zh) * 2011-08-29 2013-06-05 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
CN203007256U (zh) * 2012-11-28 2013-06-19 新奥科技发展有限公司 一种微藻规模化养殖跑道池光生物反应器
CN104312901A (zh) * 2014-10-20 2015-01-28 杭州鑫伟低碳技术研发有限公司 一种微藻培养模块及微藻大规模工厂化培养系统

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