CN108102876A - 一种微藻连续收割装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了微藻收割技术领域的一种微藻连续收割装置和方法，包括微藻培养箱，所述微藻培养箱顶部左端设置氧气回收装置，所述微藻培养箱顶部右端设置培养液供给箱，所述微藻培养箱内腔左壁设置潜水灯，所述微藻培养箱内腔底部设有曝气装置，所述微藻培养箱右侧外壁设有微藻收割管，所述微藻收割管另一端设置在微藻过滤箱的内腔顶部，所述微藻过滤箱底部左端设有培养液回收管，该装置通过喷淋盘向微藻培养箱中输送培养液，便于培养液均匀洒落，微藻培养箱底部设置曝气装置，不仅向微藻培养箱中补充二氧化碳，还能可促进培养液中的溶解氧析出，微藻过滤箱的内腔设置两组过滤网，提高了收割微藻的纯洁度。

Description

一种微藻连续收割装置和方法

技术领域

本发明涉及微藻收割技术领域，具体为一种微藻连续收割装置和方法。

背景技术

微藻是一类在陆地、海洋分布广泛，营养丰富、光合利用度高的自养植物，细胞代谢产生的多糖、蛋白质、色素等，使其在食品、医药、基因工程、液体燃料等领域具有很好的开发前景。藻类个体大小悬殊，其中，只有在显微镜下才能分辨其形态的微小藻类类群被人们称为微藻(microalgae)，故此微藻不是一个分类学上的名称。

在现有技术中，微藻收割存在以下不足之处：

1、微藻收割过程比较麻烦，并且收割效率低下，专业的收割设备又比较复杂，而且在收割过程中容易对培养液造成污染；

2、利用搅拌叶片增加培养池中微藻的流动性，这样会使微藻受到搅拌产生的剪切力导致微藻破裂，并且微藻不可连续培养，培养液无法循环利用，造成资源严重浪费；

3、微藻培养装置培养条件不易控制，下雨天或者阴天时都无法接受光照，天气与环境的变化都会给微藻造成影响，为此，我们提出一种微藻连续收割装置和方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微藻连续收割装置和方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种微藻连续收割装置和方法，包括微藻培养箱，所述微藻培养箱顶部左端设置氧气回收装置，所述氧气回收装置右侧外壁设有U型管，且所述U型管的另一端延伸至微藻培养箱内腔顶部，所述微藻培养箱顶部右端设置培养液供给箱，所述培养液供给箱左侧外壁通过连接管安装有水泵，所述水泵的出液口设有培养液供给管，所述培养液供给管的另一端延伸至微藻培养箱内腔并与喷淋盘连接，所述微藻培养箱内腔左壁设置潜水灯，且所述微藻培养箱左侧外壁设有与潜水灯相匹配的反光板，所述微藻培养箱内腔底部设有曝气装置，所述曝气装置的进气管延伸至微藻培养箱外侧并分别设有二氧化碳进气管和空气进气管，所述二氧化碳进气管和空气进气管的外壁分别安装第一阀门和第二阀门，所述微藻培养箱右侧外壁设有微藻收割管，所述微藻收割管另一端设置在微藻过滤箱的内腔顶部，所述微藻过滤箱的内腔自上而下依次设有一级过滤网和二级过滤网，所述二级过滤网底部设有微藻回收管，所述微藻回收管底端延伸至微藻过滤箱的外侧并安装有回收管阀门，所述微藻过滤箱底部左端设有培养液回收管，且所述培养液回收管与微藻收割管上均安装有单向水泵。

优选的，所述喷淋盘包括喷淋底座，所述喷淋底座表面中央设有与培养液供给管连接的积液盘，所述喷淋底座底部外壁均匀设置有八组结构相同的喷嘴，所述喷淋底座外壁均匀设置三组结构相同的T型支脚。

优选的，所述反光板包括弧形保护罩，所述弧形保护罩内壁设置铝箔层，所述弧形保护罩外壁对称设置四组结构相同的卡条。

优选的，所述一级过滤网与二级过滤网均为圆锥形的筛绢过滤网，且所述二级过滤网底端窄口截面宽度小于一级过滤网底端窄口截面宽度。

优选的，三组结构相同的所述T型支脚按照环形阵列安装在喷淋底座外壁，且所述微藻培养箱内腔开设有与T型支脚相匹配的凹槽。

优选的，所述弧形保护罩的截面宽度与微藻培养箱左侧外壁宽度相同，且微藻培养箱左侧外壁设有与卡条相匹配的卡槽。

优选的，一种基于该装置的微藻连续收割方法包括如下步骤：

S1：启动在微藻培养箱上的水泵，通过培养液供给管将培养液供给箱中的培养液输送至喷淋盘中，喷淋盘底部的喷嘴使培养液均匀洒落，有效提高微藻的成活率；

S2：打开第一阀门和第二阀门，向微藻培养箱中通入适量的二氧化碳和空气，曝气装置使通入的气体形成微小气泡，大大增加了气液接触面积，不但可以高效地向微藻培养箱中补充二氧化碳，而且可以进一步促进培养液中的溶解氧析出，析出的氧通过U型管收集到氧气回收装置中，通过进一步处理加以利用，U型管有效阻挡质量较大的杂质，提高析出氧的纯洁度；

S3：与S2步骤同步的是启动电源使潜水灯工作，为微藻培养箱提供均匀且可控的光照条件，潜水灯上设置亮度调节装置，可根据自然光照的强度选择潜水灯的亮度，反光板可以将潜水灯另一侧的光反射到微藻培养箱内，增加潜水灯的光照利用率；

S4：启动微藻收割管上的单向水泵，将微藻培养箱内培养的微藻输送到微藻过滤箱中，微藻经过一级过滤网和二级过滤网分步过滤除液，过滤除液后的微藻从微藻回收管流出收集，去除的培养液落入微藻过滤箱内腔底部；

S5：最后启动培养液回收管上的单向水泵，使微藻过滤箱内腔底部的微藻培养液经过培养液回收管进行回收，作为藻种循环培养，微藻连续收割操作完成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

A.该装置通过喷淋盘向微藻培养箱中输送培养液，喷淋底座底部外壁均匀设置有八组结构相同的喷嘴，便于培养液均匀洒落，有效提高微藻的成活率，喷淋底座外壁均匀设置三组结构相同的T型支脚，不仅提高喷淋底座的稳定性，还便于检修和更换喷淋盘；

B.微藻培养箱底部设置曝气装置，曝气装置使通入的气体形成微小气泡，大大增加了气液接触面积，不仅可以高效地向微藻培养箱中补充二氧化碳，还能可以进一步促进培养液中的溶解氧析出，并且微小的气泡还能提高微藻培养箱中培养液的流动性，使培养液浓度均匀；

C.微藻过滤箱的内腔自上而下依次设有一级过滤网和二级过滤网，且二级过滤网底端窄口截面宽度小于一级过滤网底端窄口截面宽度，不仅便于收割微藻，还降低二级过滤网的承载重量，更加提高了收割微藻的纯洁度。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明喷淋盘结构示意图；

图3为本发明反光板结构示意图。

图中：1微藻培养箱、2氧气回收装置、3U型管、4培养液供给箱、5水泵、6培养液供给管、7喷淋盘、71喷淋底座、72积液盘、73喷嘴、74T型支脚、8潜水灯、9反光板、91弧形保护罩、92铝箔层、93卡条、10曝气装置、11二氧化碳进气管、12空气进气管、13第一阀门、14第二阀门、15微藻收割管、16微藻过滤箱、17一级过滤网、18二级过滤网、19微藻回收管、20回收管阀门、21培养液回收管、22单向水泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种微藻连续收割装置和方法，包括微藻培养箱1，微藻培养箱1顶部左端设置氧气回收装置2，回收微藻培养箱1中析出的溶解氧，有效提高资源利用率，氧气回收装置2右侧外壁设有U型管3，且U型管3的另一端延伸至微藻培养箱1内腔顶部，U型管3能够使混合在析出氧中质量较大的杂质在弯曲的管道中降低速度，达到除尘作用，有效提高氧气回收装置2收集析出氧的纯洁度，微藻培养箱1顶部右端设置培养液供给箱4，培养液供给箱4左侧外壁通过连接管安装有水泵5，水泵5的出液口设有培养液供给管6，培养液供给管6的另一端延伸至微藻培养箱1内腔并与喷淋盘7连接，喷淋盘7底部设有喷嘴73使培养液均匀洒落，有效提高微藻的成活率，微藻培养箱1内腔左壁设置潜水灯8，潜水灯8上设置亮度调节装置，可根据自然光照的强度选择潜水灯8的亮度，不仅节省电力资源，还给微藻培养箱1中的微藻提供良好的光源，便于微藻快速生长繁殖，且微藻培养箱1左侧外壁设有与潜水灯8相匹配的反光板9，反光板9为弧形反光板，且反光板9内壁设置铝箔层92，反光板9将潜水灯8另一侧的光反射到微藻培养箱1中，有效提高光源的利用率，微藻培养箱1内腔底部设有曝气装置10，曝气装置10的进气管延伸至微藻培养箱1外侧并分别设有二氧化碳进气管11和空气进气管12，二氧化碳进气管11和空气进气管12的外壁分别安装第一阀门13和第二阀门14，曝气装置10使通入的气体形成微小气泡，大大增加了气液接触面积，不仅可以高效地向微藻培养箱1中补充二氧化碳，还能可以进一步促进培养液中的溶解氧析出，并且微小的气泡还能提高微藻培养箱1中培养液的流动性，使培养液浓度均匀，微藻培养箱1右侧外壁设有微藻收割管15，微藻收割管15另一端设置在微藻过滤箱16的内腔顶部，微藻过滤箱16的内腔自上而下依次设有一级过滤网17和二级过滤网18，一级过滤网17和二级过滤网18均为筛绢过滤网，且一级过滤网17为600目筛绢过滤网，二级过滤网18为300目筛绢过滤网，通过分步过滤不仅降低二级过滤网18的承载重量，还提高了收割微藻的纯洁度，二级过滤网18底部设有微藻回收管19，达到引流合格的微藻，微藻回收管19底端延伸至微藻过滤箱16的外侧并安装有回收管阀门20，微藻过滤箱16底部左端设有培养液回收管21，且培养液回收管21与微藻收割管15上均安装有单向水泵22，不仅使培养液循环利用，还能使微藻过滤箱16底部培养液中的微藻输送到微藻培养箱1中继续培养，有效避免了资源的浪费。

其中，喷淋盘7包括喷淋底座71，喷淋底座71表面中央设有与培养液供给管6连接的积液盘72，喷淋底座71底部外壁均匀设置有八组结构相同的喷嘴73，便于培养液均匀洒落，有效提高微藻的成活率，喷淋底座71外壁均匀设置三组结构相同的T型支脚74，提高喷淋盘7的稳定性；

反光板9包括弧形保护罩91，弧形保护罩91内壁设置铝箔层92，便于反射潜水灯8另一侧的光反射到微藻培养箱1内，增加潜水灯8的光照利用率，弧形保护罩91外壁对称设置四组结构相同的卡条93，便于提高反光板9的稳定性；

一级过滤网17与二级过滤网18均为圆锥形的筛绢过滤网，且二级过滤网18底端窄口截面宽度小于一级过滤网17底端窄口截面宽度，不仅便于收割微藻，还提高了收割微藻的纯洁度；

三组结构相同的T型支脚74按照环形阵列安装在喷淋底座71外壁，且微藻培养箱1内腔开设有与T型支脚74相匹配的凹槽，不仅提高喷淋底座71的稳定性，还便于检修和更换喷淋底座71；

弧形保护罩91的截面宽度与微藻培养箱1左侧外壁宽度相同，不仅有效保护微藻培养箱1外壁的洁净，还提高了反光板9的反光率，且微藻培养箱1左侧外壁设有与卡条93相匹配的卡槽，便于更换或维修反光板9。

一种基于该装置的微藻连续收割方法包括如下步骤：

S1：启动在微藻培养箱1上的水泵5，通过培养液供给管6将培养液供给箱4中的培养液输送至喷淋盘7中，喷淋盘7底部的喷嘴73使培养液均匀洒落，有效提高微藻的成活率；

S2：打开第一阀门13和第二阀门14，向微藻培养箱1中通入适量的二氧化碳和空气，曝气装置10使通入的气体形成微小气泡，大大增加了气液接触面积，不但可以高效地向微藻培养箱1中补充二氧化碳，而且可以进一步促进培养液中的溶解氧析出，析出的氧通过U型管3收集到氧气回收装置2中，通过进一步处理加以利用，U型管3有效阻挡质量较大的杂质，提高析出氧的纯洁度；

S3：与S2步骤同步的是启动电源使潜水灯8工作，为微藻培养箱1提供均匀且可控的光照条件，潜水灯8上设置亮度调节装置，可根据自然光照的强度选择潜水灯8的亮度，反光板9可以将潜水灯8另一侧的光反射到微藻培养箱1内，增加潜水灯8的光照利用率；

S4：启动微藻收割管15上的单向水泵22，将微藻培养箱1内培养的微藻输送到微藻过滤箱16中，微藻经过一级过滤网17和二级过滤网18分步过滤除液，过滤除液后的微藻从微藻回收管19流出收集，去除的培养液落入微藻过滤箱16内腔底部；

S5：最后启动培养液回收管21上的单向水泵22，使微藻过滤箱16内腔底部的微藻培养液经过培养液回收管21进行回收，作为藻种循环培养，微藻连续收割操作完成。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种微藻连续收割装置和方法，包括微藻培养箱(1)，其特征在于：所述微藻培养箱(1)顶部左端设置氧气回收装置(2)，所述氧气回收装置(2)右侧外壁设有U型管(3)，且所述U型管(3)的另一端延伸至微藻培养箱(1)内腔顶部，所述微藻培养箱(1)顶部右端设置培养液供给箱(4)，所述培养液供给箱(4)左侧外壁通过连接管安装有水泵(5)，所述水泵(5)的出液口设有培养液供给管(6)，所述培养液供给管(6)的另一端延伸至微藻培养箱(1)内腔并与喷淋盘(7)连接，所述微藻培养箱(1)内腔左壁设置潜水灯(8)，且所述微藻培养箱(1)左侧外壁设有与潜水灯(8)相匹配的反光板(9)，所述微藻培养箱(1)内腔底部设有曝气装置(10)，所述曝气装置(10)的进气管延伸至微藻培养箱(1)外侧并分别设有二氧化碳进气管(11)和空气进气管(12)，所述二氧化碳进气管(11)和空气进气管(12)的外壁分别安装第一阀门(13)和第二阀门(14)，所述微藻培养箱(1)右侧外壁设有微藻收割管(15)，所述微藻收割管(15)另一端设置在微藻过滤箱(16)的内腔顶部，所述微藻过滤箱(16)的内腔自上而下依次设有一级过滤网(17)和二级过滤网(18)，所述二级过滤网(18)底部设有微藻回收管(19)，所述微藻回收管(19)底端延伸至微藻过滤箱(16)的外侧并安装有回收管阀门(20)，所述微藻过滤箱(16)底部左端设有培养液回收管(21)，且所述培养液回收管(21)与微藻收割管(15)上均安装有单向水泵(22)。

2.根据权利要求1所述的一种微藻连续收割装置和方法，其特征在于：所述喷淋盘(7)包括喷淋底座(71)，所述喷淋底座(71)表面中央设有与培养液供给管(6)连接的积液盘(72)，所述喷淋底座(71)底部外壁均匀设置有八组结构相同的喷嘴(73)，所述喷淋底座(71)外壁均匀设置三组结构相同的T型支脚(74)。

3.根据权利要求1所述的一种微藻连续收割装置和方法，其特征在于：所述反光板(9)包括弧形保护罩(91)，所述弧形保护罩(91)内壁设置铝箔层(92)，所述弧形保护罩(91)外壁对称设置四组结构相同的卡条(93)。

4.根据权利要求1所述的一种微藻连续收割装置和方法，其特征在于：所述一级过滤网(17)与二级过滤网(18)均为圆锥形的筛绢过滤网，且所述二级过滤网(18)底端窄口截面宽度小于一级过滤网(17)底端窄口截面宽度。

5.根据权利要求2所述的一种微藻连续收割装置和方法，其特征在于：三组结构相同的所述T型支脚(74)按照环形阵列安装在喷淋底座(71)外壁，且所述微藻培养箱(1)内腔开设有与T型支脚(74)相匹配的凹槽。

6.根据权利要求3所述的一种微藻连续收割装置和方法，其特征在于：所述弧形保护罩(91)的截面宽度与微藻培养箱(1)左侧外壁宽度相同，且微藻培养箱(1)左侧外壁设有与卡条(93)相匹配的卡槽。

7.根据权利要求1所述的一种微藻连续收割装置和方法，其特征在于：一种基于该装置的微藻连续收割方法包括如下步骤：

S1：启动在微藻培养箱(1)上的水泵(5)，通过培养液供给管(6)将培养液供给箱(4)中的培养液输送至喷淋盘(7)中，喷淋盘(7)底部的喷嘴(73)使培养液均匀洒落，有效提高微藻的成活率；

S2：打开第一阀门(13)和第二阀门(14)，向微藻培养箱(1)中通入适量的二氧化碳和空气，曝气装置(10)使通入的气体形成微小气泡，大大增加了气液接触面积，不但可以高效地向微藻培养箱(1)中补充二氧化碳，而且可以进一步促进培养液中的溶解氧析出，析出的氧通过U型管(3)收集到氧气回收装置(2)中，通过进一步处理加以利用，U型管(3)有效阻挡质量较大的杂质，提高氧气回收装置(2)收集析出氧的纯洁度；

S3：与S2步骤同步的是启动电源使潜水灯(8)工作，为微藻培养箱(1)提供均匀且可控的光照条件，潜水灯(8)上设置亮度调节装置，可根据自然光照的强度选择潜水灯(8)的亮度，反光板(9)可以将潜水灯(8)另一侧的光反射到微藻培养箱(1)内，增加潜水灯(8)的光照利用率；

S4：启动微藻收割管(15)上的单向水泵(22)，将微藻培养箱(1)内培养的微藻输送到微藻过滤箱(16)中，微藻经过一级过滤网(17)和二级过滤网(18)分步过滤除液，过滤除液后的微藻从微藻回收管(19)流出收集，去除的培养液落入微藻过滤箱(16)内腔底部；

S5：最后启动培养液回收管(21)上的单向水泵(22)，使微藻过滤箱(16)内腔底部的微藻培养液经过培养液回收管(21)进行回收，作为藻种循环培养，微藻连续收割操作完成。