CN109355190A - 一种微藻回收用水增加溶氧的方法 - Google Patents

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张玮瑲
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李玉芬
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Abstract

本发明公开了一种微藻回收用水增加溶氧的方法，包括以下步骤：(1)采用抽水泵将微藻培养槽中的低氧水抽入高浓度气体溶解装置中，同时向高浓度气体溶解装置中通入氧气；(2)通过控制所述高浓度气体溶解装置使氧气溶解于低氧水中，获得溶氧量较高的高氧水，然后通过所述高浓度气体溶解装置的排水孔将高氧水回放至微藻培养槽中。本申请能提高微藻回水O2溶解效率，使细菌难混入微藻培养槽中，保证微藻良好生长，降低化肥使用量，降低微藻死亡率，提高微藻品质和纯度，降低了微藻养殖成本；消耗氧气量少，在氧气溶于水的过程无气泡产生，避免损伤藻类而导致微藻生长，而且解决微藻培养过程中无法给槽底部供养的问题。

Description

一种微藻回收用水增加溶氧的方法
技术领域
本发明属于微藻养殖技术领域，尤其涉及一种微藻回收用水增加溶氧的方法。
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。
微藻含有天然β-胡萝卜素，具有抑制肿瘤、抗病毒、抗真菌、抗辐射、升高白细胞、防治心血管疾病和老年人痴呆的作用，尤其对萎缩性胃炎、口腔溃疡、皮肤疾病和放化疗患者有着明显的辅助治疗效果。微藻胶体(ECP)有较强的抗肿瘤活性引起国内外专家的关注。微藻中含有丰富的蛋白质、多不饱和脂肪酸、维生素、多糖、矿物质和大量的天然色素，是极好的天然保健食品。藻类的粗蛋白含量超过60％，生物学产量高于任何作物，被应用于食品工业、动物饲料领域。微藻的生长状况能直接反映水质情况，判断空气中的毒性气体，打破常规气体样品的分析和检测，Naessens.M等人将小球藻固定在疏水膜上和膜电极相连制成生物反应器，反映空气甲醇蒸汽和四氯乙烯含量；微藻生长脱氮除磷、难降解有机物、及Co、Mn、Hg等重金属离子，还能吸收一定浓度NOx，SOx，H2S，可用于检测和净化环境。藻中富含的酯类和甘油是制备液体燃料的良好原料；微藻热解制备的生物质燃油热值高，是木材或农作物秸秆的1.4～2倍。在世界能源消耗中，生物质能已占14％。微藻最大的可利用之处在于其干细胞中含有微藻油70％以上，是亚临界生物技术合成生物柴油的最佳原料，是理想的可再生能源。
微藻是水生物体系的初级生产者，处于食物链的最底层，水体环境的所有动物，甚至部分微生物，均直接或间接依赖于微藻而生存。微藻培养过程中的敌害污染主要有3种模式，原生动物污染、细菌污染、杂藻和病毒侵染。原生动物的污染主要通过原生动物对藻细胞的吞噬，细菌污染主要通过细胞分泌物抑制和分解藻细胞，而杂藻和病毒侵染机制较为复杂，主要包括营养竞争、化感作用、分泌物抑制以及病毒致死等。如何防止和控制敌害生物污染，是决定微藻大规模产业化培养成败的关键。
微藻培养过程中，当水中的氧气变少时，细菌容易混入水中，影响微藻生长发育，为让微藻更好生长，需要对微藻进行化肥，提高了微藻养殖成本。人们采用向水体通入氧气来提高水中的溶氧，但是这种方法氧气消耗量大，而且无法解决微藻培养槽底部溶氧问题。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种微藻回收用水增加溶氧的方法。本申请能够提高微藻回水O2溶解效率，使得细菌难混入微藻培养槽中，保证了微藻良好生长，降低化肥使用量，降低微藻死亡率，提高微藻品质和纯度，降低了微藻养殖成本；消耗氧气量少，在氧气溶于水的过程无气泡产生，避免损伤藻类而导致微藻生长，而且解决微藻培养过程中无法给槽底部供养的问题。
为了能够达到上述所述目的，本发明采用以下技术方案：
一种微藻回收用水增加溶氧的方法，包括以下步骤：
(1)采用抽水泵将微藻培养槽中的低氧水抽入高浓度气体溶解装置中，同时向高浓度气体溶解装置中通入氧气；
(2)通过控制所述高浓度气体溶解装置使氧气溶解于低氧水中，获得溶氧量较高的高氧水，然后通过所述高浓度气体溶解装置的排水孔将高氧水回放至微藻培养槽中。
进一步地，在步骤(1)，所述高浓度气体溶解装置设置在微藻培养槽外。
进一步地，在步骤(1)，低氧水从高浓度气体溶解装置的中上部进入装置，氧气从高浓度气体溶解装置的上方进入装置，使得氧气和低氧水充分接触溶解并达到所需浓度，然后从高浓度气体溶解装置底部的排水孔排出。
进一步地，在步骤(1)，所述氧气通入高浓度气体溶解装置的速度为2～3L/min。
进一步地，在步骤(2)，还包括通过控制高浓度气体溶解装置使氧气无气泡、均匀地溶解于低氧水中。
进一步地，在步骤(2)，所述高氧水中氧气的浓度为35～50ppm。
进一步地，在步骤(2)，所述回放至微藻培养槽的高氧水的温度为15～33℃。
本申请的原理：水分子是聚合为大的分子团存在，其活性下降，自净能力丧失，水质恶化，自然界是通过水的流动、撞击是水分子团变小，以增加其活性，但滞留一段时间后，其由聚合为大的水分子团，水中溶氧量又会降低，微生物会浸入，水质变差，甚至还会发臭。因此，微藻培养的水需要定期进行增加溶氧来改善水质，给微藻提高良好的生长环境，提高微藻产量。水分子间有62％的间隙，直接向水中通入氧气，氧气很难进入到水分子间的空隙里，还会使得水中产生气泡，影响微藻的生长。通过采用高浓度气体溶解装置，改变了水分子团的大小，让氧气容易进入到水分子间的空隙里，替换了原本存在于水分子间的气体，提高了水的溶氧率。
由于本发明采用了以上技术方案，具有以下有益效果：
(1)本申请方法能够提高微藻回水O2溶解效率，使得细菌难混入微藻培养槽中，保证了微藻良好生长，降低化肥使用量，降低微藻死亡率，提高微藻品质和纯度，降低了微藻养殖成本。
(2)本申请方法消耗氧气量少，在氧气溶于水的过程无气泡产生，避免损伤藻类而导致微藻生长，而且解决微藻培养过程中无法给槽底部供养的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
图1为本申请微藻回收用水增加溶氧过程的工作示意图；
图2为本申请微藻回收用水进行增加溶氧的方法示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。
实施例1
如图1和图2所示，一种微藻回收用水增加溶氧的方法，包括以下步骤：
(1)采用抽水泵将微藻培养槽中的低氧水抽入高浓度气体溶解装置中，同时向高浓度气体溶解装置中通入氧气；
所述高浓度气体溶解装置设置在微藻培养槽外；低氧水从高浓度气体溶解装置的中上部进入装置，氧气从高浓度气体溶解装置的上方进入装置，使得氧气和低氧水充分接触溶解并达到所需浓度，然后从高浓度气体溶解装置底部的排水孔排出；所述氧气通入高浓度气体溶解装置的速度为2L/min；
(2)通过控制所述高浓度气体溶解装置使氧气无气泡、均匀地溶解于低氧水中，获得溶氧量较高的高氧水，然后通过所述高浓度气体溶解装置的排水孔将高氧水回放至微藻培养槽中；
所述高氧水中氧气的浓度为35ppm；所述回放至微藻培养槽的高氧水的温度为15℃。
实施例2
如图1和图2所示，一种微藻回收用水增加溶氧的方法，包括以下步骤：
(1)采用抽水泵将微藻培养槽中的低氧水抽入高浓度气体溶解装置中，同时向高浓度气体溶解装置中通入氧气；
所述高浓度气体溶解装置设置在微藻培养槽外；低氧水从高浓度气体溶解装置的中上部进入装置，氧气从高浓度气体溶解装置的上方进入装置，使得氧气和低氧水充分接触溶解并达到所需浓度，然后从高浓度气体溶解装置底部的排水孔排出；所述氧气通入高浓度气体溶解装置的速度为3L/min；
(2)通过控制所述高浓度气体溶解装置使氧气无气泡、均匀地溶解于低氧水中，获得溶氧量较高的高氧水，然后通过所述高浓度气体溶解装置的排水孔将高氧水回放至微藻培养槽中；
所述高氧水中氧气的浓度为50ppm；所述回放至微藻培养槽的高氧水的温度为33℃。
实施例3
如图1和图2所示，一种微藻回收用水增加溶氧的方法，包括以下步骤：
(1)采用抽水泵将微藻培养槽中的低氧水抽入高浓度气体溶解装置中，同时向高浓度气体溶解装置中通入氧气；
所述高浓度气体溶解装置设置在微藻培养槽外；低氧水从高浓度气体溶解装置的中上部进入装置，氧气从高浓度气体溶解装置的上方进入装置，使得氧气和低氧水充分接触溶解并达到所需浓度，然后从高浓度气体溶解装置底部的排水孔排出；所述氧气通入高浓度气体溶解装置的速度为2.1L/min；
(2)通过控制所述高浓度气体溶解装置使氧气无气泡、均匀地溶解于低氧水中，获得溶氧量较高的高氧水，然后通过所述高浓度气体溶解装置的排水孔将高氧水回放至微藻培养槽中；
所述高氧水中氧气的浓度为40ppm；所述回放至微藻培养槽的高氧水的温度为16℃。
实施例4
如图1和图2所示，一种微藻回收用水增加溶氧的方法，包括以下步骤：
(1)采用抽水泵将微藻培养槽中的低氧水抽入高浓度气体溶解装置中，同时向高浓度气体溶解装置中通入氧气；
所述高浓度气体溶解装置设置在微藻培养槽外；低氧水从高浓度气体溶解装置的中上部进入装置，氧气从高浓度气体溶解装置的上方进入装置，使得氧气和低氧水充分接触溶解并达到所需浓度，然后从高浓度气体溶解装置底部的排水孔排出；所述氧气通入高浓度气体溶解装置的速度为2.9L/min；
(2)通过控制所述高浓度气体溶解装置使氧气无气泡、均匀地溶解于低氧水中，获得溶氧量较高的高氧水，然后通过所述高浓度气体溶解装置的排水孔将高氧水回放至微藻培养槽中；
所述高氧水中氧气的浓度为45ppm；所述回放至微藻培养槽的高氧水的温度为32℃。
实施例5
如图1和图2所示，一种微藻回收用水增加溶氧的方法，包括以下步骤：
(1)采用抽水泵将微藻培养槽中的低氧水抽入高浓度气体溶解装置中，同时向高浓度气体溶解装置中通入氧气；
所述高浓度气体溶解装置设置在微藻培养槽外；低氧水从高浓度气体溶解装置的中上部进入装置，氧气从高浓度气体溶解装置的上方进入装置，使得氧气和低氧水充分接触溶解并达到所需浓度，然后从高浓度气体溶解装置底部的排水孔排出；所述氧气通入高浓度气体溶解装置的速度为2.5L/min；
(2)通过控制所述高浓度气体溶解装置使氧气无气泡、均匀地溶解于低氧水中，获得溶氧量较高的高氧水，然后通过所述高浓度气体溶解装置的排水孔将高氧水回放至微藻培养槽中；
所述高氧水中氧气的浓度为42ppm；所述回放至微藻培养槽的高氧水的温度为24℃。
对比例1
与实施例1～5不同之处在于：不采用高浓度气体溶解装置进行溶氧，将氧气直接通入微藻培养槽中，其他条件不变。
对比例2
与实施例1～5不同之处在于：所述氧气通入高浓度气体溶解装置的速度小于1L/min或大于3L/min，其他条件不变。
对比例3
与实施例1～5不同之处在于：所述高氧水中氧气的浓度小于为35ppm或大于50ppm，其他条件不变。
对比例4
与实施例1～5不同之处在于：所述回放至微藻培养槽的高氧水的温度小于15℃或大于33℃，其他条件不变。
采用本申请实施例1～5方法和对比例1方法进行微藻培养水氧气的添加，在养殖过程中，本申请发明人发现对比例1方法氧气通入后能够给低氧水补充一定了的氧气，但是氧气溶于水过程中有气泡，而且在每次进行微藻培养水氧气的添加后，有部分微藻受到伤害，甚至还有少量微藻会死亡，获得的微藻品质较差，导致养殖成本较高；对比例2从高浓度气体溶解装置中出来的水氧气溶解度较低或有气泡，培养相同微藻量需要消耗较多的氧气；对比例3在培养过程中发现有部分微藻死亡，经检查发现微藻培养槽水体有细菌浸入，影响了微藻生长；对比例4发现微藻生长缓慢或损伤，槽底部供氧不足，微藻纯度较低。而本申请实施例1～5方法均未出现以上问题。
综上所述，本申请方法能够提高微藻回水O2溶解效率，使得细菌难混入微藻培养槽中，保证了微藻良好生长，降低化肥使用量，降低微藻死亡率，提高微藻品质和纯度，降低了微藻养殖成本；消耗氧气量少，在氧气溶于水的过程无气泡产生，避免损伤藻类而导致微藻生长，而且解决微藻培养过程中无法给槽底部供养的问题。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在没有背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同腰间的含义和范围内的所有变化囊括在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种微藻回收用水增加溶氧的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用抽水泵将微藻培养槽中的低氧水抽入高浓度气体溶解装置中，同时向高浓度气体溶解装置中通入氧气；
(2)通过控制所述高浓度气体溶解装置使氧气溶解于低氧水中，获得溶氧量较高的高氧水，然后通过所述高浓度气体溶解装置的排水孔将高氧水回放至微藻培养槽中。
2.根据权利要求1所述的一种微藻回收用水增加溶氧的方法，其特征在于：在步骤(1)，所述高浓度气体溶解装置设置在微藻培养槽外。
3.根据权利要求1所述的一种微藻回收用水增加溶氧的方法，其特征在于：在步骤(1)，低氧水从高浓度气体溶解装置的中上部进入装置，氧气从高浓度气体溶解装置的上方进入装置，使得氧气和低氧水充分接触溶解并达到所需浓度，然后从高浓度气体溶解装置底部的排水孔排出。
4.根据权利要求1所述的一种微藻回收用水增加溶氧的方法，其特征在于：在步骤(1)，所述氧气通入高浓度气体溶解装置的速度为2～3L/min。
5.根据权利要求1所述的一种微藻回收用水增加溶氧的方法，其特征在于：在步骤(2)，还包括通过控制高浓度气体溶解装置使氧气无气泡、均匀地溶解于低氧水中。
6.根据权利要求1所述的一种微藻回收用水增加溶氧的方法，其特征在于：在步骤(2)，所述高氧水中氧气的浓度为35～50ppm。
7.根据权利要求1所述的一种微藻回收用水增加溶氧的方法，其特征在于：在步骤(2)，所述回放至微藻培养槽的高氧水的温度为15～33℃。
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