CN109401920A - 一种可控坡式微藻养殖系统及其微藻养殖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微藻能源领域，具体涉及一种可控坡式微藻养殖系统及其微藻养殖的方法，微藻养殖系统包括微藻预处理池、斜坡、藻液收集处理池，所述微藻预处理池内部设有营养液和接入藻种，所述斜坡上设有微藻养殖器，所述微藻养殖器包括直形管和U形管，所述直形管和所述U形管的外壁均套接有真空管，所述直形管和所述U形管靠斜坡一侧的内管壁涂抹有吸热涂层，所述直形管始端设有进液阀；所述微藻养殖器右侧均架设有超声发生器；本发明充分利用太阳能来升高藻液温度，有利于提高养殖效率，真空管能对藻液进行保温，从而能降低能量的消耗；使用超声发生器对藻液进行超声处理，可促进微藻中油脂含量的增加，大大提高了油脂的转化率。

Description

一种可控坡式微藻养殖系统及其微藻养殖的方法

技术领域

本发明涉及微藻能源领域，具体涉及一种可控坡式微藻养殖系统及其微藻养殖的方法。

背景技术

随着化石能源的不断消耗，二氧化碳持续排放，温室效应加剧，寻找新的可持续的再生能源可以有效减少大气中二氧化碳的总排放量。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％。将微生物和微藻混合培养，生产高纯度的乙醇、甲醇、丁烷等能源化合物，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。在微藻养殖过程中，需要进行光合作用。

目前微藻的培养方法主要包括：开放式跑道池培养、封闭式光生物反应器培养。跑道池培养成本较低，但生产效率也较低，不利于进行工业化生产；封闭式光生物反应器培养生产效率较高，但成本也较高，在目前市场情况下，无法实现工业化生产。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种可控坡式微藻养殖系统及其微藻养殖的方法。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现:

一种可控坡式微藻养殖系统，包括微藻预处理池、斜坡、藻液收集处理池，所述微藻预处理池内部设有营养液和接入藻种，所述斜坡上设有微藻养殖器，所述微藻养殖器包括直形管和U形管，所述直形管和所述U形管的外壁均套接有真空管，所述直形管和所述U形管靠斜坡一侧的内管壁涂抹有吸热涂层，所述U形管上设有二氧化碳进气阀，所述直形管始端设有进液阀，所述直形管末端设有出液阀和流量控制器，所述直形管外壁连通有排氧管；所述微藻养殖器右侧均架设有超声发生器。

优选地，所述斜坡的垂直高度与水平宽度的比值为(3～8)：100。

优选地，所述超声发生器的额定功率为130W，超声波频率为20kHz。

优选地，所述直形管和所述U形管的横截面均为圆形，且直径为0.5～0.8m，所述直管间的纵向距离为0.3～0.5m。

优选地，所述直形管、所述U形管和所述真空管均由透明玻璃或者聚乙烯材料制作而成。

一种可控坡式微藻养殖系统的微藻养殖方法，包括以下步骤：

(1)先将微藻养殖器和超声发生器分别安装于斜坡上；

(2)然后，打开进液阀将微藻预处理池中待培养藻液导入至直形管内部，藻液在重力的作用下，不断向下级U形管和直形管流动，打开U形管上设有的二氧化碳进气阀，有利于藻液与二氧化碳充分混合，直形管外壁连通有的排氧管，能将多余的氧气排出，直形管和U形管靠斜坡一侧的内管壁涂抹的吸热涂层，能吸收太阳能提高藻液温度，真空管能对藻液进行保温；

(3)当藻液充满直形管和U形管时，将超声发生器的发射源对准直形管和U形管，然后使超声发生器接通电源，并工作5～10min，超声处理后藻液继续在微藻养殖器中培养18～32h。

有益效果

本发明充分利用太阳能来升高藻液温度，有利于提高养殖效率，真空管能对藻液进行保温，从而能降低能量的消耗，将微藻养殖器安装于斜坡上有利于减少微藻的沉淀和附壁，提高了微藻的收集率，可以实现微藻大规模培养；使用超声发生器对藻液进行超声处理，可促进微藻中油脂含量的增加，大大提高了油脂的转化率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需；要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中可控坡式微藻养殖系统。

图中的标号分别代表：1-微藻养殖器；11-直形管；12-U形管；13-真空管；14-二氧化碳进气阀；15-排氧管；16-进液阀；17-出液阀；18-流量控制器；2-光纤固定装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。

由图1可知，一种可控坡式微藻养殖系统，包括微藻预处理池、斜坡、藻液收集处理池，微藻预处理池内部设有营养液和接入藻种，斜坡上设有微藻养殖器1，微藻养殖器1包括直形管11和U形管12，直形管11和U形管12的外壁均套接有真空管13，直形管11和U形管12靠斜坡一侧的内管壁涂抹有吸热涂层，U形管12上设有二氧化碳进气阀14，直形管11始端设有进液阀16，直形管11末端设有出液阀17和流量控制器18，直形管11外壁连通有排氧管15；微藻养殖器1右侧均架设有超声发生器2，超声发生器2的额定功率为130W，超声波频率为20kHz；直形管11、U形管12和真空管13均由透明玻璃或者聚乙烯材料制作而成。

实施例1:

一种可控坡式微藻养殖系统的微藻养殖方法，包括以下步骤：

(1)先将微藻养殖器和超声发生器分别安装于斜坡上；

(2)然后，打开进液阀将微藻预处理池中待培养藻液导入至直形管内部，藻液在重力的作用下，不断向下级U形管和直形管流动，打开U形管上设有的二氧化碳进气阀，有利于藻液与二氧化碳充分混合，直形管外壁连通有的排氧管，能将多余的氧气排出，直形管和U形管靠斜坡一侧的内管壁涂抹的吸热涂层，能吸收太阳能提高藻液温度，真空管能对藻液进行保温；

(3)当藻液充满直形管和U形管时，将超声发生器的发射源对准直形管和U形管，然后使超声发生器接通电源，并工作5min，超声处理后藻液继续在微藻养殖器中培养20h。

其中，藻液选择淡水小球藻的藻液，斜坡的垂直高度与水平宽度的比值为3：100；直形管和所述U形管的横截面均为圆形，且直径为0.5m，所述直管间的纵向距离为0.3m，。

实施例2:

一种可控坡式微藻养殖系统的微藻养殖方法，包括以下步骤：

(1)先将微藻养殖器和超声发生器分别安装于斜坡上；

(2)然后，打开进液阀将微藻预处理池中待培养藻液导入至直形管内部，藻液在重力的作用下，不断向下级U形管和直形管流动，打开U形管上设有的二氧化碳进气阀，有利于藻液与二氧化碳充分混合，直形管外壁连通有的排氧管，能将多余的氧气排出，直形管和U形管靠斜坡一侧的内管壁涂抹的吸热涂层，能吸收太阳能提高藻液温度，真空管能对藻液进行保温；

(3)当藻液充满直形管和U形管时，将超声发生器的发射源对准直形管和U形管，然后使超声发生器接通电源，并工作6min，超声处理后藻液继续在微藻养殖器中培养25h。

其中，藻液选择淡水小球藻的藻液，斜坡的垂直高度与水平宽度的比值为4：100；直形管和所述U形管的横截面均为圆形，且直径为0.6m，所述直管间的纵向距离为0.4m。

实施例3:

一种可控坡式微藻养殖系统的微藻养殖方法，包括以下步骤：

(1)先将微藻养殖器和超声发生器分别安装于斜坡上；

(2)然后，打开进液阀将微藻预处理池中待培养藻液导入至直形管内部，藻液在重力的作用下，不断向下级U形管和直形管流动，打开U形管上设有的二氧化碳进气阀，有利于藻液与二氧化碳充分混合，直形管外壁连通有的排氧管，能将多余的氧气排出，直形管和U形管靠斜坡一侧的内管壁涂抹的吸热涂层，能吸收太阳能提高藻液温度，真空管能对藻液进行保温；

(3)当藻液充满直形管和U形管时，将超声发生器的发射源对准直形管和U形管，然后使超声发生器接通电源，并工作7min，超声处理后藻液继续在微藻养殖器中培养25h。

其中，藻液选择淡水小球藻的藻液，斜坡的垂直高度与水平宽度的比值为5：100；直形管和所述U形管的横截面均为圆形，且直径为0.7m，所述直管间的纵向距离为0.4m。

实施例4:

一种可控坡式微藻养殖系统的微藻养殖方法，包括以下步骤：

(1)先将微藻养殖器和超声发生器分别安装于斜坡上；

(2)然后，打开进液阀将微藻预处理池中待培养藻液导入至直形管内部，藻液在重力的作用下，不断向下级U形管和直形管流动，打开U形管上设有的二氧化碳进气阀，有利于藻液与二氧化碳充分混合，直形管外壁连通有的排氧管，能将多余的氧气排出，直形管和U形管靠斜坡一侧的内管壁涂抹的吸热涂层，能吸收太阳能提高藻液温度，真空管能对藻液进行保温；

(3)当藻液充满直形管和U形管时，将超声发生器的发射源对准直形管和U形管，然后使超声发生器接通电源，并工作9min，超声处理后藻液继续在微藻养殖器中培养28h。

其中，藻液选择淡水小球藻的藻液，斜坡的垂直高度与水平宽度的比值为6：100；直形管和所述U形管的横截面均为圆形，且直径为0.8m，所述直管间的纵向距离为0.5m。

实施例5:

一种可控坡式微藻养殖系统的微藻养殖方法，包括以下步骤：

(1)先将微藻养殖器和超声发生器分别安装于斜坡上；

(2)然后，打开进液阀将微藻预处理池中待培养藻液导入至直形管内部，藻液在重力的作用下，不断向下级U形管和直形管流动，打开U形管上设有的二氧化碳进气阀，有利于藻液与二氧化碳充分混合，直形管外壁连通有的排氧管，能将多余的氧气排出，直形管和U形管靠斜坡一侧的内管壁涂抹的吸热涂层，能吸收太阳能提高藻液温度，真空管能对藻液进行保温；

(3)当藻液充满直形管和U形管时，将超声发生器的发射源对准直形管和U形管，然后使超声发生器接通电源，并工作10min，超声处理后藻液继续在微藻养殖器中培养32h。

其中，藻液选择淡水小球藻的藻液，斜坡的垂直高度与水平宽度的比值为8：100；直形管和所述U形管的横截面均为圆形，且直径为0.7m，所述直管间的纵向距离为0.5m。

综上，将现有的微藻养殖方法为对照组，采用本发明一种可控坡式微藻养殖系统及其微藻养殖的方法作为实验组，将对照组与本发明

实施例1-5的小球藻的培养情况作为对比，在相同的条件下，得到各项的指标数据如下表

	藻体油脂含量(占藻细胞干重的比例)
		对比组	20.53％
实施例1	33.81％
		实施例2	36.23％
实施例3	37.15％
		实施例4	34.48％
实施例5	34.26％

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种可控坡式微藻养殖系统，其特征在于，包括微藻预处理池、斜坡、藻液收集处理池，所述微藻预处理池内部设有营养液和接入藻种，所述斜坡上设有微藻养殖器，所述微藻养殖器包括直形管和U形管，所述直形管和所述U形管的外壁均套接有真空管，所述直形管和所述U形管靠斜坡一侧的内管壁涂抹有吸热涂层，所述U形管上设有二氧化碳进气阀，所述直形管始端设有进液阀，所述直形管末端设有出液阀和流量控制器，所述直形管外壁连通有排氧管；所述微藻养殖器右侧均架设有超声发生器。

2.根据权利要求1所述的一种可控坡式微藻养殖系统，其特征在于，所述斜坡的垂直高度与水平宽度的比值为(3～8)：100。

3.根据权利要求1所述的一种可控坡式微藻养殖系统及其微藻养殖的方法，其特征在于，所述超声发生器的额定功率为130W，超声波频率为20kHz。

4.根据权利要求1所述的一种可控坡式微藻养殖系统，其特征在于，所述直形管和所述U形管的横截面均为圆形，且直径为0.5～0.8m，所述直管间的纵向距离为0.3～0.5m。

5.根据权利要求4所述的一种可控坡式微藻养殖系统，其特征在于，所述直形管、所述U形管和所述真空管均由透明玻璃或者聚乙烯材料制作而成。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的一种可控坡式微藻养殖系统的微藻养殖方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)先将微藻养殖器和超声发生器分别安装于斜坡上；

(2)然后，打开进液阀将微藻预处理池中待培养藻液导入至直形管内部，藻液在重力的作用下，不断向下级U形管和直形管流动，打开U形管上设有的二氧化碳进气阀，有利于藻液与二氧化碳充分混合，直形管外壁连通有的排氧管，能将多余的氧气排出，直形管和U形管靠斜坡一侧的内管壁涂抹的吸热涂层，能吸收太阳能提高藻液温度，真空管能对藻液进行保温；

(3)当藻液充满直形管和U形管时，将超声发生器的发射源对准直形管和U形管，然后使超声发生器接通电源，并工作5～10min，超声处理后藻液继续在微藻养殖器中培养18～32h。