CN110713919A - 一种海洋藻类培养装置及其应用 - Google Patents

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Abstract

一种海洋藻类培养装置，包括培养池、曝气系统、内循环系统、外加光源、温控系统和排污口，所述曝气系统位于培养池的底部，包括风机、曝气器和曝气管；所述内循环系统包括排水管、净化系统和进水管；所述外加光源位于培养池顶部，所述温控系统包括控温棒和控制箱，所述控温棒位于培养池中部，所述控温棒与温控箱连接；所述排污口位于培养池的底部，还提供了一种应用上述装置进行海藻培养的方法，将藻苗预处理，得到藻苗1；将得到的藻苗1放入培养池内培养，得到藻苗2；向得到的藻苗2中进行间歇曝气，二次培养至成熟藻体。本发明的光利用率高、温度可控，不受外界环境影响，可实现高密度培养，为我国海洋藻类的规模化养殖提供了技术支撑。

Description

一种海洋藻类培养装置及其应用
技术领域
本发明属于属于藻类培养技术领域，具体涉及一种海洋藻类培养装置及其应用。
背景技术
藻类是水产养殖中中要的组成部分，藻类不仅是养殖鱼虾贝类幼苗的重要饵料生物，同时还可起到水质调节的作用，在水产养殖中扮演着十分重要的角色，在维持养殖系统多样性、物质循环和能量传递方面发挥着重要的作用。
藻类的培养通常和温度及光照相关，目前人工培养藻类通常采用养殖池进行培养，养殖池采用开放式的，通过太阳的光照进行自然培养，并适当的补充营养液。该方式的藻类培养装置其受太阳光照影响，藻类光合作用时间较短，生长周期较长，藻类繁殖较慢，且在藻类密度增加后阳光很难照射到养殖池的深处，导致藻类只能在养殖池的表面吸收到阳光，使得位于养殖池深处的藻类无法进行光合作用，进一步减缓了藻类的生长，且在寒冷的冬季藻类生长速度会减缓并影响其光合作用。
CN108277155A公开了一种藻类培养池，包括生物质锅炉、烟气管道、热水管道、圆盘搅拌器、支架、底座、排污管道和培养池本体，底座安装于培养池本体的底部，底座内设有第一空腔，第一空腔内设有水浴除尘装置和水，圆盘搅拌器通过支架安装于底座上，支架内设有中空管，圆盘搅拌器内设有第二空腔，圆盘搅拌器的侧壁上设有多个通孔，第二空腔通过支架内的中空管与第一空腔连通，热水管道连通培养池本体与生物质锅炉，烟气管道连通第二空腔与生物质锅炉。该发明通过向培养池本体内供暖和供二氧化碳，使培养池本体更加适合藻类快速生长，但是该发明的热水管道以弓字形均匀排布于藻类培养池的底壁上，由于海水中含有大量的矿物质，导致藻类培养池底壁上的热水管道表面极易结垢，大大降低了传热效率，因此，该藻类培养装置运行成本高，日常维护工作量大，不适合大规模的推广应用。
CN203319995U公开了一种藻类培养装置，包括：循环管道(C)，具备从房屋(50)内延伸到房屋(50)外而布置的透明管(1)；泵(5)，使培养液在循环管道(C)内循环；以及光源(20)，向透明管(1)中被布置在所述房屋(50)内的部分(1a)照射光。该发明的藻类培养装置可以不受天气影响，提高藻类培养的效率，但是该发明采用透明管的成本极高，且由于大多数大型海藻细胞易缠绕、结块、附壁，容易堵塞管道，无法满足藻类大规模培养的要求。
目前，藻类培养仍存在光利用率低，受季节、天气影响，无法实现高密度培养等问题，因此，亟需开发一种适合规模化养殖的海洋藻类培养装置。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种光利用率高、温度可控，不受外界环境影响，可实现高密度培养的海洋藻类培养装置，为我国海洋藻类的规模化养殖提供了技术支撑。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种海洋藻类培养装置，包括培养池、曝气系统、内循环系统、外加光源、温控系统和排污口，所述曝气系统位于所述培养池的底部，包括风机、曝气器和曝气管；所述风机位于培养池的外部，通过管道与曝气管连接，所述曝气器安装于曝气管的下方；所述内循环系统包括排水管、净化系统和进水管，所述排水管与所述培养池侧壁底部的排水口连接，所述进水管与所述培养池上部的进水口连接，所述净化系统的进水口与所述排水管连接，所述净化系统的出水口与所述进水管连接；所述外加光源位于所述培养池顶部，所述温控系统包括控温棒和控制箱，所述控温棒位于所述培养池中部，所述控温棒与温控箱连接；所述排污口位于所述培养池的底部，通过管道与渣液池连接。
优选地，所述曝气器的安装间隔为300-500mm。
优选地，所述曝气器为微孔曝气器。
优选地，所述净化系统包括顺次连接的集水池、高速砂砾池、精密过滤器、回收池和紫外线杀菌器。
进一步优选地，所述净化系统中还包括纳滤模块，所述纳滤模块的进水口通过管道与精密过滤器的排水口连接，所述纳滤模块的排水口通过管道与回水池的进水口连接。
优选地，所述外加光源为日光灯。
优选地，所述海洋藻类培养装置位于具有玻璃顶棚的密闭空间内。
优选地，所述玻璃顶棚上设遮阳板。
优选地，所述密闭空间内设自动温控仪和排风系统。
本发明还提供了上述海洋藻类培养装置在海藻培养中的应用。
一种海藻培养方法，利用上述海洋藻类培养装置进行海藻培养，通过外加光源和玻璃顶棚的遮阳板实现光照的调节，在光照情况下向密闭空间内施加二氧化碳气体肥，并利用曝气系统向培养池内补充二氧化碳；同时利用内循环系统，对每日海水进行更换杀菌；具体培养方法，包括以下步骤：
S1、将藻苗预处理，得到藻苗1；
S2、将步骤S1得到的藻苗1放入海洋藻类培养装置的培养池内培养，得到藻苗2；
S3、向步骤S2得到的藻苗2进行间歇曝气，二次培养至成熟藻体。
优选地，所述二氧化碳气体肥在密闭空间内的浓度为400-600μL/L。
优选地，步骤S1所述的藻苗预处理为：将藻苗放入质量百分比为50-60％的乙醇水溶液中浸泡10-20s。
优选地，步骤S2中所述的培养为：在光照强度为100-120μmol·m-2·s-1，水温26-28℃的条件下培养2-3天。
优选地，步骤S3中所述间歇曝气为曝气2小时，停曝0.5h，气体流量为10-15L/min。
优选地，步骤S3中所述
优选地，步骤S3中所述二次培养的条件为：光照强度为90-110μmol·m-2·s-1，光照时间为12-14h，水温为23-25℃，海水的日更换量为海水总量的1/10-1/8。
本发明的海洋藻类培养装置，通过外加光源和玻璃顶棚的遮阳板实现光照的调节，利用曝气系统向培养池内补充二氧化碳，在保证了藻类生长的水力剪切力的同时，提高了藻类的生长速率和培养密度；利用密闭空间的自动温控仪和培养池内温控棒实现了温度的精密控制；采用内循环系统，对更换海水进行过滤净化、杀菌处理后进行循环利用，解决海藻培养用水量大的问题。与现有相比，本发明的海洋藻类培养装置的光利用率高、温度可控，不受外界环境影响，可实现藻类的高密度培养，为我国海洋藻类的规模化养殖提供了技术支撑。
附图说明
图1为本发明的一种海洋藻类培养装置的结构示意图。
图中，1、培养池，2、曝气系统，21、风机，22、曝气管，23、曝气器，3、内循环系统，31、排水管，32、净化系统，33、进水管，4、外加光源，5、温控系统，51、温控棒，52、温控箱，6、排水口，7、进水口，8、排污口。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。需要说明的是，在本发明的描述中，术语“一端”、“另一端”、“上”、“下”、“前端”、“后端”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面通过具体实施方案结合附图1对本发明作进一步详细说明。
如图1所述，一种海洋藻类培养装置，包括培养池1、曝气系统2、内循环系统3、外加光源4、温控系统5和排污口8，所述曝气系统2位于所述培养池1的底部，包括风机21、曝气器23和曝气管22；所述风机21位于培养池1的外部，通过管道与曝气管22连接，所述曝气器23安装于曝气管22的下方；所述内循环系统3包括排水管31、净化系统32和进水管33，所述排水管31与所述培养池1侧壁底部的排水口6连接，所述进水管33与所述培养池1上部的进水口7连接，所述净化系统32的进水口与所述排水管31连接，所述净化系统32的出水口与所述进水管33连接；所述外加光源4位于所述培养池1顶部，所述温控系统5包括控温棒51和控制箱52，所述控温棒51位于所述培养池1中部，所述控温棒51与温控箱52连接；所述排污口8位于所述培养池1的底部，通过管道与渣液池连接。
优选地，所述曝气器23的安装间隔为300-500mm。
优选地，所述曝气器23为微孔曝气器。
优选地，所述净化系统32包括顺次连接的集水池、高速砂砾池、精密过滤器、回收池和紫外线杀菌器。每日更换的海水仅管道自流入集水池内暂存，并通过泵送入高速高速砂砾池、精密过滤器进行过滤，得到的净化水流入回收池内，进紫外线杀菌器杀菌后重新返回培养池内循环利用。
进一步优选地，为了保证循环水的水质，所述净化系统中还包括纳滤模块，所述纳滤模块的进水口通过管道与精密过滤器的排水口连接，所述纳滤模块的排水口通过管道与回水池的进水口连接。
优选地，所述外加光源4为日光灯，用于在日照条件不佳时补充光照强度。
优选地，所述海洋藻类培养装置位于具有玻璃顶棚的密闭空间内，所述玻璃顶棚上设遮阳板，调节光照强度，同时，在所述密闭空间内设自动温控仪和排风系统，用来确保培养池外部环境温度的恒定。
本发明还提供了上述海洋藻类培养装置在海藻培养中的应用。
一种海藻培养方法，利用上述海洋藻类培养装置进行海藻培养，通过外加光源和玻璃顶棚的遮阳板实现光照的调节，在光照情况下向密闭空间内施加二氧化碳气体肥，使二氧化碳的浓度为400-600μL/L，并利用曝气系统向培养池内补充二氧化碳；同时利用内循环系统，对每日海水进行更换杀菌；具体培养方法，包括以下步骤：
S1、将藻苗预处理：将藻苗放入质量百分比为50-60％的乙醇水溶液中浸泡10-20s，得到藻苗1；
S2、将步骤S1得到的藻苗1放入海洋藻类培养装置的培养池内培养，得到藻苗2；
培养条件为：在光照强度为100-120μmol·m-2·s-1，水温26-28℃的条件下培养2-3天；
S3、向步骤S2得到的藻苗2进行间歇曝气，二次培养至成熟藻体；
所述间歇曝气为曝气2小时，停曝0.5h，气体流量为10-15L/min；
所述二次培养的条件为：光照强度为90-110μmol·m-2·s-1，光照时间为12-14h，水温为23-25℃，海水的日更换量为海水总量的1/10-1/8。
本发明培养池内的海水取自黄海海域；所述沼液取自牛粪中温发酵CSTR发酵罐，发酵周期30天，沼液通过0.45μm醋酸膜过滤；鼠尾藻幼苗取自青岛城阳区海洋与渔业局水产技术推广站。
实施例1
取鼠尾藻幼苗，放入质量百分比为50％的乙醇水溶液中浸泡20s取出，得到藻苗1；将预处理后的藻苗1，按2.5kg/m3的密度接种于培养池内在光照强度为120μmol·m-2·s-1，水温为26℃的条件下培养2天，得到藻苗2，将藻苗2采用间歇曝气补充水体中CO2的方式进行二次培养，得到成熟的藻体；
其中，间歇曝气的气体流量为10L/min，气体中二氧化碳的浓度为600μL/L，曝气2h，停曝0.5h；
二次培养过程中，光照强度为90μmol·m-2·s-1，光照时间为14h，水温为23℃；每日海水的更换量为海水总量的1/8；每8天向回水池加入2.5-4mL/L的多杀菌素混合液；所述多杀菌素混合液包括多杀菌素1份和沼液80份。
实施例2
取鼠尾藻幼苗，放入质量百分比为60％的乙醇水溶液中浸泡10s取出，得到藻苗1；将预处理后的藻苗1，按3.5kg/m3的密度接种于培养池内在光照强度为100μmol·m-2·s-1，水温为28℃的条件下培养3天，得到藻苗2，将藻苗2采用间歇曝气补充水体中CO2的方式进行二次培养，得到成熟的藻体；
其中，间歇曝气的气体流量为15L/min，气体中二氧化碳的浓度为400μL/L，曝气2h，停曝0.5h；
二次培养过程中，光照强度为110μmol·m-2·s-1，光照时间为12h，水温为25℃；每日海水的更换量为海水总量的1/10；每10天向回水池加入4ml/L的多杀菌素混合液；所述多杀菌素混合液包括多杀菌素5份和沼液95份。
实施例3
取鼠尾藻幼苗，放入质量百分比为55％的乙醇水溶液中浸泡15s取出，得到藻苗1；将预处理后的藻苗1，按按4.5kg/m3的密度接种于培养池内在光照强度为110μmol·m-2·s-1，水温为27℃的条件下培养2.5天，得到藻苗2，将藻苗2采用间歇曝气补充水体中CO2的方式进行二次培养，得到成熟的藻体；
其中，间歇曝气的气体流量为13L/min，气体中二氧化碳的浓度为500μL/L，曝气2h，停曝0.5h；
二次培养过程中，光照强度为100μmol·m-2·s-1，光照时间为13h，水温为24℃；每日海水的更换量为海水总量的1/9；每9天向回水池加入3.5ml/L的多杀菌素混合液；所述多杀菌素混合液包括多杀菌素4份和沼液90份。
对比例1
本对比例与实施例3的不同在于，多杀菌素混合液中不含多杀菌素。
对比例2
本对比例与实施例3的不同在于，预处理后的藻苗1直接进行二次培养。
对比例3
本对比例与实施例3的不同在于，二次培养过程中，曝气量为20L/min，气体中二氧化碳的浓度为700μL/L，曝气2h，停曝0.5h。
对比例4
本对比例与实施例3的不同在于，二次培养过程中，光照强度为130μmol·m-2·s-1，光照时间为12h，水温为28℃。
实验例一生长速率测定
分别取实施例1-3和对比例1-4培养15d的海藻10株，称重，计算相对生长速率，结果如表1所示。公式如下所示：
RGR＝[ln(Wt-Wo)/t]x100％ (1)
式中，Wo为初始藻体的鲜重，g；Wt为培养t时间藻体的鲜重，g，t为试验培养的时间。
表1相对生长速率
Figure BDA0002259780230000071
Figure BDA0002259780230000081
由表1可知，本发明培养的海藻的生长速率为1.112-1.378g/d，表明本发明通过对藻苗的预处理、光照强度、水温、曝气补充二氧化碳以及在海水中添加多杀菌素混合液等条件的优化可以改善海藻的生长状态。本发明的海藻培养方法，利用通过外加光源和玻璃顶棚的遮阳板实现光照的调节，利用曝气系统向培养池内补充二氧化碳，在保证了藻类生长的水力剪切力的同时，提高了藻类的生长速率和培养密度；利用密闭空间的自动温控仪和培养池内温控棒实现了温度的精密控制；采用内循环系统，对更换海水进行过滤净化、杀菌处理后进行循环利用，解决海藻培养用水量大的问题。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海洋藻类培养装置，包括培养池、曝气系统、内循环系统、外加光源、温控系统和排污口，其特征在于，所述曝气系统位于所述培养池的底部，包括风机、曝气器和曝气管；所述风机位于培养池的外部，通过管道与曝气管连接，所述曝气器安装于曝气管的下方；所述内循环系统包括排水管、净化系统和进水管，所述排水管与所述培养池侧壁底部的排水口连接，所述进水管与所述培养池上部的进水口连接，所述净化系统的进水口与所述排水管连接，所述净化系统的出水口与所述进水管连接；所述外加光源位于所述培养池顶部，所述温控系统包括控温棒和控制箱，所述控温棒位于所述培养池中部，所述控温棒与温控箱连接；所述排污口位于所述培养池的底部，通过管道与渣液池连接。
2.根据权利要求1所述的海洋藻类培养装置，其特征在于，所述曝气器的安装间隔为300-500mm。
3.根据权利要求2所述的海洋藻类培养装置，其特征在于，所述曝气器为微孔曝气器。
4.根据权利要求1所述的海洋藻类培养装置，其特征在于，所述净化系统包括顺次连接的集水池、高速砂砾池、精密过滤器、回收池和紫外线杀菌器。
5.根据权利要求4所述的海洋藻类培养装置，其特征在于，所述净化系统中还包括纳滤模块，所述纳滤模块的进水口通过管道与精密过滤器的排水口连接，所述纳滤模块的排水口通过管道与回水池的进水口连接。
6.根据权利要求1所述的海洋藻类培养装置，其特征在于，所述外加光源为日光灯。
7.根据权利要求1所述的海洋藻类培养装置，其特征在于，所述海洋藻类培养装置位于具有玻璃顶棚的密闭空间内。
8.根据权利要求7所述的海洋藻类培养装置，其特征在于，所述玻璃顶棚上设遮阳板。
9.根据权利要求7所述的海洋藻类培养装置，其特征在于，所述密闭空间内设自动温控仪和排风系统。
10.一种海藻培养方法，其他特征在于，应用权利要求1-9任一项所述的海洋藻类培养装置进行海藻培养，通过外加光源和玻璃顶棚的遮阳板实现光照的调节，在光照情况下向密闭空间内施加二氧化碳气体肥，并利用曝气系统向培养池内补充二氧化碳；同时，利用内循环系统，每日对海水进行更换杀菌，具体培养方法，包括以下步骤：
S1、将藻苗预处理，得到藻苗1；
S2、将步骤S1得到的藻苗1放入培养池内培养，得到藻苗2；
S3、向步骤S2得到的藻苗2中进行间歇曝气，二次培养至成熟藻体。
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