CN111578401B - 一种用于空气多污染物净化的微藻养殖幕墙 - Google Patents

一种用于空气多污染物净化的微藻养殖幕墙 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于空气多污染物净化的微藻养殖幕墙，包括室内风机、微藻核心净化装置和拓展装置；室内风机通过导流管依次连接拓展装置和微藻核心净化装置，实现室内与微藻核心净化装置之间形成气体的循环流通；微藻核心净化装置用于提供微藻培养池，对输入的空气净化处理并产出富氧气体，拓展装置将连接微藻培养池的废弃物与外界排污管道连接。利用微藻核心净化装置对室内空气进行处理后不断向室内输入富氧的新鲜空气，营造适宜的室内环境，为工作家居提供更好的呼吸质量。

Description

一种用于空气多污染物净化的微藻养殖幕墙
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，具体涉及一种用于空气多污染物净化的微藻养殖幕墙。
背景技术
随着近年社会经济的长足发展，建筑装饰不再局限于内部装饰，对于日趋现代化的都市建筑，外墙装饰成为增添建筑功能性、美观性的需求，用以与主体建筑共同支撑房屋建筑，并且与节能减排结合，有着多种智能型幕墙，如太阳能光伏幕墙、通风道呼吸幕墙、感应风雨智能幕墙等，为现代建筑提供全新魅力。如今，幕墙不仅广泛用于各种建筑物的外墙，还应用于各种功能的建筑内墙，如通信机房、电视演播室、航空港(机场)、大车站、体育馆、博物馆、文化中心、大酒店、大型商场等。
微藻是一种古老的海洋生物，其在生物能源、经济作物、药品保健品等领域有着广泛运用，相比于陆生植物，微藻的光合作用强度更高，能够净化更多的空气使之转化为含有氧气的新鲜空气。同时微藻通过叶酸的反应分解甲醛，在叶酸介导、甲基化循环等的反应下能够实现甲醛的转化，其主要产物为有机酸、糖和氨基酸，可以进一步为微藻提供碳源和氮源，促进微藻的生长。有研究也提到了微藻对于二氧化硫的处理，在空气中CO2被固定成三碳化合物之后，二氧化硫参与了合成甘氨酸和谷胱氨酸，甘氨酸进而参与合成ATP，在这个过程中吸收硫元素，且硫元素在微藻干重中占比0.15-1.96％。
环境是当今社会关注度日益提升的问题，经济发展的同时燃烧了大量的化石燃料，以及多种污染物的不当排放，极大地破坏了居住环境。随着环境污染的扩散，建筑室内也面临着高PM2.5、甲醛等污染物困扰。空气净化器行业随着收入水平提高，于近几年取得了长足发展，逐渐成为办公室、家居、酒店的必需品，以解决当地环境恶化对生活环境的影响。空气净化器净化能力极大程度依靠内部滤芯的处理，其为一种不可多次循环利用物件，在处理过多污染空气后将面临更换，增加了空气净化器的使用成本，是限制空气净化器进一步发展的因素之一。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提出了一种用于空气多污染物净化的微藻养殖幕墙，能够应用于室外安装的空气净化器，室内空气通过风机输送，并在微藻核心净化装置中实现对多种污染物的净化，产生富氧的新鲜空气，营造适宜的室内环境，为工作家居提供更好的呼吸质量。
本发明所采用的技术方案如下：
一种用于空气多污染物净化的微藻养殖幕墙，包括室内风机、微藻核心净化装置和拓展装置；所述室内风机通过导流管依次连接拓展装置和微藻核心净化装置，实现室内与微藻核心净化装置之间形成气体的循环流通；所述微藻核心净化装置用于提供微藻培养池，对输入的空气净化处理并产出富氧气体，所述拓展装置将连接微藻培养池的废弃物与外界排污管道连接。
进一步，所述室内风机内部分割为进气腔和出气腔，所述进气腔内设置进气风扇和进气导流管；所述出气腔内设置排气风扇和出气导流管；所述进气导流管和出气导流管分别连接拓展装置，进气导流管用于向拓展装置内导入室内空气，出气导流管用于将拓展装置内的富氧气体导入室内。
进一步，所述出气腔内设有气体监测装置，气体监测装置由PM2.5检测仪、DO浓度检测仪、氧气浓度检测仪和甲醛浓度检测仪组成，用于监测室内气体数据。
进一步，所述拓展装置内部设有微藻过滤装置和气泵，所述气泵分别是进气泵和出气泵，所述进气泵用于连接进气导流管和微藻核心净化装置的进气口；所述出气泵用于连接出气导流管和微藻核心净化装置的出气口；所述微藻过滤装置用于连接微藻核心净化装置和生活污水管道。
进一步，所述微藻核心净化装置包括微藻培养池和气体循环管路，所述气体循环管路包括供气段和排气段，所述供气段用于连通进气导流管与微藻培养池，将室内吸入的气体输入微藻培养池中；所述排气段用于连通出气导流管与微藻培养池，将产生的富氧气体输出。
进一步，所述微藻培养池正面主体由透明的PC板制成，背面为不透明材料制成并在不透明侧设置有反射膜，进而充分利用太阳光。
进一步，所述微藻培养池内部均匀设置多个扰流板，所述扰流板装有相变蓄冷材料FPE21，用以控制微藻生长温度。
进一步，所述微藻培养池内部设置营养供给装置，营养供给装置内有淀粉空囊的培养基胶囊，通过控制营养供给装置进而向微藻培养池内的微藻提供必要的营养。
进一步，多个微藻培养池之间通过将相邻的气体循环管路相连通，实现多个微藻培养池并联工作提高产能。
本发明的有益效果：
1、本发明实现了微藻空气净化技术应用领域的创新，通过微藻幕墙养殖核心，取代了常见微藻空气净化器的养殖池，将净化能力的主体装设在房屋的室外，通过铺设管道与内部风机共同净化室内空气。同时本产品为维持微藻的净化能力，使用装有相变蓄冷材料FPE21的扰流板，透明材质采用具有光线选择能力的波长转化材料，以及微藻营养供给系统，满足微藻生长的温度、光线、营养需求。同时本产品装设光度测量器，实时监控微藻浓度，微藻幕墙核心能够最大程度增加养殖的浓度以及规模，整体提高微藻空气净化器的净化效果，同时装置位于室外，不占用家居空间，为日常生活节约出宝贵空间，提供新鲜空气和幕墙遮阳的效果。
2、本装置可以维持长时间工作，且对空气中的CO2、二氧化硫、甲醛等多种污染物有着不错的净化效果，可以为室内提供持续稳定的富氧空气。
3、本发明所设计的幕墙不仅可以在家居环境中有着不错的应用场景，同时可以拼接应用于大规模的工业环境，净化工业排放的多种有害空气污染物，并且降低整体碳排放。相比传统微藻空气净化器，提供一种更为节能环保、低碳生活，以及规模化可能的微藻空气净化装置。
附图说明
图1是本发明用于空气多污染物净化的微藻养殖幕墙的整体结构示意图；
图2是微藻核心净化装置的结构内部示意图；
图3是微藻核心净化装置的结构立体图；
图4是风机外部结构示意图；
图5是风机内部结构示意图；
图6是微藻过滤装置的结构示意图；
图中：1、室内风机，2、微藻核心净化装置，3、导流管，4、拓展装置，5、装置支架，6、微藻培养池，7、微藻培养池外壳，8、气石，9、扰流板，10、工质更换阀门，11、进气阀门，12、出气阀门，13、连接装卸口，14、排水阀门，15、微藻过滤装置，16、拓展外壳，17、气泵，18、外壳连接槽、19、排水管，20、连接器，21、风机外壳，22、进气风扇，23、排气风扇，24、出风栅栏，25、进风栅板，26、控制面板，27、LED显示屏，28、气体监测装置，29、进气阀门，30、出气阀门，31、单片机，32、过滤器外壳，33、微藻过滤网，34、贮存区，35、卡扣，36、营养供给装置。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1，其主要包括室内风机1、微藻核心净化装置2、导流管3、拓展装置4和装置支架5。室内风机1安装于室内，如固定在墙壁之上，室内风机1通过导流管3依次连接拓展装置4和微藻核心净化装置2；导流管3包括进气导流管和出气导流管；微藻核心净化装置2通过装置支架5固定在外部墙体上，并且通过装置支架5可以适当调节微藻核心净化装置2的位置，以获得更好的光照条件。
室内风机1包括风机外壳21，在风机外壳21的内部分割为进气腔和出气腔，如图4、5所示，进气腔位于室内风机1的上部分，在进气腔所对的风机外壳21处设置进风栅板25，且在进气腔内部装有进气风扇22，在进气风扇22相应处装有进气导流管，通过进气风扇22工作将室内的空气吸入进气导流管中。出气腔位于室内风机1的下部分，在出气腔所对的风机外壳21处设置出风栅栏24，且在出气腔内装有排气风扇23，在排气风扇23相应处装有出气导流管，通过排气风扇23工作将出气导流管排出的新鲜空气输入室内，实现室内空气的流通和净化。在出气腔内还装有气体监测装置28，气体监测装置28由PM2.5检测仪、DO浓度检测仪、氧气浓度检测仪和甲醛浓度检测仪组成，且PM2.5检测仪、DO浓度检测仪、氧气浓度检测仪和甲醛浓度检测仪分别与单片机31连接，通过单片机31分别连接LED显示屏27和控制面板26，对上述检测仪所测得的气体数据进行显示。室内风机1的控制面板26上设置气泵17、微藻过滤装置15和电源的控制开关，且通过电路连接，通过控制面板26对整个系统的工作启停进行控制。
拓展装置4包括拓展外壳16，在拓展外壳16内部装有微藻过滤装置15和2个气泵17，这2个气泵17分别为进气泵和出气泵；其中，进气泵的进气端连接进气导流管，其出气端连接微藻核心净化装置2的进气口；出气泵的出气端连接出气导流管，其进气端连接微藻核心净化装置2的出气口。微藻过滤装置15如图6所示，微藻过滤装置15包括圆柱形的过滤器外壳32，过滤器外壳32两端设有可拆卸的端盖，端盖与过滤器外壳32之间通过卡扣35连接；端盖的两端分别是过滤出口和过滤入口。在过滤器外壳32内部装有微藻过滤网33，微藻过滤网33采用孔径100nm的陶瓷膜；过滤入口通过排水管19与微藻核心净化装置2内部连通，且在连接处装有排水阀门14，所述过滤出口与生活污水管道相连通，用于将过滤后的废水排除。通过微藻过滤网33能过滤微藻液中80％以上的藻细胞，并在贮存区34里储存，用户通过定期更换清洗微藻过滤装置15，实现微藻浓度的调控。当用户想清理微藻过滤装置15时，则需打开卡扣35，即可取出微藻过滤装置进行清洗，并获得半成品的微藻鱼饲料。
如图2、3，微藻核心净化装置2由微藻培养池6和微藻培养池外壳7组成，微藻培养池6内装有适量的微藻以及水；在微藻培养池6顶部和底部分别设置一个微藻培养池外壳7。微藻培养池6内部为中空的腔室，在微藻培养池6内部通过螺丝固定装有多层扰流板9，在本实施例中自上往下等间距装有3个扰流板9，扰流板9的材质为导热胶覆盖的铜板，扰流板9内装有相变蓄冷材料FPE21，通过扰流板9调节因不同时段地区带来的温度波动；扰流板9与微藻培养池6的壁面之间设置工质更换阀门10，通过工质更换阀门10可以向扰流板9内加入相变蓄冷材料FPE21，用以控制微藻生长温度为20℃，因为温度变化对微藻的生长具有很大的影响，有效帮助微藻适应不同环境下的生长需求。微藻培养池6正面主体由透明的PC板制成，背面为不透明材料制成并在不透明侧设置有反射膜，进而充分利用太阳光。在微藻培养池6内设有光度检测仪，光度检测仪与单片机31信号连接，用于检测微藻的浓度并显示。
底部的微藻培养池外壳7内部有气体通道，并在微藻培养池外壳7的左侧设有进气阀门11，通过进气阀门11连接进气气泵的出气口，底部的微藻培养池外壳7的顶部通过气管与微藻培养池6的底部连通，且在该气管的顶部装有气石8，因此将吸入的室内气体输入微藻培养池6，为培养池藻细胞提供破碎的空气。
顶部的微藻培养池外壳7与底部的类似，顶部的微藻培养池外壳7的底部通过气管与微藻培养池6连通，顶部的微藻培养池外壳7的左端设置出气阀门12，出气阀门12连接出气气泵的入口端，因此将微藻培养池6内产生的洁净的富氧空气持续输入室内。
为了保证微藻培养池6的微藻有足够的营养，因此在顶部的微藻培养池外壳7内部设置营养供给装置36，所述营养供给装置36装设在微藻培养池外壳7内部的上部分，内部装有淀粉空囊的培养基胶囊，其入水即化；在营养供给装置36的出口处设置出口阀门，出口阀门与单片机31连接，可以在控制面板上操作控制营养供给装置36的工作，当控制供给营养，营养供给装置36弹出胶囊。在本实施例中，培养基成分为Y-M05-F藻类营养盐、GY-M05-M矿物营养盐和GY-M05-A酸碱度控制剂，补充水体的矿物质和微量元素并维持水体的酸碱度，为微藻生长提供必要的营养、环境条件。
为了能够提高本发明所设计的微藻养殖幕墙的处理工作效率，本发明还可以通过将多个微藻培养池6之间相互并联，实现共同工作，提高净化空气速度，具体通过连接器20将相邻的微藻培养池外壳7进行连接，连接器20可以选择连接板等，通过螺钉将连接板与微藻培养池外壳7之间固定连接，顶部的微藻培养池外壳7和底部的微藻培养池外壳7在右侧均设置阀门及管道，通过阀门及管道可以将相邻的底部(或者顶部)的微藻培养池外壳7进行连通，实现多个微藻培养池6之间气体的正常供应与输出。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于空气多污染物净化的微藻养殖幕墙，其特征在于，包括室内风机（1）、微藻核心净化装置（2）和拓展装置（4）；所述室内风机（1）通过导流管（3）依次连接拓展装置（4）和微藻核心净化装置（2），实现室内与微藻核心净化装置（2）之间形成气体的循环流通；所述微藻核心净化装置（2）用于提供微藻培养池（6），对输入的空气净化处理并产出富氧气体，所述拓展装置（4）将连接微藻培养池（6）的废弃物与外界排污管道连接所述微藻培养池（6）内部均匀设置多个扰流板（9），自上往下等间距装有3个扰流板（9），扰流板（9）的材质为导热胶覆盖的铜板，所述扰流板（9）装有相变蓄冷材料FPE21，用以控制微藻生长温度；所述拓展装置（4）内部设有微藻过滤装置（15）和气泵（17），所述气泵（17）分别是进气泵和出气泵，所述进气泵用于连接进气导流管和微藻核心净化装置（2）的进气口；所述出气泵用于连接出气导流管和微藻核心净化装置（2）的出气口；所述微藻过滤装置（15）用于连接微藻核心净化装置（2）和生活污水管道；微藻过滤装置（15）包括圆柱形的过滤器外壳（32），过滤器外壳（32）两端设有可拆卸的端盖，端盖与过滤器外壳（32）之间通过卡扣（35）连接；端盖的两端分别是过滤出口和过滤入口；在过滤器外壳（32）内部装有微藻过滤网（33），微藻过滤网（33）采用孔径100 nm的陶瓷膜；过滤入口通过排水管（19）与微藻核心净化装置（2）内部连通，且在连接处装有排水阀门（14），所述过滤出口与生活污水管道相连通，用于将过滤后的废水排除。
2.根据权利要求1所述的一种用于空气多污染物净化的微藻养殖幕墙，其特征在于，所述室内风机1内部分割为进气腔和出气腔，所述进气腔内设置进气风扇（22）和进气导流管；所述出气腔内设置排气风扇（23）和出气导流管；所述进气导流管和出气导流管分别连接拓展装置（4），进气导流管用于向拓展装置（4）内导入室内空气，出气导流管用于将拓展装置（4）内的富氧气体导入室内。
3.根据权利要求2所述的一种用于空气多污染物净化的微藻养殖幕墙，其特征在于，所述出气腔内设有气体监测装置（28），气体监测装置（28）由PM2.5检测仪、DO浓度检测仪、氧气浓度检测仪和甲醛浓度检测仪组成，用于监测室内气体数据。
4.根据权利要求1所述的一种用于空气多污染物净化的微藻养殖幕墙，其特征在于，所述微藻核心净化装置（2）包括微藻培养池（6）和气体循环管路，所述气体循环管路包括供气段和排气段，所述供气段用于连通进气导流管与微藻培养池（6），将室内吸入的气体输入微藻培养池（6）；所述排气段用于连通出气导流管与微藻培养池（6），将产生的富氧气体输出。
5.根据权利要求4所述的一种用于空气多污染物净化的微藻养殖幕墙，其特征在于，所述微藻培养池（6）正面主体由透明的PC板制成，背面为不透明材料制成并在不透明侧设置有反射膜。
6.根据权利要求1所述的一种用于空气多污染物净化的微藻养殖幕墙，其特征在于，所述微藻培养池（6）内部设置营养供给装置（36），营养供给装置（36）内有淀粉空囊的培养基胶囊，通过控制营养供给装置（36）进而向微藻培养池（6）内的微藻提供必要的营养。
7.根据权利要求4-6中任意一项权利要求所述的一种用于空气多污染物净化的微藻养殖幕墙，其特征在于，多个微藻培养池（6）之间通过将相邻的气体循环管路相连通，实现多个微藻培养池（6）并联工作提高产能。
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