CN114458948B - 藻类培养供气系统及其供气方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种藻类培养供气系统及其供气方法，属于供气装置技术领域，能够解决传统的藻类供气装置存在占用空间较大、安全性低、精准度不足等的技术问题。其中，藻类培养供气系统包括：藻类培养供气系统，包括：二氧化碳气瓶组，其瓶口处连接有输送气路，用于提供初始气源；第一进气阀，设置于输送气路上，用于控制气体进出；总减压阀，设置于第一进气阀出气端一侧的输送气路上，用于控制输送气路的通断以及多组调节装置，每组调节装置的进气端通过第一分支气路连通所述总减压阀，每组调节装置的出气端连接藻类培养装置，为所述藻类培养装置提供稳定的二氧化碳气体。本发明能够应用于藻类培养供气方面。

Description

藻类培养供气系统及其供气方法
技术领域
本发明属于供气装置技术领域，尤其涉及一种藻类培养供气系统及其供气方法。
背景技术
海洋覆盖着地球表面积的71％，海洋藻类是海洋中最主要的初级生产者，通过光合作用将无机碳(CO2)转化为有机碳，其生物量及群落结构的变化在全球碳循环乃至气候变化中有重要的作用。而且，其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。
传统的藻类供气装置主要包括气瓶单独供气和粗放型的集中供气两种方式，但这两种方式均有不同的缺陷。比如，前者需要占用大量有效空间，并且安全性不能保证；后者供气精准度不足，浪费严重，难以满足精确实验的需求。
因此，如何研发出一套占用空间较少、安全性高且精准度高的供气装置是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明针对传统的藻类供气装置存在占用空间较大、安全性低、精准度不足等的技术问题，提出一种设计合理、占用空间较少、安全性高、精准度高且能够实现集中供气的藻类培养供气系统及其供气方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
藻类培养供气系统，包括：
二氧化碳气瓶组，其瓶口处连接有输送气路，用于提供初始气源，
第一进气阀，设置于所述输送气路上，用于控制气体进出，
总减压阀，设置于所述第一进气阀出气端一侧的输送气路上，用于控制输送气路的通断，及
多组调节装置，每组调节装置的进气端通过第一分支气路连通所述总减压阀，每组调节装置的出气端连接藻类培养装置，为所述藻类培养装置提供稳定的二氧化碳气体。
作为优选，所述多组调节装置中的每组调节装置进一步包括：
多个第二分支气路，其进气端连通所述第一分支气路，出气端连接藻类培养装置，
分减压阀，设置于每条第二分支气路上，用于控制第二分支气路的通断并调控管路压强，
截止阀，设置于所述分减压阀的出气端，
流量阀，设置于所述截止阀的出气端，及
第二进气阀，设置于所述流量阀的出气端，用于控制气体进出，以维持所述藻类培养装置中的二氧化碳浓度。
作为优选，在每组调节装置中，依次设置于每条第二分支气路上的分减压阀、截止阀、流量阀和第二进气阀均靠近藻类培养装置一侧设置。
作为优选，所述二氧化碳气瓶组中的二氧化碳气瓶数量不少于3个，所述藻类培养装置包括但不限于二氧化碳光照培养箱。
作为优选，所述二氧化碳气瓶组瓶口处与第一进气阀之间的输送管路上还设置有压力传感器，用于监测输气管路的压强大小，所述总减压阀与每组调节装置之间的第一分支气路上还设置气体流量计，用于检测气体流量。
作为优选，所述压力传感器与气体流量计均与流量监控器电路连接，用于实时监控输送气路压力大小和二氧化碳气体流量变化。
本发明还提供了一种供气方法，采用上述任一优选技术方案所述的藻类培养供气系统进行，具体包括以下步骤：
打开第一进气阀和总减压阀控制二氧化碳由二氧化碳气瓶组进入输送气路中，由压力传感器和流量监控器对输送气路的管路压强进行实时监测与调控；
二氧化碳气体进入第一分支气路，在进入每组调节装置前，先由气体流量计进行监测，保证第一分支气路的管路压强在适用范围内；
二氧化碳气体流经所述气体流量计后，依次经过第二分支气路以及设置于所述第二分支气路上的分减压阀、截止阀、流量阀，最终经第二进气阀进入藻类培养装置中，为所述藻类培养装置提供稳定的二氧化碳气体。
作为优选，将二氧化碳气瓶组和设置于所述输送气路上的第一进气阀、总减压阀容置于同一空间内，作为供气间；所述输送气路的管路压强为13-15MPa，第一分支气路的管路压强为0.8-1.0MPa，所述分减压阀的压强调控范围为0-0.7MPa。
作为优选，在供气过程中，由所述分减压阀控制第二分支气路的管路压强；由截止阀保证截止阀与藻类培养装置之间不存在强管压，防止所述第二进气阀打开时藻类培养装置过度充气，由流量阀实现流量微调。
作为优选，在通气状态下，二氧化碳进入第二分支气路以及设置于所述第二分支气路上的分减压阀、截止阀、流量阀时的通气速率为20-100ml/min。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、本发明提供的藻类培养供气系统及其供气方法，该供气系统通过将二氧化碳气瓶组和设置于输送气路上的总减压阀容置于同一空间内作为供气间，再通过连接多组调节装置为藻类培养装置提供稳定的二氧化碳气体，该系统实现了二氧化碳的集中供气，不仅大幅节省空间，还提升了使用安全性；
2、本发明提供的藻类培养供气系统及其供气方法，在每组调节装置的每条第二分支气路上截止阀、流量阀、第二进气阀等控制阀门，其中，由截止阀保证截止阀与藻类培养装置之间不存在强管压，防止所述第二进气阀打开时藻类培养装置过度充气，由流量阀实现流量微调等，最终实现气体流量的精确控制，以满足不同培养条件下的气体流量要求；
3、本发明提供的藻类培养供气系统具有结构设计合理、占用空间较少、安全性高且精准度高等特点；
4、本发明提供的藻类培养供气系统由传统的连续供气模式调整为变成按需供气模式，能够节省二氧化碳使用量。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的藻类培养供气系统的整体结构示意图；
图2为本发明实施例所提供的调节装置的局部方法图。
以上各图中：
1、二氧化碳气瓶组；2、输送气路；3、总减压阀；4、调节装置；5、第一分支气路；6、气体流量计；7、藻类培养装置；8、第一进气阀；9、压力传感器；10、流量监控器；
41、第二分支气路；42、分减压阀；43、截止阀；44、流量阀；45、第二进气阀。
具体实施方式
下面将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。
本发明实施例提供了一种藻类培养供气系统，包括：
二氧化碳气瓶组1，其瓶口处连接有输送气路2，用于提供初始气源，
第一进气阀8，设置于所述输送气路2上，用于控制气体进出，
总减压阀3，设置于第一进气阀8出气端一侧的输送气路2上，用于控制输送气路2的通断，及
多组调节装置4，每组调节装置4的进气端通过第一分支气路5连通总减压阀3，每组调节装置4的出气端连接藻类培养装置7，为藻类培养装置7提供稳定的二氧化碳气体。
在上述技术方案中提出了一种新的藻类培养供气系统，该供气系统通过将二氧化碳气瓶组1和设置于输送气路2上的总减压阀3容置于同一空间内作为供气间，再通过连接多组调节装置4为藻类培养装置7提供稳定的二氧化碳气体，由此可见，该供气系统实现了二氧化碳的集中供气，不仅大幅节省空间，还提升了使用安全性，解决了传统的藻类供气装置存在占用空间较大、安全性低、精准度不足等的技术问题。
在一优选实施例中，多组调节装置4中的每组调节装置4进一步包括：
多个第二分支气路41，其进气端连通所述第一分支气路5，出气端连接藻类培养装置7，
分减压阀42，设置于每条第二分支气路41上，用于控制第二分支气路41的通断并调控管路压强，
截止阀43，设置于分减压阀42的出气端，
流量阀44，设置于截止阀43的出气端，及
第二进气阀45，设置于流量阀44的出气端，用于控制气体进出，以维持藻类培养装置7中的二氧化碳浓度。
在上述优选实施例中，在每组调节装置的每条第二分支气路上截止阀、流量阀、第二进气阀等控制阀门，其中，由截止阀保证截止阀与藻类培养装置之间不存在强管压，防止所述第二进气阀打开时藻类培养装置过度充气，由流量阀实现流量微调等，最终实现气体流量的精确控制，以满足不同培养条件下的气体流量要求。
在一优选实施例中，在每组调节装置4中，依次设置于每条第二分支气路41上的分减压阀42、截止阀43、流量阀44和第二进气阀45均靠近藻类培养装置7一侧设置。
在一优选实施例中，二氧化碳气瓶组1中的二氧化碳气瓶数量不少于3个，藻类培养装置7包括但不限于二氧化碳光照培养箱。
在一优选实施例中，所述二氧化碳气瓶组1瓶口处与第一进气阀8之间的输送管路上还设置有压力传感器9，用于监测输气管路2的压强大小，总减压阀3与每组调节装置4之间的第一分支气路5上还设置气体流量计6，用于检测气体流量。
在一优选实施例中，所述压力传感器9与气体流量计6均与流量监控器10电路连接，用于实时监控输送气路2压力大小和二氧化碳气体流量变化。
本发明还提供了一种供气方法，该方法采用上述任一优选实施例所述的藻类培养供气系统进行，具体包括以下步骤：
S1、打开第一进气阀8和总减压阀3控制二氧化碳由二氧化碳气瓶组1进入输送气路2中，由压力传感器和流量监控器对输送气路的管路压强进行实时监测与调控；
S2、二氧化碳气体进入第一分支气路5，在进入每组调节装置4前，先由气体流量计6进行监测，保证第一分支气路5的管路压强在适用范围内；
S3、二氧化碳气体流经气体流量计6后，依次经过第二分支气路41以及设置于第二分支气路41上的分减压阀42、截止阀43、流量阀44，最终经第二进气阀45进入藻类培养装置7中，为藻类培养装置7提供稳定的二氧化碳气体。
在上述S3步骤中，通过在第二分支气路41上增设截止阀43的方式保证二氧化碳气体均匀稳定输出，通过在第二分支气路41末端增设第二进气阀能够将二氧化碳浓度控制在400-4000ppm，控制精度±10ppm。
在一优选实施例中，将二氧化碳气瓶组1、第一进气阀8和设置于输送气路2上的总减压阀3容置于同一空间内，作为供气间；输送气路2的管路压强为13-15MPa，第一分支气路5的管路压强为0.8-1.0MPa，分减压阀41的压强调控范围为0-0.7MPa。
在一优选实施例中，在供气过程中，由分减压阀42控制第二分支气路41的管路压强；由截止阀43保证截止阀43与藻类培养装置7之间不存在强管压，防止第二进气阀45打开时藻类培养装置7过度充气，由流量阀44实现流量微调。
在一优选实施例中，在通气状态下，二氧化碳进入第二分支气路41以及设置于第二分支气路41上的分减压阀42、截止阀43、流量阀44时的通气速率为20-100ml/min。
为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的藻类培养供气系统及其供气方法，下面将结合具体实施例进行描述。
实施例1
本实施例提供了一种采用藻类培养供气系统的供气方法，具体为：
(1)将二氧化碳气瓶组1和设置于输送气路2上的总减压阀3容置于同一空间内作为供气间，打开第一进气阀8和总减压阀3控制二氧化碳由二氧化碳气瓶组1进入输送气路2中，由压力传感器9和流量监控器10对输送气路2的管路压强进行实时监测与调控，使得输送气路2的管路压强控制在13-15MPa；
(2)二氧化碳气体进入第一分支气路5，在进入每组调节装置4前，先由气体流量计6进行监测，保证第一分支气路5的管路压强在0.8-1.0MPa左右；
(3)二氧化碳气体流经气体流量计6后，依次经过第二分支气路41以及设置于第二分支气路41上的分减压阀42、截止阀43、流量阀44，最终经第二进气阀45进入藻类培养装置7中，为藻类培养装置7提供稳定的二氧化碳气体；
其中，在供气过程中，由分减压阀42控制第二分支气路41的管路压强；由截止阀43保证截止阀43与藻类培养装置7之间不存在强管压，防止第二进气阀45打开时藻类培养装置7过度充气，由流量阀44实现流量微调。
实施例2
本实施例提供了一种藻类培养供气系统的应用实例，具体为：
(1)由六个CO2供气罐组成二氧化碳气瓶组瓶口处连接输送气路同时进行供气，为三个房间供气，其中，房间培养箱设置情况详见下表：
表1三个房间培养箱设置情况
Figure BDA0003516042570000071
(2)打开第一进气阀8和总减压阀3控制二氧化碳由二氧化碳气瓶组1进入输送气路2中，利用压力传感器9实时检测输送气路上的管路压力，并将实时检测数据传输至流量监控器10，从而将输送气路的管路压强控制在13-15MPa范围内；
(3)二氧化碳气体进入第一分支气路5，在进入每组调节装置4前，先由气体流量计6进行监测，保证第一分支气路的管路压强在1MPa左右；
(4)二氧化碳气体流经气体流量计6后，依次经过第二分支气路41以及设置于第二分支气路41上的分减压阀42、截止阀43、流量阀44，最终经第二进气阀45进入藻类培养装置7中，为藻类培养装置7提供稳定的二氧化碳气体；
其中，在供气过程中，由分减压阀42控制第二分支气路41的管路压强；由截止阀43保证截止阀43与藻类培养装置7之间不存在强管压，防止第二进气阀45打开时藻类培养装置7过度充气，由流量阀44实现流量微调；二氧化碳进入第二分支气路41以及设置于第二分支气路41上的分减压阀42、截止阀43、流量阀44时的通气速率为20-100ml/min。
对比例1
本对比例提供了一种传统粗放型的集中供气系统，其主要包括：
供气瓶、连接供气瓶的输送气路以及设置于输送气路上的减压阀、流量阀和第二进气阀，最终通过提供稳定的气体流速将藻类培养装置内的二氧化碳浓度稳定在相应的范围内，当气体浓度过高时，二氧化碳通过第二进气阀排到箱体外部。
缺点：(1)该集中供气系统需要连续提供二氧化碳气体，从而保证藻类培养装置内的二氧化碳与空气的体积比，该系统造成二氧化碳浪费严重；(2)藻类培养装置周边的二氧化碳浓度过高，不同浓度梯度的箱体不能放在同一空间，有效使用空间降低。

Claims (9)

1.藻类培养供气系统，其特征在于，包括：
二氧化碳气瓶组，其瓶口处连接有输送气路，用于提供初始气源，
第一进气阀，设置于所述输送气路上，用于控制气体进出，
总减压阀，设置于所述第一进气阀出气端一侧的输送气路上，用于控制输送气路的通断，及
多组调节装置，每组调节装置的进气端通过第一分支气路连通所述总减压阀，每组调节装置的出气端连接藻类培养装置，为所述藻类培养装置提供稳定的二氧化碳气体；
其中，将所述二氧化碳气瓶组和设置于输送气路上的总减压阀容置于同一空间内作为供气间，再通过连接所述多组调节装置为所述藻类培养装置提供稳定的二氧化碳气体；
所述多组调节装置中的每组调节装置进一步包括：
多个第二分支气路，其进气端连通所述第一分支气路，出气端连接藻类培养装置，
分减压阀，设置于每条第二分支气路上，用于控制第二分支气路的通断并调控管路压强，
截止阀，设置于所述分减压阀的出气端，
流量阀，设置于所述截止阀的出气端，及
第二进气阀，设置于所述流量阀的出气端，用于控制气体进出，以维持所述藻类培养装置中的二氧化碳浓度。
2.根据权利要求1所述的藻类培养供气系统，其特征在于，在每组调节装置中，依次设置于每条第二分支气路上的分减压阀、截止阀、流量阀和第二进气阀均靠近藻类培养装置一侧设置。
3.根据权利要求1所述的藻类培养供气系统，其特征在于，所述二氧化碳气瓶组中的二氧化碳气瓶数量不少于3个，所述藻类培养装置包括但不限于二氧化碳光照培养箱。
4.根据权利要求1所述的藻类培养供气系统，其特征在于，所述二氧化碳气瓶组瓶口处与第一进气阀之间的输送管路上还设置有压力传感器，用于监测输气管路的压强大小，所述总减压阀与每组调节装置之间的第一分支气路上还设置气体流量计，用于检测气体流量。
5.根据权利要求4所述的藻类培养供气系统，其特征在于，所述压力传感器与气体流量计均与流量监控器电路连接，用于实时监控输送气路压力大小和二氧化碳气体流量变化。
6.一种供气方法，其特征在于，采用如权利要求1-5中任一项所述的藻类培养供气系统进行，包括以下步骤：
打开第一进气阀和总减压阀控制二氧化碳由二氧化碳气瓶组进入输送气路中，由压力传感器和流量监控器对输送气路的管路压强进行实时监测与调控；
二氧化碳气体进入第一分支气路，在进入每组调节装置前，先由气体流量计进行监测，保证第一分支气路的管路压强在适用范围内；
二氧化碳气体流经所述气体流量计后，依次经过第二分支气路以及设置于所述第二分支气路上的分减压阀、截止阀、流量阀，最终经第二进气阀进入藻类培养装置中，为所述藻类培养装置提供稳定的二氧化碳气体。
7.根据权利要求6所述的供气方法，其特征在于，将二氧化碳气瓶组和设置于所述输送气路上的第一进气阀、总减压阀容置于同一空间内，作为供气间；所述输送气路的管路压强为13-15MPa，第一分支气路的管路压强为0.8-1.0MPa，所述分减压阀的压强调控范围为0-0.7MPa。
8.根据权利要求6所述的供气方法，其特征在于，在供气过程中，由所述分减压阀控制第二分支气路的管路压强；由截止阀保证截止阀与藻类培养装置之间不存在强管压，防止所述第二进气阀打开时藻类培养装置过度充气，由流量阀实现流量微调。
9.根据权利要求6所述的供气方法，其特征在于，在通气状态下，二氧化碳进入第二分支气路以及设置于所述第二分支气路上的分减压阀、截止阀、流量阀时的通气速率为20-100ml/min。
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