CN205046123U - 一种实现微藻跑道池中营养盐半自动添加的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种实现微藻跑道池中营养盐半自动添加的装置，其包括浓缩液储罐、液流管路、分管路、安装于液流管路上的第一输运泵、以及安装于分管路上的液体流量计和第一电动阀；所述浓缩液储罐中的浓缩液在第一输运泵的输送下依次经第一电动阀和液体流量计流入跑道池中。本实用新型提高了跑道池养殖系统营养盐补加的自动化水平，减少了工作量以及对人力的依靠。

Description

一种实现微藻跑道池中营养盐半自动添加的装置

技术领域

本实用新型涉及微藻养殖技术领域，具体涉及一种实现微藻跑道池中营养盐半自动添加的装置。

背景技术

微藻(microalgae)是一类系统发生各异、个体较小、通常为单细胞或多细胞群体、能进行光合作用的水生低等植物，它在生物制药、营养品、保健品、生物肥料、天然食品加工、生物饵料、污水处理和可再生能源生产等领域具有重要的开发和利用价值，受到各国政府和科学家的广泛关注。

用于微藻规模化培养的光生物反应器主要有封闭式和开放式两种类型，其中，封闭式光生物反应器由于造价和维护成本高，目前仅有极少数几家企业应用在生产中。而大部分商品化微藻(螺旋藻、小球藻、盐藻和拟微绿球藻)主要利用户外开放池(跑道池、圆池)进行养殖。户外开放池包括“主体池”和“搅拌桨”两个主要结构，一些风沙严重的地区，通常配备透明塑料大棚进行保护。目前对于微藻户外开放池养殖系统的升级改造主要集中在开放池结构、搅拌桨结构、开放池内构件等方面，而一些养殖配套技术和设备，仍然停留在较初级的水平，如培养基配制、营养盐补加、开放池补水、补充二氧化碳调节培养液pH等，高技术含量的“计算机自动化”及“在线监控”等很少被应用在微藻户外开放池养殖系统中，这一技术瓶颈严重制约了微藻养殖企业的创新发展。

开放池(开放跑道池)作为目前商品化微藻的主要养殖设备，已有50多年的发展历史，但其关键配套技术—“物料补加(营养盐、水和二氧化碳)技术”仍处于较低水平，大多数微藻企业依靠人力完成这一工作，类似于传统农业生产所采取的模式，技术水平低、自动化程度低，无相应的控制系统和设备。补料系统和设备的研制对于提高户外开放池的养殖效率、降低微藻养殖成本具有不可替代的作用，而目前市场上依然缺少这类装置，因此，结合开放池的结构原理和微藻生长特性，开发一套新型补料系统具有重要意义。

微藻生长需要大量的无机营养盐，这些无机营养盐主要包括：氮(尿素、硝酸钠、硝酸钾)、磷(磷酸氢二钠、磷酸二氢钠等)、钙、镁、铁、锰、锌、铜、钴、钼等。随着培养时间的延长，培养基中的无机营养元素逐渐消耗，因此，在培养过程中需要定期添加一定量的营养元素，以维持微藻的正常生长。微藻定向培养过程中，通常需要准确了解营养盐的添加量或采取周期连续流加的方式进行。由于受技术限制，目前国内微藻企业采取的补加营养盐的方式是通过小型运输工具将称量好的营养盐运输至开放池附近，固体直接倾倒或简单溶解后倾倒入开放池中，该方式对于培养面积较小或开放池数量较少的企业完全可行，但对于养殖面积较大的企业，通过上述方式将耗费大量的时间和人力。此外，上述添加方式还会造成营养盐在开放池中的局部浓度过高而毒杀藻细胞，或与其他营养盐反应产生沉淀。此外，该方式难以实现营养盐的连续补加，还存在雨季补料困难等缺点。

微藻需要在水环境中才可以正常生长，户外开放池中的培养液会发生蒸发而损失，水分蒸发导致培养液中营养盐浓度发生变化，影响藻类生长，因此，在培养过程中需要定期对开放池的培养液深度进行测定，并计算水分蒸发量，进行一定的补水操作。此外，对于海水微藻的养殖，通过在开放池中注入一定比例的淡水，以调节海水的盐度满足微藻生长的需要。目前微藻企业的补水操作也是完全依靠人工实现，专人测定每个开放池中培养液的深度，开启水源开关，补水至指定深度后关闭水源，加水过程需要有人专门跟踪，一个人难以实现对多个开放池的同时操作，目前并未出现针对户外开放池的定量补水装置和计算机控制系统。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种实现微藻跑道池中营养盐半自动添加的装置，其由浓缩液储罐、液流管路、分管路、安装于液流管路上的第一输运泵、以及安装于分管路上的液体流量计和第一电动阀组成，实现了养殖过程中营养盐的精确、连续补加，提高了跑道池养殖系统的自动化水平，降低了补料的工作量和对人力的依靠。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种实现微藻跑道池中营养盐半自动添加的装置，其包括浓缩液储罐、液流管路、分管路、安装于液流管路上的第一输运泵、以及安装于分管路上的液体流量计和第一电动阀；所述浓缩液储罐中的浓缩液在第一输运泵的输送下依次经第一电动阀和液体流量计流入跑道池中。

所述跑道池为多个，每个跑道池均对应一个分管路，每个分管路上均安装液体流量计和第一电动阀，所述液流管路通过一连通管路与所有的分管路连通。

所述浓缩液储罐为多个，每个浓缩液储罐均对应一个液流管路，所有的液流管路均与所述连通管路连通。

在浓缩液储罐与第一输运泵之间的液流管路上还依次安装有第一手动阀、第二电动阀以及第一单向阀。

所述浓缩液储罐包括罐体、搅拌桨、搅拌电机、进水口、进料口、放料口和第一液位计，所述进水口和进料口均安装于罐体的上端面上，所述放料口安装于罐体的下端面并与第一液流管路连通，所述搅拌桨和第一液位计均安装于罐体内，安装于罐体的上端面上的搅拌电机的输出轴与搅拌桨固定连接。

所述营养盐半自动添加的装置还进一步包括一水补加模块，所述水补加模块包括水源、水处理设备、输送管路、补水管路和进水管路、以及安装于输送管路上的第二输运泵；所述水源的出口连接于水处理设备的进口，输送管路的一端连接于水处理设备的出口，输送管路的另一端、进水管路的一端以及补水管路的一端通过一第二三通阀连接，进水管路的另一端连接于进水口，补水管路的另一端通过一第一三通阀连接于液流管路和分管路之间。

在水处理设备和第二输运泵之间的输送管路上还依次安装有第二手动阀、第三电动阀以及第二单向阀。

所述跑道池中安装有第二液位计。

所述浓缩液储罐进一步包括一安装于罐体的防水紫外杀菌灯。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型通过浓缩液储罐、液流管路、分管路、安装于液流管路上的第一输运泵、以及安装于分管路上的液体流量计和第一电动阀组成的营养盐半自动添加装置，实现了养殖过程中营养盐的精确、连续补加，减少了对人力的依靠，节省了时间，克服了天气影响，对于改善养殖环境、提高微藻品质具有一定的帮助。

2、可与水补加模块相结合，减少设备的投入成本。

3、可实现多个跑道池同时进行补料操作。

附图说明

图1为本实用新型实现微藻跑道池中营养盐半自动添加的装置的结构框图；

图2为一种较优的营养盐补加装置的结构框图；

图3为浓缩液储罐的结构图。

附图说明：0、跑道池；101、浓缩液储罐；102、电动阀；103、输运泵；104、液流管路；105、分管路；106、液体流量计；107、单向阀；108、手动阀；109、电动阀；111、罐体；112、搅拌桨；113、搅拌电机；114、防水紫外杀菌灯；115、进水口；116、进料口；117、放料口；118、液位计；201、水源；202、水处理设备；203、输运泵；204、单向阀；205、电动阀；206、输送管路；207、补水管路；208、手动阀；209、进水管路；210、液位计；301、三通阀；302、三通阀。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

一种实现微藻跑道池中营养盐半自动添加的装置，主要功能是向户外跑道池中添加营养盐，其主要结构包括：浓缩液储罐101、电动阀102、输运泵103、液流管路104、分管路105、液体流量计106、单向阀107、手动阀108、电动阀109，各部分的结构原理如图1所示。

浓缩液储罐101是营养盐半自动添加的装置的核心部件，负责浓缩液的配制和储存，补料系统中存在多于1个以上的浓缩液储罐(根据需要补加的营养盐种类确定)，不同浓缩液储罐用于不同营养盐的配制和储存。

请参照图3所示，浓缩液储罐101由罐体111、搅拌桨112、搅拌电机113、防水紫外杀菌灯114、进水口115、进料口116、放料口117、液位计118等几个主要部分组成。罐体111为封闭带有刻度的容器，负责浓缩液的储存，由有机塑料、玻璃钢、或不锈钢等材料加工而成，罐体侧壁设置有可视窗口，用于观察罐体内液面高度；搅拌电机113和搅拌桨112用于固体营养盐的溶解；防水紫外杀菌灯114可以确保浓缩液不被其他微生物污染；进料口116用于倾倒固体营养盐；进水口115用于过滤水的加入；放料口117用于浓缩液的排放，排料口连接液流管路104，液位计118用于检测浓缩液中的液位高度。

电动阀102作为液流管路104上的控制部件，负责控制每个液流管路104上浓缩液的流动和停止。输运泵103负责对浓缩液进行加压，保证浓缩液可以由浓缩液储罐输运到每个跑道池中，可以为市售的离心泵或隔膜泵等，通过输运泵自带的电压调节器调节输运泵的功率，实现对浓缩液流速的控制，输运泵安装在输运管路靠近浓缩液储罐101的位置。液流管路104用于传输浓缩液，液流管路104上连接有若干电动阀、液体流量计106、输运泵103等，液流管路104材质为食品级的PPR管，同时液流管路104上还设置有若干手动阀108，在电动阀失效后对管路进行有效控制。单向阀107主要功能是防止营养盐倒流。手动阀108主要功能是在电动阀失效后，对输运管路进行控制。根据浓缩液储罐101的数量设置相应个数的液流管路104，每个液流管路104均安装有电动阀102、输运泵103、单向阀107和手动阀108，同时，因为营养盐半自动添加的装置可以对多个跑道池0同时补加营养盐，因此其分管路105与跑道池数量相等，每个液流管路104均通过连通管路与这些分管路105连接。

液体流量计106用于测定流入跑道池中的浓缩液的即时速率和累计量，每个跑道池前安装一个液体流量计106，电动阀109安装于营养盐半自动添加的装置的分管路上，负责对进入每个跑道池的营养盐浓缩液进行控制。每个分管路对应一个跑道池0，每个分管路上均设置一个电动阀109和一个液体流量计106。

为了节省设备投入成本，“营养盐半自动添加的装置”可以和“水补加模块”中相结合，水补加模块为罐体111供水，并且二者的输运管路和部分管路配件可以共用，如图2所示，该系统增加两个三通阀301和302，水补加模块包括水源201、水处理设备202、输送管路206、补水管路207和进水管路209、以及安装于输送管路206上的输运泵203；水源201的出口连接于水处理设备202的进口，输送管路206的一端连接于水处理设备202的出口，输送管路206的另一端、进水管路209的一端以及补水管路207的一端通过三通阀302连接，进水管路209的另一端连接于进水口115，补水管路207的另一端通过三通阀301连接于液流管路104和分管路105之间。

在水处理设备202和输运泵203之间的输送管路206上还依次安装有手动阀208、电动阀205以及单向阀204。

该共用结构的营养盐补加操作：关闭电动阀102，开启电动阀205和水处理设备202，将三通阀302开启至水流由输送管路206引至进水管路209，通过调节输运泵203功率大小调节水流的流速，使水均匀流入罐体111中，通过液位计118监控液面高度，由进料口116加入固体营养盐，此时开启搅拌电机113促进固体营养盐溶解，当水位达到指定高度后，关闭水源总管路电动阀205、水处理设备202、输运泵203，待营养盐全部溶解后关闭搅拌电机113，打开防水紫外杀菌灯114，并使其一直处于开启状态，至此营养盐浓缩液配制完成。开启电动阀102，将三通阀301开启至进浓缩液状态(液流管路104和分管路105连通)，打开液流分管路电动阀109，调节输运泵103功率大小，使浓缩液均匀流入跑道池中，通过液体流量计106获得营养液的补加量。待补加量达到要求后，关闭电动阀102、输运泵103、电动阀109，营养盐补加操作完成。

水补加操作：开启电动阀205和水处理设备202，将电动三通阀302开启至水流至跑道池状态(输送管路206与补水管路207连通)，将三通阀301开启至过滤水状态(补水管路207与分管路105连通)，打开电动阀109，通过调节输运泵203功率大小调节水流的流速，使水均匀流入跑道池0中，通过液位计210检测跑道池中水位高度，确定水补加操作停止的时间。补水完成后，关闭电动阀205、水处理设备202、输运泵203。

上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (9)

1.一种实现微藻跑道池中营养盐半自动添加的装置，其特征在于，其包括浓缩液储罐(101)、液流管路(104)、分管路(105)、安装于液流管路(104)上的第一输运泵(103)、以及安装于分管路(105)上的液体流量计(106)和第一电动阀(109)；所述浓缩液储罐(101)中的浓缩液在第一输运泵(103)的输送下依次经第一电动阀(109)和液体流量计(106)流入跑道池(0)中。

2.根据权利要求1所述的实现微藻跑道池中营养盐半自动添加的装置，其特征在于，所述跑道池(0)为多个，每个跑道池(0)均对应一个分管路(105)，每个分管路(105)上均安装液体流量计(106)和第一电动阀(109)，所述液流管路(104)通过一连通管路与所有的分管路(105)连通。

3.根据权利要求2所述的实现微藻跑道池中营养盐半自动添加的装置，其特征在于，所述浓缩液储罐(101)为多个，每个浓缩液储罐(101)均对应一个液流管路(104)，所有的液流管路(104)均与所述连通管路连通。

4.根据权利要求1-3任一项所述的实现微藻跑道池中营养盐半自动添加的装置，其特征在于，在浓缩液储罐(101)与第一输运泵(103)之间的液流管路(104)上还依次安装有第一手动阀(108)、第二电动阀(102)以及第一单向阀(107)。

5.根据权利要求1所述的实现微藻跑道池中营养盐半自动添加的装置，其特征在于，所述浓缩液储罐(101)包括罐体(111)、搅拌桨(112)、搅拌电机(113)、进水口(115)、进料口(116)、放料口(117)和第一液位计(118)，所述进水口(115)和进料口(116)均安装于罐体(111)的上端面上，所述放料口(117)安装于罐体(111)的下端面并与第一液流管路(104)连通，所述搅拌桨(112)和第一液位计(118)均安装于罐体(111)内，安装于罐体(111)的上端面上的搅拌电机(113)的输出轴与搅拌桨(112)固定连接。

6.根据权利要求5所述的实现微藻跑道池中营养盐半自动添加的装置，其特征在于，所述营养盐半自动添加的装置还进一步包括一水补加模块，所述水补加模块包括水源(201)、水处理设备(202)、输送管路(206)、补水管路(207)和进水管路(209)、以及安装于输送管路(206)上的第二输运泵(203)；所述水源(201)的出口连接于水处理设备(202)的进口，输送管路(206)的一端连接于水处理设备(202)的出口，输送管路(206)的另一端、进水管路(209)的一端以及补水管路(207)的一端通过一第二三通阀(302)连接，进水管路(209)的另一端连接于进水口(115)，补水管路(207)的另一端通过一第一三通阀(301)连接于液流管路(104)和分管路(105)之间。

7.根据权利要求6所述的实现微藻跑道池中营养盐半自动添加的装置，其特征在于，在水处理设备(202)和第二输运泵(203)之间的输送管路(206)上还依次安装有第二手动阀(208)、第三电动阀(205)以及第二单向阀(204)。

8.根据权利要求6所述的实现微藻跑道池中营养盐半自动添加的装置，其特征在于，所述跑道池(0)中安装有第二液位计(210)。

9.根据权利要求5所述的实现微藻跑道池中营养盐半自动添加的装置，其特征在于，所述浓缩液储罐(101)进一步包括一安装于罐体(111)的防水紫外杀菌灯(114)。