人工光源微藻養殖裝備制造技術

本發明專利技術公開了一種人工光源微藻養殖裝備，包括：反應容器，反應容器上設有蓋板且反應容器容納供微藻生長的培養液；進出料裝置，微藻通過進出料裝置泵入或泵出反應容器；發光裝置，用于產生微藻生長所需的光源；營養布料裝置，營養布料裝置用于向反應容器內提供微藻生長所需的營養；和氣體分布器，氣體分布器用于向反應容器內提供微藻生長所需的氣體。本發明專利技術的養殖裝備中還設置了紅外光源，培養液中提供了適量的錳離子并通入適量的二氧化碳，使得微藻養殖效率大大提升。且本發明專利技術的人工光源微藻養殖裝備可控性較強，有利于實現穩定持續的工廠化生產。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及生物
，具體涉及人工光源微藻養殖裝備。
技術介紹
微藻生物質是生物質利用的未來發展方向，具有能量轉化效率高的特點，與普通陸生農作物相比，單位面積的產率可高出數十倍，從而可實現工廠化養殖。微藻生長的基本原理是利用微藻光合作用，將二氧化碳轉化為微藻自身的生物質從而固定了碳元素，并通過微藻自身的特性與機能合成油脂、蛋白質、多糖、纖維素等生物質。利用物理或化學方法把微藻細胞內的有用物質轉化到細胞外，再進行提煉加工，從而生產出生物柴油、藻類多糖等產品。由此，在實際生產中，即可通過藻類的光合作用，將廢水廢氣中的營養物質和二氧化碳轉化為生物燃料、蛋白質等有高利用價值的產品。在石油價格大幅上升，糧食短缺問題日漸突出的今天，該產業有著廣闊的發展前景。為進一步提高微藻生物柴油的單位產量、實現立體化養殖，必須使用專用的微藻養殖光反應器。現有技術中的微藻養殖光反應器雖然相比較跑道池、多級池等露天直接養殖，養殖密度、單位面積產量都有明顯提高，但是由于微藻生長與有效物定向誘導生產時所用的光源仍為自然光，微藻對太陽光的利用并不充分，具有不確定與不可控性，與工廠化生產穩定、持續的要求完全背道而馳，加之營養補充、二氧化碳充氣等輔助養殖功能也未實現自動化，使其與實際產業化應用尚有較大距離。因此，目前本領域迫切需要一種技術能夠克服上述現有技術中的微藻養殖光反應器的可控性差、自動化程度低、效率低的弊端。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種可根據不同種類藻類不同階段的養殖需求配比最佳的光源、二氧化碳、營養、溫度、流速等要素的人工光源微藻養殖裝備，從而實現超高密度微藻養殖的穩定、可控，滿足產業化需求。為達到上述目的，本專利技術提供了一種人工光源微藻養殖裝備，所述人工光源微藻養殖裝備包括:反應容器，所述反應容器上設有蓋板且所述反應容器容納供微藻生長的培養液；進出料裝置，所述進出料裝置與所述反應容器密封連接；發光裝置，所述發光裝置設在反應容器內部且當所述反應器工作時，所述發光裝置至少部分或全部浸沒于所述的培養液，從而在反應容器內提供微藻生長所需的光，其中所述發光裝置所發出的光的光強在反應容器的深度方向(Z軸方向)是均勻的或大致均勻的；營養布料裝置，所述營養布料裝置可向所述培養液中提供錳離子；和供氣裝置，所述供氣裝置用于向所述反應容器內提供微藻生長所需的氣體。在一優選實施例中，所述培養液中的錳離子源來自MnCl2.4H20，且每升所述培養液中添加的MnCl2.4H20的質量為5-50mg。在一優選實施例中，所述發光裝置工作時發射至少三個不同波長的光，其中包括波長為600-680nm的光、波長為420_500nm的光，以及波長為700_780nm的光；和/或所述發光單元發出的復合光的色溫為1000-20000K，較佳地1500-6000K。在一優選實施例中，所述三個不同波長的光包括波長為650_670nm的光、波長為440-460nm的光，以及波長為710_730nm的光。在一優選實施例中，所述發光裝置包括導光板和發光單元，所述發光單元嵌于所述導光板，所述發光單元產生的光透過導光板傳導使導光板整體發光，所述發光裝置還包括支架，所述支架用于固定支撐所述導光板，所述支架與所述反應容器和/或所述蓋板可拆卸地連接；和/或所述發光裝置中，發光單元為LED，且LED的數量為1-10000/導光板；較佳地為10-1000/導光板。在一優選實施例中，所述供氣裝置可向所述培養液中通入二氧化碳和空氣的混合物，其中二氧化碳占混合氣體總體積的0.1_10%，較佳地占0.5-5% ;和/或二氧化碳通入壓力為0.Ι-lMPa ;和/或二氧化碳釋出孔徑為0.l-50nm。在一優選實施例中，所述養殖設備中還設有用于檢測和控制所述培養液中二氧化碳通入量的監測及自動化控制系統，其中當所述監測及自動化控制系統檢測到所述培養液中的pH ^ 5.5時，含二氧化碳的混合氣體被持續通入所述培養液中；而當所述培養液中的PH〈5.5時，所述培養液中暫停通入二氧化碳。在一優選實施例中，所述反應容器的周圍設有溫控裝置，所述溫控裝置用于維持反應容器內的液體環境溫度處于適合微藻生長的范圍內；和/或所述供氣裝置包括氣體細化分布器，在向反應容器中通入氣體的過程中，帶有一定壓力的氣體通過該細化器的小孔均勻細散地逸出，從而促使氣體與營養物質分散于液態培養體系中。在一優選實施例中，所述人工光源微藻養殖裝備中還設有用于監測所述培養液中錳離子或其他離子濃度的水質監測儀，所述水質監測儀的取水口位于液面以下，其中當所述水質監測儀監測到所述培養液中的錳離子或其他離子的濃度低于預設數值時，所述水質監測儀能夠發出提醒，使得所述營養布料裝置進行錳鹽或其他營養鹽的添加。在一優選實施例中，所述人工光源微藻養殖裝備適用于小球藻、柵藻、雨生紅球藻等淡水真核藻的養殖。在一優選實施例中，所養殖的藻類的接種濃度為0.lg/L-2g/L (藻類干重/培養液體積)，更佳地 0.2g/L-0.6g/L。在一優選例中，發光裝置所發出的光的光強在反應容器的水平方向(包括X軸和Y軸方向)基本均勻。在一優選例中，所述“均勻的或大致均勻的”指任一深度處的光強D1與在整個深度范圍的平均光強Dm滿足下式:1.5 彡 Dl/Dm 彡 0.7ο較佳地，1.2 彡 Dl/Dm 彡 0.8 ;更佳地 1.1 彡 Dl/Dm 彡 0.9。在一優選例中，反應容器的周圍設有溫控裝置，該溫控裝置用于維持反應容器內的液體環境溫度處于適合微藻生長的范圍內。在一優選例中，該養殖設備中的養殖溫度為10-30 °C，更佳地為20-30 °C。在一優選例中，該溫控裝置可包括電加熱或蒸汽加熱系統、冷水降溫系統等，例如控溫水管。在一優選例中，人工光源微藻養殖裝備還設有監測系統，用于監測液體環境的參數，參數選自:PH值、溫度和/或養料濃度。在一優選例中，在蓋板上設有出氣孔。在一優選例中，該人工光源微藻養殖裝備中設有多塊導光板，較佳地30-1000塊，更佳地40-800塊，最佳地50-500塊。在一優選例中，導光板由具有防弱酸性能的透明有機材料制成。【附圖說明】圖1是根據本專利技術一個實施例的人工光源微藻養殖裝備的立體剖視圖；圖2是根據本專利技術一個實施例的人工光源微藻養殖裝備的立體剖視示意圖；圖3是根據本專利技術一個實施例的人工光源微藻養殖裝備的主視剖視示意圖；圖4是根據本專利技術一個實施例的人工光源微藻養殖裝備的俯視剖視示意圖；圖5是根據本專利技術一個實施例的人工光源微藻養殖裝備的發光裝置的立體示意圖；圖6a是根據本專利技術一個實施例的人工光源微藻養殖裝備的發光裝置的主視圖；圖6b是根據本專利技術一個實施例的人工光源微藻養殖裝備的發光裝置的側視圖；圖6c是根據本專利技術一個實施例的人工光源微藻養殖裝備的發光裝置的俯視圖；圖6d是根據圖6b中B部分的放大圖；圖7a_7c是根據本專利技術其他實施例的人工微藻養殖設備的簡化俯視示意圖；以及圖8是根據本專利技術其他實施例的人工微藻養殖設備的側截面示意圖。【具體實施方式】本專利技術人經過廣泛而深入的研究，首次開發了一種人工光源微藻養殖裝備，通過特殊設計的發光裝置等結構，本當前第1頁1 2 3 4 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種人工光源微藻養殖裝備，其特征在于，所述人工光源微藻養殖裝備包括：反應容器，所述反應容器上設有蓋板且所述反應容器容納供微藻生長的培養液；進出料裝置，所述進出料裝置與所述反應容器密封連接；發光裝置，所述發光裝置設在反應容器內部且當所述反應器工作時，所述發光裝置至少部分或全部浸沒于所述的培養液，從而在反應容器內提供微藻生長所需的光，其中所述發光裝置所發出的光的光強在反應容器的深度方向(Z軸方向)是均勻的或大致均勻的；營養布料裝置，所述營養布料裝置可向所述培養液中提供錳離子；和供氣裝置，所述供氣裝置用于向所述反應容器內提供微藻生長所需的氣體。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張玟籍，陳輝，
申請(專利權)人：上海希明生物科技有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31