專利名稱：一種封閉式平推流培養(yǎng)微藻的連續(xù)生產(chǎn)裝置及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微藻培育工程領(lǐng)域，特別是涉及封閉式平推流培養(yǎng)微 藻的連續(xù)生產(chǎn)裝置及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
微藻類自古至今一直生殖在淡水、海水或咸湖水中，特別是例如 眾所周知螺旋藻是上世紀(jì)六十年代在乍得湖地區(qū)發(fā)現(xiàn)至今，得到迅速 發(fā)展，只因?yàn)樵撐⒃搴S富的蛋白質(zhì)和營養(yǎng)成份，被稱為濃縮營養(yǎng)
寶庫，被聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)推薦為21世紀(jì)最理想完美的食品， 世界各國紛紛競相生產(chǎn)，目前世界各國產(chǎn)量在萬噸以上。
隨著世界各國工業(yè)生產(chǎn)迅速發(fā)展，能源消耗不斷增加，人類生存 環(huán)境日趨惡化，工業(yè)C02的排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過地球上植物所吸收的消 耗的C02，造成氣候變暖，嚴(yán)重威脅到人類生存環(huán)境。然而不可再生 的能源如天然氣、石油及煤炭資源日趨減少，近年來石油價(jià)格飛漲， 不得不告誡人們必須尋找可再生的新能源成為世界各國注意的焦點(diǎn)， 其中含量富油微藻引起人們特別關(guān)注。根據(jù)有關(guān)調(diào)查研究表明，目前 使用的石油、天然氣正是源自史前的生物物質(zhì)(包括海藻)，在高熱 高壓條件下形成的，自然界的生物物質(zhì)的分解過程特別是持續(xù)長達(dá)百 萬年之久。我們今天使用的很多石油都起源于200萬年前石炭紀(jì)，例 如北海海底獲取的石油沉積物，部分是由一種己經(jīng)分解的被稱為球石藻的海藻組成。今天培養(yǎng)微藻，能在數(shù)天內(nèi)實(shí)現(xiàn)，有可能成為未來世 界各國開發(fā)新能源填補(bǔ)即將耗盡的石油及天然氣資源。
目前，世界上培育的微藻(如螺旋藻等)的生產(chǎn)方式仍采用開放 式露天大池生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)，盡管生產(chǎn)簡單，投資低，生產(chǎn)管理技 術(shù)含量低，但這種生產(chǎn)方式存在諸多缺陷，例如易于生物污染，即來 自水源、大氣、環(huán)境、操作等造成的污染，并受氣候條件嚴(yán)重制約， 使微藻生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量及穩(wěn)定生產(chǎn)帶來極其不利影響，特別光照少多 雨地區(qū)以及具有嚴(yán)冬季節(jié)長的地區(qū)無法全年正常生產(chǎn)，直接限制了微 藻的培養(yǎng)與開發(fā)。進(jìn)入上世紀(jì)八十年代以來，世界各國的微藻生產(chǎn)開 發(fā)商(螺旋藻)及生產(chǎn)工程專家們?yōu)榱丝朔鲜錾a(chǎn)發(fā)展的因素，開 發(fā)多種封閉式培育微藻(如螺旋藻)的裝置和方法，例如管道式結(jié)構(gòu)
光生物反應(yīng)器及CN1475558A公開微藻(螺旋藻)的反應(yīng)器系統(tǒng)，投 資大，耗能高，成本高，不易長期工業(yè)化生產(chǎn)，至于對含富油微藻的 培育裝置及生產(chǎn)方法尚未見有報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷和不足，開發(fā)一種 投資低，操作簡單，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，空間利用率高，全天候高效封閉式平 推流培養(yǎng)(或稱培育)微藻的連續(xù)生產(chǎn)裝置及其生產(chǎn)方法。
本發(fā)明提供的封閉式平推流培養(yǎng)微藻的連續(xù)生產(chǎn)裝置，其特征在 于包括至少一個(gè)透明培養(yǎng)單元裝置(簡稱單元裝置)，各個(gè)培養(yǎng)單元 裝置順序排列、上下疊合1-10層平行間隔排列固定在地面或地面框架底座上的相互連通的連續(xù)生產(chǎn)裝置;所述培養(yǎng)單元裝置高為1-3米， 寬2-4米，長度為5-100米，內(nèi)設(shè)一橫向中心線隔板將培養(yǎng)單元裝置 分成對稱兩個(gè)長方體形，在兩個(gè)長方體形內(nèi)分別設(shè)有互相對稱若干個(gè) 間隔縱向交叉排列的直立折流板，各相鄰的兩塊折流板一直立邊分別 與單元裝置長的外側(cè)邊或中心線隔板相連接，另一直立邊分別與中心 線隔板或單元裝置的長外側(cè)邊間隔一定距離構(gòu)成折流通道，微藻培養(yǎng) 液在兩個(gè)長方體內(nèi)連續(xù)平推流流動(dòng)通過折流板折流通道呈S形流徑； 光照源設(shè)在相鄰折流板折流通道的縱向端邊處及與長的外側(cè)邊連接 端邊處，；在兩個(gè)長方體內(nèi)平推流流經(jīng)各相鄰兩折流板間折流通道前
端處設(shè)有套管式攪拌器及C02微型噴嘴單向出口，固定在單元裝置
的上蓋下支撐架上，該上蓋上中間處設(shè)二個(gè)出氣(氧氣)調(diào)節(jié)孔，攪
拌器軸上等距離相互交叉設(shè)有3-i層葉片，每層葉片為3-6片漿式葉 片，呈60-120°角，C02微型噴嘴單向出口分別設(shè)在每層攪拌器的 套管壁孔處及葉片上，與(單元)裝置的C02供給系統(tǒng)相連接，構(gòu) 成全方位立體均勻攪拌，有效防止微藻沉淀，特別沉淀于壁上及攪拌 器管邊上，各層葉片的形狀可以相同或不同；培養(yǎng)單元裝置的一端設(shè) 折流通道，通道中間處(周定在底上)設(shè)有調(diào)節(jié)泵，根據(jù)培養(yǎng)微藻的 種類、單元裝置尺寸、微藻培養(yǎng)周期等因素通過調(diào)節(jié)泵來調(diào)節(jié)單元裝 置內(nèi)平推流流速，確保培養(yǎng)周期；另一端設(shè)沉淀池，沉淀池中設(shè)有超 聲波沉淀器，促使培養(yǎng)液中產(chǎn)生的微藻連續(xù)在沉淀池中沉淀，進(jìn)行收 集送至收集系統(tǒng)經(jīng)離心去水(回收水返回培養(yǎng)單元裝置中)或噴霧干 燥得藻粉，或再進(jìn)行處理產(chǎn)生生物汽柴油油品等；電腦控制系統(tǒng)進(jìn)行裝置的連續(xù)生產(chǎn)的自動(dòng)控制；各裝置電器設(shè)施與裝置電源系統(tǒng)相連， 構(gòu)成統(tǒng)一控制系統(tǒng)，見圖l。
本發(fā)明提供的封閉式平推流培養(yǎng)微藻的連續(xù)生產(chǎn)方法，包括在培 養(yǎng)微藻的連續(xù)生產(chǎn)裝置或培養(yǎng)微藻單元裝置中，裝入或連續(xù)裝入接種
微藻液或接種微藻營養(yǎng)液，營養(yǎng)液如含有KN03為0.2-0.4g/L， KH2P04為0.04-0.88/L及微量生長激素，在C02存在下連續(xù)平推流 通過所述裝置，培養(yǎng)溫度10-40。C，優(yōu)選20-35。C， PH值為6.8-7.5， 在太陽光光照下或光照源(光強(qiáng)度600-7500Lut)光照下迅速繁殖， 己培養(yǎng)液在沉淀池中不斷沉淀收集微藻送至處理裝置，經(jīng)沉淀后的微 藻培養(yǎng)液仍連續(xù)進(jìn)入另一培養(yǎng)單元裝置進(jìn)行培養(yǎng)構(gòu)成連續(xù)生產(chǎn)方法。 按照本發(fā)明提供的封閉式培養(yǎng)微藻的連續(xù)生產(chǎn)裝置及培養(yǎng)微藻 的生產(chǎn)方法中，所述微藻包括來自淡水微藻、咸湖水微藻或海水微藻 等，例如綠藻、藍(lán)藻、硅藻、紅球藻、雨生紅球藻或藍(lán)球藻等，優(yōu)先 為富油微藻如藍(lán)球藻、紅球藻、雨生紅球藻等。接種微藻無需補(bǔ)充新 接種微藻液。
本發(fā)明微藻培養(yǎng)中微藻所需C02氣體來自電廠或其它C02源排 出經(jīng)處理除去氣體中所含不利于微藻繁殖的雜質(zhì)氣體和微粒(包括粉 塵)物質(zhì)(即符合微藻生長繁殖所要求的C02的氣體)，因?yàn)閬碜噪?廠的C02資源豐富，價(jià)廉，而且是熱的C02，可通過熱C02或加熱 C02來調(diào)節(jié)培養(yǎng)溫度，培養(yǎng)溫度一般10-4(TC，根據(jù)不同微藻采用不 同的培養(yǎng)溫度。
戶萬述透明單元裝置透光材料如采用透光性好的玻璃，加強(qiáng)玻璃如高硼硅加強(qiáng)玻璃，有機(jī)玻璃，透明性聚合物材料如透明性聚乙烯、聚 丙烯、聚氯乙烯、聚酯、聚碳酸酯或一氧化碳與脂肪不飽和化合物的 共聚物等。
在所述培養(yǎng)微藻的連續(xù)生產(chǎn)裝置中，培養(yǎng)微藻單元裝置可以獨(dú)立 單獨(dú)生產(chǎn)微藻或者多個(gè)順序排列、上下疊合平行間隔排列構(gòu)成連續(xù)生 產(chǎn)裝置，各個(gè)單元裝置的氧氣排氣口 (調(diào)節(jié)孔)都可連接在一個(gè)管線 上，作回收或放空處理。同時(shí)這種排列可充分利用自然太陽光使培養(yǎng) 微藻單元裝置全方位都處于太陽光照射之下，能充分利用太陽光。與 此同時(shí)，在太陽光不足的天氣及晚間可采用光照源同樣能以自然太陽'
光一樣光照使微藻快速繁殖。微藻在正常生長條件下，每0.1—5天 即可繁殖一代，微藻可以在太陽光照射下，于接種微藻液中吸收C02 就能迅速繁殖，為了使微藻繁殖更迅速，還可以在接種微藻液中加入 營養(yǎng)液如適量KN03及KH2P04，微量元素及富油量的生長激素(都是 市售產(chǎn)品)。所產(chǎn)述微藻培養(yǎng)單元裝置中內(nèi)設(shè)一橫向中心線隔板將整 個(gè)培養(yǎng)單元裝置均等分成二個(gè)培養(yǎng)單元裝置，延長單元裝置長度，實(shí) 際上增加培養(yǎng)時(shí)間，有效利用空間，提高培養(yǎng)效率。培養(yǎng)單元裝置折 流板位置交叉排列可使接種微藻液在單元裝置中通過折流通道平行
(平推流)呈S形流徑，攪拌(裝置器)葉片多層交叉排列分布整個(gè) 空間立體全方面攪拌使接種微藻液全方位湍動(dòng)而又整體平行流動(dòng)(平
推流流動(dòng))達(dá)到最大限度促進(jìn)微藻迅速繁殖生長。在套管及葉片上設(shè) 有C02微噴嘴，C02可通過此微型噴嘴不斷向接種培養(yǎng)液中補(bǔ)充 C02，使C02整個(gè)單元裝置中培養(yǎng)液均勻充分混合分布均一，C02分布濃度接近完全相同,有利于微藻繁殖迅速生長。
所述光照源全方位設(shè)置在單元裝置內(nèi)，發(fā)出類似于自然太陽光源或最適宜微藻生長光源，使整個(gè)單元裝置空間頻率和波長全方位處于類太陽光照下，微藻能吸收到幾乎相同于太陽光的光照能量，在相同光照條件下繁殖由于是套管式光照源它處于管內(nèi)，避免了光照裝置直接接觸微藻，產(chǎn)生受局部過熱不利于生產(chǎn)繁殖或死亡。
本發(fā)明提供的培養(yǎng)微藻的連續(xù)生產(chǎn)裝置及其生產(chǎn)方法的特點(diǎn)
為
1、 培養(yǎng)微藻的生產(chǎn)裝置結(jié)構(gòu)獨(dú)特/操作簡單方便，占地面積小，能充分利用太陽光，節(jié)省電能，降低生產(chǎn)成本。
2、 在連續(xù)生產(chǎn)裝置中每一個(gè)單元生產(chǎn)裝置設(shè)有中心線隔板及若干個(gè)折流板均勻全方位以相同條件下迅速繁殖，沒有死角。
3、 采用封閉式結(jié)構(gòu)以及能全天侯連續(xù)生產(chǎn)完全控制外來環(huán)境生物異物的污染，確保微藻能正常迅速繁殖生長。
4、 采用電廠的C02氣源和其他C02源，變廢為寶，通過攪拌器套管上設(shè)置的C02噴嘴及葉片上噴嘴使C02在反應(yīng)分布均勻，上下濃度均一，并通過此熱C02源能有效調(diào)節(jié)培養(yǎng)溫度確保全天侯的培養(yǎng)
溫度o
5、 本發(fā)明的單元裝置由于科學(xué)合理設(shè)計(jì)，隔板、折流板及攪拌器獨(dú)特結(jié)構(gòu)， 一出現(xiàn)不利于微藻生長現(xiàn)象，可打開上蓋用高壓水噴槍極易清洗及進(jìn)行徹底消毒。
6、 本發(fā)明的生產(chǎn)裝置及方法既可以以培養(yǎng)微藻單元裝置進(jìn)行單獨(dú)生產(chǎn)，又能多個(gè)或上百單元裝置順序排列疊合進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)，連續(xù)采集微藻裝置，保養(yǎng)維修簡單。
7、只要進(jìn)行一次接種微藻，后續(xù)生產(chǎn)無需要再接種微藻。


圖1為培養(yǎng)微藻單元裝置的府視結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方案
本發(fā)明用下列具體實(shí)施方案結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明；但本發(fā)
明的保護(hù)范圍并不限于下列具體實(shí)施方案。
實(shí)施例1
本發(fā)明提供的封閉式平推流培養(yǎng)微藻的連續(xù)生產(chǎn)裝置，包括500個(gè)透明培養(yǎng)單元裝置l，順序排列、上下疊合5層平行間隔排列固定
在地面框架底座上的相互連通的連續(xù)生產(chǎn)裝置；培養(yǎng)單元裝置高為2
米，寬為3米，長度40米內(nèi)設(shè)一橫向中心線隔板2將培養(yǎng)單元裝置分成對稱兩個(gè)長方體形，在兩個(gè)長方體形內(nèi)分別設(shè)有互相對稱若干個(gè)間隔縱向交叉排列的直立折流板3，各相鄰的兩塊折流板一直立邊分別與單元裝置長的外側(cè)邊或中心線隔板相接，另一直立邊分別與中心線隔板或單元裝置長的外側(cè)邊側(cè)邊間隔一定距離成折流通道，微藻培養(yǎng)液在兩個(gè)長方體內(nèi)連續(xù)平推流動(dòng)通過折流板折流通道呈S形流徑；光照源4設(shè)在相鄰兩折流板的縱向端邊處及與長的外側(cè)邊練接端處，在兩個(gè)長方體內(nèi)平推流流徑相鄰兩折流板間折流通道前端中間處設(shè)有管套式攪拌器5及單向出口 C02微型噴嘴，固定在單元裝置的上蓋下支撐架上，上蓋沒有二氧氣排出氣調(diào)節(jié)孔，攪拌器軸上等距離相
互交叉設(shè)有3層葉片，每層葉片為6個(gè)葉片，呈60°角，C02微型噴嘴單向出口分別設(shè)在每層攪拌器的套管壁孔處及葉片上，與單元裝置的C02供給系統(tǒng)相連接，構(gòu)成全方位立體均勻攪拌，有效防止位
在沉淀于壁上及攪拌器管等上，各層葉片的形狀相同；在各個(gè)培養(yǎng)單
元裝置的一端，設(shè)有折流通道，通道中設(shè)有調(diào)節(jié)泵6來調(diào)節(jié)平推流流速，另一端為沉淀池7，沉淀池中設(shè)有超聲波沉淀器8，促使已培養(yǎng)液中產(chǎn)生的雨生紅球藻連續(xù)在沉淀池中沉淀，進(jìn)行收集送至收集系統(tǒng)徑離心去水(回收水返回培養(yǎng)裝置中)或噴霧干燥得藻粉，再進(jìn)行處
理得生物汽柴油油品；電腦控制系統(tǒng)進(jìn)行裝置的連續(xù)生產(chǎn)自動(dòng)控制，見圖1。
培養(yǎng)雨生紅球藻在上述連續(xù)生產(chǎn)裝置中，裝入或連續(xù)裝入接種藻
液，在來自電廠C02存在下，連續(xù)平推流通過所述裝置，培養(yǎng)溫度25-35°C， ra為7. 0—7. 2，在太陽光光照下或光照源光照下迅速繁殖，已培養(yǎng)液在沉淀池中不斷沉淀收集雨生紅球藻，經(jīng)過沉淀后的培養(yǎng)液再連續(xù)進(jìn)行培養(yǎng)。實(shí)施例2
實(shí)施例2使用裝置及步驟相同于實(shí)施例1，不同是微藻為藍(lán)球藻。
權(quán)利要求
1、一種封閉式平推流培養(yǎng)微藻的連續(xù)生產(chǎn)裝置，其特征在于包括至少一個(gè)透明培養(yǎng)單元裝置(1)，各個(gè)培養(yǎng)單元裝置順序排列、上下疊合1-10層平行間隔排列固定在地面或地面框架底座上的相互連通的連續(xù)生產(chǎn)裝置；所述培養(yǎng)單元裝置高為1-3米，寬為2-4米，長度5-100米，內(nèi)設(shè)一橫向中心線隔板(2)將培養(yǎng)單元裝置分成對稱兩個(gè)長方體形，在兩個(gè)長方體形內(nèi)分別設(shè)有互相對稱若干個(gè)間隔縱向交叉排列的直立折流板(3)，各相鄰兩塊折流板一直立邊分別與單元裝置長的外側(cè)邊或中心線隔板相連接，另一直立邊分別與中心線隔板或單元裝置長的外側(cè)邊間隔一定距離構(gòu)成折流通道，微藻培養(yǎng)液在兩個(gè)長方形體形內(nèi)連續(xù)平推流流動(dòng)通過折流板折流通道呈S形流徑；光照源(4)設(shè)在相鄰折流板的折流通道的縱向兩端邊處及與長的外側(cè)邊連接端邊處；在兩個(gè)長方體形內(nèi)相鄰兩折流板間中間折流通道前端處設(shè)有套管式攪拌器(5)和CO2微型噴嘴單向出口，固定在單元裝置的上蓋下支撐架上，在上蓋上設(shè)二個(gè)出氣調(diào)節(jié)孔，攪拌器軸上等距離相互交叉設(shè)有3-5層葉片，每層葉片為3-6片漿式葉片，呈60-120°角，CO2微型噴嘴單向出口分別設(shè)在每層攪拌器的套管壁孔及葉片上，與單元裝置的CO2供給系統(tǒng)相連接，各層葉片的形狀可以相同或不同；培養(yǎng)單元裝置的一端為折流通道，中間設(shè)有調(diào)節(jié)泵(6)，另一端為沉淀池(7)，沉淀池中設(shè)有超聲波沉淀器(8)，微藻連續(xù)在沉淀池中沉淀濃聚收集送至收集系統(tǒng)；電腦控制系統(tǒng)，進(jìn)行裝置的連續(xù)生產(chǎn)自動(dòng)控制。
2、 一種封閉式平推流培養(yǎng)微藻的連續(xù)生產(chǎn)方法，包括在培養(yǎng)微藻 的連續(xù)生產(chǎn)裝置或培養(yǎng)微藻單元裝置中，裝入或連續(xù)裝入接種微藻液或接種微藻和營養(yǎng)液在C02存在下連續(xù)平推流通過所 述裝置，培養(yǎng)溫度10-4(TC， PH值為6.8-7.5，在太陽光照下或 光照源光照下迅速繁殖，已培養(yǎng)微藻液在沉淀池中在超聲波沉 淀器作用下不斷沉淀濃聚收集微藻，送至處理裝置，收集過的 微藻培養(yǎng)液在連續(xù)進(jìn)入下一個(gè)培養(yǎng)微藻單元裝置繼續(xù)培養(yǎng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種封閉式平推流培養(yǎng)微藻的連續(xù)生產(chǎn)裝置及其生產(chǎn)方法，該裝置包括至少一個(gè)透明培養(yǎng)單元裝置，各個(gè)培養(yǎng)單元裝置順序排列、上下疊合1至10層平行間隔排列固定在地面或地面框架底座上的相互連通的連續(xù)生產(chǎn)裝置，單元裝置高1-3米，寬2-4米，長5-100米，內(nèi)設(shè)橫向中心線隔板，若干個(gè)折流板及光照源，套管式攪拌器，CO₂微型噴嘴單向出口，沉淀池，超聲波沉淀器及自動(dòng)控制裝置。該裝置結(jié)構(gòu)獨(dú)特，操作簡單、空間利用率高，成本低，全天候高效封閉式平推流的連續(xù)生產(chǎn)裝置，可廣泛適用于各種微藻特別富油微藻的生產(chǎn)。
文檔編號C12M1/42GK101665765SQ200910176580
公開日2010年3月10日 申請日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者王逢旦 申請人:王逢旦