專(zhuān)利名稱(chēng)：戶(hù)外養(yǎng)殖微藻光合反應(yīng)系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在生物領(lǐng)域中用于微藻的工廠化養(yǎng)殖，特別是涉及一種戶(hù)外養(yǎng)殖微藻光合反應(yīng)系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)已實(shí)施生質(zhì)柴油的添加使用，而制造生質(zhì)柴油所使用的主要源是回收食用油，生物柴油的原料來(lái)自動(dòng)物產(chǎn)品的下腳料(脂肪)和植物油，動(dòng)物脂肪和植物油中的甘油可以通過(guò)一步酯交換反應(yīng)，被甲醇或者乙醇置換出來(lái)就可得到生物柴油。此外，人工種植產(chǎn)油植物如大豆、向日葵、黃連樹(shù)、麻瘋果…等油脂植物，可以在一定程度上保持原料的穩(wěn)定，但是，這類(lèi)植物單位面積產(chǎn)油率低，生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，同時(shí)需要占用大量土地，用作大量生產(chǎn)生物柴油的原料困難很大，且以休耕農(nóng)地種植油脂植物的成效尚未顯現(xiàn)，政策亦明朗，國(guó)內(nèi)自產(chǎn)源將足以供應(yīng)未所需，如欲使用與食競(jìng)爭(zhēng)之源，亟需其他油脂源之研究開(kāi)發(fā)。因此，不僅從經(jīng)濟(jì)性還是產(chǎn)量上來(lái)考慮的話(huà)，陸地上還真的沒(méi)有很理想的植物可以用來(lái)大量生產(chǎn)生物柴油燃料。微藻生物是一類(lèi)生長(zhǎng)很快，光合作用效率很高的生物。事實(shí)上，很多的石油就是從古代的微藻轉(zhuǎn)化而來(lái)的。油脂就是微藻儲(chǔ)存碳元素的一種方式，所有的微藻都含有或多或少的油脂也就是脂肪酸甘油酯，通過(guò)簡(jiǎn)單的酯交換就可得到生物柴油。由于微藻細(xì)胞浮在水中，可以更有效地利用水、二氧化碳和其它的養(yǎng)分，所以它們的生長(zhǎng)速度大大地超過(guò)普通植物。由于以上的原因，在同樣的單位面積下，微藻可以比陸地的油料作物多產(chǎn)出30倍的油脂，因此，使得以微藻為原料生產(chǎn)生物柴油比其它動(dòng)植物原料更為理想。由于微藻之生長(zhǎng)速較植物快速，在各種生質(zhì)物中，微藻具有生長(zhǎng)快速及C02 排放之優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)大規(guī)模養(yǎng)殖后，干燥的藻細(xì)胞其油脂經(jīng)萃取，再經(jīng)轉(zhuǎn)酯化即可產(chǎn)制出生質(zhì)柴油。依據(jù)研究顯示，于相同單位土地面積下養(yǎng)殖微藻的油脂收成遠(yuǎn)高于(>10倍)種植油脂作物收成，且藻體仍可進(jìn)一步的加值應(yīng)用，是一項(xiàng)極具發(fā)展?jié)摰难芯空n題。

發(fā)明內(nèi)容
1、所要解決的技術(shù)問(wèn)題
目前，以工廠化方式養(yǎng)殖微藻，產(chǎn)制生質(zhì)柴油的技術(shù)尚未有成熟商品面世，尚處于戶(hù)外示范研究的階段，仍有許多技術(shù)上的問(wèn)題待解決。相關(guān)研究多在實(shí)驗(yàn)室的階段，戶(hù)外養(yǎng)殖的技術(shù)仍闕如，應(yīng)用何種光合反應(yīng)系統(tǒng)(如密閉式或開(kāi)放式)、養(yǎng)殖程序等。2、技術(shù)方案
為了解決以上問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種戶(hù)外養(yǎng)殖微藻光合反應(yīng)系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)，包括三個(gè)階段，第一階段，實(shí)驗(yàn)室養(yǎng)殖筒1養(yǎng)殖一定重量的微藻；第二階段，光合反應(yīng)器2養(yǎng)殖一定重量的微藻，第三階段，通過(guò)光生物反應(yīng)單元3養(yǎng)殖一定總量的微藻。
光生物反應(yīng)單元由多個(gè)全塑模塊化氣升式光生物反應(yīng)器組成。第三階段，通過(guò)光合反應(yīng)系統(tǒng)4來(lái)養(yǎng)殖一定量的微藻。光合反應(yīng)系統(tǒng)4矩陣排的管狀反應(yīng)系統(tǒng)模塊。光合反應(yīng)系統(tǒng)4優(yōu)選(3x6)排的管狀反應(yīng)系統(tǒng)模塊。3、有益效果
(1)、完成模塊化光合反應(yīng)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與建置，并經(jīng)由戶(hù)外實(shí)際微藻養(yǎng)殖探討后改善及修正系統(tǒng)，使其適合于戶(hù)外的微藻培養(yǎng)；
O)、建由實(shí)驗(yàn)室到戶(hù)外養(yǎng)殖模塊化光合反應(yīng)系統(tǒng)，一貫化微藻轉(zhuǎn)殖放大培養(yǎng)的程，并順運(yùn)用于戶(hù)外培養(yǎng)系統(tǒng)，作為未實(shí)際商業(yè)化放大的基礎(chǔ)；
(3)、完成微藻戶(hù)外培養(yǎng)測(cè)試研究，探討微藻的生長(zhǎng)情形，據(jù)以提出合適的微藻養(yǎng)殖策 ，以擴(kuò)大產(chǎn)能效；
G)、提出微藻養(yǎng)殖程及系統(tǒng)改善，以及模塊化光合反應(yīng)系統(tǒng)規(guī)劃及設(shè)計(jì)能，作為微藻放大養(yǎng)殖依據(jù)，并具有微藻長(zhǎng)期戶(hù)外培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)及能，可應(yīng)用于未其他藻種的研究。


圖1為戶(hù)外養(yǎng)殖微藻光合反應(yīng)系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)示意圖。圖2為微藻養(yǎng)殖工廠化放大規(guī)模示意圖。
具體實(shí)施例方式一種戶(hù)外養(yǎng)殖微藻光合反應(yīng)系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)，包括三個(gè)階段，第一階段，實(shí)驗(yàn)室養(yǎng)殖筒1養(yǎng)殖一定重量的微藻；第二階段，光合反應(yīng)器2養(yǎng)殖一定重量的微藻，第三階段，通過(guò)光生物反應(yīng)單元3養(yǎng)殖一定總量的微藻。其中的光生物反應(yīng)單元3為光生物反應(yīng)單元由多個(gè)全塑模塊化氣升式光生物反應(yīng)器組成。全塑模塊化氣升式光生物反應(yīng)器在申請(qǐng)?zhí)枮?01120488751.4和 201110389918. 6的專(zhuān)利中披露。目前，微藻光合生物反應(yīng)器有種類(lèi)型，一類(lèi)是開(kāi)放式，以開(kāi)放式渠道池為主，而另一是密閉式，有管狀、平板式、攪拌槽等型式，種類(lèi)型各有其優(yōu)缺點(diǎn)及適合應(yīng)用條件。 對(duì)于大規(guī)模微藻養(yǎng)殖的技術(shù)經(jīng)過(guò)多的驗(yàn)證已被證實(shí)為可的，且由藻體所衍生之終端產(chǎn)品生產(chǎn)亦具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值，過(guò)仍需擴(kuò)大這些產(chǎn)品的市場(chǎng)面及低養(yǎng)殖的成本以獲得足夠的經(jīng)濟(jì)效。而目前對(duì)于大規(guī)模養(yǎng)殖的挑戰(zhàn)則在于如何將可生產(chǎn)最大藻體的養(yǎng)殖技術(shù)達(dá)到通用性、使用宜及健全的技術(shù)等，此仍待進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)與研究，使藻類(lèi)能源用技術(shù)得以體現(xiàn)。在于微藻養(yǎng)殖研究方面，收集與匯整各項(xiàng)光合反應(yīng)器相關(guān)文獻(xiàn)資，經(jīng)由分析開(kāi)放式與密閉式光合反應(yīng)器優(yōu)缺點(diǎn)及選擇條件后，考土地及水資源問(wèn)題，選擇以密閉式光合反應(yīng)器開(kāi)發(fā)為主而開(kāi)放式反應(yīng)器為輔，再經(jīng)由各密閉式光合反應(yīng)器(如管狀、平板型及攪拌槽等)特性比較，考在制程放大的容性及工程困難障礙等因素，選擇以管狀光合反應(yīng)器為發(fā)展對(duì)象，并已建置全塑模塊化氣升式光生物反應(yīng)器(申請(qǐng)?zhí)枮?01120488751. 4 和201110389918. 6的專(zhuān)利中披露)，進(jìn) 、質(zhì)傳等特性測(cè)試及微藻養(yǎng)殖試驗(yàn)等的相關(guān)研
依實(shí)驗(yàn)室、中試(光合反應(yīng)器2養(yǎng)殖)、戶(hù)外放大規(guī)模(通過(guò)光生物反應(yīng)單元3養(yǎng)殖) 三階段藻類(lèi)養(yǎng)殖思考出，本發(fā)明項(xiàng)目的研究策略與步驟，依序?yàn)?br> 1建各階段藻養(yǎng)殖一貫化程序 1戶(hù)外系統(tǒng)藻實(shí)地培養(yǎng)研究 1培養(yǎng)系統(tǒng)改善建議與修正
因戶(hù)外放大規(guī)模藻養(yǎng)殖，最在乎規(guī)模經(jīng)濟(jì)性與可復(fù)制性，所以，模塊化光合反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建置，是藻類(lèi)養(yǎng)殖技術(shù)中，無(wú)法避免的一條必經(jīng)之路。所以在第三階段中，為進(jìn)戶(hù)外微藻養(yǎng)殖測(cè)試，探討光遮蔽及戶(hù)外環(huán)境對(duì)微藻生長(zhǎng)影響，加上實(shí)驗(yàn)測(cè)試的方性及放大性等考，本發(fā)明中光合反應(yīng)系統(tǒng)4矩陣排的管狀反應(yīng)系統(tǒng)模塊。由于東西向?yàn)橹苯邮芄夥较?，面?duì)此方向的反應(yīng)器支數(shù)多寡并無(wú)影響，然為能同時(shí)進(jìn)同藻種養(yǎng)殖，受限制條件約束，故以3排作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，而面對(duì)南向則設(shè)計(jì)成6
，可測(cè)試反應(yīng)器高間的遮蔽對(duì)于微藻生長(zhǎng)的影響，找出相互間較佳設(shè)置距離，此矩陣模塊的設(shè)計(jì)亦可同時(shí)進(jìn)同藻種的養(yǎng)殖測(cè)試，作為同時(shí)測(cè)試藻種的平臺(tái)。由于微藻戶(hù)外養(yǎng)殖需由實(shí)驗(yàn)室杯瓶養(yǎng)殖開(kāi)始，以10-20%接種漸次放大養(yǎng)殖，并依序轉(zhuǎn)殖至3公升、10公升及30公升的簡(jiǎn)微藻養(yǎng)殖桶，以及2組100公升氣升式光生物反應(yīng)器，直至到光合反應(yīng)系統(tǒng)4養(yǎng)殖，由于光合反應(yīng)系統(tǒng)4為(3x6)矩陣排的管狀反應(yīng)系統(tǒng)模塊，每支為100公升體積，總體積為1800公升。畢竟，室內(nèi)藻養(yǎng)殖與戶(hù)外放大規(guī)模藻養(yǎng)殖，所需考慮的環(huán)境因子與變量復(fù)雜許多，所需選用的設(shè)備與儀器，也需考慮戶(hù)外的惡劣天氣考驗(yàn)，才能將戶(hù)外放大規(guī)模藻養(yǎng)殖加速推向產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。本發(fā)明的戶(hù)外養(yǎng)殖微藻光合反應(yīng)系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)，便于研究許多技術(shù)上的問(wèn)題，為大規(guī)模的戶(hù)外藻類(lèi)養(yǎng)殖奠定了基礎(chǔ)。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但它們并不是用來(lái)限定本發(fā)明的，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，自當(dāng)可作各種變化或潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本申請(qǐng)的權(quán)利要求保護(hù)范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種戶(hù)外養(yǎng)殖微藻光合反應(yīng)系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)，其特征在于包括三個(gè)階段，第一階段，實(shí)驗(yàn)室養(yǎng)殖筒(1)養(yǎng)殖一定重量的微藻；第二階段，光合反應(yīng)器(2)養(yǎng)殖一定重量的微藻，第三階段，通過(guò)光生物反應(yīng)單元(3)養(yǎng)殖一定總量的微藻。
2.如權(quán)利要求1所述的戶(hù)外養(yǎng)殖微藻光合反應(yīng)系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)，其特征在于光生物反應(yīng)單元(3)由多個(gè)全塑模塊化氣升式光生物反應(yīng)器組成。
3.如權(quán)利要求1所述的戶(hù)外養(yǎng)殖微藻光合反應(yīng)系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)，其特征在于第三階段，通過(guò)光合反應(yīng)系統(tǒng)(4)來(lái)養(yǎng)殖一定量的微藻。
4.如權(quán)利要求3所述的戶(hù)外養(yǎng)殖微藻光合反應(yīng)系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)，其特征在于光合反應(yīng)系統(tǒng)(4)為矩形排的管狀反應(yīng)系統(tǒng)模塊。
5.如權(quán)利3或5任一權(quán)利要求所述的戶(hù)外養(yǎng)殖微藻光合反應(yīng)系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)，其特征在于所述的光合反應(yīng)系統(tǒng)(4)為(3x6)排的管狀反應(yīng)系統(tǒng)，以3排作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，而面對(duì)南向則設(shè)計(jì)成6 。
6.如權(quán)利要求1或3或4所述的戶(hù)外養(yǎng)殖微藻光合反應(yīng)系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)，其特征在于 第一段中微藻養(yǎng)殖由實(shí)驗(yàn)室杯瓶養(yǎng)殖開(kāi)始，以10-20%接種漸次放大養(yǎng)殖，并依序轉(zhuǎn)殖至 3公升、10公升及30公升的實(shí)驗(yàn)室微藻養(yǎng)殖桶，第二階段，微藻養(yǎng)殖為2組100公升氣升式光生物反應(yīng)器，第三單元中，單個(gè)光生物反應(yīng)器微藻養(yǎng)殖為100公升。
全文摘要
本發(fā)明涉及在生物領(lǐng)域中用于微藻的工廠化養(yǎng)殖，特別是涉及一種戶(hù)外養(yǎng)殖微藻光合反應(yīng)系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)。便于研究戶(hù)外藻類(lèi)養(yǎng)殖的許多技術(shù)上的問(wèn)題，為未來(lái)更好的大規(guī)模的戶(hù)外藻類(lèi)養(yǎng)殖，本發(fā)明提供了一種戶(hù)外養(yǎng)殖微藻光合反應(yīng)系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)，其特征在于包括三個(gè)階段，第一階段，實(shí)驗(yàn)室養(yǎng)殖筒(1)養(yǎng)殖一定重量的微藻；第二階段，光合反應(yīng)器(2)養(yǎng)殖一定重量的微藻，第三階段，通過(guò)光生物反應(yīng)單元(3)養(yǎng)殖一定總量的微藻。所述光生物反應(yīng)單元由多個(gè)全塑模塊化氣升式光生物反應(yīng)器組成。其中第三階段，也可以通過(guò)光合反應(yīng)系統(tǒng)4來(lái)養(yǎng)殖一定量的微藻。光合反應(yīng)系統(tǒng)(4)矩形排列的管狀反應(yīng)系統(tǒng)模塊。
文檔編號(hào)C12N1/12GK102559502SQ20111044900
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者邱志榮 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江綠能環(huán)?？萍加邢薰?br>