專利名稱：一種微藻養(yǎng)殖系統(tǒng)及微藻養(yǎng)殖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種微藻養(yǎng)殖系統(tǒng)及微藻養(yǎng)殖方法，屬于能源、醫(yī)藥、保健品和食品等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著全球經(jīng)濟(jì)高速增長，化石能源快速消耗，且因二氧化碳排放引起的溫室效應(yīng)已經(jīng)成為人類可持續(xù)發(fā)展的重大威脅，尋求新能源，減少二氧化碳排放已經(jīng)成為全人類關(guān)注的熱點(diǎn)問題。經(jīng)多年探索，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)微藻是解決以上問題的最終出路之一，用它能生產(chǎn)不同形式的生物燃料(biofuel)，如甲烷、生物柴油、航空燃油、氫甚至生物乙醇等。另一方面，微藻的養(yǎng)殖是通過微藻的光合作用固定二氧化碳，將氣態(tài)碳轉(zhuǎn)化成生物有機(jī)碳，微藻能源是一種二氧化碳“零”排放的清潔能源。同時，微藻的產(chǎn)油效率也相當(dāng)高，在一年的生長期內(nèi)，按理論測算，I公頃微藻則能產(chǎn)生物質(zhì)燃油95000升。此外，微藻生長的適應(yīng)性強(qiáng)，海水、淡水和廢水都可以養(yǎng)殖，微藻農(nóng)場可設(shè)于任何地點(diǎn)，可以在鹽堿地、粘土地、灘涂以及淺海、湖泊養(yǎng)殖，不與糧爭地，不與人爭糧。我國鹽堿地面積達(dá)I. 5億畝，如果用14%的鹽堿地養(yǎng)殖微藻，在技術(shù)成熟的條件下，生產(chǎn)的柴油量就可滿足全國50%的用油需求。因此，利用微藻生產(chǎn)生物質(zhì)能源具有廣闊的發(fā)展前景，微藻生物質(zhì)能源將成為未來最重要的可再生能源之一。微藻還可用于醫(yī)藥及保健品，目前已有相關(guān)的產(chǎn)品進(jìn)入市場；微藻富含蛋白質(zhì)、多糖，也是水產(chǎn)養(yǎng)殖及動物養(yǎng)殖的飼料，或今后提取作為人類的食品之一。如果能對微藻進(jìn)行高效大規(guī)模的人工培養(yǎng)，在應(yīng)對微藻產(chǎn)品的生產(chǎn)成本居高不下和二氧化碳引起的溫室效應(yīng)方面具有重要意義。目前微藻的培養(yǎng)方法主要包括開放式跑道池培養(yǎng)、封閉式光生物反應(yīng)器(自養(yǎng)和異養(yǎng))培養(yǎng)。跑道池培養(yǎng)成本較低，但生產(chǎn)效率也較低，不利于進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)；封閉式光生物反應(yīng)器培養(yǎng)生產(chǎn)效率較高，但成本也較高，在目前市場情況下，無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的的不足，而提供一種低造價、方便使用的大規(guī)模微藻養(yǎng)殖系統(tǒng)。本發(fā)明的又一目的在于提供一種利用上述微藻養(yǎng)殖系統(tǒng)進(jìn)行微藻養(yǎng)殖的方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述的微藻養(yǎng)殖系統(tǒng)，它主要包括
一微藻預(yù)處理池，用于添加營養(yǎng)鹽和接入藻種；
一黑色吸熱墊，它鋪設(shè)在管狀膜系統(tǒng)的下方，用于吸收太陽能提高水溫和減少散射和漫射光；
一管狀膜系統(tǒng)，由若干個管狀膜組成，其一端與泵膜連接器相連，另一端是排氣口 ；
所述泵膜連接器，用于連接水泵和管狀膜；
所述氣體排氣口，位于管狀膜的末端，它由兩個圓環(huán)相嵌套而成，可以固定，其口子的水平面高于管狀膜系統(tǒng)，防止藻液溢出；
3一藻液收集和后處理池，用于藻液的收集及后續(xù)處理。所述管狀膜系統(tǒng)由六個管狀膜組成，每個管狀膜的長度為10-50 m，膜的厚度為 O. 1-0. 5mm,內(nèi)徑為O. 3-0. 45 m，管與管的間距為O. 2m。所述管狀膜是由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚乙烯(PE)吹塑而成的圓形或橢圓形的透明管狀膜構(gòu)成。所述的氣體排放口是經(jīng)兩個中空圓柱形環(huán)套合而成，內(nèi)環(huán)的外徑約等于外環(huán)的內(nèi)徑，外環(huán)將管狀膜的末端套在內(nèi)環(huán)的外表面。一種利用所述微藻養(yǎng)殖系統(tǒng)進(jìn)行微藻養(yǎng)殖的方法，該方法是將微藻預(yù)處理池中的待培養(yǎng)藻液(種)泵入管狀膜系統(tǒng)，管狀膜內(nèi)有二氧化碳補(bǔ)充細(xì)管，另一端有排氣口，管狀膜系統(tǒng)下可鋪上可提高藻液溫度的黑色吸熱墊，在適宜的生長條件下實(shí)現(xiàn)微藻的大規(guī)模培養(yǎng)。本發(fā)明具有成本低，使用方便靈活，可以實(shí)現(xiàn)微藻大規(guī)模培養(yǎng)，基本結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)施，能滿足工業(yè)化大規(guī)模微藻培養(yǎng)需求等特點(diǎn)。


圖I是本發(fā)明所述的微藻養(yǎng)殖管狀膜系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)的介紹圖I所示，本發(fā)明所述的微藻養(yǎng)殖系統(tǒng)， 它主要包括
一微藻預(yù)處理池I，用于添加營養(yǎng)鹽和接入藻種；
一黑色吸熱墊，它鋪設(shè)在管狀膜系統(tǒng)的下方，用于吸收太陽能提高水溫和減少散射和漫射光；
一管狀膜系統(tǒng)，由若干個管狀膜2組成，其一端與泵膜連接器3相連，另一端是氣體排氣口 4 ；
所述泵膜連接器3，用于連接水泵5和管狀膜2 ；
所述氣體排氣口 4，位于管狀膜2的末端，它由兩個圓環(huán)相嵌套而成，可以固定，其口子的水平面高于管狀膜，防止藻液溢出；
一藻液收集和后處理池，用于藻液的收集及后續(xù)處理。圖中所示管狀膜系統(tǒng)由六個管狀膜組成，每個管狀膜的長度為10-50 m，膜的厚度為O. 1-0. 5mm,內(nèi)徑為O. 3-0. 45 m，管與管的間距為O. 2m。本發(fā)明所述管狀膜是由聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚乙烯吹塑而成的圓形或橢圓形的透明管狀膜構(gòu)成。所述的氣體排放口 4是經(jīng)兩個中空圓柱形環(huán)套合而成，內(nèi)環(huán)的外徑約等于外環(huán)的內(nèi)徑，外環(huán)將管狀膜的末端套在內(nèi)環(huán)的外表面。一種利用所述微藻養(yǎng)殖系統(tǒng)進(jìn)行微藻養(yǎng)殖的方法，該方法是將微藻預(yù)處理池中的待培養(yǎng)藻液泵入管狀膜系統(tǒng)，管狀膜內(nèi)有二氧化碳補(bǔ)充細(xì)管，另一端有排氣口，管狀膜系統(tǒng)下可鋪上可提高藻液溫度的黑色吸熱墊，在適宜的生長條件下實(shí)現(xiàn)微藻的大規(guī)模培養(yǎng)。本發(fā)明是通過將微藻預(yù)處理池中的藻液泵入管狀膜系統(tǒng)中，由二氧化碳補(bǔ)充細(xì)管補(bǔ)碳，排氣口排出微藻代謝產(chǎn)生的氧氣及多余氣體，在適宜的環(huán)境條件下實(shí)現(xiàn)微藻快速培養(yǎng)。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)微藻的大規(guī)模培養(yǎng)，且培養(yǎng)成本較低。實(shí)施例一
以養(yǎng)殖面積為I公頃計(jì)算一相關(guān)膜系統(tǒng)參數(shù)選定如下
I單個管狀膜長度為IOm ；
2膜養(yǎng)殖系統(tǒng)的膜內(nèi)徑為O. 45m ；
3膜厚度為O. 15mm ；
4膜管之間的間距為0.2m;
5由6個管狀膜組成一個養(yǎng)殖系統(tǒng)。則一個養(yǎng)殖膜系統(tǒng)占地面積約37m2,容積9. 54 m3,該地塊可安放270個膜系統(tǒng),養(yǎng)殖容積2575. 8 m3。二養(yǎng)殖方法
I將養(yǎng)殖場地平整，去除各種尖銳物(包括碎石、玻璃等)，鋪上黑色吸熱墊；
2按已選定的膜系統(tǒng)參數(shù)，將PET或PE膜按規(guī)定間距鋪設(shè)，連接各種附件(二氧化碳補(bǔ)充細(xì)管、泵膜連接器、大小環(huán)等)。3養(yǎng)殖系統(tǒng)安裝完成后，用泵將預(yù)處理池中的藻液泵入管狀膜內(nèi)，膜內(nèi)留空隙 3-5cm，關(guān)閉水泵，二氧化碳補(bǔ)充細(xì)管通氣補(bǔ)碳，微藻在良好的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)快速繁殖，產(chǎn)生的氧氣及多余氣體經(jīng)排氣口(大小環(huán))排出，。三計(jì)算
按濕藻濃度為2g/L計(jì)算，一個系統(tǒng)一天可養(yǎng)濕藻19kg，一年有效養(yǎng)殖時間定為200天， 則一個系統(tǒng)一年可養(yǎng)濕藻3. 8噸。那么，一公頃土地(非農(nóng)墾地)一年可養(yǎng)殖濕藻1026噸, 折合成干藻102. 6噸。微藻含油量均值為30%，一公頃土地可產(chǎn)油30. 78噸，折合成容積為每公頃每年可產(chǎn)油36197L。本系統(tǒng)也可根據(jù)養(yǎng)殖過程中的實(shí)際情況，設(shè)定管狀微藻養(yǎng)殖膜的數(shù)量和長度及一次培養(yǎng)時間。
權(quán)利要求
1.一種微藻養(yǎng)殖系統(tǒng)，其特征在于它主要包括一微藻預(yù)處理池，用于添加營養(yǎng)鹽和接入藻種；一黑色吸熱墊，它鋪設(shè)在管狀膜系統(tǒng)的下方，用于吸收太陽能提高水溫和減少散射和漫射光；一管狀膜系統(tǒng)，由若干個管狀膜組成，其一端與泵膜連接器相連，另一端是排氣口 ；所述泵膜連接器，用于連接水泵和管狀膜；所述氣體排氣口，位于管狀膜的末端，它由兩個圓環(huán)相嵌套而成，可以固定，其口子的水平面高于管狀膜系統(tǒng)，防止藻液溢出；一藻液收集和后處理池，用于藻液的收集及后續(xù)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微藻養(yǎng)殖系統(tǒng)，其特征在于所述管狀膜系統(tǒng)由六個管狀膜組成，每個管狀膜的長度為10-50 m，膜的厚度為O. 1-0. 5mm,內(nèi)徑為O. 3-0. 45 m，管與管的間距為O. 2mο
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的微藻養(yǎng)殖系統(tǒng)，其特征在于所述管狀膜是由聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚乙烯吹塑而成的圓形或橢圓形的透明管狀膜構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微藻養(yǎng)殖系統(tǒng)，其特征在于所述的氣體排放口是經(jīng)兩個中空圓柱形環(huán)套合而成，內(nèi)環(huán)的外徑約等于外環(huán)的內(nèi)徑，外環(huán)將管狀膜的末端套在內(nèi)環(huán)的外表面。
5.—種利用權(quán)利要求I或2或3或4所述微藻養(yǎng)殖系統(tǒng)進(jìn)行微藻養(yǎng)殖的方法,其特征在于該方法是將微藻預(yù)處理池中的待培養(yǎng)藻液泵入管狀膜系統(tǒng)，管狀膜內(nèi)有二氧化碳補(bǔ)充細(xì)管，另一端有排氣口，管狀膜系統(tǒng)下可鋪上可提高藻液溫度的黑色吸熱墊，在適宜的生長條件下實(shí)現(xiàn)微藻的大規(guī)模培養(yǎng)。
全文摘要
一種微藻養(yǎng)殖系統(tǒng)，它主要包括一微藻預(yù)處理池，用于添加營養(yǎng)鹽和接入藻種；一黑色吸熱墊，它鋪設(shè)在管狀膜系統(tǒng)的下方，用于吸收太陽能提高水溫和減少散射和漫射光；一管狀膜系統(tǒng)，由若干個管狀膜組成，其一端與泵膜連接器相連，另一端是排氣口；所述泵膜連接器，用于連接水泵和管狀膜；所述氣體排氣口,位于管狀膜的末端，它由兩個圓環(huán)相嵌套而成，可以固定，其口子的水平面高于管狀膜系統(tǒng)，防止藻液溢出；一藻液收集和后處理池，用于藻液的收集及后續(xù)處理；將微藻預(yù)處理池中的待培養(yǎng)藻液經(jīng)水泵緩慢注入管狀薄膜系統(tǒng)中，在優(yōu)化的理化條件下實(shí)現(xiàn)微藻大規(guī)模培養(yǎng)；它具有成本低，使用方便靈活，結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)施，能滿足工業(yè)化大規(guī)模微藻培養(yǎng)需求等特點(diǎn)。
文檔編號C12M1/04GK102586078SQ20121001549
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者楊宗鑫, 楊濟(jì)芳, 陳春輝 申請人:杭州鑫偉低碳技術(shù)研發(fā)有限公司