一種微藻跑道池的湍流補(bǔ)碳裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種微藻跑道池的湍流補(bǔ)碳裝置，屬于微藻培養(yǎng)工程領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]微藻是自然水體的最重要的初級(jí)生產(chǎn)者，在全球能量轉(zhuǎn)化和碳素循環(huán)中發(fā)揮重要作用。通過微藻光合作用固定的CO2占全球CO2固定量的40%以上。同時(shí)，微藻細(xì)胞富含多種必需氨基酸、色素、多糖、多不飽和脂肪酸等高附加值生物活性物質(zhì)，使其在功能食品、化妝品、醫(yī)藥及精細(xì)化工等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。除此之外，隨著傳統(tǒng)化石能源(石油、煤炭等)的日益枯竭，社會(huì)對(duì)純凈得可再生能源需求不斷高漲。微藻，具有生長速度快、油脂含量高、培養(yǎng)周期短等一系列特點(diǎn)，使其成為了最重要的生物能源候選物種。
[0003]目前，微藻的規(guī)?；囵B(yǎng)主要通過自養(yǎng)及異養(yǎng)兩種方式。由于具備異養(yǎng)能力的微藻種類較少，微藻規(guī)?；囵B(yǎng)仍以自養(yǎng)為主，如跑道池、管式反應(yīng)器及壁式反應(yīng)器等。跑道池因成本較低、易于操作等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用與多種微藻的規(guī)?；囵B(yǎng)(小球藻、微擬球藻、螺旋藻等)。由于微藻的生長需要光能與二氧化碳；因此，在微藻培養(yǎng)過程中，提高二氧化碳的利用率，藻細(xì)胞接收的有效光能的總量，對(duì)提高微藻培養(yǎng)的產(chǎn)率具有重要的意義。
[0004]隨著微藻密度的增加，光線在藻液內(nèi)部的傳播會(huì)迅速衰減，其穿透距離最低時(shí)只有Imm左右。此即意味著單位水體內(nèi)的絕大多數(shù)細(xì)胞處于缺光環(huán)境中。
[0005]微藻在光反應(yīng)階段，藻細(xì)胞接收光并將其轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；在暗反應(yīng)階段，藻細(xì)胞利用化學(xué)能合成細(xì)胞組分。在暗反應(yīng)中，藻細(xì)胞不需要光照，甚至持續(xù)的光照會(huì)降低微藻的代謝速度。然而，微藻在光-暗間歇(閃光效應(yīng))環(huán)境中的生長速率明顯高于持續(xù)光源；因此，在跑道池培養(yǎng)過程中，有效實(shí)現(xiàn)藻液上下層之間的交換，使細(xì)胞處于閃光環(huán)境中，將會(huì)大大提高微藻的培養(yǎng)效率。傳統(tǒng)的開放式跑道池雖成本較低，但二氧化碳的利用率亦較低。由于藻液的深度一般在20-30cm之間，通過曝氣裝置散布的氣體，來不及充分溶解即從水體中逃逸。這既造成了二氧化碳的浪費(fèi)，又無法滿足藻細(xì)胞對(duì)二氧化碳的需求。
[0006]因此，延長二氧化碳在藻液中的滯留時(shí)間，促進(jìn)二氧化碳的有效溶解；有效實(shí)現(xiàn)藻液上下層的對(duì)流使藻細(xì)胞持續(xù)處于上下翻滾的狀態(tài)，以增加單位水體的微藻接收的有效光能總量，成為提高微藻培養(yǎng)效率的關(guān)鍵技術(shù)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種微藻跑道池的湍流補(bǔ)碳裝置。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0009]本實(shí)用新型提供的微藻跑道池的湍流補(bǔ)碳裝置，包括透明封閉罩和底板，透明封閉罩位于底板上方，透明封閉罩內(nèi)壁和底板上垂直于水流方向設(shè)置水流阻擋板，曝氣裝置位于底板上并且在水流阻擋板的前面，所述的透明封閉罩中垂直水流方向的前面開口，透明封閉罩兩側(cè)、后面和頂部設(shè)有封閉板。
[0010]所述的透明封閉罩和底板可以通過多根支柱固定連接在一起，也可以單獨(dú)將透明封閉罩固定。
[0011]優(yōu)選的，所述的補(bǔ)氣裝置中水流阻擋板設(shè)有兩塊，第一水流阻擋板位于透明封閉罩內(nèi)壁頂部，第二水流阻擋板位于底板上并且在第一水流阻擋板的后面。
[0012]優(yōu)選的，為減少藻液在通過該裝置時(shí)受到的阻力，透明封閉罩兩側(cè)外緣區(qū)域可以設(shè)計(jì)為具有弧形或錐形的“帽子”結(jié)構(gòu)。
[0013]優(yōu)選的，透明封閉罩長度為跑道池長度的1/20-1/5 ;寬度為跑道池寬度的1/5-1。
[0014]優(yōu)選的，第一水流阻擋板高度為藻液總高度的1/5-1/2 ;第二水流阻擋板為透明封閉罩總高度的1/5-1/2 ;第一和第二水流阻擋板之間的距離為總封閉罩長度的1/5-1/3 ；曝氣裝置與第一水流阻擋板之間的距離為總透明封閉罩長度的1/5-1/3。
[0015]優(yōu)選的，透明封閉罩兩側(cè)封閉板高度為藻液總高度的1/10-1/5。
[0016]優(yōu)選的，水流阻擋板通過粘結(jié)、鉚釘或螺絲的方式與透明封閉罩和底板可拆卸式固定連接。
[0017]本實(shí)用新型的封閉罩和水流阻擋板選取透光性好的材料(玻璃、有機(jī)玻璃、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酯、橡膠、樹脂等材質(zhì)的薄板或薄膜)，通過粘結(jié)或纏繞模具等方式構(gòu)建密封的。
[0018]本實(shí)用新型的湍流補(bǔ)碳裝置封閉罩完全浸入水面以下；其中曝氣裝置釋放二氧化碳?xì)馀?；水流進(jìn)入透明封閉罩區(qū)域后，帶動(dòng)氣泡向前流動(dòng)；氣泡上浮至封閉罩上部，漂浮于液面表層繼續(xù)前進(jìn)，受到第一水流阻擋板的阻隔后下潛，藻液在此處形成湍流，有效促進(jìn)氣泡與藻細(xì)胞的充分接觸；水流繼續(xù)向前，下方的水流遭遇第二水流阻擋板的阻攔后會(huì)形成湍流，與后方及上方夾雜氣泡的水流形成渦旋，再次促使二氧化碳?xì)馀菖c藻液充分接觸，同時(shí)實(shí)現(xiàn)藻細(xì)胞的上下翻滾；水流通過第二水流阻擋板的上部繼續(xù)前進(jìn)，剩余的二氧化碳上浮遭遇封閉罩的阻擋，繼續(xù)在水體中前進(jìn)；水流遭遇封閉罩外緣部分的阻擋，形成湍流，再一次促進(jìn)氣泡與水流的接觸，同時(shí)實(shí)現(xiàn)藻液上下層的對(duì)流，促使藻細(xì)胞持續(xù)處于上下翻滾狀態(tài)，有效提高了單位水體藻細(xì)胞接收的有效光能總量。
[0019]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0020]本實(shí)用新型與現(xiàn)有的跑道池曝氣技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):(I)本實(shí)用新型通過封閉罩防止氣體逃逸，通過內(nèi)設(shè)的兩重?fù)醢逡龑?dǎo)氣泡與藻液流動(dòng)路線；有效的防止了未溶解二氧化碳的逃逸，延長了二氧化碳在藻液中的滯留時(shí)間；從而有效提高了二氧化碳的利用率。(2)本實(shí)用新型使流經(jīng)此裝置的藻液形成多處湍流，使藻細(xì)胞與氣泡頻繁處于渦旋狀態(tài)，大大增加了藻液與氣泡的有效接觸，促進(jìn)二氧化碳的溶解，提高藻細(xì)胞吸收二氧化碳的效率。(3)本實(shí)用新型使藻液在封閉罩區(qū)域內(nèi)多次實(shí)現(xiàn)上下層對(duì)流，既避免了表層細(xì)胞的光損傷，又使得更多的底層細(xì)胞受到光照，從而使得單位水體的藻細(xì)胞獲