一種光生物養(yǎng)殖單元及養(yǎng)殖系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種光生物養(yǎng)殖單元及養(yǎng)殖系統(tǒng)。所述養(yǎng)殖單元包括養(yǎng)殖裝置和循環(huán)系統(tǒng)，所述養(yǎng)殖裝置包括養(yǎng)殖面和相應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)，所述養(yǎng)殖裝置與循環(huán)系統(tǒng)呈閉環(huán)連接；所述養(yǎng)殖面上的液層深度小于10cm。所述光生物養(yǎng)殖系統(tǒng)由多個(gè)所述養(yǎng)殖單元通過(guò)串聯(lián)、并聯(lián)及混聯(lián)組成。本實(shí)用新型所述養(yǎng)殖單元采用一個(gè)養(yǎng)殖面，養(yǎng)殖面可平、可曲，可水平安置也可傾斜安置（大方向基本一致），避免了單元內(nèi)及相鄰單元間養(yǎng)殖面相互擋光的問(wèn)題；選用柔性面，其表面張力可調(diào)，對(duì)支撐的強(qiáng)度和安裝精度要求較低，并且通過(guò)增加促混結(jié)構(gòu)可更利于流淌于其上的藻液的混合。本實(shí)用新型所述的養(yǎng)殖單元及養(yǎng)殖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、CO2利用率高、可應(yīng)對(duì)不良天氣、可適當(dāng)控溫。
【專利說(shuō)明】一種光生物養(yǎng)殖單元及養(yǎng)殖系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種光生物養(yǎng)殖單元及養(yǎng)殖系統(tǒng)。具體地說(shuō)，本實(shí)用新型提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、CO2利用率高、可應(yīng)對(duì)不良天氣、可適當(dāng)控溫的光生物養(yǎng)殖單元及養(yǎng)殖系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]光合微生物/植物細(xì)胞可以利用太陽(yáng)能、水和簡(jiǎn)單的礦物質(zhì)合成有機(jī)物及氫氣、氧氣、甲烷等形式的無(wú)機(jī)物。微藻是一類個(gè)體微小的光能自養(yǎng)型/兼養(yǎng)型、單細(xì)胞/簡(jiǎn)單多細(xì)胞生物，具有分布廣泛、種類繁多、光合效率高、生長(zhǎng)速度快、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。
[0003]規(guī)模化、高產(chǎn)養(yǎng)殖是制約微藻產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的瓶頸，低成本、高效養(yǎng)殖系統(tǒng)的開發(fā)是微藻規(guī)模化生產(chǎn)的關(guān)鍵?，F(xiàn)階段立體光生物反應(yīng)器仍普遍存在著成本高、不易放大等問(wèn)題，當(dāng)前眾多企業(yè)仍繼續(xù)沿用傳統(tǒng)的“跑道池”進(jìn)行微藻規(guī)模化養(yǎng)殖。傳統(tǒng)跑道池多為橢圓形或圓形的淺池，池中藻液一般為15?30cm深，通過(guò)滾筒狀攪拌槳對(duì)藻液進(jìn)行持續(xù)攪拌(Borowitzka, 1999)，從而實(shí)現(xiàn)整池藻液的循環(huán)流動(dòng)，以使藻液中藻細(xì)胞及各營(yíng)養(yǎng)物分布均一，并增大藻細(xì)胞見(jiàn)光率。但應(yīng)用跑道池的養(yǎng)殖產(chǎn)量一直不夠理想。其主要原因在于:一方面，池中藻液深度大，陽(yáng)光攝入液面幾厘米后即衰減為零，僅表面薄層藻細(xì)胞可見(jiàn)光，進(jìn)行光合作用；另一方面，藻液混合動(dòng)力僅靠攪拌槳提供，使得藻液在豎直方向上的混合度較差，表層細(xì)胞見(jiàn)光過(guò)剩、生長(zhǎng)受到抑制，而底層細(xì)胞見(jiàn)光不足、生長(zhǎng)受到限制。此外，應(yīng)用跑道池的養(yǎng)殖終濃度亦不理想(僅約0.5g/L，US5981271)，導(dǎo)致收集、脫水等后處理過(guò)程處理量大，進(jìn)而增加了最終藻產(chǎn)品的成本。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)公開的一些養(yǎng)殖系統(tǒng)的最小單元均由至少兩個(gè)養(yǎng)殖面構(gòu)成，其并非必要；且于室外應(yīng)用時(shí)由于最小單元內(nèi)兩養(yǎng)殖面傾斜方向相反，會(huì)造成最小單元內(nèi)及相鄰單元間的養(yǎng)殖面相互擋光。
[0005]現(xiàn)有養(yǎng)殖系統(tǒng)大多以硬質(zhì)材料制作養(yǎng)殖面，不但硬質(zhì)材料自身的重量會(huì)對(duì)支撐結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度有較高要求，而且對(duì)支撐結(jié)構(gòu)的制造和安裝精度要求也較高，工程成本及難度更高。另外，現(xiàn)有養(yǎng)殖系統(tǒng)還存在靈活性差(二氧化碳利用率低、無(wú)法應(yīng)對(duì)不良天氣以保障產(chǎn)品品質(zhì)、無(wú)控溫措施)、空間利用率低、藻液豎直方向混合不足、能量來(lái)源單一等問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的首先在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的液層深度大，豎直方向混合差的問(wèn)題，提出一種光生物養(yǎng)殖單元。
[0007]本實(shí)用新型的目的還在于解決現(xiàn)有技術(shù)中單元內(nèi)及相鄰單元間養(yǎng)殖面相互擋光，硬質(zhì)材料自身對(duì)支撐結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及制造、安裝精度要求高，在非平坦地勢(shì)上的工程成本及難度高的問(wèn)題。另外還包括CO2氣體補(bǔ)給方式效率低，對(duì)風(fēng)沙等災(zāi)害天氣的抵抗能力弱(或?qū)υ瀹a(chǎn)品品質(zhì)控制能力弱)，無(wú)控溫設(shè)施，空間利用率低，促混效果差，能量來(lái)源單一等技術(shù)問(wèn)題。[0008]本實(shí)用新型還提出了一種由養(yǎng)殖單元構(gòu)成的光生物養(yǎng)殖系統(tǒng)。
[0009]為達(dá)此目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0010]一種光生物養(yǎng)殖單元,所述養(yǎng)殖單元包括養(yǎng)殖裝置和循環(huán)系統(tǒng),所述養(yǎng)殖裝置包括養(yǎng)殖面和相應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)，所述養(yǎng)殖裝置與循環(huán)系統(tǒng)呈閉環(huán)連接；所述養(yǎng)殖面上的液層深度小于10cm。
[0011]以下作為本實(shí)用新型優(yōu)選的技術(shù)方案，但不作為本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案的限制，通過(guò)以下技術(shù)方案，可以更好的達(dá)到和實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)目的和有益效果。
[0012]優(yōu)選地，在本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述養(yǎng)殖面上的液層深度小于5cm,優(yōu)選小于3cm,進(jìn)一步優(yōu)選小于2cm,再優(yōu)選小于Icm,最優(yōu)選4?8mm。
[0013]優(yōu)選地，在本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述養(yǎng)殖單元內(nèi)含一個(gè)養(yǎng)殖面。
[0014]優(yōu)選地，在本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述養(yǎng)殖面為柔性面；所述柔性面覆蓋于支撐結(jié)構(gòu)的上表面，與支撐結(jié)構(gòu)固定連接，構(gòu)成養(yǎng)殖裝置。
[0015]優(yōu)選地，在本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述養(yǎng)殖面中部為流動(dòng)區(qū)；所述養(yǎng)殖面各邊緣中，至少與藻液流動(dòng)方向平行的兩邊緣高于流動(dòng)區(qū)，形成溢流堰；所述溢流堰與流動(dòng)區(qū)的夾角優(yōu)選為90度。
[0016]優(yōu)選地，在本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述養(yǎng)殖面呈水平或具一定坡度放置；所述坡度優(yōu)選小于10度，進(jìn)一步優(yōu)選小于5度，最優(yōu)選小于2度。
[0017]優(yōu)選地，在本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在養(yǎng)殖面表面或其上方加設(shè)促混結(jié)構(gòu)。
[0018]優(yōu)選地，在本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述養(yǎng)殖面的上方設(shè)有透明材質(zhì)層；在所述養(yǎng)殖面外部設(shè)透明防紅外膜。
[0019]優(yōu)選地，在本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述支撐結(jié)構(gòu)的各邊緣中，至少與藻液流動(dòng)方向平行的兩邊緣高于支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)其他部分；
[0020]所述支撐結(jié)構(gòu)為骨架狀結(jié)構(gòu)，其由單一材料制成整體模型，或由多模塊、單一 /多種材料拼接組裝制成；所述支撐結(jié)構(gòu)中加設(shè)坡度調(diào)節(jié)裝置和張力調(diào)節(jié)裝置。
[0021]優(yōu)選地，在本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述循環(huán)系統(tǒng)包括管路、提升裝置、緩沖罐和布液裝置；所述管路從養(yǎng)殖面上藻液流動(dòng)方向的末端延伸到藻液流動(dòng)方向的起端；所述布液裝置與管路末端相連，位于藻液流動(dòng)方向的起端；所述提升裝置為泵；所述緩沖罐上設(shè)有控溫裝置；所述管路上設(shè)置收集裝置。
[0022]優(yōu)選地，在本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述提升裝置為離心泵、潛水泵或氣液混合泵，所述緩沖罐與管路串接；所述提升裝置為氣液混合泵，所述緩沖罐與管路并接。
[0023]本實(shí)用新型還提供了一種由上述養(yǎng)殖單元構(gòu)成的光生物養(yǎng)殖系統(tǒng)，所述光生物養(yǎng)殖系統(tǒng)由多個(gè)所述養(yǎng)殖單元通過(guò)串聯(lián)、并聯(lián)及混聯(lián)組成。
[0024]所述養(yǎng)殖系統(tǒng)中各養(yǎng)殖單元的養(yǎng)殖面傾斜方向一致，藻液在各養(yǎng)殖面上循環(huán)流動(dòng)，或在多個(gè)養(yǎng)殖面上流動(dòng)后被收集。
[0025]與已有技術(shù)方案相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0026]本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案克服了傳統(tǒng)養(yǎng)殖系統(tǒng)中液層深度大、豎直方向混合差等缺陷造成的表層藻細(xì)胞見(jiàn)光過(guò)剩、底層藻細(xì)胞見(jiàn)光不足、養(yǎng)殖終濃度低等不足，有效提高了單位體積藻液中各藻細(xì)胞見(jiàn)光幾率，光利用效率高。同時(shí)，該養(yǎng)殖單元結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于施工，可建于地上、半地上、地下，可利用自然土地、山地、丘陵等作為支撐結(jié)構(gòu)，依地勢(shì)建設(shè)養(yǎng)殖單元，具有更大應(yīng)用潛力和低成本化空間。
[0027]此外，本實(shí)用新型提供的優(yōu)選的技術(shù)方案中:所述養(yǎng)殖單元由一個(gè)養(yǎng)殖面構(gòu)成，養(yǎng)殖面可平、可曲、可呈任意形狀，可水平安置也可傾斜安置(大方向基本一致)，避免了養(yǎng)殖單元內(nèi)養(yǎng)殖面相互擋光的問(wèn)題；柔性面在確?，F(xiàn)有技術(shù)功能的前提下，為低成本材料的選擇開辟了空間；同時(shí)自身質(zhì)量相對(duì)非柔性材料而言普遍較輕，從而降低了對(duì)支撐的強(qiáng)度要求。且柔性面對(duì)支撐結(jié)構(gòu)的加工及安裝精度要求相對(duì)低些，若沿液體流動(dòng)方向上，不同位置的支撐梁高度與設(shè)計(jì)高度略有出入，不會(huì)對(duì)柔性面鋪設(shè)構(gòu)成限制，且藻液在柔性面(實(shí)為養(yǎng)殖面)上將呈現(xiàn)“瀑布流”，更利于混合。還可在養(yǎng)殖面表面或其上方加設(shè)促混結(jié)構(gòu)，利于薄層內(nèi)藻液在徑向上的混合，進(jìn)一步提高光利用效率。
[0028]利用氣液混合泵同時(shí)實(shí)現(xiàn)液體輸送及氣液充分混合，提高混合效率，且可將緩沖罐作為旁路備用，簡(jiǎn)化系統(tǒng)。微藻養(yǎng)殖過(guò)程中碳源可以CO2溶氣水形式補(bǔ)入，溶氣水中CO2于常溫、常壓下以微小氣泡形式析出與藻液充分接觸，從而提高CO2利用效率。
[0029]在養(yǎng)殖面上方可設(shè)置透明材質(zhì)層，可有效避免不良天氣對(duì)微藻生長(zhǎng)的影響，進(jìn)而提高藻產(chǎn)品品質(zhì)；可采用透明防紅外膜，在保障藻產(chǎn)品品質(zhì)的同時(shí)，增加了對(duì)系統(tǒng)溫度的可控性，利于在高溫氣候區(qū)域進(jìn)行養(yǎng)殖。
[0030]支撐結(jié)構(gòu)中加設(shè)坡度調(diào)節(jié)裝置和張力調(diào)節(jié)裝置，可實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖面坡度和表面張度的調(diào)節(jié)；循環(huán)系統(tǒng)中緩沖罐上設(shè)置控溫裝置，實(shí)現(xiàn)藻液的集中控溫；管路上可設(shè)置收集裝置，實(shí)現(xiàn)藻產(chǎn)品收獲；此外，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài))可通過(guò)補(bǔ)料系統(tǒng)從循環(huán)系統(tǒng)及養(yǎng)殖面上任意位置補(bǔ)入。
[0031]養(yǎng)殖系統(tǒng)可構(gòu)成農(nóng)業(yè)溫室基本結(jié)構(gòu)，將微藻養(yǎng)殖與溫室植物養(yǎng)殖相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn)，從而提高土地利用率和經(jīng)濟(jì)效益；系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)能可由風(fēng)車、水車等系統(tǒng)提供，以利用所處區(qū)域自然/可再生/廢棄能源，降低不可再生能源消耗。
[0032]本實(shí)用新型所述養(yǎng)殖單元構(gòu)成的養(yǎng)殖系統(tǒng)，避免了相鄰單元間養(yǎng)殖面相互遮擋的問(wèn)題，具有養(yǎng)殖單元本身所擁有的上述各種優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于光生物(微藻)的規(guī)模化養(yǎng)殖。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1是本實(shí)用新型中設(shè)有一種循環(huán)系統(tǒng)的光生物養(yǎng)殖單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2是本實(shí)用新型中設(shè)有另一種循環(huán)系統(tǒng)的光生物養(yǎng)殖單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖3 Ca)是本實(shí)用新型所述養(yǎng)殖單元以架狀支撐建于地上；
[0036]圖3 (b)是本實(shí)用新型所述養(yǎng)殖單元以土地為支撐建于地上；
[0037]圖3 (c)是本實(shí)用新型所述養(yǎng)殖單元以土地為支撐建于半地上；
[0038]圖3 Cd)是本實(shí)用新型所述養(yǎng)殖單元以土地為支撐建于地下；
[0039]圖3 (e)是本實(shí)用新型所述養(yǎng)殖單元依山地地勢(shì)而建；
[0040]圖3 Cf)是本實(shí)用新型所述養(yǎng)殖單元依丘陵地勢(shì)而建；
[0041]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例1所述光生物養(yǎng)殖單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖5 Ca)是本實(shí)用新型實(shí)施例2所述光生物養(yǎng)殖單元透明紅外膜的一種布置形式；[0043]圖5 (b)是本實(shí)用新型實(shí)施例2所述光生物養(yǎng)殖單元透明紅外膜的另一種布置形式；
[0044]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例3所述光生物養(yǎng)殖單元結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]圖7是本實(shí)用新型由所述養(yǎng)殖單元串聯(lián)，在末端收集藻液的養(yǎng)殖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖8是本實(shí)用新型由所述養(yǎng)殖單元混聯(lián)，循環(huán)養(yǎng)殖的養(yǎng)殖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047]圖中:1_養(yǎng)殖面；2_支撐結(jié)構(gòu)；3-管路；4_提升裝置；5_緩沖罐；6_溢流堰；7-布液裝置；8-收集裝置。
[0048]下面對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。但下述的實(shí)例僅僅是本實(shí)用新型的簡(jiǎn)易例子，并不代表或限制本實(shí)用新型的權(quán)利保護(hù)范圍，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
【具體實(shí)施方式】
[0049]為更好地說(shuō)明本實(shí)用新型，便于理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，本實(shí)用新型的典型但非限制性的實(shí)施例如下:
[0050]一種光生物養(yǎng)殖單元，所述養(yǎng)殖單元包括養(yǎng)殖裝置和循環(huán)系統(tǒng)，所述養(yǎng)殖裝置包括養(yǎng)殖面I和相應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)2，所述養(yǎng)殖裝置與循環(huán)系統(tǒng)呈閉環(huán)連接；所述養(yǎng)殖面I上的液層深度小于10cm。
[0051]在本實(shí)用新型中，所述養(yǎng)殖單元主要由養(yǎng)殖面I和循環(huán)系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。所述養(yǎng)殖單兀內(nèi)含一個(gè)養(yǎng)殖面I。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)或養(yǎng)殖面補(bǔ)入至整個(gè)養(yǎng)殖體系中。
[0052]所述養(yǎng)殖面I上的液層深度小于5cm，優(yōu)選小于3cm，進(jìn)一步優(yōu)選小于2cm，再優(yōu)選小于Icm,最優(yōu)選4?8_。
[0053]所述養(yǎng)殖面I為柔性面；所述柔性面覆蓋于支撐結(jié)構(gòu)2的上表面，與支撐結(jié)構(gòu)2固定連接，構(gòu)成養(yǎng)殖裝置。養(yǎng)殖面I可平、可曲，可呈任意形狀(如階梯狀、波狀、圓形、任意多邊形等，不限于此)，其表面光滑或設(shè)有特征性促混結(jié)構(gòu)。養(yǎng)殖面I可水平安置也可傾斜安置(大方向基本一致)，優(yōu)選傾斜安置。
[0054]所述養(yǎng)殖面I中部為流動(dòng)區(qū)，供藻液流動(dòng)；養(yǎng)殖面I各邊緣中，至少與藻液流動(dòng)方向平行的兩邊緣高于流動(dòng)區(qū)，形成溢流堰6，以維持柔性面上藻液的厚度，并可防止流速控制不當(dāng)時(shí)沿柔性面流動(dòng)的藻液溢出。養(yǎng)殖面I的形狀、溢流堰6的高度、溢流堰6與流動(dòng)區(qū)的夾角由支撐結(jié)構(gòu)2決定。優(yōu)選地，溢流堰6與流動(dòng)區(qū)的夾角為90度。
[0055]養(yǎng)殖面I呈水平或具一定坡度放置。其坡度小于10度，優(yōu)選小于5度，進(jìn)一步優(yōu)選小于2度。
[0056]所述柔性面材料為無(wú)毒性的材料，優(yōu)選耐海水腐蝕的材料，優(yōu)選膜或布狀防滲材料，進(jìn)一步優(yōu)選棚膜、建筑膜、土工膜、篷布、苫布或油布；所述棚膜選自PVC、PE、EVA、PEP或其復(fù)合膜。典型但非限制性的例子包括:PVC，PEP，建筑膜，篷布，EVA和PE的復(fù)合膜，苫布，油布，PVC和PEP的復(fù)合膜，土工膜等，皆可用于實(shí)施本實(shí)用新型。
[0057]所述支撐結(jié)構(gòu)2的各邊緣中，至少與藻液流動(dòng)方向平行的兩邊緣高于支撐結(jié)構(gòu)2內(nèi)其他部分，即其沿藻液流動(dòng)方向縱截面呈近似凹型。所述支撐結(jié)構(gòu)2可由單一材料制成整體模型，或由多模塊、單一 /多種材料拼接組裝制成。[0058]所述支撐結(jié)構(gòu)2構(gòu)成材料可為天然材料或合成材料；所述天然材料選自金屬、土、磚、石、木或竹等；所述合成材料選自塑料、混凝土或塑鋼等。所述支撐結(jié)構(gòu)2材料的典型但非限制性的例子包括:金屬，磚，石，塑料，混凝土，竹，塑鋼，土等，皆可用于實(shí)施本實(shí)用新型。
[0059]所述支撐結(jié)構(gòu)2中加設(shè)坡度調(diào)節(jié)裝置和張力調(diào)節(jié)裝置。所述柔性面坡度可通過(guò)坡度調(diào)節(jié)裝置實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，表面張度可通過(guò)張力調(diào)節(jié)裝置實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。
[0060]所述養(yǎng)殖系統(tǒng)可建于地上、也可以土地為支撐建于地上、半地上、地下，還可依地勢(shì)而建(如土地、山地、丘陵)，但不限于此。
[0061]在本實(shí)用新型中，循環(huán)系統(tǒng)包括管路3、提升裝置4、緩沖罐5和布液裝置7，并與養(yǎng)殖裝置呈閉環(huán)連接。管路3從養(yǎng)殖面I上藻液流動(dòng)方向的末端延伸到藻液流動(dòng)方向的起端；布液裝置7與管路3末端相連，位于藻液流動(dòng)方向的起端。提升裝置4優(yōu)選為泵；緩沖罐5上優(yōu)選設(shè)有控溫裝置；管路3上優(yōu)選設(shè)置收集裝置。
[0062](I)如圖1所示，當(dāng)提升裝置4為離心泵、潛水泵或氣液混合泵時(shí)，緩沖罐5與管路3串接。
[0063]含有CO2組分的氣體或含有CO2組分的溶氣水或可促進(jìn)微藻生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)液通入緩沖罐5中，優(yōu)選沿緩沖罐5底部通過(guò)微孔分布器后再與緩沖罐5中藻液接觸，這樣形成的含有CO2組分的均勻微氣泡可與藻液進(jìn)行更充分的接觸，以利于CO2或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與藻液充分混
入
口 ο
[0064](2)如圖2所示，當(dāng)提升裝置4為氣液混合泵時(shí)，緩沖罐5與管路3并接(旁路連接)。
[0065]通常情況下，旁路閥關(guān)閉，含有CO2組分的氣體在氣液混合泵內(nèi)與藻液充分混合，以提供微藻生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。在夜晚或不良天氣時(shí)，可將旁路打開，使藻液存入緩沖罐5，根據(jù)養(yǎng)殖工藝需求可在緩沖罐5中通入氣體(優(yōu)選含有CO2組分的氣體)。
[0066]所述緩沖罐5可作為藻液與氣體(含CO2組分)混合的場(chǎng)所或藻液的臨時(shí)儲(chǔ)存場(chǎng)所，依此選擇泵的種類。根據(jù)工藝要求，作為儲(chǔ)存場(chǎng)所時(shí)有時(shí)也會(huì)鼓入含CO2組分的氣體。
[0067]所述營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài))除上述補(bǔ)入方式外，還可通過(guò)補(bǔ)料系統(tǒng)在循環(huán)系統(tǒng)其他位置(如管路3)或養(yǎng)殖面I上加入。
[0068]所述循環(huán)系統(tǒng)將流至養(yǎng)殖面I 一端的藻液輸送至養(yǎng)殖面I另一端，使藻液呈薄層狀，均勻地沿養(yǎng)殖面I流動(dòng)，如此循環(huán)往復(fù)。
[0069]所述管路3上可設(shè)置收集裝置，用于收集該養(yǎng)殖系統(tǒng)中所養(yǎng)殖的細(xì)胞。
[0070]所述管路3材料優(yōu)選耐海水腐蝕的材料，優(yōu)選為塑料或襯塑金屬。所述塑料優(yōu)選PVC ;但如所培養(yǎng)細(xì)胞為淡水品系，則對(duì)材料的耐腐要求相對(duì)降低。
[0071]本實(shí)用新型可在養(yǎng)殖面I表面或其上方加設(shè)促混結(jié)構(gòu)，從而使藻液在沿柔性面流動(dòng)過(guò)程中，在薄層內(nèi)形成湍流，利于薄層內(nèi)藻液在徑向上的混合，以進(jìn)一步提高光利用效率。本實(shí)用新型所述“促混結(jié)構(gòu)”意指在養(yǎng)殖面表面或上方設(shè)置能夠促進(jìn)藻液混合的結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域人員能夠獲得的其他能夠增強(qiáng)薄層內(nèi)藻液混合的結(jié)構(gòu)均可用于本實(shí)用新型。
[0072]本實(shí)用新型所述養(yǎng)殖面I的上方設(shè)有透明材質(zhì)層。天氣晴朗時(shí)，藻液于透明材質(zhì)層上養(yǎng)殖；如遇風(fēng)沙天氣，藻液于底層柔性面上養(yǎng)殖。
[0073]本實(shí)用新型在所述養(yǎng)殖面I外部設(shè)透明防紅外膜，可以有效阻隔引起升溫的紅外線，使可用于光合作用的可見(jiàn)光進(jìn)入并照射在養(yǎng)殖面I上，利于在高溫氣候區(qū)域進(jìn)行養(yǎng)殖。
[0074]本實(shí)用新型可將所述養(yǎng)殖單元與農(nóng)業(yè)溫室結(jié)合；其中養(yǎng)殖面由柔性、透明材質(zhì)制成，支撐結(jié)構(gòu)2由磚墻及金屬框架結(jié)構(gòu)構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于施工，利于降低土建工程成本。同時(shí)，養(yǎng)殖單元構(gòu)成農(nóng)業(yè)溫室基本結(jié)構(gòu)，溫室內(nèi)(養(yǎng)殖面I下)可利用透射的陽(yáng)光進(jìn)行花卉及農(nóng)作物養(yǎng)殖。
[0075]本實(shí)用新型所述養(yǎng)殖單元的運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)能可通過(guò)風(fēng)車或水車等系統(tǒng)提供，以利用所處區(qū)域自然/可再生/廢棄能源，降低不可再生能源消耗。
[0076]如圖7、圖8所不,一種由所述的養(yǎng)殖單兀構(gòu)成的光生物養(yǎng)殖系統(tǒng)由多個(gè)所述養(yǎng)殖單元通過(guò)串聯(lián)、并聯(lián)及混聯(lián)等方式組成。所述養(yǎng)殖系統(tǒng)中各養(yǎng)殖單元的養(yǎng)殖面傾斜方向一致，藻液在各養(yǎng)殖面上循環(huán)流動(dòng)，或在多個(gè)養(yǎng)殖面上流動(dòng)后通過(guò)收集裝置8被收集。
[0077]實(shí)施例1
[0078]如圖4所示，本實(shí)施例中，養(yǎng)殖面以框架結(jié)構(gòu)為支撐。養(yǎng)殖面傾度為2%、呈長(zhǎng)方形、長(zhǎng)35米、寬15米，上層養(yǎng)殖面由PVC透明棚膜制成、下層養(yǎng)殖面由PE棚膜制成，上下層養(yǎng)殖面相距0.1米，兩養(yǎng)殖面邊緣間以透明塑料膜密封，使下層養(yǎng)殖面與外界隔離。藻液以
4.5X10_2m3/s (即50cm/s)的流量沿養(yǎng)殖面流動(dòng)，液層厚度約為6mm。緩沖罐中所通氣體為CO2與空氣的混合氣，其中CO2濃度為5%，經(jīng)由孔徑為0.2mm的微孔曝氣系統(tǒng)將混合氣體通入混氣罐中。天氣晴朗時(shí)，藻液于頂層養(yǎng)殖面上養(yǎng)殖；如遇風(fēng)沙天氣，藻液則于底層養(yǎng)殖面上養(yǎng)殖，當(dāng)藻液濃度(以小球藻為例)達(dá)30g/L左右時(shí)，收集藻液中1/3藻細(xì)胞后繼續(xù)養(yǎng)殖。養(yǎng)殖過(guò)程中，以初始養(yǎng)殖體積及培養(yǎng)液組成為基礎(chǔ)，定期補(bǔ)加水及N、P等營(yíng)養(yǎng)元素。
[0079]此外，該單元中上層養(yǎng)殖面可設(shè)計(jì)成非固定式模式，此時(shí)藻液始終于下層養(yǎng)殖面上養(yǎng)殖，當(dāng)天氣適宜時(shí)可將上層養(yǎng)殖面移開，當(dāng)天氣欠佳、有沙塵時(shí)再將上層養(yǎng)殖面覆蓋移入。
[0080]本實(shí)施例可以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的薄層養(yǎng)殖系統(tǒng)缺乏應(yīng)對(duì)不良天氣的解決方案和CO2氣體的通入方式不利于CO2氣體在藻液中的分布及擴(kuò)散，同一單元中及相鄰單元間養(yǎng)殖面相互擋光等問(wèn)題。該實(shí)施例中采用“雙養(yǎng)殖面”系統(tǒng)，頂層養(yǎng)殖面由透明材質(zhì)構(gòu)成，天氣晴朗時(shí)，藻液于頂層養(yǎng)殖面上養(yǎng)殖；如遇風(fēng)沙天氣，藻液則于底層養(yǎng)殖面上養(yǎng)殖，以有效應(yīng)對(duì)不良天氣。此外，采用CO2通入口與水泵出液口相連或CO2通入口與水泵進(jìn)液口間接相連等方式，避免水泵影響CO2氣體在藻液中的分布和擴(kuò)散。
[0081]實(shí)施例2
[0082]如圖5 (a)和圖5 (b)所示，本實(shí)施例中，養(yǎng)殖面以土為支撐。養(yǎng)殖面由PE膜制成，呈長(zhǎng)方形、長(zhǎng)60米、寬30米、傾度為1.7%。養(yǎng)殖面外(如1.5米高處)設(shè)透明防紅外膜，在內(nèi)蒙地區(qū)夏季，可使藻液溫度不超過(guò)35°C。藻液以UXlOWs (即50cm/s)的流量沿養(yǎng)殖面流動(dòng)，液層厚度約為8mm。其余與實(shí)施例1同。
[0083]本實(shí)施例可以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的薄層養(yǎng)殖系統(tǒng)缺乏應(yīng)對(duì)“高氣溫”的解決方案和同一單元中及相鄰單元間養(yǎng)殖面相互擋光等問(wèn)題。該實(shí)施例中在養(yǎng)殖面外部加設(shè)透明防紅外膜，有效阻隔引起溫升的紅外線，使可用于光合作用的可見(jiàn)光進(jìn)入并照射在養(yǎng)殖面上，利于在高溫氣候區(qū)域進(jìn)行微藻養(yǎng)殖。CO2通入方式與實(shí)施例1同。
[0084]實(shí)施例3
[0085]如圖6所示，本實(shí)施例中，養(yǎng)殖面以土墻和框架結(jié)構(gòu)為支撐。養(yǎng)殖面傾度為2.5%、呈長(zhǎng)方形、長(zhǎng)100米、寬50米，由加厚棚膜制成。養(yǎng)殖面高端以磚墻為支撐、低端以插入土地中的木樁為支撐。在養(yǎng)殖面邊緣及中部(有框架的位置)設(shè)置木樁等支撐物以維持養(yǎng)殖面整體平坦且略向一方傾斜。藻液以0.2m3/s (即40cm/s)的流量沿養(yǎng)殖面流動(dòng)，液層厚度約為10mm。混氣罐中所通氣體為凈化后的電廠煙氣，其中CO2濃度為8%。養(yǎng)殖面邊緣可用棚膜等材料與地面連接，形成溫室，可在其內(nèi)部的地面上可種植花卉及農(nóng)作物，特別是喜陰植物長(zhǎng)勢(shì)尤好。
[0086]此外，該養(yǎng)殖單兀中，米用氣液混合泵作為傳輸動(dòng)力和氣液混合系統(tǒng)，緩沖罐作為旁路連接于循環(huán)系統(tǒng)中。正常養(yǎng)殖時(shí)，旁路閥關(guān)閉；夜晚或天氣不宜時(shí)，打開旁路閥，藻液流入緩沖罐。緩沖罐可設(shè)于養(yǎng)殖面下的溫室內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)藻液集中控溫作用。
[0087]本實(shí)施例可以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的薄層養(yǎng)殖系統(tǒng)缺乏應(yīng)對(duì)“低成本化”的解決方案和CO2氣體的通入方式不利于CO2氣體在藻液中的分布及擴(kuò)散、同一單兀中及相鄰單兀間養(yǎng)殖面相互擋光等問(wèn)題。該實(shí)施例中養(yǎng)殖系統(tǒng)與農(nóng)業(yè)溫室結(jié)合，其中養(yǎng)殖面可由透明材質(zhì)(如棚膜)制成，支撐結(jié)構(gòu)由磚墻、土墻及框架等結(jié)構(gòu)組成，可省略開溝挖槽等人工成本、且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利于降低工程成本。同時(shí)，養(yǎng)殖系統(tǒng)構(gòu)成農(nóng)業(yè)溫室基本結(jié)構(gòu)，溫室內(nèi)(養(yǎng)殖面下)可利用頂層四周透射的陽(yáng)光進(jìn)行花卉及農(nóng)作物養(yǎng)殖。
[0088] 申請(qǐng)人:聲明，本實(shí)用新型通過(guò)上述實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型的詳細(xì)結(jié)構(gòu)特征，但本實(shí)用新型并不局限于上述詳細(xì)結(jié)構(gòu)特征，即不意味著本實(shí)用新型必須依賴上述詳細(xì)結(jié)構(gòu)特征才能實(shí)施。所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本實(shí)用新型的任何改進(jìn)，對(duì)本實(shí)用新型所選用部件的等效替換以及輔助部件的增加、具體方式的選擇等，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種光生物養(yǎng)殖單元，其特征在于，所述養(yǎng)殖單元包括養(yǎng)殖裝置和循環(huán)系統(tǒng)，所述養(yǎng)殖裝置包括養(yǎng)殖面(1)和相應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)(2)，所述養(yǎng)殖裝置與循環(huán)系統(tǒng)呈閉環(huán)連接；所述養(yǎng)殖面(1)上的液層深度小于10cm。
2.如權(quán)利要求1所述的養(yǎng)殖單元，其特征在于，所述養(yǎng)殖面(1)上的液層深度小于5cm。
3.如權(quán)利要求2所述的養(yǎng)殖單元，其特征在于，所述養(yǎng)殖面(1)上的液層深度小于3cm。
4.如權(quán)利要求3所述的養(yǎng)殖單元，其特征在于，所述養(yǎng)殖面(1)上的液層深度小于2cm。
5.如權(quán)利要求4所述的養(yǎng)殖單元，其特征在于，所述養(yǎng)殖面(1)上的液層深度小于lcm。
6.如權(quán)利要求5所述的養(yǎng)殖單元，其特征在于，所述養(yǎng)殖面(1)上的液層深度為4~8mm .
7.如權(quán)利要求1所述的養(yǎng)殖單元，其特征在于，所述養(yǎng)殖單元內(nèi)含一個(gè)養(yǎng)殖面(1)。
8.如權(quán)利要求1所述的養(yǎng)殖單元，其特征在于，所述養(yǎng)殖面(1)為柔性面；所述柔性面覆蓋于支撐結(jié)構(gòu)(2)的上表面，與支撐結(jié)構(gòu)(2)固定連接，構(gòu)成養(yǎng)殖裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的養(yǎng)殖單元，其特征在于，所述養(yǎng)殖面(1)中部為流動(dòng)區(qū)；所述養(yǎng)殖面(1)各邊緣中，至少與藻液流動(dòng)方向平行的兩邊緣高于流動(dòng)區(qū)，形成溢流堰(6)。
10.如權(quán)利要求9所述的養(yǎng)殖單元，其特征在于，所述溢流堰(6)與流動(dòng)區(qū)的夾角為90度。
11.如權(quán)利要求1所述的養(yǎng)殖單元，其特征在于，所述養(yǎng)殖面(I)呈水平或具一定坡度放置。
12.如權(quán)利要求11所述的養(yǎng)殖單元，其特征在于，所述坡度小于10度。
13.如權(quán)利要求12所述的養(yǎng)殖單元，其特征在于，所述坡度小于5度。
14.如權(quán)利要求13所述的養(yǎng)殖單元，其特征在于，所述坡度小于2度。
15.如權(quán)利要求1所述的養(yǎng)殖單元，其特征在于，在養(yǎng)殖面(1)表面或其上方加設(shè)促混結(jié)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求1所述的養(yǎng)殖單元，其特征在于，所述養(yǎng)殖面(1)的上方設(shè)有透明材質(zhì)層。
17.如權(quán)利要求1所述的養(yǎng)殖單元，其特征在于，在所述養(yǎng)殖面(1)外部設(shè)透明防紅外膜。
18.如權(quán)利要求1所述的養(yǎng)殖單元，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)(2)的各邊緣中，至少與藻液流動(dòng)方向平行的兩邊緣高于支撐結(jié)構(gòu)(2)內(nèi)其他部分。
19.如權(quán)利要求1所述的養(yǎng)殖單元，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)(2)為骨架狀結(jié)構(gòu)，其由單一材料制成整體模型，或由多模塊、單一 /多種材料拼接組裝制成。
20.如權(quán)利要求1所述的養(yǎng)殖單元，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)(2)中加設(shè)坡度調(diào)節(jié)裝置和張力調(diào)節(jié)裝置。
21.如權(quán)利要求1所述的養(yǎng)殖單元，其特征在于，所述循環(huán)系統(tǒng)包括管路(3)、提升裝置(4)、緩沖罐(5)和布液裝置(7);所述管路(3)從養(yǎng)殖面(1)上藻液流動(dòng)方向的末端延伸到藻液流動(dòng)方向的起端；所述布液裝置(7)與管路(3)末端相連，位于藻液流動(dòng)方向的起端。
22.如權(quán)利要求21所述的養(yǎng)殖單元，其特征在于，所述提升裝置(4)為泵。
23.如權(quán)利要求21所述的養(yǎng)殖單元，其特征在于，所述緩沖罐(5)上設(shè)有控溫裝置。
24.如權(quán)利要求21所述的養(yǎng)殖單元，其特征在于，所述管路(3)上設(shè)置收集裝置。
25.如權(quán)利要求18所述的養(yǎng)殖單元，其特征在于，所述提升裝置(4)為離心泵、潛水泵或氣液混合泵，所述緩沖罐(5)與管路(3)串接；或，所述提升裝置(4)為氣液混合泵，所述緩沖罐(5)與管路(3)并接。
26.—種由如權(quán)利要求1-25之一所述的養(yǎng)殖單兀構(gòu)成的光生物養(yǎng)殖系統(tǒng),其特征在于，所述光生物養(yǎng)殖系統(tǒng)由多個(gè)所述養(yǎng)殖單元通過(guò)串聯(lián)、并聯(lián)及混聯(lián)組成。
27.如權(quán)利要求26所述的養(yǎng)殖系統(tǒng)，其特征在于，所述養(yǎng)殖系統(tǒng)中各養(yǎng)殖單元的養(yǎng)殖面傾斜方向一致，藻液在各養(yǎng)殖面上循環(huán)流動(dòng)，或在多個(gè)養(yǎng)殖面上流動(dòng)后被收集。
【文檔編號(hào)】C12M3/00GK203474813SQ201320461422
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
【發(fā)明者】朱振旗, 王琳, 崔洪亮, 羅少敬, 陳昱, 許民, 陳傳紅, 劉世全, 王慧嶺 申請(qǐng)人:新奧科技發(fā)展有限公司