人工光源微藻養(yǎng)殖裝備的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及生物技術領域，具體涉及人工光源微藻養(yǎng)殖裝備。
【背景技術】
[0002]微藻生物質(zhì)是生物質(zhì)利用的未來發(fā)展方向，具有能量轉(zhuǎn)化效率高的特點，與普通陸生農(nóng)作物相比，單位面積的產(chǎn)率可高出數(shù)十倍，從而可實現(xiàn)工廠化養(yǎng)殖。微藻生長的基本原理是利用微藻光合作用，將二氧化碳轉(zhuǎn)化為微藻自身的生物質(zhì)從而固定了碳元素，并通過微藻自身的特性與機能合成油脂、蛋白質(zhì)、多糖、纖維素等生物質(zhì)。利用物理或化學方法把微藻細胞內(nèi)的有用物質(zhì)轉(zhuǎn)化到細胞外，再進行提煉加工，從而生產(chǎn)出生物柴油、藻類多糖等產(chǎn)品。由此，在實際生產(chǎn)中，即可通過藻類的光合作用，將廢水廢氣中的營養(yǎng)物質(zhì)和二氧化碳轉(zhuǎn)化為生物燃料、蛋白質(zhì)等有高利用價值的產(chǎn)品。在石油價格大幅上升，糧食短缺問題日漸突出的今天，該產(chǎn)業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景。
[0003]為進一步提高微藻生物柴油的單位產(chǎn)量、實現(xiàn)立體化養(yǎng)殖，必須使用專用的微藻養(yǎng)殖光反應器?，F(xiàn)有技術中的微藻養(yǎng)殖光反應器雖然相比較跑道池、多級池等露天直接養(yǎng)殖，養(yǎng)殖密度、單位面積產(chǎn)量都有明顯提高，但是由于微藻生長與有效物定向誘導生產(chǎn)時所用的光源仍為自然光，微藻對太陽光的利用并不充分，具有不確定與不可控性，與工廠化生產(chǎn)穩(wěn)定、持續(xù)的要求完全背道而馳，加之營養(yǎng)補充、二氧化碳充氣等輔助養(yǎng)殖功能也未實現(xiàn)自動化，使其與實際產(chǎn)業(yè)化應用尚有較大距離。
[0004]因此，目前本領域迫切需要一種技術能夠克服上述現(xiàn)有技術中的微藻養(yǎng)殖光反應器的可控性差、自動化程度低、效率低的弊端。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種可根據(jù)不同種類藻類不同階段的養(yǎng)殖需求配比最佳的光源、二氧化碳、營養(yǎng)、溫度、流速等要素的人工光源微藻養(yǎng)殖裝備，從而實現(xiàn)超高密度微藻養(yǎng)殖的穩(wěn)定、可控，滿足產(chǎn)業(yè)化需求。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種人工光源微藻養(yǎng)殖裝備，所述人工光源微藻養(yǎng)殖裝備包括:
[0007]反應容器，所述反應容器上設有蓋板且所述反應容器容納供微藻生長的培養(yǎng)液；
[0008]進出料裝置，所述進出料裝置與所述反應容器密封連接；
[0009]發(fā)光裝置，所述發(fā)光裝置設在反應容器內(nèi)部且當所述反應器工作時，所述發(fā)光裝置至少部分或全部浸沒于所述的培養(yǎng)液，從而在反應容器內(nèi)提供微藻生長所需的光，其中所述發(fā)光裝置所發(fā)出的光的光強在反應容器的深度方向(Z軸方向)是均勻的或大致均勻的；
[0010]營養(yǎng)布料裝置，所述營養(yǎng)布料裝置可向所述培養(yǎng)液中提供錳離子；和
[0011]供氣裝置，所述供氣裝置用于向所述反應容器內(nèi)提供微藻生長所需的氣體。
[0012]在一優(yōu)選實施例中，所述培養(yǎng)液中的錳離子源來自MnCl2.4H20，且每升所述培養(yǎng)液中添加的MnCl2.4H20的質(zhì)量為5-50mg。
[0013]在一優(yōu)選實施例中，所述發(fā)光裝置工作時發(fā)射至少三個不同波長的光，其中包括波長為600-680nm的光、波長為420_500nm的光，以及波長為700_780nm的光；和/或
[0014]所述發(fā)光單元發(fā)出的復合光的色溫為1000-20000K，較佳地1500-6000K。
[0015]在一優(yōu)選實施例中，所述三個不同波長的光包括波長為650_670nm的光、波長為440-460nm的光，以及波長為710_730nm的光。
[0016]在一優(yōu)選實施例中，所述發(fā)光裝置包括導光板和發(fā)光單元，所述發(fā)光單元嵌于所述導光板，所述發(fā)光單元產(chǎn)生的光透過導光板傳導使導光板整體發(fā)光，所述發(fā)光裝置還包括支架，所述支架用于固定支撐所述導光板，所述支架與所述反應容器和/或所述蓋板可拆卸地連接；和/或
[0017]所述發(fā)光裝置中，發(fā)光單元為LED，且LED的數(shù)量為1-10000/導光板；較佳地為10-1000/導光板。
[0018]在一優(yōu)選實施例中，所述供氣裝置可向所述培養(yǎng)液中通入二氧化碳和空氣的混合物，其中二氧化碳占混合氣體總體積的0.1_10%，較佳地占0.5-5% ;和/或
[0019]二氧化碳通入壓力為0.Ι-lMPa ;和/或
[0020]二氧化碳釋出孔徑為0.l-50nm。
[0021]在一優(yōu)選實施例中，所述養(yǎng)殖設備中還設有用于檢測和控制所述培養(yǎng)液中二氧化碳通入量的監(jiān)測及自動化控制系統(tǒng)，其中
[0022]當所述監(jiān)測及自動化控制系統(tǒng)檢測到所述培養(yǎng)液中的pH ^ 5.5時，含二氧化碳的混合氣體被持續(xù)通入所述培養(yǎng)液中；而當所述培養(yǎng)液中的PH〈5.5時，所述培養(yǎng)液中暫停通入二氧化碳。
[0023]在一優(yōu)選實施例中，所述反應容器的周圍設有溫控裝置，所述溫控裝置用于維持反應容器內(nèi)的液體環(huán)境溫度處于適合微藻生長的范圍內(nèi)；和/或
[0024]所述供氣裝置包括氣體細化分布器，在向反應容器中通入氣體的過程中，帶有一定壓力的氣體通過該細化器的小孔均勻細散地逸出，從而促使氣體與營養(yǎng)物質(zhì)分散于液態(tài)培養(yǎng)體系中。
[0025]在一優(yōu)選實施例中，所述人工光源微藻養(yǎng)殖裝備中還設有用于監(jiān)測所述培養(yǎng)液中錳離子或其他離子濃度的水質(zhì)監(jiān)測儀，所述水質(zhì)監(jiān)測儀的取水口位于液面以下，其中
[0026]當所述水質(zhì)監(jiān)測儀監(jiān)測到所述培養(yǎng)液中的錳離子或其他離子的濃度低于預設數(shù)值時，所述水質(zhì)監(jiān)測儀能夠發(fā)出提醒，使得所述營養(yǎng)布料裝置進行錳鹽或其他營養(yǎng)鹽的添加。
[0027]在一優(yōu)選實施例中，所述人工光源微藻養(yǎng)殖裝備適用于小球藻、柵藻、雨生紅球藻等淡水真核藻的養(yǎng)殖。
[0028]在一優(yōu)選實施例中，所養(yǎng)殖的藻類的接種濃度為0.lg/L-2g/L (藻類干重/培養(yǎng)液體積)，更佳地 0.2g/L-0.6g/L。
[0029]在一優(yōu)選例中，發(fā)光裝置所發(fā)出的光的光強在反應容器的水平方向(包括X軸和Y軸方向)基本均勻。
[0030]在一優(yōu)選例中，所述“均勻的或大致均勻的”指任一深度處的光強D1與在整個深度范圍的平均光強Dm滿足下式:
[0031]1.5 彡 Dl/Dm 彡 0.7ο
[0032]較佳地，1.2 彡 Dl/Dm 彡 0.8 ;更佳地 1.1 彡 Dl/Dm 彡 0.9。
[0033]在一優(yōu)選例中，反應容器的周圍設有溫控裝置，該溫控裝置用于維持反應容器內(nèi)的液體環(huán)境溫度處于適合微藻生長的范圍內(nèi)。
[0034]在一優(yōu)選例中，該養(yǎng)殖設備中的養(yǎng)殖溫度為10-30 °C，更佳地為20-30 °C。
[0035]在一優(yōu)選例中，該溫控裝置可包括電加熱或蒸汽加熱系統(tǒng)、冷水降溫系統(tǒng)等，例如控溫水管。
[0036]在一優(yōu)選例中，人工光源微藻養(yǎng)殖裝備還設有監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)測液體環(huán)境的參數(shù)，參數(shù)選自:PH值、溫度和/或養(yǎng)料濃度。
[0037]在一優(yōu)選例中，在蓋板上設有出氣孔。
[0038]在一優(yōu)選例中，該人工光源微藻養(yǎng)殖裝備中設有多塊導光板，較佳地30-1000塊，更佳地40-800塊，最佳地50-500塊。
[0039]在一優(yōu)選例中，導光板由具有防弱酸性能的透明有機材料制成。
【附圖說明】
[0040]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的人工光源微藻養(yǎng)殖裝備的立體剖視圖；
[0041]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的人工光源微藻養(yǎng)殖裝備的立體剖視示意圖；
[0042]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的人工光源微藻養(yǎng)殖裝備的主視剖視示意圖；
[0043]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的人工光源微藻養(yǎng)殖裝備的俯視剖視示意圖；
[0044]圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的人工光源微藻養(yǎng)殖裝備的發(fā)光裝置的立體示意圖；
[0045]圖6a是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的人工光源微藻養(yǎng)殖裝備的發(fā)光裝置的主視圖；
[0046]圖6b是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的人工光源微藻養(yǎng)殖裝備的發(fā)光裝置的側(cè)視圖；
[0047]圖6c是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的人工光源微藻養(yǎng)殖裝備的發(fā)光裝置的俯視圖；
[0048]圖6d是根據(jù)圖6b中B部分的放大圖；
[0049]圖7a_7c是根據(jù)本發(fā)明其他實施例的人工微藻養(yǎng)殖設備的簡化俯視示意圖；以及
[0050]圖8是根據(jù)本發(fā)明其他實施例的人工微藻養(yǎng)殖設備的側(cè)截面示意圖。
【具體實施方式】
[0051]本發(fā)明人經(jīng)過廣泛而深入的研究，首次開發(fā)了一種人工光源微藻養(yǎng)殖裝備，通過特殊設計的發(fā)光裝置等結(jié)構(gòu)，本