一種通過pH值控制微藻開放池補(bǔ)加二氧化碳的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及微藻養(yǎng)殖技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通過pH值控制微藻開放池補(bǔ)加二氧化碳的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]微藻(microalgae)是一類系統(tǒng)發(fā)生各異、個體較小、通常為單細(xì)胞或多細(xì)胞群體、能進(jìn)行光合作用的水生低等植物，它在生物制藥、營養(yǎng)品、保健品、生物肥料、天然食品加工、生物餌料、污水處理和可再生能源生產(chǎn)等領(lǐng)域具有重要的開發(fā)和利用價值，受到各國政府和科學(xué)家的廣泛關(guān)注。
[0003]用于微藻規(guī)?；囵B(yǎng)的光生物反應(yīng)器主要有封閉式和開放式兩種類型，其中，封閉式光生物反應(yīng)器由于造價和維護(hù)成本高，目前僅有極少數(shù)幾家企業(yè)應(yīng)用在生產(chǎn)中。而大部分商品化微藻(螺旋藻、小球藻、鹽藻和擬微綠球藻)主要利用戶外開放池(跑道池、圓池)進(jìn)行養(yǎng)殖。戶外開放池包括“主體池”和“攪拌槳”兩個主要結(jié)構(gòu)，一些風(fēng)沙嚴(yán)重的地區(qū)，通常配備透明塑料大棚進(jìn)行保護(hù)。目前對于微藻戶外開放池養(yǎng)殖系統(tǒng)的升級改造主要集中在開放池結(jié)構(gòu)、攪拌槳結(jié)構(gòu)、開放池內(nèi)構(gòu)件等方面，而一些養(yǎng)殖配套技術(shù)和設(shè)備，仍然停留在較初級的水平，如培養(yǎng)基配制、營養(yǎng)鹽補(bǔ)加、開放池補(bǔ)水、補(bǔ)充二氧化碳調(diào)節(jié)培養(yǎng)液pH等，高技術(shù)含量的“計算機(jī)自動化”及“在線監(jiān)控”等很少被應(yīng)用在微藻戶外開放池養(yǎng)殖系統(tǒng)中，這一技術(shù)瓶頸嚴(yán)重制約了微藻養(yǎng)殖企業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。
[0004]開放池作為目前商品化微藻的主要養(yǎng)殖設(shè)備，已有50多年的發(fā)展歷史，但其關(guān)鍵配套技術(shù)一 “物料補(bǔ)加(營養(yǎng)鹽、水和二氧化碳)技術(shù)”仍處于較低水平，大多數(shù)微藻企業(yè)依靠人力完成這一工作，類似于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所采取的模式，技術(shù)水平低、自動化程度低，無相應(yīng)的控制系統(tǒng)和設(shè)備。補(bǔ)料系統(tǒng)和設(shè)備的研制對于提高戶外開放池的養(yǎng)殖效率、降低微藻養(yǎng)殖成本具有不可替代的作用，而目前市場上依然缺少這類裝置，因此，結(jié)合開放池的結(jié)構(gòu)原理和微藻生長特性，開發(fā)一套新型補(bǔ)料系統(tǒng)具有重要意義。
[0005]微藻生長過程中消耗無機(jī)碳源，從而引起藻液pH的上升，在微藻快速生長階段，其培養(yǎng)液pH可達(dá)11以上，嚴(yán)重影響微藻的生長，目前被廣泛采用的降低培養(yǎng)液pH的方法是通入二氧化碳?xì)怏w。首先通過pH計，測定培養(yǎng)液的pH值，根據(jù)pH值大小判斷是否需要通入二氧化碳，如果pH高與指定值，即開啟液態(tài)二氧化碳鋼瓶的閥門進(jìn)行補(bǔ)充，通入二氧化碳過程中，需要連續(xù)監(jiān)測培養(yǎng)液pH的變化，避免通入過量的二氧化碳。上述調(diào)節(jié)模式存在的最主要問題在于:大型開放池培養(yǎng)面積往往超過1，000平方米，如果單純測定某一位點(diǎn)的pH值，并不能反映整個開放池培養(yǎng)液的pH值，測定開放池多個點(diǎn)的pH，靠一個人的能力又難以完成，此外，如果開放池數(shù)量增多，補(bǔ)充二氧化碳這一工作將耗費(fèi)巨大的人力成本。目前公開的專利中也有涉及二氧化碳補(bǔ)充的技術(shù)，但是它們并不能準(zhǔn)確記錄二氧化碳的補(bǔ)入量，補(bǔ)入量這一參數(shù)對于指導(dǎo)微藻生長、實(shí)現(xiàn)過程控制具有重要意義。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型旨在提供一種通過pH值控制微藻開放池補(bǔ)加二氧化碳的系統(tǒng)，其通過二氧化碳儲罐、輸氣管路、第一電動閥、氣體流量計、pH電極以及氣體分布器組成的二氧化碳補(bǔ)加系統(tǒng)，獲得即時培養(yǎng)液pH值，從而確定是否需要補(bǔ)加二氧化碳以及二氧化碳的補(bǔ)入量，利用氣體流量計測算二氧化碳的補(bǔ)入量，優(yōu)化的氣體分布器實(shí)現(xiàn)二氧化碳的均勻補(bǔ)入。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是:
[0008]—種通過pH值控制微藻開放池補(bǔ)加二氧化碳的系統(tǒng)，其包括二氧化碳儲罐、輸氣管路、分管路、第一電動閥、氣體流量計、pH電極以及氣體分布器；所述輸氣管路的一端連接于二氧化碳儲罐的出氣口，另一端通過分管路與安裝于開放池中的氣體分布器連通，所述二氧化碳儲罐中的二氧化碳?xì)怏w依次經(jīng)由輸氣管路、安裝于分管路上的第一電動閥和氣體流量計后由氣體分布器將氣泡打碎進(jìn)入開放池中，所述pH電極安裝于開放池中。
[0009]所述輸氣管路上安裝有第二電動閥和手動閥。
[0010]所述開放池為多個，每個開放池均對應(yīng)一個分管路，每個分管路上均安裝有第一電動閥和氣體流量計，所述輸氣管路通過一連通管路與每個分管路均連通。
[0011]每個開放池中均安裝三個pH電極，該三個pH電極位于其對應(yīng)開放池不同的位置。
[0012]每個開放池中均安裝多個氣體分布器，所述氣體分布器的結(jié)構(gòu)為T型、L型、以及I型結(jié)構(gòu)中的一種。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0014]1、本實(shí)用新型通過二氧化碳儲罐、輸氣管路、第一電動閥、氣體流量計、pH電極以及氣體分布器組成的二氧化碳補(bǔ)加系統(tǒng)，獲得即時培養(yǎng)液pH值，從而確定是否需要補(bǔ)加二氧化碳以及二氧化碳的補(bǔ)入量，利用氣體流量計測算二氧化碳的補(bǔ)入量，優(yōu)化的氣體分布器實(shí)現(xiàn)二氧化碳的均勻補(bǔ)入。
[0015]2、可實(shí)現(xiàn)多個開放池同時進(jìn)行二氧化碳補(bǔ)加操作。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型一種通過pH值控制微藻開放池補(bǔ)加二氧化碳系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0017]圖2為對多個開放池進(jìn)行二氧化碳補(bǔ)加的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0018]【附圖說明】:0、開放池；101、pH電極；102、手動閥；103、電動閥；104、氣體流量計；105、輸氣管路；106、氣體分布器；107、電動閥；108、二氧化碳儲罐；109、分管路。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0020]請參照圖1所示，一種通過pH值控制微藻開放池補(bǔ)加二氧化碳的系統(tǒng)，其包括二氧化碳儲罐108、電動閥303、手動閥302、輸氣管路105、分管路109、電動閥107、氣體流量計104、pH電極101以及氣體分布器106。
[0021]pH電極101用于在線測定培養(yǎng)液的pH，一個開放池0通常配置三個在線pH探頭，pH探頭安裝在開放池0的不同位置。手動閥102主要功能是在電動閥103失效后，對輸氣管路105進(jìn)行控制。電動閥103用于控制輸氣管路的開啟與關(guān)閉，氣體流量計104用于測定二氧化碳?xì)怏w的速率和累計流量，以用于控制電動閥107的啟閉，輸氣管路105連接于二氧化碳儲罐108與分管路109之間，用于傳輸二氧化碳?xì)怏w，可以為塑料或金屬材料制成，手動閥102、電動閥103均安裝于該輸氣管路105上，分管路109的另一端連接安裝于開放池0中的氣體分布器106，氣體流量計104和電動閥107均安裝于分管路109上，同樣地，分管路109用于傳輸二氧化碳?xì)怏w，可以為塑料或金屬材料制成，氣體分布器106用于將氣體打散成細(xì)小的氣泡，增加氣液接觸面積，提高二氧化碳利用效率，氣體分布器106為只有一段可以連接輸氣管路的管狀結(jié)構(gòu)，塑料管上開具若干小孔，塑料管可以為“T型”、“L型”、或“I 型”。
[0022]對多個開放池0進(jìn)行同時二氧化碳補(bǔ)加時，每個開放池0均對應(yīng)一個分管路109，每個分管路109上均安裝有第一電動閥107和氣體流量計104，所述輸氣管路105通過一連通管路與每個分管路109均連通，根據(jù)每個開放池0中的pH電極101的測試值對其相應(yīng)的分管路109上的電動閥107進(jìn)行控制。
[0023]上列詳細(xì)說明是針對本實(shí)用新型可行實(shí)施例的具體說明，該實(shí)施例并非用以限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡未脫離本實(shí)用新型所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種通過pH值控制微藻開放池補(bǔ)加二氧化碳的系統(tǒng)，其特征在于，其包括二氧化碳儲罐(108)、輸氣管路(105)、分管路(109)、第一電動閥(107)、氣體流量計(104)、pH電極(101)以及氣體分布器(106);所述輸氣管路(105)的一端連接于二氧化碳儲罐(108)的出氣口，另一端通過分管路(109)與安裝于開放池(0)中的氣體分布器(106)連通，所述二氧化碳儲罐(108)中的二氧化碳?xì)怏w依次經(jīng)由輸氣管路(105)、安裝于分管路(109)上的第一電動閥(107)和氣體流量計(104)后由氣體分布器(106)將氣泡打碎進(jìn)入開放池(0)中，所述pH電極(101)安裝于開放池(0)中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過pH值控制微藻開放池補(bǔ)加二氧化碳的系統(tǒng)，其特征在于，所述輸氣管路(105)上安裝有第二電動閥(103)和手動閥(102)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過pH值控制微藻開放池補(bǔ)加二氧化碳的系統(tǒng)，其特征在于，所述開放池(0)為多個，每個開放池(0)均對應(yīng)一個分管路(109)，每個分管路(109)上均安裝有第一電動閥(107)和氣體流量計(104)，所述輸氣管路(105)通過一連通管路與每個分管路(109)均連通。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通過pH值控制微藻開放池補(bǔ)加二氧化碳的系統(tǒng)，其特征在于，每個開放池(0)中均安裝三個pH電極(101)，該三個pH電極(301)位于其對應(yīng)開放池(0)不同的位置。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通過pH值控制微藻開放池補(bǔ)加二氧化碳的系統(tǒng)，其特征在于，每個開放池(0)中均安裝多個氣體分布器(106)，所述氣體分布器(106)的結(jié)構(gòu)為T型、L型、以及I型結(jié)構(gòu)中的一種。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種通過pH值控制微藻開放池補(bǔ)加二氧化碳的系統(tǒng)，其包括二氧化碳儲罐、輸氣管路、分管路、第一電動閥、氣體流量計、pH電極以及氣體分布器；輸氣管路的一端連接于二氧化碳儲罐的出氣口，另一端通過分管路與安裝于開放池中的氣體分布器連通，二氧化碳儲罐中的二氧化碳?xì)怏w依次經(jīng)由輸氣管路、安裝于分管路上的第一電動閥和氣體流量計后由氣體分布器將氣泡打碎進(jìn)入開放池中，pH電極安裝于開放池中。本實(shí)用新型通過二氧化碳儲罐、輸氣管路、第一電動閥、氣體流量計、pH電極以及氣體分布器組成的二氧化碳補(bǔ)加系統(tǒng)，獲得即時培養(yǎng)液pH值，從而確定是否需要補(bǔ)加二氧化碳以及二氧化碳的補(bǔ)入量，利用氣體流量計獲取二氧化碳的補(bǔ)入量。
【IPC分類】C12M1/36, C12M1/34, C12M1/04
【公開號】CN205046127
【申請?zhí)枴緾N201520802903
【發(fā)明人】吳華蓮, 李濤, 王廣華, 向文洲, 范潔偉, 何慧
【申請人】中國科學(xué)院南海海洋研究所
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年10月13日