[實用新型]一種封閉式藻類培養系統

有效

• 申請號: 201220570923.7
• 申請日: 2012-11-01
• 公開（公告）號: CN202881249U
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 周新平;陳冉馳;袁碩;秦鵬;劉池;蘇平;乾超群;盧志杰
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/36;C12M1/38
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本實用新型屬于藻類培養領域，具體涉及一種封閉式藻類培養系統。

背景技術

由于化石燃料正面臨枯竭的危機，利用生物技術來產生能源以作為新的替代性能源，是非常重要的議題。以生物技術可產制的生物燃料種類相當多，例如經由厭氧酸酵程序生產甲烷或氫氣、微藻類培養生產氫氣(藍綠藻類)或生物質柴油(硅藻、綠藻類)等。1930到1940年間，利用蔬菜油作為柴油燃料；自1980年起，就開始研究以生物質柴油燃料來替代柴油燃料。相比于柴油燃料，生物質柴油燃料主要的優點則是排出的溫室效應氣體(特別是二氧化碳)及污染物的濃度低。

美國能源部與太陽能研究學會于1979年也開始著手藻類生產液態燃料的研究，發現相比于其它植物，藻類儲存豐富的油脂，因此被視為有潛力的生物原料，可用來轉化成燃料，例如汽油和柴油燃料。微藻所含有的脂肪和油的含量組成相似于蔬菜油，然而任何一種藻類都可獲得20～4Owt％的平均油脂含量，有些藻類甚至可獲得80wt％的油脂含量。然而相比于通過由藻類酸酵而產生甲烷或乙醇，直接萃取及純化藻類中的油脂是最有效率的獲得燃料的方法。因此，若能篩選出適合中國大陸地區，尤其是山區等土地價格低廉的高含量油脂藻種，將藻種的油脂轉化成生物質柴油，不僅可用做替代能源更可增加經濟附加價值。而為了增加藻類油脂的產量，作為生物質柴油的料源，戶外大量培養藻類的大型養殖系統是必須的，所以開發新型高效率的藻類培養光合反應系統，改善傳統的藻類培養系統，成為發展替代性能源的重要課題之一。

由于藻類是自營性生物，二氧化碳為輔助生長的碳源，所以藻類培養系統能幫助消耗溫室氣體(比如電廠的廢氣)，也能夠利用生活廢水里豐富的營養物質，所以也有聯合處理生活污水的作用。藻類培養系統大致可分為開放系統與密閉系統兩種，現有的藻類開放式培養系統主要有圓形培養池及跑道式培養池兩種，開放系統具有結構簡單、運行費用低等特點，但存在氣體混合不均，受環境影響較大，易受污染，光利用效率不佳及需培養土地面積大等問題。密閉系統被認為是最有發展前景的藻類培養系統，現有不同型式的反應器，比如：管式、柱式、平板式反應器。該類系統具有藻類生長條件易控制，生長效率較高的優點，但也受制于太陽輻射強度，經濟性有待提高。因此，需開發光利用效率佳、溫度及濃度容易控制、作用在藻體上的剪應力低以及規模放大容易的藻類培養系統。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本實用新型提供了一種高效的封閉式藻類培養系統，通過系統設計解決藻類的培養問題，提高藻類的光合作用效率及產量。

本實用新型提供了一種封閉式藻類培養系統，包括光生物反應器和培養液供應系統，光生物反應器底部設有供液管，供液管與培養液供應系統連接，其特征在于，該培養系統還包括脫氣裝置、熱交換器和控制系統，光生物反應器、脫氣裝置、熱交換器和培養液供應系統通過連接管路連接構成封閉回路，控制系統用于采集光生物反應器的信息，并與脫氣裝置、熱交換器以及培養液供應系統電信號連接。

作為本實用新型進一步優選的，所述控制系統包括傳感器模塊和控制器模塊，所述傳感器模塊為濃度傳感器、溶解氧傳感器、pH傳感器，溫度傳感器和光照度傳感器的集成，用于采集光生物反應器中營養成分濃度，溶解氧，ph值，溫度和光照強度信息；所述控制器模塊用于接收傳感器模塊提供的信息，根據信息控制脫氣裝置，熱交換器以及培養液供應系統工作。

作為本實用新型進一步優選的，所述供液管上分布有多個小孔，該小孔用于將供液管中的營養物質及二氧化碳注入光生物反應器。

作為本實用新型進一步優選的，所述光生物反應器由透明材料制成，為螺旋狀，且螺旋線的中軸線與太陽光直射方向垂直。

作為本實用新型進一步優選的，所述光生物反應器的高度應不大于螺旋截面的直徑。

作為本實用新型進一步優選的，所述光生物反應器的管截面為橢圓形，且橢圓的長軸方向與螺旋線中軸線方向相同。

作為本實用新型更進一步優選的，所述光生物反應器中間設置有人工光源。

作為本實用新型更進一步優選的，所述人工光源為亮度可調的光源。

本實用新型提供的藻類培養系統，是用以使培養藻液循環流動，提高光合作用效率，提高藻類產量的裝置。與現有技術相比，本實用新型具有以下技術特點：由于該藻類培養系統在培養液供應系統以及其他調節系統的控制下，光生物反應器中的培養液始終處于利于藻類生長的狀態，從而縮短藻類培養的時間，提高其產量。