[發明專利]使用大型藻類的生物反應器

在審

• 申請號: 201580072806.4
• 申請日: 2015-11-06
• 公開（公告）號: CN107428579A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 特里斯坦·維克托·威爾遜
• 申請（專利權）人: 特里斯坦·維克托·威爾遜
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 代易寧,安文森

相關申請的交叉參考

本申請要求2014年11月7日提出的美國申請No. 62/077,040的優先權，該美國申請以引用的方式整體并入本文中。

發明領域

本發明提供了用于對目標過剩養分進行生物吸收，以便維持水族缸或水產養殖系統中的養分平衡的裝置和方法，這種維持有助于存在于其中的一種或多種生物體的生長和/或健康。確切地說，本發明提供了一種供大型藻類生長用的生物反應器和使用所述生物反應器來維持水族缸或水產養殖系統中生物體的最佳養分水平的方法。

發明背景

熱帶、亞熱帶和溫帶水族缸的維持需要包括氮(N)、磷(P)、鉀(K)和碳(C)在內的大量養分達成微妙的平衡。養分的過剩會引起不利的pH值波動、公害生物過度生長以及妨礙水族缸中生物體的健康和/或生長。舉例來說，磷酸鹽抑制珊瑚沉積新的骨骼生長的能力。本發明的裝置和方法用于提供水族缸或水產養殖系統中養分的平衡。

本發明的裝置在若干關鍵方面不同于藻缸(refugium)。藻缸是連接到主水族缸的外部缸并用作沒有被例如主缸中的魚捕食的植物和/或動物生長的獨立場所。藻缸可以用于支撐大型藻類的生長，力圖控制主缸中的養分水平。然而，并未將藻缸視為一種有效控制養分水平或晝夜pH值變動的方式。由于水流和光照效率低，所以藻缸并不能充分地控制如磷酸鹽等過剩養分和/或預防每日pH值變動。此外，藻缸通向大氣，使得碳從空氣直接并入，這會引起會使水變黃的溶解有機碳化合物(例如多糖)的合成。

Walter H. Adey (美國專利No. 4,966,096和5,097,795)描述了一種“水凈化系統”，該系統含有提供藻類生長表面的篩網，該藻類生長表面被放入可移動的基本上平坦、水平安置的托盤狀容器中。由Adey所描述的設備在露天系統中利用微藻類，所述露天系統合并有用于將藻類草皮暴露于模擬的潮汐和波浪的機構。這些裝置合并有用于模擬拍岸浪的復雜機構。舉例來說，在由Adey描述的一個實施方案中，上面附著藻類草皮的托盤累積來自水族缸的水，直到水的重量引起托盤傾斜，將水傾倒并允許托盤返回到其原始水平位置。

Kyle R.Jensen (美國專利No. 5,527,456；5,573,669和5,846,423)描述了一種凈化水的方法，所述方法包括在底部具有篩網或類似襯底作為微藻類生長表面的平坦水道。如Adey一般，Jensen利用一種露天系統，其中水在藻類草皮的表面上周期性涌動。

本發明提供了優于現有技術的若干優點。本發明提供了最佳曝光而有助于大型藻類生長，此用作本發明的一部分。本發明還使維護變得容易并能夠經由通過大型藻類進行生物吸收和補充養分來控制主缸中一種或多種養分的水平。在一個實施方案中，本發明的生物反應器提供了一種不直接暴露于大氣的閉路系統，從而將所含大型藻類限于來自主缸的碳。另外，本發明避免了由Jensen和Adey所描述的復雜機構。

發明概要

本發明提供一種用于對水族缸或水產養殖系統中的目標養分進行生物吸收的生物反應器，所述生物反應器包含燈組合件，所述燈組合件安裝在電樞組合件中，所述電樞組合件包含可透光的管和供大型藻類生長用的支撐結構，其中所述電樞組合件安裝在外部腔室組合件內，且其中所述可透光的管和所述外部腔室界定大型藻類的生長腔室。在一個實施方案中，燈組合件可移除地安裝在電樞組合件中。在一個實施方案中，當使用生物反應器時，生長腔室基本上相對于周圍的大氣被密封。

在一個實施方案中，燈組合件包含光源和冷卻系統。在一個實施方案中，光源相對于生長腔室具有同軸取向。在一個實施方案中，燈組合件包含選自由LED、熒光、發光陰極(LEC)和側面發射的光纖組成的組的光源。在一個實施方案中，光源包含多個LED燈，例如一個或多個LED陣列。在一個實施方案中，光源包含一個或多個LED柔性陣列。在一個實施方案中，多個LED燈包含兩種或更多種LED，每種類型LED發射不同波長的光。舉例來說，在一個實施方案中，多個LED燈包含主要發射約450 nm波長光的LED和發射約650 nm波長光的LED。