人工光源微藻养殖装备制造技术

本发明专利技术公开了一种人工光源微藻养殖装备，包括：反应容器，反应容器上设有盖板且反应容器容纳供微藻生长的培养液；进出料装置，微藻通过进出料装置泵入或泵出反应容器；发光装置，用于产生微藻生长所需的光源；营养布料装置，营养布料装置用于向反应容器内提供微藻生长所需的营养；和气体分布器，气体分布器用于向反应容器内提供微藻生长所需的气体。本发明专利技术的养殖装备中还设置了红外光源，培养液中提供了适量的锰离子并通入适量的二氧化碳，使得微藻养殖效率大大提升。且本发明专利技术的人工光源微藻养殖装备可控性较强，有利于实现稳定持续的工厂化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物
，具体涉及人工光源微藻养殖装备。
技术介绍
微藻生物质是生物质利用的未来发展方向，具有能量转化效率高的特点，与普通陆生农作物相比，单位面积的产率可高出数十倍，从而可实现工厂化养殖。微藻生长的基本原理是利用微藻光合作用，将二氧化碳转化为微藻自身的生物质从而固定了碳元素，并通过微藻自身的特性与机能合成油脂、蛋白质、多糖、纤维素等生物质。利用物理或化学方法把微藻细胞内的有用物质转化到细胞外，再进行提炼加工，从而生产出生物柴油、藻类多糖等产品。由此，在实际生产中，即可通过藻类的光合作用，将废水废气中的营养物质和二氧化碳转化为生物燃料、蛋白质等有高利用价值的产品。在石油价格大幅上升，粮食短缺问题日渐突出的今天，该产业有着广阔的发展前景。为进一步提高微藻生物柴油的单位产量、实现立体化养殖，必须使用专用的微藻养殖光反应器。现有技术中的微藻养殖光反应器虽然相比较跑道池、多级池等露天直接养殖，养殖密度、单位面积产量都有明显提高，但是由于微藻生长与有效物定向诱导生产时所用的光源仍为自然光，微藻对太阳光的利用并不充分，具有不确定与不可控性，与工厂化生产稳定、持续的要求完全背道而驰，加之营养补充、二氧化碳充气等辅助养殖功能也未实现自动化，使其与实际产业化应用尚有较大距离。因此，目前本领域迫切需要一种技术能够克服上述现有技术中的微藻养殖光反应器的可控性差、自动化程度低、效率低的弊端。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可根据不同种类藻类不同阶段的养殖需求配比最佳的光源、二氧化碳、营养、温度、流速等要素的人工光源微藻养殖装备，从而实现超高密度微藻养殖的稳定、可控，满足产业化需求。为达到上述目的，本专利技术提供了一种人工光源微藻养殖装备，所述人工光源微藻养殖装备包括:反应容器，所述反应容器上设有盖板且所述反应容器容纳供微藻生长的培养液；进出料装置，所述进出料装置与所述反应容器密封连接；发光装置，所述发光装置设在反应容器内部且当所述反应器工作时，所述发光装置至少部分或全部浸没于所述的培养液，从而在反应容器内提供微藻生长所需的光，其中所述发光装置所发出的光的光强在反应容器的深度方向(Z轴方向)是均匀的或大致均匀的；营养布料装置，所述营养布料装置可向所述培养液中提供锰离子；和供气装置，所述供气装置用于向所述反应容器内提供微藻生长所需的气体。在一优选实施例中，所述培养液中的锰离子源来自MnCl2.4H20，且每升所述培养液中添加的MnCl2.4H20的质量为5-50mg。在一优选实施例中，所述发光装置工作时发射至少三个不同波长的光，其中包括波长为600-680nm的光、波长为420_500nm的光，以及波长为700_780nm的光；和/或所述发光单元发出的复合光的色温为1000-20000K，较佳地1500-6000K。在一优选实施例中，所述三个不同波长的光包括波长为650_670nm的光、波长为440-460nm的光，以及波长为710_730nm的光。在一优选实施例中，所述发光装置包括导光板和发光单元，所述发光单元嵌于所述导光板，所述发光单元产生的光透过导光板传导使导光板整体发光，所述发光装置还包括支架，所述支架用于固定支撑所述导光板，所述支架与所述反应容器和/或所述盖板可拆卸地连接；和/或所述发光装置中，发光单元为LED，且LED的数量为1-10000/导光板；较佳地为10-1000/导光板。在一优选实施例中，所述供气装置可向所述培养液中通入二氧化碳和空气的混合物，其中二氧化碳占混合气体总体积的0.1_10%，较佳地占0.5-5% ;和/或二氧化碳通入压力为0.Ι-lMPa ;和/或二氧化碳释出孔径为0.l-50nm。在一优选实施例中，所述养殖设备中还设有用于检测和控制所述培养液中二氧化碳通入量的监测及自动化控制系统，其中当所述监测及自动化控制系统检测到所述培养液中的pH ^ 5.5时，含二氧化碳的混合气体被持续通入所述培养液中；而当所述培养液中的PH〈5.5时，所述培养液中暂停通入二氧化碳。在一优选实施例中，所述反应容器的周围设有温控装置，所述温控装置用于维持反应容器内的液体环境温度处于适合微藻生长的范围内；和/或所述供气装置包括气体细化分布器，在向反应容器中通入气体的过程中，带有一定压力的气体通过该细化器的小孔均匀细散地逸出，从而促使气体与营养物质分散于液态培养体系中。在一优选实施例中，所述人工光源微藻养殖装备中还设有用于监测所述培养液中锰离子或其他离子浓度的水质监测仪，所述水质监测仪的取水口位于液面以下，其中当所述水质监测仪监测到所述培养液中的锰离子或其他离子的浓度低于预设数值时，所述水质监测仪能够发出提醒，使得所述营养布料装置进行锰盐或其他营养盐的添加。在一优选实施例中，所述人工光源微藻养殖装备适用于小球藻、栅藻、雨生红球藻等淡水真核藻的养殖。在一优选实施例中，所养殖的藻类的接种浓度为0.lg/L-2g/L (藻类干重/培养液体积)，更佳地 0.2g/L-0.6g/L。在一优选例中，发光装置所发出的光的光强在反应容器的水平方向(包括X轴和Y轴方向)基本均匀。在一优选例中，所述“均匀的或大致均匀的”指任一深度处的光强D1与在整个深度范围的平均光强Dm满足下式:1.5 彡 Dl/Dm 彡 0.7ο较佳地，1.2 彡 Dl/Dm 彡 0.8 ;更佳地 1.1 彡 Dl/Dm 彡 0.9。在一优选例中，反应容器的周围设有温控装置，该温控装置用于维持反应容器内的液体环境温度处于适合微藻生长的范围内。在一优选例中，该养殖设备中的养殖温度为10-30 °C，更佳地为20-30 °C。在一优选例中，该温控装置可包括电加热或蒸汽加热系统、冷水降温系统等，例如控温水管。在一优选例中，人工光源微藻养殖装备还设有监测系统，用于监测液体环境的参数，参数选自:PH值、温度和/或养料浓度。在一优选例中，在盖板上设有出气孔。在一优选例中，该人工光源微藻养殖装备中设有多块导光板，较佳地30-1000块，更佳地40-800块，最佳地50-500块。在一优选例中，导光板由具有防弱酸性能的透明有机材料制成。【附图说明】图1是根据本专利技术一个实施例的人工光源微藻养殖装备的立体剖视图；图2是根据本专利技术一个实施例的人工光源微藻养殖装备的立体剖视示意图；图3是根据本专利技术一个实施例的人工光源微藻养殖装备的主视剖视示意图；图4是根据本专利技术一个实施例的人工光源微藻养殖装备的俯视剖视示意图；图5是根据本专利技术一个实施例的人工光源微藻养殖装备的发光装置的立体示意图；图6a是根据本专利技术一个实施例的人工光源微藻养殖装备的发光装置的主视图；图6b是根据本专利技术一个实施例的人工光源微藻养殖装备的发光装置的侧视图；图6c是根据本专利技术一个实施例的人工光源微藻养殖装备的发光装置的俯视图；图6d是根据图6b中B部分的放大图；图7a_7c是根据本专利技术其他实施例的人工微藻养殖设备的简化俯视示意图；以及图8是根据本专利技术其他实施例的人工微藻养殖设备的侧截面示意图。【具体实施方式】本专利技术人经过广泛而深入的研究，首次开发了一种人工光源微藻养殖装备，通过特殊设计的发光装置等结构，本当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人工光源微藻养殖装备，其特征在于，所述人工光源微藻养殖装备包括：反应容器，所述反应容器上设有盖板且所述反应容器容纳供微藻生长的培养液；进出料装置，所述进出料装置与所述反应容器密封连接；发光装置，所述发光装置设在反应容器内部且当所述反应器工作时，所述发光装置至少部分或全部浸没于所述的培养液，从而在反应容器内提供微藻生长所需的光，其中所述发光装置所发出的光的光强在反应容器的深度方向(Z轴方向)是均匀的或大致均匀的；营养布料装置，所述营养布料装置可向所述培养液中提供锰离子；和供气装置，所述供气装置用于向所述反应容器内提供微藻生长所需的气体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张玟籍，陈辉，
申请(专利权)人：上海希明生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31