一种室内微藻养殖系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种室内微藻养殖系统及其光能供给方法。它包括采光器、跟踪采光器、收集器、LED补光灯、分光器、光强控制器、透镜散光器、散光器和微藻养殖釜。室外设采光器、跟踪采光器、收集器，室内设分光器、光强控制器、透镜散光器、散光器和微藻养殖釜；采光器与透镜散光器相连通，透镜散光器设在微藻养殖釜正上方；跟踪采光器与收集器相连通，收集器与分光器相连通，分光器与光强控制器相连通，光强控制器与散光器相连通，导光管前端设散光柱，散光柱插入微藻养殖釜内，微藻养殖釜内设有微藻液。该系统通过太阳光和人造光互补方式来实现低成本的微藻室内批量化养殖，既能有效降低微藻养殖的综合成本，又可以避免消耗大量的电能。

【技术实现步骤摘要】
一种室内微藻养殖系统
本技术涉及一种室内微藻养殖系统。
技术介绍
微藻是一种单细胞自我分裂繁殖的水生生物，其光合作用的强度和生物质累积速度是陆生植物的几十至几百倍。目前，人类已发现的微藻品种有四十几万种，已经实现批量化生产和商业化运营的主要有螺旋藻、雨生红球藻、微拟球藻、小球藻等。不同的微藻可以提供生物质燃料、油脂、DHA、虾青素、叶黄素、岩藻黄质等重要的能源物质和特种营养素。微藻在自身快速生长的同时，可以大量固化二氧化碳同时释放两倍于固化二氧化碳的氧气，是解决碳排放问题的可行技术方向。微藻产业已经成为包括我国在内的多个发达国家的国家级战略新兴产业。现有的微藻养殖方式主要有日照跑道池、日照管道式、人造光室内密闭式三种，微藻光合作用的光能来源为太阳光能或人造LED光能。以雨生红球藻为代表的特种营养素微藻对光能需求强烈。不同微藻种类的生长适宜温度不同，集中在15-30度之间，其中高养殖技术含量和经济价值的雨生红球藻的生长适宜温度为25度正负3度。重金属、农药残留、微生物超标、受自然环境影响的品质及产能不稳定是制约微藻产业发展的关键性因素。日照管道式和日照跑道池是目前微藻养殖行业的主流生产模式，其主要的技术特征是微藻生长的光合作用的光能来源是太阳光。其主要的缺点是：自然界的太阳光受天气、季节、地域的影响不稳定，对以雨生红球藻为代表的对光能需求强烈的藻种的营养素累积量和单位产量产生严重的影响。露天微藻养殖系统受温度影响巨大，季节性的温度变化导致全球适合微藻全年持续性养殖的地区极少，微藻养殖设备使用效率低下。露天微藻养殖系统极易受到通过空气、土壤、降雨导致的重金属、微生物、农药残留的污染和危害，导致微藻品质下降和批量死亡。人造光室内密闭养殖是目前微藻养殖行业比较先进的生产模式，其主要的技术特征是微藻生长的光合作用的光能来源是以LED光为主的人造光。其主要的缺点是：电能消耗量巨大，人造光源的电能消耗是微藻养殖总成本的60％以上。LED发光自身产生热量，微藻生长产生热量，在密闭条件下系统降温成本占总成本的10％以上。微藻产值和能源消耗比例偏低，会消耗大量电能，从而不利于社会总体节能减排目标的实现。微藻养殖的综合成本比较日照养殖模式过高。
技术实现思路
针对上述现有技术，本技术要解决的技术问题在于提供一种室内微藻养殖系统。该系统具有结构简单、组装方便和工作安全可靠等特点。该系统不仅可以通过太阳光和人造光互补方式来实现低成本的微藻室内批量化养殖，既能有效降低微藻养殖的综合成本，又可以避免消耗大量的电能，而导致的社会整体能源支出增长及由此带来的碳排放污染的问题。为解决上述技术问题，本技术提供了一种室内微藻养殖系统。它包括采光器、跟踪采光器、收集器、LED补光灯、导光光纤、光导管、分光器、光强控制器、透镜散光器、散光器和微藻养殖釜。室外设采光器、跟踪采光器、收集器，室内设分光器、光强控制器、透镜散光器、散光器和微藻养殖釜；采光器与透镜散光器相连通，透镜散光器设在微藻养殖釜正上方；跟踪采光器与收集器相连通，收集器与分光器相连通，分光器上设LED补光灯，分光器与光强控制器相连通，光强控制器与散光器相连通，散光器包括导光管和散光柱，导光管前端设散光柱，散光柱插入微藻养殖釜内，微藻养殖釜内设有微藻营养液。所述导光光纤包括第一导光光纤(导入光纤)和第二导光光纤(主导光光纤)，其材质均为透光的玻璃或者塑料，在光传输距离超过10米的情况下采用，通过多束导光光纤集中传输光能，实现远距离室外光传输到室内微藻养殖系统，为微藻的光合作用提供光能来源。所述分光器包括菲涅尔散光透镜、内表面涂有反光材料的箱体，箱体上设第二导光光纤和若干第二光导管，箱体内设菲涅尔散光透镜。在第二导光纤维的末端设置分光器，将集中收集的高能量的太阳光通过菲涅尔散光透镜在分光器内散光，再通过短距离光导管传输到微藻养殖釜。所述微藻养殖釜为微藻管道式光生物反应发生器或垂直式微藻光生物反应釜。所述光导管包括第一光导管、第二光导管和导光管，其均为内部反射率高达99％以上的管状导光材料制成，利用光的反射原理通过直管、弯管、延长管等结构，在小于10米的经济传输距离内，将室外光直接导入室内微藻养殖系统，为微藻的光合作用提供光能来源。所述光强控制器包括内表面涂有反应材料的壳体、设在壳体内的手动或自动遮光板，壳体上设第二光导管和导光管，光强控制器用于调节光通量的大小，来保证提供给微藻生长的适合的光能量。在室内微藻养殖釜(光生物反应发生器)周围设置具有红、绿、蓝芯片特定波长(红光、绿光、蓝光的波长分别为600-700纳米、450-490纳米、400-450纳米)的LED补光灯(人造光源)，为微藻光合作用提供人造光能进行补充。还可以在导光系统内光能输出的路径或末端设置LED人造光源，用于完成人造光和太阳光的混光，实现对特定微藻品种(螺旋藻、雨生红球藻、微拟球藻、小球藻等)在不同生长阶段的特定光谱(红光、绿光、蓝光的波长分别为600-700纳米、450-490纳米、400-450纳米)光能补充和光能刺激，以达到提高产量和特种微藻品种(螺旋藻、雨生红球藻、微拟球藻、小球藻等)营养素生成的目的。所述跟踪采光器和采光器分别为若干个，可根据需要设置，采光器和跟踪采光器可以分别在屋顶、墙面或室外地面朝向太阳的方向设置，太阳能通过采光器和跟踪采光器进行采集。所述跟踪采光器包括外壳、凸透镜或菲涅尔聚光透镜、具有自动跟踪太阳运行方位能力的阳光跟踪电路、采光器转动云台和固定支架。固定支架上设采光器转动云台，采光器转动云台内设具有自动跟踪太阳运行方位能力的阳光跟踪电路，外壳内设凸透镜或菲涅尔聚光透镜，外壳下面设采光器转动云台。所述采光器为普通圆形PC(塑料)罩采光器，在墙面和屋顶朝向太阳运行的位置开孔设置。在分光器上部设LED补光灯，LED补光灯由红、绿、蓝LED芯片组成，可以根据不同微藻品种和生长周期所需要的不同光谱能量，发出600-700纳米、450-490纳米、400-450纳米波长的光能量，人为的在日光光能不足或特种微藻在特殊营养素累积期间所需要的光谱能量。所述特种微藻为螺旋藻、雨生红球藻、微拟球藻、小球藻等。在分光器下部的第二光导管与散光器之间设光强控制器，在室外太阳光过于强烈的情况下，通过手动或自动调节散光器的进光量，控制微藻光生物反应发生器的光能供给量，在保证藻细胞获得充分的光能来源的同时，避免因光能过强导致的藻细胞死亡。所述微藻管道式光生物反应发生器的透镜散光器通过菲尼尔透镜散光将太阳光光能均匀的传输至管道发生器表面，使藻细胞均匀的获得光能补充。在光能传输系统的末端设置透镜散光器，将室外太阳光光能近距离的供给微藻管道式光生物反应发生器，提供微藻生长光合作用所需的光能来源。所述垂直式微藻光生物反应釜的散光器以导光柱形式插入养殖釜内微藻营养液，最大限度的缩短散光器与藻细胞的传输距离，以达到太阳光光能的最大利用效率。与现有技术相比，本技术产生的有益效果是：由于采用了上述结构，使用时，通过将室外的太阳光以物理折射、反射的形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种室内微藻养殖系统，它包括采光器、跟踪采光器、收集器、LED补光灯、导光光纤、光导管、分光器、光强控制器、透镜散光器、散光器和微藻养殖釜；室外设采光器、跟踪采光器、收集器，室内设分光器、光强控制器、透镜散光器、散光器和微藻养殖釜；其特征在于：采光器与透镜散光器相连通，透镜散光器设在微藻养殖釜正上方；跟踪采光器与收集器相连通，收集器与分光器相连通，分光器上设LED补光灯，分光器与光强控制器相连通，光强控制器与散光器相连通，散光器包括导光管和散光柱，导光管前端设散光柱，散光柱插入微藻养殖釜内，微藻养殖釜内设有微藻液。/n

【技术特征摘要】
1.一种室内微藻养殖系统，它包括采光器、跟踪采光器、收集器、LED补光灯、导光光纤、光导管、分光器、光强控制器、透镜散光器、散光器和微藻养殖釜；室外设采光器、跟踪采光器、收集器，室内设分光器、光强控制器、透镜散光器、散光器和微藻养殖釜；其特征在于：采光器与透镜散光器相连通，透镜散光器设在微藻养殖釜正上方；跟踪采光器与收集器相连通，收集器与分光器相连通，分光器上设LED补光灯，分光器与光强控制器相连通，光强控制器与散光器相连通，散光器包括导光管和散光柱，导光管前端设散光柱，散光柱插入微藻养殖釜内，微藻养殖釜内设有微藻液。


2.如权利要求1所述的室内微藻养殖系统，其特征在于：在所述分光器上部设LED补光灯，LED补光灯由红、绿、蓝LED芯片组成，根据不同微藻品种和生长周期所需要的不同光谱能量，发出600-700纳米、450-490纳米、400-450纳米波长的光能量。


3.如权利要求1所述的室内微藻养殖系统，其特征在于：所述导光光纤包括第一导光光纤和第二导光光纤，其材质为透光的玻璃或者塑料。


4.如权利要求1所述的室内微藻养殖系统，其特征在于：所述光导管包括第一光导管、第二光导管和导光管，其均为内部反射率高达99％以上的管状导光材料制成，利用光的反射原理通过直管、弯管、延长管结构，在小...

【专利技术属性】
技术研发人员：季家弘，焦建，刘智阳，
申请(专利权)人：中铭生物科技深圳有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44