[发明专利]一种可控坡式微藻养殖系统及其微藻养殖方法

说明书

技术领域

    本发明涉及的是一种可控坡式微藻养殖系统及其微藻养殖方法，属于能源、医药保健品和食品等领域。

技术背景

    随着全球经济高速增长，石油和煤炭等化石能源的消耗大幅上升，化石能源短缺危机已迫在眉睫，同时，二氧化碳排放引起的温室效应已经成为人类可持续发展的重大威胁之一，寻找环保可替代的新型能源逐渐成为全人类关注的热点问题。经过多年探索，科学家发现微藻是解决以上问题的最终出路之一，用它能生产不同形式的生物燃料（biofuel），如甲烷、生物柴油、航空燃油、氢甚至生物乙醇等。另一方面，微藻的养殖是通过微藻的光合作用固定二氧化碳，将气态碳转化成生物有机碳，本质上减少了二氧化碳的排放。同时，微藻的产油效率也相当高，在一年的生长期内，1公顷玉米能产172升生物质燃油；1公顷大豆能产446升；1公顷油菜籽能产1190升；1公顷棕榈树能产5950升；按理论测算，1公顷微藻则能产生物质燃油95000升。此外，微藻生长的适应性强，海水、淡水都可以养殖，微藻农场可设于任何地点，可以在盐碱地、粘土地、滩涂以及浅海、湖泊养殖，不与粮争地，不与人争粮。我国盐碱地面积达1.5亿亩，如果用14%的盐碱地养殖微藻，在技术成熟的条件下，生产的柴油量就可满足全国50%的用油需求。因此，利用微藻生产生物质能源具有广阔的发展前景，微藻生物质能源很可能成为未来最重要的可再生能源之一。此外，微藻还可用于医药及保健品，目前已有相关的产品进入市场；微藻富含蛋白质、多糖，也是水产养殖及动物养殖的饲料，或今后提取作为人类的食品之一。

    如果能对微藻进行高效大规模的人工培养，在应对微藻产品的生产成本居高不下和二氧化碳引起的温室效应方面具有重要意义。目前微藻的培养方法主要包括：开放式跑道池培养、封闭式光生物反应器（自养和异养）培养。跑道池培养成本较低，但生产效率也较低，不利于进行工业化生产；封闭式光生物反应器培养生产效率较高，但成本也较高，在目前市场情况下，无法实现工业化生产。

发明内容

    本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种可控坡式微藻养殖系统； 

    本发明的又一目的在于提供一种利用所述可控坡式微藻养殖系统进行微藻养殖的方法。

    为了实现上述目的，本发明提供一种可控坡式微藻养殖系统，它主要包括：

    一微藻预处理池，用于添加营养盐和接入藻种；

    一置于坡比为1%-5%的斜面上，其上有吸热涂层的可控坡式自流自动升温微藻养殖器；该可控坡式自流自动升温微藻养殖器的形状是“蛇形”，直管平行于坡面，由“U”形管连接而成。

一藻液收集和后处理池，用于藻液的收集及后续处理；

所述吸热涂层，涂于构成可控坡式自流自动升温微藻养殖器的直管和“U”形管靠近斜面一侧的内壁上，其面积不超过管内面积的1/3，用于吸收太阳热能提高水温和减少散射光和漫射光；

    在所述“U”形管上设置有用于补充二氧化碳的二氧化碳进气口；

    在所述每个直管的两端设置有用于压力控制，以免排氧孔培养液溢出的阀门；

    所述的直管上还设置有用于排除多余氧气的排氧孔；

    在所述可控坡式自流自动升温微藻养殖器的末端安装有用于控制藻液的流速和流量的流量控制器。

    本发明所述的直管长度为6 m，直径为0.3-0.6 m，直管间距为0.15-0.3m，半圆形“U”形管的直径为直管直径×2＋直管间距，可控坡式自流自动升温微藻养殖器的宽度为6+半圆形“U”形管直径。

    本发明所述的直管是由聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚乙烯制作而成的圆形或椭圆形的透明管道，“U”形管是用聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚乙烯制成的半圆型透明管道。

一种利用上述可控坡式微藻养殖系统进行微藻养殖的方法，该方法是：将微藻预处理池中的待培养藻液导入进样阀门，藻液经重力作用流入铺设在坡比为1%-5%斜面上的可控坡式自流自动升温微藻养殖器，养殖器上有二氧化碳补给口，管内壁有吸热涂层，用以吸收太阳热能提高藻液温度，在重力的作用下，藻液自上而下缓慢流动，以利于藻液与二氧化碳充分混合，提高养殖效率，一个培养周期12-24h可实现微藻的一次培养，浓度不够时可再次或多次培养。

本发明于现有技术相比，具有能降低能量的消耗，提高养殖效率，减少微藻的沉淀和附壁，提高微藻的收集率，可以实现微藻规模培养，基本结构简单，易于实施，能满足工业化微藻养殖需求等特点。

附图说明