[发明专利]一种培育海藻生长的装置系统

说明书

技术领域

微藻中的油脂及生物质是生物质能源的主要原材料，如果能够大规模的进行工业化培育微藻，将成为我们结束依赖进口石油及解决气候危机的关键。本专利利用藻类光合效率高、生长周期短，速度快的特点对各种藻类的生长特性进行了比较，找出了适宜用于大规模培植的海藻品种以及生存环境参数，并提供了一个可以进行工业化生产的海藻生长器。

背景技术

藻类含有大量的生物油脂，部分品种含油达70%，是陆地植物远远达不到的。而且它们的光合作用效率高，生长迅速。一年能种三季的玉米非常罕见，但是藻类只需要10天最多两周就可以完成一个生长周期。研究表明，每公顷土地上，玉米的年产油量只有120升，大豆稍高，为440升，而藻类可达1.5万至8万升，是玉米的数百倍。从海藻中提取的油脂，成份与植物油相似，可作为生物柴油替代石油，用于工业和柴油发动机。因此，如果能找到最适宜的品种，加上培育得当，藻类将是非常有潜力的生物柴油来源。

发明内容

本发明的目的是为了找到最适宜培育的藻类品种，以及适合培养藻类的各种环境参数和生长特性，并通过生物生长器进行工业化培育生产。

根据本专利的目的一，本发明详细说明了适宜用于人工培育的藻类的生长环境。藻类是最原始的生物之一，结构简单，整个生物体都能进行光合作用，具有光合效率高、生长周期短、速度快的特点。按大小可以分为大藻（海带、紫菜、裙带等）和微藻（直径小于1mm的单细胞或丝状体，如螺旋藻、小球藻等），可以用来提取生物燃料的是微藻。养殖的微藻种类可以是螺旋藻、小球藻、栅藻、雨生红球藻等。在经过大量的藻类优良品种筛选后，最终选出脂质含量高的三个品种，分别是盐藻、裂殖壶菌、布朗葡萄藻，其中盐藻具备独特的优势。该藻种耐盐性极佳 ，能够在极端条件下生长，以避免其它生物的污染。由于盐藻的竞争者和捕食者很少，因此非常容易养殖。由于其抗菌力强、生命力顽强、培育简单、处理方便，成本低廉，生长周期短，一般1~2天就增殖一代，生长迅速，每批培养15~20天就可以收获。并且盐藻中含有大量的蛋白质、甘油和淀粉等物质，产能率高。通过摇瓶培养考察了PH值、接种密度、光照强度等环境条件对盐藻生长的影响，结果表明最适合盐藻生长的PH为8.0~8.5，接种密度以(7.5～10)×10~4 cells/ml为宜，光强在3000~5000lx范围内藻细胞生长比较好，细胞密度较高。

根据本专利的目的二，本发明详细说明了一个用于培育海藻的生物生长器，这种生长器适用于海藻的培育生产。其基本原理是在一些透明管道里装满工厂排出的废水和废气，管道内的藻类吸收废气中所含的CO₂用于光合作用。同时，藻类排出O₂，生成用于提炼燃料的物质。

管道平行的铺设在场内，生长器与泵组合构成海藻生长的循环系统。藻液在生长器内循环流动，这样可以保证海藻在生长器内进行充分的光合作用。在加压情况下，将含有氮、磷营养成份的水和少量海藻缓慢地泵入生物带。这些营养液可以加快海藻的生长速度，提高海藻的产量以及细胞内蛋白质和碳水化合物含量。透明管道采用薄壁聚乙烯管，管道内径设计为25~30CM左右，内径太小不利于清洗管道内壁。由于海藻极易附生内管壁上，如果不及时清理，光线的穿透能力会随着附壁海藻密度的增加而降低，从而影响生长器的透光性，降低海藻的光合作用，影响海藻的生产效率。本系统利用生长器外部的液泵，使生长器内的藻液产生循环，通过清洗部件对生长器内壁进行定期的清洗。这种清洗部件利用自身两端藻液产生的压差在管内运动，从而达到清洗的目的。海藻生长所需要的CO₂可以充分利用工业锅炉烟道排放出的尾气，将含有CO₂的烟道尾气直接注入生长器内，利用气升原理，使藻液携带气泡在生长器内形成循环流动的过程中吸收CO₂。利用气升原理依靠藻液吸收CO₂，能够提高CO₂的溶解度同时有氧气释放出来。这里保持生长器内藻液循环流动是最重要的，不但有利于保持海藻细胞处于悬浮状态，提高光能利用效率和降低光抑制，流动的藻液还能提高CO₂气体的交换率和加快溶解速度，有利于海藻产生的0₂从藻液中分离，经过24小时后，含有高浓度海藻的物统离开海藻生物带。