一种用于扩增浮游植物的设备及其扩增方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种船舶压载水生物处理技术，具体涉及一种用于扩增浮游植物的设备及其扩增方法。
【背景技术】
[0002]为了有效防止船舶压载水引起的外来物种入侵，2004年，国际海事组织(MO)通过了《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》。“公约”规定，按照压载水量的不同，从2009年始，部分新船必须安装压载水处理装置，并对现有船舶追溯实施，到2017年，所有远洋船舶必须都安装压载水处理装置。该装置必须经过陆基试验，获得型式认可，才能安装上船。
[0003]压载水管理系统认可导则(G8)是各国主管机关或其指定的机构，用以评估压载水管理系统是否满足《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》规则D-2规定的标准。其中导则(G8)附件的第二部分一一对压载水管理系统进行认可的测试和性能规范，对陆基试验的测试用水有很高的要求，陆基实验的流入水中浮游生物必须达到一定的指标，其中最小尺寸小于50 μ m但大于10 μ m的测试生物总体密度最佳为14个/ml、至少不小于10 3个/ml，并应至少包括3个门类的5个物种；而天然海水中浮游生物种类及浓度达不到此要求，尤其在水温低于15°C的条件下，更是无法满足要求。因此需要培养大量浮游生物满足导则的要求。
[0004]目前一种方法是:主要采用水泥池开放式培养方式扩增浮游生物，这种方式占地面积大，藻液与空气接触面积大，容易受敌害生物污染，且受外界温度的影响很大。另一种方法是:实行拖网技术使流入水达到标准，此方法受季节影响大，当海水生物低值期时，拖网工作量大，且种群等难易控制。
[0005]发明目的
[0006]根据以上现有技术的不足，本发明提供一种用于扩增浮游植物的设备及其扩增方法，本发明不受外界温度的影响，具备自动化控制系统，装置结构紧凑，占地面积小，能迅速扩增达到高密度浮游植物，添加到陆基实验的对照舱及处理舱中使得流入水满足G8导则要求，确保陆基试验能有效进行。
[0007]本发明所述的一种用于扩增浮游植物的设备，包括储存罐、过滤装置、一级培养装置、若干个二级培养罐、若干个三级培养罐；其中，所述的一级培养装置连接有若干个二级培养罐，每个二级培养罐均串联有若干个三级培养罐；所述的储存罐出水口与过滤装置的入水口相连，过滤装置的出水口分别与一级培养装置、每一个二级培养罐和每一个三级培养罐相连。
[0008]本发明中，一级培养装置为用于保种的光照培养箱，储存罐用于储存海水，过滤装置用于将海水做过滤处理，二级培养罐用于浮游植物批量扩增，三级培养罐用于浮游植物大批量扩增。
[0009]其中，优选方案如下:
[0010]二级培养罐和三级培养罐均内置有控温装置、照明装置和通氧装置；所述的控温装置包括加热装置、冷凝管和热电偶，冷凝管与外置的压缩机相连，所述的照明装置包括光照装置和光电传感器，所述的通氧装置与外置的气泵相连。
[0011]还包括有自动化控制系统，所述的自动化控制系统LCD显示屏、按键、单片机控制系统、485通讯端口 ；
[0012]其中，加热装置信号输入端与485通讯端口的信号输出端相连，热电偶的信号输出端与485通讯端口的信号输入端相连，压缩机的信号输入端与单片机控制系统的信号输出端相连；所述的照明装置包括光照装置和光电传感器；光照装置信号输入端与485通讯端口的信号输出端相连，光电传感器的信号输出端与485通讯端口的信号输入端相连；所述的通氧装置与外置的气泵相连；气泵的信号输入端与单片机控制系统的信号输出端相连。
[0013]二级培养罐与三级培养罐、以及两者管路之间的连接件和阀门采用高分子材质，如PPR、PPV，管道泵采用耐海水腐蚀的管道泵。管道泵可以为不锈钢泵。阀门优选为隔膜阀球形阀门，隔膜阀球形阀门切割力最小、对藻伤害最小。
[0014]本发明装置适用的外界温度范围-15°C?45°C，所以此装置的应用保证了扩增过程不受外界温度的影响。
[0015]本发明所述的扩增浮游植物的方法，包括以下步骤:
[0016](I)将储存罐中的海水流通到过滤装置，将>10 μπι的生物过滤掉；
[0017](2)经过滤处理后的海水泵入到二级培养罐和三级培养罐中，通过自动化控制系统控制二级培养罐和三级培养罐中的温度、光照及通氧量，其中，温度为18°C -24°C，控制精度±1°C，光照强度控制在13-1O4Ix,通氧时间为12-24小时/天，通过通氧装置的曝气管路布置确保了浮游植物的需氧量，并利用气体的搅动促进了浮游植物的均匀分布；
[0018](3)向二级培养罐和三级培养罐中的海水加入藻类培养液；
[0019](4) 一级培养装置将其中的藻类泵入到二级培养罐和三级培养罐中，进行培养。
[0020]其中，优选方案如下:
[0021]步骤(3)中所述的藻类培养液为每升海水中加入NaN0350_80mg、NaH2PO4L 2-2.2mg、KH2PO4L 4-2.6mg、Zn (NO3) 2.6H20 30_36mg、MnCL2.4H20 100_186mg、CuSO4.5H20 7-12mg、FeC6H5O7.5H20 2500_4200mg、Na2MoO4.2H20 5.2-7.3mg、CoCL2.6H208-15mg、Na2EDTA 3.6-4.8mg、青霉素 2-9 X 104U、维生素 B12 0.5mg、维生素 BI 10mg 和维生素H 0.5mg。本配方设置合理，藻细胞生长速度快，培养出的藻类密度达到最大化，实现了更加优异的培养效果，具有规模化的应用前景。
[0022]扩增过程采用逐级扩大过程，二级培养罐与三级培养罐的接种量为1:3?1:10。通过本发明使得浮游植物在最短时间内实现大规模高密度培养。
[0023]本发明的优点在于:装置不受温度的限制，具备自动化控制，易于操作、成本低、维护简便，且安全耐腐蚀，结构紧凑，占地面积小。适用于大规模海洋浮游植物的扩增，同时也适用于其它种类的浮游生物的扩增，可进行不同种类浮游生物的同时扩增。
【附图说明】
[0024]图1为本发明的工艺流程图；
[0025]图2为本发明二级培养罐或三级培养罐的结构框图。
【具体实施方式】
[0026]以下结合实施例和附图对本发明做进一步说明。
[0027]实施例1:
[0028]如图1和图2所示，一种用于扩增浮游植物的设备，包括储存罐、过滤装置、一级培养装置、若干个二级培养罐、与二级培养罐数量相等的三级培养罐；其中，所述的一级培养装置连接有若干个二级培养罐，每个二级培养罐均串联有一个三级培养罐；所述的储存罐出水口与过滤装置的入水口相连，过滤装置的出水口分别与每一个二级培养罐和三级培养罐相连。
[0029]本发明中，一级培养装置为用于保种的光照培养箱，储存罐用于储存海水，过滤装置用于将海水做过滤处理，二级培养罐用于浮游植物批量扩增，三级培养罐用于浮游植物大批量扩增。
[0030]还包括有自动化控制系统，所述的自动化控制系统LCD显示屏、按键、单片机控制系统、485通讯端口 ；
[0031]二级培养罐和三级培养罐均内置有控温装置、照明装置和通氧装置；所述的控温装置包括加热装置、冷凝管和热电偶，冷凝管与外置的压缩机相连，其中，加热装置信号输入端与485通讯端口的信号输出端相连，热电偶的信号输出端与485通讯端口的信号输入端相连，压缩机的信号输入端与单片机控制系统的信号输出端相连；所述的照明装置包括光照装置和光电传感器，其中，光照装置信号输入端与485通讯端口的信号输出端相连，光电传感器的信号输出端与485通讯端口的信号输入端相连；所述的通氧装置与外置的气泵相连，其中，气泵的信号输入端与单片机控制系统的信号输出端相连。
[0032]二级培养罐与三级培养罐、以及两者管路之间的连接件和阀门采用高分子PPV材质，管道泵采用耐海水腐蚀的管道泵。管道泵为不锈钢泵。阀门为隔膜阀球形阀门，隔膜阀球形阀门切割力最小、对藻伤害最小。
[0033]本装置适用的外界温度范围_15°C?45°C，所以此装置的应用保证了扩增过程不受外界温度的影响。
[0034]实施例2:
[0035]应用实施例1所述的设备，进行浮游植物扩增。天然海水中10_50μπι浮游生物密度为2个/ml，将天然海水通过10 μ m滤网的过滤装置，进入二级培养罐500L，进入三级培养罐5m3，用控温装置控制水温为21°C _22°C，打开光照装置，设置光照强度为2 X 13Ix,置入曝气管通氧，每升海水中加入培养基量为:NaN0370mg，NaH2PO4L 2mg，KH2PO4L 4mg，Zn(NO3)2.6H20 36mg，MnCL2.4H20 160mg，CuSO4.5H20 10mg，FeC6H5O7.5H20 4200mg，Na2MoO4.2H20 5.2mg, CoCL2.6H20 13mg, Na2EDTA 3.6mg,青霉素 2 X 14U,维生素 B12 0.5mg,维生素BI 10mg,维生素H 0.5mg。将光照培养箱中的5L大扁藻及5L三角褐酯藻倒入二级培养罐中生长5天，之后将二级培养罐中的大扁藻通过泵打到三级培养罐中进行培养4天，分别注入陆基实验的250m3处理舱和对照舱中，检测流入水中10-50 ym浮游生物