夹心结构的表面生长式培养板、培养单元及培养系统的制作方法

专利名称:夹心结构的表面生长式培养板、培养单元及培养系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种夹心结构的表面生长式培养板，包括外板和位于该外板内的芯部，其中，该外板为刚性吸水透水材料板，且其中，该芯部为吸水锁水材料，例如分子筛、玻璃砂、无纺布、高密海绵、棉布、高分子吸水树脂、超吸水性纤维及聚氨酯吸水剂，该芯部设于该两侧外板之间。还涉及包括该培养板的培养单元、表面生长式培养系统。本实用新型解决了微藻培养的光生物反应器系统制造和维护成本昂贵，空间利用率低、生产效率低的问题。本实用新型不仅培养系统经济廉价，而且微藻对光能、碳源及营养的利用效率高，次生代谢物的合成积累速度快，大幅提高了单位占地面积或单位反应器体积或面积生物量产率和次生代谢物产率。
【专利说明】夹心结构的表面生长式培养板、培养单元及培养系统

【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及夹心结构的表面生长式培养板和包括该培养板的培养单元、表面 生长式培养系统。

【背景技术】
[0002] 微藻是指能够进行光合作用的水生浮游藻类。某些微藻本身富含蛋白质，可以作 为水产饵料或畜禽饲料（如螺旋藻）；更重要的，某些微藻在特定条件下能够大量合成次生 代谢物，如油脂、类胡萝卜素、多糖等，这些物质往往是具有极高经济价值的生物活性物质， 可以被用在功能食品、食品添加剂、制药、生物能源等领域。特别是通过微藻大规模培养提 取微藻油脂，进而转化生产生物柴油被认为是解决生物能源生产与固碳减排的最重要途径 之一。
[0003] 微藻培养已有几十年历史，目前的工业化微藻培养为液体浸没式，以大量水作为 微藻生活的支撑介质。主要包括开放式培养池与密闭式光生物反应器（photo-bioreactor， PBR)两种形式。开放式培养池的优点在于建造和运行的成本较低。但由于开放池的光照 面积/体积比较小，液体表面与下部混合较差，只有表层藻细胞能够接受较充足的光照，池 底细胞往往难以接受到充分光照；其次，开放池培养运行水深较浅，一般只有10-30厘米， 使得通气补碳时气液接触时间短，补碳效率低，培养液中溶解二氧化碳（CO 2)的不足使光合 作用受到限制，再一个是开放式升温慢，不能在短时间内升到酶活性最好的温度25°C，经常 错失光利用的最佳时机；而在夜间开放式池内温度自然下降太慢，使藻细胞仍然保持旺盛 的呼吸作用，将白天存储的能量消耗掉，故使藻细胞内有用的代谢物含量太低。因此开放池 培养的细胞生长速度与培养细胞密度均较低，另外其占地还大。与其相比，PBR-般是采用 透光材料（如玻璃、有机玻璃、塑料薄膜等）制成的细薄结构，由于光径小、培养体系光照面 积/体积比较大，所以细胞光照较充分。同时，补碳气体与液体接触时间长，培养液溶解浓 度较高，因而细胞生长速度与培养密度均较开放培养池高。但该类PBR通常造价昂贵、运 行成本高、维护困难、难于大型化，产率在5-30g/m 2/d，远远低于理论预期值100-200g/m2/ d，达不到产业化的理论计算目标，光能利用率低这项微藻大规模培养实现产业化最重要的 直接制约因素仍有待提尚。
[0004] 近年来，出现了一种半干式培养系统，已有专利报道，均采用滤纸、滤布、塑料泡 沫、纤维织物（例如帆布）中的一种或几种作为基质材料，但是该类软质材料具备如下缺 点：1)机械强度低，需要复杂的支撑，不合适大尺寸和空间高度上的放大，只能制成低矮细 薄结构，而往往能自支撑，刚性较高的多孔材料其锁水性又比较有限，无法很好地满足微藻 生长所需的营养液量；2)现有的滤布和纤维织物等表面湿度不均匀，微藻生长不牢固；并 且3)现有的滤布和纤维织物等不耐循环使用，需要经常更换，增加成本，4)现有的滤布和 纤维织物等容易掉落纤维等杂质；另外，5)这些柔性材料在作为培养板表面材料时，其生 物兼容性、和耐化学腐蚀性等方面都具有一定局限性。因此目前此类培养系统没有进入大 规模生产的可能。
[0005] 鉴于现有技术的上述缺点，本实用新型拟采用一种新型的表面生长式培养系统和 表面生长式培养方法。 实用新型内容
[0006] 为解决上述问题，本实用新型一方面提供一种夹心结构的表面生长式培养板，其 包括外板和位于外板内的芯部，其中，该外板为刚性透水材料板，且其中该芯部为吸水锁水 材料，例如分子筛、玻璃粉或玻璃砂，该芯部设于该两侧外板之间。
[0007] 在本实用新型的一个是实施例中，所述外板设有嵌入该芯部的连接件，使该芯部 能够固定于该两侧外板之间。
[0008] 优选的，其中分子筛、玻璃粉或玻璃砂芯部是将分子筛、玻璃粉或玻璃砂事先通过 一定压力预压成一块板状结构，再设置于该两侧外板之间，芯部强度较小，主要用于吸水保 水作用。该外板的强度较大，主要用于直接面对外部环境，并供微藻附着，可供将芯部所吸 收的培养液吸收渗出至外表面。
[0009] 在本实用新型的一个是实施例中，所述外板为透水陶瓷板、水泥板、陶土烧制板、 青石、青砖板、红砖板或瓦材板。
[0010] 优选的，所述外板为采用多微孔性的基质和粘合剂压合而成硬质多孔板材，所述 基质材料为分子筛、粘合剂包含铝石。
[0011] 优选的，所述芯部为分子筛、玻璃砂、无纺布、高密海绵、棉布、高分子吸水树脂、超 吸水性纤维或聚氨酯吸水剂。
[0012] 在本实用新型的一个是实施例中，所述芯部中埋入骨架以支撑该培养板和用于引 导培养液。
[0013] 优选的，所述骨架为细小管道、网络等的形式。
[0014] 优选的，所述外板的表面设为凹凸面，以增加其表面积，可以附着更多的藻粒；其 中凹凸面为波浪形的表面。
[0015] 本实用新型同时还提供了一种培养单元，该培养单元包括前述任一实施方案的夹 心结构的表面生长式培养板及其固定装置。
[0016] 优选的，该培养单元包括多个所述夹心结构的表面生长式培养板，该多个夹心结 构的表面生长式培养板组成单个平板形状。
[0017] 在上述构思的基础上，本实用新型还涉及一种表面生长式培养系统，其包括：至少 一个前述任一实施方案的培养单元和培养液循环装置。
[0018] 优选的，所述培养单元为至少两个，相邻培养单元之间设置有光源装置，该光源装 置与所述培养单元平行地设置；或者，所述各培养单元平行放置形成阵列，而将一光源装 置设于该阵列的一侧，与各该培养单元垂直。
[0019] 优选的，所述光源为自然光或人工光源，所述人工光源为双面光源或单面光源。
[0020] 优选的，光源的波长处于660_680nm范围。
[0021] 优选的，所述培养液循环装置包括培养液池、循环泵、供液装置以及培养液回收装 置，所述培养液池中的培养液通过循环泵输送至所述供液装置，所述供液装置设于所述夹 心结构的表面生长式培养板上方，并以喷淋、滴漏或渗漏的方式给夹心结构的表面生长式 培养板提供培养液，所述培养液回收装置设于所述夹心结构的表面生长式培养板的下方， 用以收集由夹心结构的表面生长式培养板渗出或未被吸收的培养液，并通过管道返回至培 养液池。
[0022] 优选的，所述培养液循环装置还包括培养所需的营养物质的混入装置。
[0023] 优选的，所述夹心结构的表面生长式培养板与培养液回收装置中的培养液接触。
[0024] 优选的，所述培养液循环装置包括培养液池、压力罐、空气压缩气源、供液装置以 及培养液回收装置，所述压力罐进液口与所述培养液池连接，用于暂存一定量的培养液， 该空气压缩气源与该压力罐进气口连接能够对压力罐增压，使培养液从出液口输出，该压 力罐的出液口与该供液装置连接，所述供液装置设于所述夹心结构的表面生长式培养板上 方，并以喷淋、滴漏或渗漏的方式给夹心结构的表面生长式培养板提供培养液，所述培养液 回收装置设于所述夹心结构的表面生长式培养板的下方，用以收集由夹心结构的表面生长 式培养板渗出或未被吸收的培养液，并通过管道返回至培养液池。
[0025] 优选的，所述压力罐连接一个液位计，该空气压缩气源连接至该压力罐的管路上 设有减压阀、截止阀；该压力罐连接至供液装置的管路上设有压力表；该压力罐的排气口 设有截止阀；该培养液池与该压力罐之间的管路上设有截止阀。
[0026] 优选的，所述微藻包括小球藻、螺旋藻、绿藻、栅藻、等鞭金藻、微拟球藻或血球藻。
[0027] 优选的，环境湿度为65% -75%，温度为26-28°C。
[0028] 为进行表面生长式培养，本实用新型将采用一种具有刚性透水性外板和具有保水 渗水性的芯部，例如米用分子筛、玻璃粉或玻璃砂制成芯部的夹心结构的表面生长式培养 板。该刚性透水性外板用于渗出培养液，该芯部用于保持培养液。
[0029] 这种夹心结构的表面生长式培养板具有很好的吸水/渗水性能，因此其吸收的培 养液可被分子筛芯部储备起来而为刚性渗水外板提供供给，其芯部及外板所具有的孔径允 许水分子在材料的内部网络充分循环流动，且由于水分流动的带动作用，培养所需的营养 小分子物质均可通过扩散到达外板的表面实现均匀分布，而粒径较大的微藻藻种，不容易 反向渗入至培养板的内部，又由于上述培养板的亲水性，其电荷允许大量的微藻藻种附着 (类似苔藓等生长在水中的石壁上）。另外，这种培养板板的密度比较低、强度和刚性较高， 相对于现有的滤布、滤纸或帆布等具有如下效果：（1)培养板自身为刚性，可以简单的方式 实现自支撑（只需简单地对其底部固定就可以直立），在空间高度和尺寸上更容易实现，无 需如帆布等必须依赖复杂的支撑框架，可以节省系统所占空间和成本；（2)表面湿度均匀， 微藻生长牢固，不容易受到环境影响而脱落；（3)可耐环境因素影响，耐腐性好，重复利用 率高，降低成本；(4)不会有纤维等杂质混入收获的藻产物中；（5)吸水和保水性能好，有利 于微藻生长繁殖逐渐增加的对培养液消耗的要求。
[0030] 本实用新型的保水性的芯部较佳是以分子筛为基质，分子筛通常是由T04(T = Si，P，Al，Ge等）四面体构成的具有微孔结构的晶态无机固体，具有不同的笼或孔状结构 (孔径通常小于2nm)。由于分子筛能将比其孔径小的分子吸附到空穴内部，而把比孔径大 的分子排斥在其空穴外，起到筛分分子的作用，故得名分子筛。沸石分子筛的实际用途是 非常广泛的，比如它可以用作吸附剂、离子交换剂，尤其是可以用作石油裂解催化剂，这是 人们开发具有良好催化活性和选择性沸石分子筛的动力。当然，随着人们对分子筛研宄的 不断深入，其应用范围也得到进一步的拓展，比如可以用作电池材料、药物载体等等。沸石 分子筛的这些特性主要依赖于其机构和组成方面的特征，例如孔道的多维性、孔的尺寸、孔 容、阳离子的数目和位点、Si/Al比例等，可以说分子筛的性能是这几种因素的综合作用的 体现。与一般常用的固体吸附剂如硅胶、活性炭、活性氧化铝等相比，分子筛在吸附性能方 面有两个显著的特点，一个是选择性吸附，另一个是高效率吸附。
[0031] 由于组成元素主要是亲水性元素以及多维的孔道结构，分子筛具有良好的水吸附 性能。其吸附方式主要为物理吸附，而且被吸附的水分子主要储藏于分子筛的孔道中，因此 在吸水前后分子筛材料体积并没有明显变化。同时，分子筛在水分子连续输送方面也具有 很好性能，这是分子筛能够在较长时间内使内部和表面保持均一湿度的原因。此外，分子筛 还有一项重要的特性是能够在水分子的协助下，对金属离子表现出良好的传输性能，使材 料内部的离子能够源源不断地向表面进行输送。这些特点决定了分子筛在半干法微藻培养 方面具有产业化应用的潜力。
[0032] 本实用新型提供的表面生长式培养系统耗水量比较低、微藻细胞生长较快、收获 便利及总体能耗低，具体优势如下：
[0033] 1)本实用新型采用的是半干法微藻培养系统，我们将微藻接种于夹心结构的表面 生长式培养板的外板的表面后，利用供液系统向分子筛、玻璃砂或玻璃粉芯部源源不断地 注入营养液，营养液经过芯部内部达到外板表面，供藻细胞生长。这样就避免了传统光生 物反应器中水的大量使用，减少了动力系统的能耗；减少了管道设计；减少了单位生物质 产量的占地面积；同时，通过使微藻生长浓度极大地提高，也简化了传统微藻后期收获中浓 缩、离心、过滤等工艺，提高了生产效率、降低运营成本；
[0034] 2)本实用新型中所使用光源直接照射到微藻细胞，而不需要透过水体和承载水 体的容器，因此光能量衰减较少，相对传统光生物反应器，大幅度提高了光能利用率，同时 大幅度提高了微藻生长速率和品质，这是微藻生物能源产业化的关键一步；
[0035] 3)传统管式光生物反应器需要对水、藻混合物进行搅拌，以保证微藻在充足的光 照条件下充分生长，能耗和成本较高。而本实用新型所涉及的培养系统不需通过搅拌来避 免藻细胞沉降、实现藻细胞充分生长，从而减少了能耗，节约了成本；
[0036] 4)相对于其他光生物反应器，半干法光生物反应器可以便捷地改变微藻生长环 境。微藻的生长（生物量积累）和代谢物的产生（如油脂）一般是两个分开的过程，因为 它们的环境要求不相同，细胞生长需要高氮环境，而油脂积累则需要低氮等胁迫环境。目前 常用的方法是等到培养基体系内原有氮源消耗完毕时才逐步转化为缺氮诱导环境，往往需 要10天以上；若生长已近平台期，想快速进入油脂累积阶段，只有先采集藻细胞后再转入 低氮或无氮培养基中进行油脂代谢，这个工作量很大，而且能耗高。在本项实用新型中，我 们可以根据微藻生长情况随时改变生长环境，以实现微藻生物量的积累或油脂累积。
[0037] 5)使用本实用新型材料的半干法培养体系相对现有的半干法培养基质材料相比 具有明显的优势：
[0038] 5a)夹心结构的表面生长式培养板其外板和芯部强的吸水性、透水性（由于外板 内具有数个内部连通的微小管道），从而可以为微藻的培养、生长源源不断地提供水分和其 他营养成分，这是由于水蒸腾导致的虹吸作用使空道快速补水，通过良好的虹吸性能，使得 表面的湿度均一；而且由于分子筛、玻璃砂或玻璃粉规格均一，实现液体流动快速均匀吸水 性；
[0039] 5b)外板强度高，可以实现自支撑，只需简易的支撑结构支持，而芯部分子筛、玻 璃砂或玻璃粉的吸水性和透水性较强，使得复合板兼具机械强度和生物培养性能方面的优 占 .
[0040] 5c)抗腐蚀性好，从而在收获后或污染后，可耐受消毒剂，从而保证其循环使用性 好；以及
[0041] 5d)成本低，分子筛、玻璃砂或玻璃粉材料加工制造工艺目前相对成熟，而且可以 选用的原材料可来自本欲填埋处理的废渣。
[0042] 由上述优点可见，这在很大程度上克服了微藻培养规模化所遇到的技术瓶 颈一一装备大型化和提高空间利用率障碍，使微藻生物能源产业化具有可能性。
[0043] 6)可利用多块夹心结构的表面生长式培养板组成面积较大的培养板阵列，降低了 复合培养板的制造成本。
[0044] 7)另外一个额外的好处在于，不仅可降低做催化剂用的废料例如分子筛、玻璃砂 或玻璃粉的处理成本，起到环境保护作用，而且还低成本地进行了环境治理。
[0045] 综上所述，本实用新型解决了微藻培养的光生物反应器系统制造和维护成本昂 贵，空间利用率低、生产效率低的问题。本实用新型中，不仅培养系统经济廉价，而且微藻对 光能、碳源及营养的利用效率高，次生代谢物的生成速度快，大幅提高了单位占地面积生物 量产率和次生代谢物产率。

【附图说明】

[0046] 图1是根据本实用新型的夹心结构的表面生长式培养板的实施例的示意图；
[0047] 图2是图1的复合培养板的断面图；
[0048] 图3是根据本实用新型的包括图1的复合培养板的培养单元的示意图；
[0049] 图4是根据本实用新型的包括图3的培养单元的培养系统的一实施例的示意图； 和
[0050] 图5是根据本实用新型的包括图3的培养单元的培养系统的另一实施例的示意 图。

【具体实施方式】
[0051] 需要说明的是本实用新型中"刚性"所指代的含义是指相对于帆布、纤维布或海绵 具有更大硬度的材质，包括但不限于"透水陶瓷板、水泥板、陶土烧制板、青砖板、红砖板及 瓦材板"等这些建筑施工用的刚性材质，这些材质的特点是皆可在竖直方向无特殊支撑架 的状态下实现自支撑、且耐腐蚀性强。
[0052] 为了更进一步说明本实用新型的技术方案及其效果，以下结合具体实施例加以说 明：
[0053] 〈夹心结构的表面生长式培养板〉
[0054] 图1和图2示出了本实用新型的夹心结构的表面生长式培养板1。该夹心结构的 表面生长式培养板1包括外板101和芯部102。如图所示，位于外部的两个外板101与外板 101之间的芯部102形成夹心式结构，外板101可为刚性透水材料板，具有较好的透水性，同 时具有较高的刚度和强度。外板101的材料包括但不限于透水陶瓷板、青石板、水泥板、陶 土烧制板、青砖板、红砖板或瓦材板等。芯部102可为吸水透水填充材料，包括但不限于分 子筛、玻璃砂、无纺布、高密海绵、棉布、高分子吸水树脂、超吸水性纤维及聚氨酯吸水剂。外 板101可通过嵌入芯部102的连接件104而连接至芯部102。
[0055] 芯部102中可埋入骨架以支撑该培养板并起到引导培养液的作用。骨架包括管 道、网络等的形式。
[0056] 如图2所示，培养液103进入芯部102,芯部102吸收培养液后呈饱和态，培养液从 芯部表面渗出进入外板101，培养液透过外板101可供给外板101表面的微藻生长。
[0057] 外板101还可用一些多微孔性的基质材料和添加剂制作成一种硬质多微孔板，所 采用添加剂包括粘结剂，基质材料为分子筛、玻璃砂或青石等等；其中的添加剂为铝石，或 者铝石、田菁粉和硝酸的混合物。采用分子筛制作外板101时，分子筛较佳选择具有5 A? 2nm的孔径的分子筛，例如分子筛beta分子筛或ZSM-5分子筛。通过混合基质和粘合剂、添 加剂等，再压合制成具有多孔道的外板101。其中外板101的孔径大小影响渗水速度，可通 过调节分子筛的粒径、压力大小、粘合剂含量等方式来调节外板101的孔径大小。
[0058] 〈培养单元〉
[0059] 图3为培养单元100的示意图。培养单元可包括夹心结构的表面生长式培养板1、 固定装置2,所述固定装置2可包括相对的固定组件21和22,固定组件21和22之间形成可 固定夹心结构的表面生长式培养板1的孔隙23,培养板1可自上方移出该固定装置2。培 养单元100可包括多个夹心结构的表面生长式培养板1的阵列，其形成较大的平面培养板 组件。
[0060] 〈表面生长式培养系统实施例1>
[0061] 结合图4示出了本实用新型的培养系统的一实施例。
[0062] 图4的表面生长式培养系统IOOOa可包括多个如图3所示的培养单元100和设置 在培养单元100之间光源装置8,以及为培养单元100提供培养液的培养液循环装置9a。
[0063] 图4中的多个培养单元100设置为相互平行且间隔开一距离。每两个培养单元 100之间设置至少一光源装置8。光源装置可为双面光源，对两侧的培养单元进行照射。光 源装置8也可根据需要为单面光源。
[0064] 图4的表面生长式培养系统IOOOa包括培养液循环装置9a，该培养液循环装置9a 包括培养液池6、循环泵7、设置在所述夹心结构的表面生长式培养板1下方的培养液回收 装置3、以及设置在所述培养板1上方的供液装置。培养液回收装置3用于收集未被培养 板1吸收或自培养板1渗出的培养液，并将收集的培养液返回至培养液池6。当培养系统 IOOOa工作时，循环泵7启动，将培养液池6中的培养液通过管道输送至供液装置4,供液装 置4设置在夹心结构的表面生长式培养板1的上方，供液装置4可具有孔、缝隙等出口，使 培养液以滴漏、渗漏等形式进入夹心结构的表面生长式培养板1 ;而夹心结构的表面生长 式培养板1下部与培养液回收装置3内的培养液相接触，培养液通过毛细作用浸润夹心结 构的表面生长式培养板1下部一段区域，使得培养板1处于半干状态。
[0065] 夹心结构的表面生长式培养板1的低端侧缘可密封在培养液回收装置3中，
[0066] 夹心结构的表面生长式培养板1的顶端侧缘可密封或被罩设于供液装置4中。作 为替换，供液装置4可在竖直方向与夹心结构的表面生长式培养板1间隔开一段距离，以使 得培养液从供液装置4喷淋、滴落至夹心结构的表面生长式培养板1。
[0067] 培养液循环装置9a还可包括二氧化碳混入装置，用于将二氧化碳混入到培养液 中。
[0068] 〈表面生长式培养系统实施例2>
[0069] 结合图3和图5说明本实用新型的另一培养系统。图5是根据本实用新型的包括 图3的培养单元的表面生长式培养系统的另一实施例IOOOb的示意图。与图4所示的实施 例类似，培养系统IOOOb也可包括一个或多个图3的培养单元100。具体地，培养系统IOOOb 可包括培养单元100、培养液回收装置3、供液装置4、培养液池6、压力罐11、空气压缩气源 12、液位计13、截止阀14、截止阀15、减压阀16、排气阀17、和压力表18。
[0070] 图5所示的，表面生长式培养系统IOOOb包括培养液循环装置9b，所述培养液循环 装置9b中可选采用空气压缩方式。该空气压缩方式所用装置为本领域可选的其他压力泵 替代装置，可选但不限于包括压力罐11、空气压缩气源12、液位计13以及配套阀门，优选截 止阀14、15,减压阀16等。通过将在压力罐11内储备足量培养液的条件下，将循环装置9b 中其上游阀门15关闭，截止阀14开启，通过启动空气压缩气源12使压力罐11内培养液在 循环装置9b中输送至供液装置4,可选用压力表18监测，供液装置4以喷淋、滴漏或渗漏的 方式给夹心结构的表面生长式培养板1提供培养液，从而使含培养所需营养物质的培养液 浸润整个夹心结构的表面生长式培养板1，培养液回收装置3位于夹心结构的表面生长式 培养板的下方，未被夹心结构的表面生长式培养板1吸收的培养液流至培养液回收装置3， 培养液回收装置3中的培养液通过管道回流至培养液池6。
[0071] 〈表面生长式培养系统的操作〉
[0072] 本实用新型的表面生长式培养系统IOOOa(图4)可被操作以培养微藻，可包括以 下步骤。
[0073] 通过培养液循环装置9a使得供液装置4具有包含C02微泡的培养液，供液装置4 以喷淋、滴漏或渗漏的方式给夹心结构的表面生长式培养板1提供培养液；
[0074] 使夹心结构的表面生长式培养板1与培养液回收装置3中的培养液保持接触，从 而使含C02微泡的培养液浸润整个夹心结构的表面生长式培养板1 ;
[0075] 在夹心结构的表面生长式培养板1表面接种微藻；
[0076] 利用所述光源装置8照射所述培养板，并设置培养系统IOOOa周围的环境湿度和 温度，使得微藻生长。
[0077] 本实用新型的另一实施例的表面生长式培养系统IOOOb(图5)可被操作以培养微 藻，可包括以下步骤：
[0078] 1)排气阀17打开，截止阀14和截止阀15关闭，减压阀16压力调至0MPa(减压阀 16在0-1. OMPa范围内可调）。
[0079] 2)在培养液回收池 6添加一定体积量的培养液。
[0080] 3)打开截止阀15,培养液从培养液回收池6流入压力罐11，液面至截止阀14相连 的管路入口以下。
[0081] 4)关闭截止阀15和排气阀17,打开截止阀14,调整减压阀16的压力，压力罐11 内的培养液会逐渐流入供液装置4,为培养板1提供微藻所生长所需要的培养液。（其中， 根据培养板1上微藻生长情况和压力表18显示的压力，将减压阀16的压力调整到适当的 值。）
[0082] 5)流经培养液回收装置3的培养液返回到培养液回收池 6中，对培养液回收池 6 中的成分进行实时监测，如果成分达不到培养要求，及时补充相应的培养液成分。
[0083] 6)压力罐11中安装有低液位检测的液位计13,当液位低于设定的液位后，将排气 阀17打开，截止阀15打开，截止阀14关闭，培养液从培养液回收池6流入压力罐11。
[0084] 重复步骤3)-步骤5)的过程，实现对培养板上微藻不间断供给培养液。
[0085] 〈微藻培养实施例〉
[0086] 实施例1本实用新型夹心结构的表面生长式培养板及对照的制备
[0087] 首先，沸石分子筛作为芯部设置在透水性陶瓷外板之间形成夹心结构的表面生长 式培养板，沸石分子筛可以预先压制在一起形成板状结构，以便设置在外板之间。所述夹心 结构的表面生长式培养板尺寸为1米*2米*3厘米，其中陶瓷外板厚度0. 5厘米。
[0088] 设置对照：对照帆布，尺寸与所述夹心结构的表面生长式培养板相当。
[0089] 实施例2吸水率比较
[0090] 表1吸水率比较

【权利要求】
1. 一种夹心结构的表面生长式培养板，其特征在于，包括外板和位于外板内的芯部， 其中，该外板为刚性透水材料板，且 其中，该芯部为吸水锁水材料，该芯部设于该两侧外板之间。2. 根据权利要求1所述的夹心结构的表面生长式培养板，其特征在于，所述芯部为分 子筛、玻璃砂、无纺布、高密海绵、棉布、高分子吸水树脂、超吸水性纤维或聚氨酯吸水剂。3. 根据权利要求2所述的夹心结构的表面生长式培养板，其特征在于，所述外板设有 嵌入该芯部的连接件，使该芯部能够固定于该两侧外板之间。4. 如权利要求1或3所述的夹心结构的表面生长式培养板，其特征在于，所述外板为透 水陶瓷板、青石、水泥板、陶土烧制板、青砖板、红砖板或瓦材板。5. 如权利要求1或3所述的夹心结构的表面生长式培养板，其特征在于，所述外板为采 用多微孔性的基质和粘合剂压合而成硬质多孔板材，所述基质材料为分子筛、粘合剂包含 铝石。6. 如权利要求1或3所述的夹心结构的表面生长式培养板，其特征在于，所述芯部中埋 入骨架以支撑该培养板和用于引导培养液。7. -种培养单元，其特征在于，该培养单元包括如权利要求1-6中任一项所述的夹心 结构的表面生长式培养板及其固定装置。8. 如权利要求7所述的培养单元，其特征在于，该培养单元包括多个所述夹心结构的 表面生长式培养板，该多个夹心结构的表面生长式培养板组成单个平板形状。9. 一种表面生长式培养系统，其特征在于， 该培养系统包括： 至少一个如权利要求7或8所述的培养单元，和 培养液循环装置。10. 如权利要求9所述的表面生长式培养系统，其特征在于，所述培养单元为至少两 个，相邻培养单元之间设置有光源装置，该光源装置与所述培养单元平行地设置；或者，所 述各培养单元平行放置形成阵列，而将一光源装置设于该阵列的一侧，与各该培养单元垂 直。11. 如权利要求10所述的表面生长式培养系统，其特征在于，所述光源为自然光或人 工光源，所述人工光源为双面光源或单面光源。12. 如权利要求9-11任一项所述的表面生长式培养系统，其特征在于，所述培养液循 环装置包括培养液池、循环泵、供液装置以及培养液回收装置，所述培养液池中的培养液通 过循环泵输送至所述供液装置，所述供液装置设于所述夹心结构的表面生长式培养板上 方，并以喷淋、滴漏或渗漏的方式给夹心结构的表面生长式培养板提供培养液，所述培养液 回收装置设于所述夹心结构的表面生长式培养板的下方，用以收集由夹心结构的表面生长 式培养板渗出或未被吸收的培养液，并通过管道返回至培养液池。13. 如权利要求12所述的表面生长式培养系统，其特征在于，所述培养液循环装置还 包括培养所需的营养物质的混入装置。14. 如权利要求12所述的表面生长式培养系统，其特征在于，所述夹心结构的表面生 长式培养板与培养液回收装置中的培养液接触，使培养液回收装置中的培养液通过毛细作 用浸润该夹心结构的表面生长式培养板的下部的部分区域。15. 如权利要求9-11任一项所述的表面生长式培养系统，其特征在于，所述培养液循 环装置包括培养液池、压力罐、空气压缩气源、供液装置以及培养液回收装置，所述压力罐 进液口与所述培养液池连接，用于暂存一定量的培养液，该空气压缩气源与该压力罐进气 口连接以对压力罐内增压，将压力罐内的培养液压出输送至各该供液装置，所述供液装置 设于所述夹心结构的表面生长式培养板上方，并以喷淋、滴漏或渗漏的方式给夹心结构的 表面生长式培养板提供培养液，所述培养液回收装置设于所述夹心结构的表面生长式培养 板的下方，用以收集由夹心结构的表面生长式培养板渗出或未被吸收的培养液，并通过管 道返回至培养液池。16. 如权利要求15所述的表面生长式培养系统，其特征在于，所述压力罐连接一个液 位计，该空气压缩气源连接至该压力罐的管路上设有减压阀、截止阀；该压力罐连接至供液 装置的管路上设有压力表；该压力罐的排气口设有截止阀；该培养液池与该压力罐之间的 管路上设有截止阀。17. 如权利要求9所述的表面生长式培养系统，其特征在于，所述培养单元的夹心结构 的表面生长式培养板的外表面用于附着微藻藻种。18. 如权利要求17所述的表面生长式培养系统，其特征在于，所述微藻包括小球藻、螺 旋藻、绿藻、栅藻、等鞭金藻、微拟球藻或血球藻。
【文档编号】C12M1-00GK204298380SQ201420640923
【发明者】胡强, 郭惠平, 张嗣亿, 喻正保 [申请人]国家开发投资公司, 中国电子工程设计院