模块化内置光源式养殖装置的制作方法

本实用新型涉及光合微生物培养技术领域，具体涉及一种模块化内置光源式养殖装置。

背景技术：

光合微生物是一类能够利用光进行光合作用的生物，例如光合细菌和微藻。微藻是一类在水中生长的种类繁多且分布极其广泛的低等植物，它是由阳光驱动的细胞工厂，通过微藻细胞高效的光合作用，吸收CO2，将光能转化为脂肪或淀粉等碳水化合物的化学能，并放出O2。利用微藻生产生物能源与化学品有望同时达到替代化石能源、减少CO2排放等目的。由于微藻具有极高的生产效率，近年来得到人们的广泛关注。

微藻的另一个特点是许多微藻种类，例如小球藻、栅藻、单针藻、螺旋藻等不仅可以利用光能自养培养，还可以利用有机碳源、如葡萄糖化能异养培养，还可以同时进行光能自养与化能异养的兼养培养。当微藻进行异养或兼养培养时其效率远高于自养培养。尤其是对于微藻的兼养培养，可以同时利用光能和有机碳的化学能，高效地生产特定的微藻生物质，如油脂、蛋白质、多糖等，具有十分重要的意义。

自养或兼养培养的光源可以是阳光，也可以是人工光源。由于光照的有效距离有限(仅为15-20cm)，使得藻类培养器的尺寸难以做大，以柱形的养殖袋为例，其满足有效光照距离的最大直径为40cm，这无疑限制了单个养殖袋内培养的藻类的数量。

因此，如何在满足藻类可以接受充分地光照的同时扩大单个养殖装置内用于培养藻类的养殖空间，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种模块化内置光源式养殖装置，在保证养殖袋内的藻类可以接受充分地光照的同时，扩大了单个养殖袋内的养殖空间。

为解决上述技术问题，本实用新型的模块化内置光源式养殖装置，包括顶部敞口的支架、设置在该支架内部的养殖袋和盖设在所述支架的顶部敞口处的防尘盖，所述支架和养殖袋均采用透明材质制成，所述支架为圆柱形，包括底板和侧板，所述底板上还设置有圆柱形的隔板，所述侧板和隔板同轴布置，所述隔板将所述支架从内至外依次分隔为柱形的补光区和环形的养殖区；所述养殖袋包括从内至外依次同轴设置的第一袋体和第二袋体，所述第一袋体和第二袋体均呈圆柱形，且所述第一袋体和第二袋体的底部通过环形的第三袋体连接，所述养殖袋设置在所述支架的养殖区内，所述第一袋体的顶部向外翻折套设在所述隔板的顶部，所述第二袋体的顶部向外翻折套设在所述侧板的顶部；所述隔板的内周设置有若干顶部敞口的容纳腔，各个容纳腔内均设置有补光装置。

本实用新型中，养殖袋内的养殖空间为第二袋体、第一袋体和第三袋体围成的环形区域，当光照的有效距离为20cm时，传统的100cm高的柱形的养殖袋内的养殖空间最大为40000πcm³，而本实用新型中，以第一袋体的直径为10cm、第二袋体的直径为50cm为例，高度为100cm的养殖袋内养殖空间为60000πcm³，比传统的柱形养殖袋增加了50％的养殖空间，有效提高了单个养殖袋内培养微藻的数量；在隔板的内周的容纳腔内设置补光装置，可以在夜晚或者白天光线不充足时，使用补光装置为养殖袋内的微藻补光，以保证微藻可以接受充分地光照。

优选地，所述所述补光装置包括补光支架和与该补光支架连接的第一LED灯条；所述补光支架包括上板、下板和连接在所述上板和下板之间的立板，该立板呈外凸的柱面，且在该立板的内表面设置有反光层。本实用新型将第一LED灯条安装在补光支架上，且补光支架的立板为外凸的柱面，则在第一LED灯条发光时，补光支架的立板会将少数向立板方向发射的光线反射至养殖袋中，以减少光线的损失，有利于节能环保。

优选地，所述第一LED灯条与所述补光支架可拆卸连接，使得补光支架或者第一LED灯条二者之一有损坏时，可以予以替换损坏零件，而无需将补光装置整体替换，有利于降低后期维护成本。

优选地，所述补光支架的下板上设置有凹槽，所述补光支架的上板上设置有与该凹槽对应的开口，所述第一LED灯条的底部插接在所述下板的凹槽内，所述第一LED灯条的顶部设置有一圈第一凸沿，该第一凸沿搭接在所述上板的开口处。这种连接结构较为简单，且安装和拆卸均无需使用工具，便于操作，且第一凸沿搭接在上板的开口处，可以防止光线从该开口处射出，降低了光线的损失。

优选地，所述养殖袋为透光膜袋。

优选地，所述支架的侧板外周可拆卸地包覆有反光膜，在夜晚降临时，将反光膜包覆在支架的侧板外周，则反光膜会将补光装置发出的光线反射回养殖袋内，降低了光线的损失；在白天时，可以将反光膜拆下，便于养殖袋接受自然光线的照射。

优选地，所述隔板的内周圆周均布有若干弧形板，该弧形板与隔板的内壁之间形成所述容纳腔，以便于将补光装置穿设在该容纳腔内。

优选地，所述防尘盖的底部圆周均布有若干第二LED灯条，所述第二LED灯条插入在所述养殖袋的培养液中。增设第二LED灯条，在白天光线不充足时或者夜晚时，为微藻提供双重的补光作用，保证微藻能够正常地进行光合作用；此外，第二LED灯条插入在培养液中，可以形成半径为20cm的光线辐射区，因此，采用这种补光形式时，可以适当增加养殖袋的环形养殖空间的大小，即扩大第一袋体和第二袋体的半径之差，以进一步提高单个养殖袋内的养殖空间。

优选地，所述防尘盖上圆周均布有若干第一通孔，所述第二LED灯条穿设在该第一通孔中，且在所述第二LED灯条的顶部设置有一圈第二凸沿，该第二凸沿搭接在所述第一通孔处。在白天光线不足或者夜晚来临时，可以直接将第二LED灯条从第一通孔处插入到培养液中，而无需取下防尘盖，更加便于操作；此外，在无需使用第二LED灯条时，可以采用其它板形件覆盖在防尘盖上方，以防止微藻产生的氧气从第一通孔处泄漏。

优选地，所述养殖袋的底部设置有与外部连通的环形的曝气管，该曝气管的外径为5-10mm，该曝气管的管壁厚度为0.5-2mm，且在位于所述养殖袋内部的曝气管的管壁上设置有若干直径为0.5-0.9mm的曝气孔。由于在实际操作中难以保证曝气管的安放处于绝对水平的状态，使得位于高处的曝气孔曝气，而位于低处的曝气孔不曝气，导致曝气不均匀，影响微藻的养殖效果，而本实用新型将曝气管的外径、管壁厚度和曝气孔设计为上述数值范围，当曝气管内的压力为对应位置的培养液的压力的某一倍数时，曝气孔才开始曝气，达到了均匀曝气的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型所述模块化内置光源式养殖装置的结构示意图；

图2为本实用新型所述支架的结构示意图；；

图3为本实用新型所述支架的俯视图；

图4为本实用新型所述养殖袋的结构示意图；

图5为本实用新型所述养殖袋的俯视图；

图6为本实用新型所述补光装置的结构示意图；

图7为本实用新型所述补光支架的结构示意图；

图8为本实用新型所述补光支架的立板的结构示意图；

图9为本实用新型所述防尘盖的结构示意图；

图10为本实用新型所述曝气管的结构示意图。

附图标记：

1-支架；2-养殖袋；3-防尘盖；4-容纳腔；5-补光装置；6-反光膜；7-第二LED灯条；8-曝气管；

11-底板；12-侧板；13-隔板；14-补光区；15-养殖区；21-第一袋体；22-第二袋体；23-第三袋体；24-出液口；25-进气口；31-第一通孔；32-第二通孔；41-弧形板；51-补光支架；52-第一LED灯条；71-第二凸沿；72-导线；81-曝气孔；

511-上板；512-下板；513-立板；514-反光层；515-凹槽；516-开口；521-第一凸沿；522-导线。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例提供的模块化内置光源式养殖装置，包括顶部敞口的圆柱形的支架1，该支架1包括底板11和侧板12，在底板11上还设置有圆柱形的隔板13，该隔板13和侧板12同轴布置，隔板13将支架1从内至外依次分隔为柱形的补光区14和环形的养殖区15；在养殖区15内设置有用于养殖微藻的养殖袋2，该养殖袋2包括从内至外依次同轴设置的第一袋体21和第二袋体22，第一袋体21和第二袋体22均呈圆柱形，且第一袋体21和第二袋体22的底部通过环形的第三袋体23连接，上述第一袋体21的顶部向外翻折套设在隔板13的顶部，第二袋体22的顶部向外翻折套设在侧板12的顶部；并在上述支架1的顶部敞口处盖设有防尘盖3。

本实施例中，支架1内设置有环形的养殖区15，并在该养殖区15内设置有与之形状大小匹配的环形养殖袋2，且确保养殖袋2的第一袋体21和第二袋体22的半径之差在光照的有效距离之内，以增加单个养殖袋2内可用于养殖微藻的空间，提高单个养殖袋2的产能。

上述支架1和养殖袋2均采用透明材质制成，以便于微藻接受光照；实际中，上述支架1可以采用透明的玻璃、塑料或树脂材质制成，本实施例优选为玻璃；而养殖袋2可为采用透明薄膜制成的透光膜袋，该透明薄膜既可以采用单一材料制成，如聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚酯膜或尼龙膜等，也可以是复合材料的透明薄膜，如尼龙/聚乙烯复合膜等，本实施例优选为尼龙/聚乙烯复合膜。

进一步地，为了使得微藻在夜晚或者光线不足的白天仍可正常地进行光合作用，本实施例在上述补光区14内圆周均布有六个顶部敞口的容纳腔4，该容纳腔4由弧形板41和隔板13的内壁共同限定，其中，弧形板41连接在隔板13的内周，实际中，弧形板41可与隔板13一体成形；在上述容纳腔4内穿设有补光装置5，在白天光线不足或者夜晚时，可以开启补光装置5为微藻提供光照，以保障微藻能够接受到充分地光照。

具体地，参考图6、图7和图8，上述补光装置5包括补光支架51和可拆卸地连接在该补光支架51上的第一LED灯条52，其中，补光支架51包括上板511、下板512和连接在上板511和下板512之间的立板513，该立板513呈外凸的柱面，且在该立板513的内表面设置有反光层514，在第一LED灯条52发光时，补光支架51上的反光层514会将少数向外发射的光线反射至养殖袋2中，以减少光线的损失，有利于节能环保。

具体地，上述补光支架51的下板512上设置有凹槽515，上板511上设置有与该凹槽515对应的开口516，上述第一LED灯条52的底部插接在凹槽515内，第一LED灯条52的顶部设置有一圈第一凸沿521，该第一凸沿521搭接在上板511的开口516处，这种连接结构较为简单，且安装和拆卸均无需使用工具，便于操作，且第一凸沿521搭接在上板511的开口516处，可以防止光线从该开口处射出，降低了光线的损失。

本实施例中，上述反光层514可以为粘贴在侧板413内表面的反光膜，或涂覆在立板513内表面的光反射涂料；其中，反光膜和光反射涂料均为本领域技术人员公知的现有材料，其中反光膜可采用聚酯镀铝膜，或采用如CN96199854.7、CN201010106475.0和CN201410443974.7所公开的反光膜材料，光反射涂料可采用如CN201410035498.5或CN201510784389.8公开的具有光反射功能的涂料成分。

为了进一步防止光线地损失，还可以在上述支架1的侧板12的外周包覆反光膜6，在夜晚降临时，将反光膜6包覆在侧板12的外周，则反光膜6会将补光装置5发出的光线反射回养殖袋2内，降低了光线的损失；在白天时，可以将反光膜6拆下，便于养殖袋2接受自然光线的照射。

为了使得微藻在夜间也能够接受充分地光照，本实施例进一步地在上述防尘盖3的底部圆周均布有十个第二LED灯条7，参考图9，在防尘盖3上圆周均布有十个第一通孔31，第二LED灯条7穿设在该第一通孔31中，且在第二LED灯条7的顶部设置有一圈第二凸沿71，该第二凸沿71搭接在第一通孔31处；采用这种连接结构，可以在需要时，直接将第二LED灯条7从第一通孔31处插入到培养液中，而无需取下防尘盖3；在无需使用第二LED灯条7进行补光时，可以使用其它板形件覆盖在防尘盖3的顶部，或者采用与第一通孔31适配的密封件(如橡胶块等)对第一通孔31进行密封，以防止微藻产生的氧气从第一通孔31处泄漏；此外，第二LED灯条7插入在培养液中，可以形成半径为20cm的光线辐射区，因此，采用这种补光形式时，可以适当增加养殖袋2的环形养殖空间的大小，即扩大第一袋体21和第二袋体22的半径之差，以进一步提高单个养殖袋2内的养殖空间。

需要说明的是，上述第一LED灯条52和第二LED灯条7均为市面上常见的结构，不同之处仅在于第一LED灯条52和第二LED灯条7的顶部分别设置有第一凸沿521和第二凸沿71,其余电路板、LED灯珠以及开关等结构均为本领域技术人员的公知常识，在此不再赘述；本实施例中，第一LED灯条52和第二LED灯条7既可以采用电网供电，也可以采用干电池供电，当采用电网供电时，导线522和导线72分别从第一LED灯条52和第二LED灯条7的顶部穿出，且在防尘盖3的中间位置设置有第二通孔32(如图1和图9所示)，该第二通孔32的直径小于补光区14的直径，第一LED灯条52的导线522从第二通孔32处伸出至养殖装置外。

在养殖微藻时，养殖装置上通常设置有进液口、进气口、出液口和出气口，本实施例中的养殖袋2套设在支架1的内部，出液口24和进气口25设置在养殖袋2的底部(参考图5)，在支架1的底部对应位置处开设有孔，以便于进气管路和出液管路通过(图中未示出)，当然，实际中的出液口24和进气口25并不局限于上述位置，还可以设置在养殖袋2的第二袋体22的下部，此时，支架1上的开孔位置也需相应改变；本实施例中的出气口和进液口可以直接设置在防尘盖3上(图中未示出)，并需要保证防尘盖3的密封性良好，以防止氧气泄漏。

在上述进气口25处穿设有与外部连通的环形的曝气管8，在该曝气管8上设置有若干曝气孔81，参考图1和图9，图中仅示出了位于养殖袋2内的曝气管8的局部，而未示出与进气口25连通部分的管段，本领域的技术人员应当清楚，在进气口25位于养殖袋2的底部时，环形曝气管8的底部设置有与其垂直的管段，以便于将该管段插入进气口25中并与外界连通；在实际操作中难以保证曝气管8的安放处于绝对水平的状态，使得位于高处的曝气孔曝气，而位于低处的曝气孔不曝气，导致曝气不均匀，影响微藻的养殖效果，本实施例中，上述曝气管8的外径为5-10mm，管壁厚度为0.5-2mm，曝气孔81的直径为0.5-0.9mm，通过对曝气管8的直径、壁厚和曝气孔81直径的有益结合，当曝气管8内的压力为对应位置的培养液的压力的1.1-1.3倍时，曝气孔81才开始曝气，达到了均匀曝气的目的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。