本实用新型涉及微藻养殖
技术领域：
，尤其涉及一种微藻养殖系统。
背景技术：
：微藻在生长过程中需要摄取大量的二氧化碳进行光合作用，来完成自身的生长繁殖，因此现有技术的微藻养殖系统通常在养殖池中布置二氧化碳通气管，以向养殖液中通入二氧化碳，从而提升微藻的生长速率。但上述向养殖液中通入二氧化碳的方式使得二氧化碳气泡的尺寸较大，因此二氧化碳极易逸出，导致二氧化碳利用率过低，一方面造成成本的浪费，另一方面在微藻减排培养中导致二氧化碳的减排效率过低，对环境污染的处理能力相应过低。技术实现要素：本实用新型的实施例提供一种微藻养殖系统，可解决现有微藻养殖系统会造成成本浪费、对环境污染的处理能力过低的问题。为达到上述目的，本实用新型的实施例提供了一种微藻养殖系统，包括养殖池，还包括气泡发生器，所述气泡发生器用于向所述养殖池的养殖液中释放二氧化碳微纳米气泡。进一步的，所述气泡发生器包括进气口、进水口以及释放口，所述进气口连接有二氧化碳提供单元，所述养殖液中设有水泵，所述水泵的出水口与所述气泡发生器的进水口连接，所述释放口设置于所述养殖池的养殖液中、用于释放所述二氧化碳微纳米气泡。进一步的，所述养殖液中设有第一过滤件，所述第一过滤件用于在所述养殖液进入所述水泵之前对所述养殖液中的藻细胞和营养盐进行过滤。进一步的，所述第一过滤件包括藻细胞过滤件和营养盐过滤件，所述养殖液依次通过所述藻细胞过滤件和所述营养盐过滤件后进入所述水泵，所述藻细胞过滤件允许所述养殖液中的营养盐通过。进一步的，所述藻细胞过滤件罩设于所述水泵的外侧，且与所述水泵之间留有间隙。进一步的，所述营养盐过滤件为半透膜，所述半透膜设置于所述水泵上。进一步的，所述微藻养殖系统还包括压差传感器，所述压差传感器连接有控制器，所述控制器连接有提醒单元；所述压差传感器的两个检测端分别位于所述第一过滤件靠近所述水泵的一侧和远离所述水泵的一侧，所述检测端用于检测所述第一过滤件相应一侧的压力，当所述第一过滤件靠近所述水泵的一侧和远离所述水泵的一侧的压力差值大于预设压力差值时，所述控制器控制所述提醒单元发出提醒信号。进一步的，所述水泵的出水口与所述气泡发生器的进水口之间的连接管路上设有第二过滤件，所述第二过滤件用于对所述连接管路内的养殖液中的固体颗粒进行过滤。进一步的，所述第二过滤件包括箱体和设置于所述箱体内的过滤网，所述过滤网将所述箱体分隔成两个区域，所述连接管路包括与所述水泵的出水口连接的第一管段以及与所述气泡发生器的进水口连接的第二管段，所述第一管段远离所述水泵的一端和所述第二管段远离所述气泡发生器的一端一一对应伸入两个所述区域。进一步的，所述释放口到所述养殖池池底的距离小于或等于5cm。进一步的，所述养殖池中设有用于搅拌所述养殖液的搅拌桨，所述释放口设置于所述搅拌桨的出液侧。进一步的，所述气泡发生器为多个，多个所述气泡发生器的所述释放口均匀分布于所述养殖池中。进一步的，所述二氧化碳提供单元和所述气泡发生器的进气口之间设有气体流量计。进一步的，所述水泵的出水口与所述气泡发生器的进水口之间设有液体流量计。进一步的，所述养殖液中设有PH检测仪，所述PH检测仪连接有控制器，所述控制器与所述气体流量计连接；当所述PH检测仪检测到所述养殖液的PH值高于预设范围时，所述控制器可调节所述气体流量计，以使流经所述气体流量计的二氧化碳的流量增大，当所述PH检测仪检测到所述养殖液的PH值低于预设范围时，所述控制器可调节所述气体流量计，以使流经所述气体流量计的二氧化碳的流量减小。本实用新型实施例提供的微藻养殖系统，由于包括气泡发生器，所述气泡发生器用于向所述养殖池的养殖液中释放二氧化碳微纳米气泡，即直径在数十纳米和五十微米之间的微小气泡，因此减小了二氧化碳气泡的尺寸，从而大幅度降低了二氧化碳的逸出量，进而提升了二氧化碳的利用率，一方面节省了成本，另一方面提高了二氧化碳的减排效率，也就相应提升了对环境污染的处理能力。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型实施例微藻养殖系统的示意图。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。图1为本实用新型实施例微藻养殖系统的一个具体实施例，本实施例中的微藻养殖系统，包括养殖池1，还包括气泡发生器2，气泡发生器2用于向养殖池1的养殖液中释放二氧化碳微纳米气泡。本实用新型实施例提供的微藻养殖系统，由于包括气泡发生器2，气泡发生器2用于向养殖池1的养殖液中释放二氧化碳微纳米气泡，即直径在数十纳米和五十微米之间的微小气泡，因此减小了二氧化碳气泡的尺寸，从而大幅度降低了二氧化碳的逸出量，进而提升了二氧化碳的利用率，一方面节省了成本，另一方面提高了二氧化碳的减排效率，也就相应提升了对环境污染的处理能力。需要说明的是，微纳米气泡尺寸小，可达到200nm～4μm，在液体中停留的时间长、上升速度慢、逸出量少，另外，微纳米气泡在液体中比表面积大，能更充分的溶解到液体中，从而大幅度降低了二氧化碳气体的逸出量，提高了二氧化碳的利用率。微纳米气泡具有生物体活性作用，对生物有促进生长的作用。参照图1，气泡发生器2包括进气口、进水口以及释放口21，进气口连接有二氧化碳提供单元(图中未示出)，进水口连接有水提供单元，释放口21设置于养殖池1的养殖液中、用于释放二氧化碳微纳米气泡；二氧化碳提供单元中的二氧化碳和水提供单元中的水进入气泡发生器2，气泡发生器2即可通过释放口21在养殖池1的养殖液中释放出二氧化碳微纳米气泡。本实施例中，水提供单元优选为养殖池1，此时，养殖液中设有水泵3，水泵3的出水口与气泡发生器2的进水口连接，以将养殖池1中的养殖液泵入气泡发生器2，泵入气泡发生器2的养殖液又通过释放口21以二氧化碳微纳米气泡的形式再次回到养殖池1中，从而使养殖池1中养殖液的液面高度保持不变，进而保证了对微藻的养殖效果。在上述实施例的基础上，本实施例中养殖液中设有第一过滤件4，第一过滤件4用于在养殖液进入水泵3之前对养殖液中的藻细胞和营养盐进行过滤，由此可防止藻细胞和营养盐在水泵3的作用下离开养殖池1，一方面保证了养殖液中营养的稳定，另一方面可防止藻细胞和营养盐进入气泡发生器2后对气泡发生器2造成损害，从而延长了气泡发生器2的使用寿命，第三方面可防止气泡发生器2的强压作用使藻细胞受到伤害。在本实用新型的一种实施例中，第一过滤件4仅包括营养盐过滤件，此时，营养盐过滤件在过滤营养盐的同时也能够对藻细胞起到过滤作用；在本实用新型的另一种实施例中，第一过滤件4包括藻细胞过滤件41和营养盐过滤件42，养殖液依次通过藻细胞过滤件41和营养盐过滤件42后进入水泵3，藻细胞过滤件41允许养殖液中的营养盐通过，即藻细胞过滤件41上通孔的孔径大于营养盐过滤件42上通孔的孔径，相比上述实施例，本实施例使得养殖液在经过通孔孔径较小的营养盐过滤件42之前先通过藻细胞过滤件41将藻细胞过滤掉，从而降低了藻细胞将通孔孔径较小的营养盐过滤件42堵住的可能性。优选的，本实施例中藻细胞过滤件41罩设于水泵3的外侧，且与水泵3之间留有间隙；相比只将藻细胞过滤件41设置于水泵3的进水口处，本实施例增大了藻细胞过滤件41的过滤面积，从而使藻细胞更分散，进而降低了藻细胞过滤件41被堵的可能性。本实施例中的藻细胞过滤件41可以是罩设于水泵3外侧的过滤箱，过滤箱的箱壁上开设有通孔，通孔的尺寸小于藻细胞的尺寸，从而对藻细胞进行过滤。具体的，营养盐过滤件42为半透膜，半透膜设置于水泵3上，由此可避免额外设置用于支撑半透膜的支撑件，从而节省了成本。为了在第一过滤件4堵塞之后及时对第一过滤件4进行清洗，本实施例中微藻养殖系统还包括压差传感器(图中未示出)，压差传感器连接有控制器(图中未示出)，控制器连接有提醒单元(图中未示出)；压差传感器的两个检测端分别位于第一过滤件4靠近水泵3的一侧和远离水泵3的一侧，检测端用于检测第一过滤件4相应一侧的压力，当第一过滤件4靠近水泵3的一侧和远离水泵3的一侧的压力差值大于预设压力差值时，即表示第一过滤件4已经堵塞，此时，控制器控制提醒单元发出提醒信号，从而及时提醒用户对第一过滤件4进行清洗。随着系统运行时间的延长，水泵3以及气泡发生器2与水泵3之间的连接管路5内会积累一定的固体颗粒，这些固体颗粒跟随养殖液进入气泡发生器2后会对气泡发生器2造成损害，为了避免上述问题，本实施例中水泵3的出水口与气泡发生器2的进水口之间的连接管路5上设有第二过滤件6，第二过滤件6用于对连接管路5内的养殖液中的固体颗粒进行过滤，由此可防止固体颗粒跟随养殖液进入气泡发生器2，从而避免了对气泡发生器2造成损害的问题。具体的，第二过滤件6可以仅包括设置于连接管路5内的过滤网，由于连接管路5较细，使得过滤网的尺寸较小，容易被堵；当然，第二过滤件6也可以包括箱体61和设置于箱体61内的过滤网62，过滤网62将箱体61分隔成两个区域，连接管路5包括与水泵3的出水口连接的第一管段51以及与气泡发生器2的进水口连接的第二管段52，第一管段51远离水泵3的一端和第二管段52远离气泡发生器2的一端一一对应伸入两个区域，由于箱体61的尺寸较大，从而增大了过滤网62的尺寸，进而降低了过滤网62被堵的可能性。箱体61的形状可以为方形、三角形、菱形等，优选方形，更便于加工；箱体61的材质可以为塑料、玻璃、亚克力、金属等，优选塑料，可降低成本；箱体61的体积为1～20m3，优选2m3，由此使得箱体61的尺寸适中，一方面可防止过滤网62的尺寸过小，另一方面可避免箱体61占用的空间过大。过滤网62可以为多层，也可以为单层，优选单层，可降低成本。释放口21到养殖池1池底的距离优选小于或等于5cm，由此延长了二氧化碳微纳米气泡逸出的路径，从而使二氧化碳微纳米气泡不容易逸出，即进一步降低了二氧化碳的逸出量，进而进一步提升了二氧化碳的利用率。参照图1，养殖池1中设有用于搅拌养殖液的搅拌桨7，释放口21优选设置于搅拌桨7的出液侧，图1中箭头a所示为养殖液的流动方向，由此，在搅拌桨7的推力作用下，二氧化碳微纳米气泡可与养殖液混合更均匀，从而有利于藻细胞对二氧化碳的摄取。气泡发生器2为多个，多个气泡发生器2的释放口21均匀分布于养殖池1中，由此可提高二氧化碳的供应量，从而满足更大面积的养殖池1对二氧化碳的需求量。进一步的，二氧化碳提供单元和气泡发生器2的进气口之间设有气体流量计8，调节气体流量计8即可改变进入气泡发生器2的二氧化碳量，从而控制养殖液中二氧化碳的通入量。例如，可根据不同时段来控制二氧化碳的通入量。具体的，在室外进行微藻养殖的过程中，太阳光一般作用在早8点至晚17点。由于上午10点至下午14点光照最强，可在上午10点至下午14点将二氧化碳的通入量加大，而在上午8点至10点、下午14点至17点将二氧化碳的通入量减小。对于不同尺寸的养殖池1，通常需要不同型号的气泡发生器2，由于不同型号的气泡发生器2的水处理量不同，因此需要相应额定功率的水泵3，为了避免更换水泵3，本实施例中水泵3的出水口与气泡发生器2的进水口之间设有液体流量计9，调节液体流量计9即可改变水泵3的出水量，以使水泵3的出水量等于气泡发生器2的水处理量，从而避免了更换水泵3。进一步的，养殖液中设有PH检测仪(图中未示出)，PH检测仪连接有控制器，控制器与气体流量计8连接；当养殖液中二氧化碳的通入量与二氧化碳的逸出量之差大于微藻生长所需的二氧化碳量时，养殖液的PH会减小，当PH检测仪检测到养殖液的PH值低于预设范围时，表明二氧化碳的通入量过多，此时，控制器可调节气体流量计8，以使流经气体流量计8的二氧化碳的流量减小，从而使进入气泡发生器2的二氧化碳量减少，进而使养殖液中二氧化碳的通入量减小；微藻在利用二氧化碳生长繁殖的过程中，养殖液中的二氧化碳会逐渐减少，养殖液的PH会逐渐升高，当PH检测仪检测到养殖液的PH值高于预设范围时，表明二氧化碳快要缺失，此时，控制器可调节气体流量计8，以使流经气体流量计8的二氧化碳的流量增大，从而使进入气泡发生器2的二氧化碳量增多，进而使养殖液中二氧化碳的通入量加大，由此一方面可保证微藻的正常生长，另一方面可避免二氧化碳的浪费。利用本实用新型实施例提供的微藻养殖系统对微藻进行开放式液体养殖：1、养殖参数反应器：开放式养殖池(以跑道池为例)藻种：微藻藻株初始接种浓度：30～100g/m2培养基：常规培养基(不同藻种使用不同培养基)2、二氧化碳通入量的确定每天光照能量E，单位MJ/d/m2，开放池养殖的光转化效率η(1～5％，一般达不到4％，优选以4％计算)，确定二氧化碳的通入量，具体计算步骤如下：每天生产生物质(g)＝E(MJ/d/m2)×η×1000/21.7kJ/g，由于每产生1g生物质需要21.7kJ的能量；每天需要的二氧化碳量(m3/m2)＝每天生产生物质(g/m2)×1.8/1000/1.98kg/m3，由于每生产1g生物质需要1.8倍的二氧化碳，二氧化碳的密度为1.98kg/m3；二氧化碳通入量(m3/h/m2)＝每天需要二氧化碳量(m3)/每天光照时间(h)二氧化碳通入量需大于等于上面计算得出的二氧化碳通入量3、微藻养殖在以上设计的基础上，优选间歇通入二氧化碳：由于微纳米气泡比表面积大，比普通气泡溶解度高出10倍以上，因此选择通入二氧化碳微纳米气泡一段时间后，使养殖液中二氧化碳的利用率达到最高状态(即养殖液中溶解的二氧化碳占通入的二氧化碳的比例最高)后停止通气的方式，以达到节约碳源的目的。二氧化碳通入量在1L/s时，40L养殖液中使用微纳米气泡方式通入二氧化碳，30秒基本可达到90％甚至100％的二氧化碳利用率，那么每30L(1L/s×30s)二氧化碳处理40L养殖液，每L二氧化碳处理4/3L(40L/30L)的养殖液，以此可计算出任意养殖体积的二氧化碳所需量(L)，从而可使二氧化碳利用率达到最高，再根据二氧化碳流量计算出通入时间(上述二氧化碳所需量/二氧化碳流量)。停止供气后，实时监测养殖液的PH(4～9，藻株不同，PH耐受性不同，通常为6～8.5)变化，微藻在利用碳源生长过程中，PH会慢慢升高，当PH大于8时，说明此时二氧化碳快要缺失，此时再次通入二氧化碳，如此循环。实验设计：设计3组实验，实验组1采用本实用新型实施例提供的微藻养殖系统，实验组2和实验组3采用现有技术中的微藻养殖系统。根据养殖地点每天最高光照总能量24MJ/d，优选光转化效率4％，每天光照9h，因此每天通入二氧化碳9h，根据上述二氧化碳通入量计算公式，计算出二氧化碳通入量为0.075L/min，因此设计3组二氧化碳通入量如下表：1、参数反应器：50m2跑道池藻种：黄丝藻养殖深度：15cm初始接种浓度：60g/m2培养基：BG11养殖天数：10d2、采收与营养盐补加方法：每天定时监测养殖液的浓度，将养殖液浓度控制在60～150g/m2之间，达到150g/m2之后进行采收，将养殖液浓度采回到60g/m2，并补加与采收体积相当的新鲜培养基。3、二氧化碳成本计算：每天二氧化碳用量(吨/天)×养殖天数×二氧化碳单价(元/吨)4、微藻养殖：在以上设计的基础上进行常规养殖实验结果见下表：名称实验组1实验组2实验组3产量(g/m2/d)18.7513.6218.35用碳量(吨)0.04050.04050.081CO2成本(元)72.972.9145.8实验结果分析：实验组1(本实用新型)和实验组3(现有技术)产量基本相当，但实验组1的二氧化碳用量是实验组3的1/2，成本上降低了一半。这是由于微纳米气泡尺寸小，上升速度慢，不易溢出；并且微纳米气泡比表面积大，更易溶于水，进一步减少了逸出几率。实验组2和实验组3均采用现有技术中的微藻养殖系统，气泡大，易逸出。因此，实验组2虽然与实验组1为同样的二氧化碳供应量，但实验组2由于二氧化碳的逸出，导致碳源不足，致使产量明显低于实验组1。以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。当前第1页1 2 3