一种用于微藻养殖的可充分利用水资源的管路系统的制作方法

本实用新型属于水产养殖技术与生物工程技术交叉领域，具体涉及一种用于微藻养殖的可充分利用水资源的管路系统。

背景技术：

联合国教科文组织曾经公布过一组令人触目惊心的数据：在未来的相当一段时间内，将有2400万至7亿人会因缺水而背井离乡，到2030年，全球半数人口将生活在缺水的环境中。随着生态环境的日益恶化和人口的不断膨胀，曾经充足、近乎免费、简单易用的水资源，正在变得稀缺而又昂贵。水缺乏，正在演变成为一场全球性的资源危机，正在成为一个关系人类生死存亡的问题！在全球的600多条主要河流中，已经有超过半数完全枯竭。很多国家的农村与城市面临严重淡水资源危机。从农村来看，到2030年，人类对粮食的需求将比现在至少提高60%，因此更多的淡水水源会用作灌溉，光这部分水源就已经占据了全球可使用淡水资源的70%。就城市而言，城镇化进程在发展中国家急剧加快，到2030年，全球至少有70%的人口集中在城镇，从而将造成城市用水的紧张，按照现在这种发展势头，到时候将会有25亿人生活在棚户区及贫民窟，这些人将无法使用安全水源，从而大大影响这些人的生存。城市除了人口的膨胀之外，工业的发展及扩张也需要消耗大量水源，势必使得淡水资源更加紧张。水是人们赖以生存的资源。随着人们生活水平的提高，社会工业的进步，人们对水资源的需求量也与日俱增，尤其是淡水资源。据估计，全球40%的人口严重缺水，而无法获得安全的饮用水人口数量高达11亿。水资源问题迫在眉睫。对水资源进行多功能全方位利用，发挥水资源的最大使用效率是目前各个用水行业势在必行的趋势，也是将来世界对水资源利用上一个共识。

微藻（Haematococcuspluvialis）是一种微型单细胞淡水藻，隶属绿藻门（Chlorophata）、绿藻纲（Chloro-phyceae）、团藻目（Volvocales）、红球藻科（Haematococcaceae）、红球藻属（Haematococcus），具有特殊的生物学性质，其生活史呈现多样性，主要具有营养细胞和厚壁孢子两种形态：在弱光、氮磷丰富的环境中以游动的绿色营养细胞形态存在，在该过程中微藻生长旺盛，细胞内虾青素一般含量较低（Tanetal.，1995）；而在不利生存的条件（高光照、高温、高盐或营养盐饥饿）下，则以不动的厚壁孢子形态存在，此时，藻细胞中常因积累大量的虾青素而呈现红色。虾青素是一种近年来走入国际研发领域的天然类胡萝卜素，其广泛存在于自然界，尤其是海洋环境中（LorenzandCysewski，2000）。在海洋环境食物链中，虾青素由浮游植物合成，随后被浮游动物、昆虫和甲壳动物摄食，虾青素得以积累并沿食物链向下传递（Kitahara，1984；Foss，1987）。虾青素独特的分子结构，使其具有强烈的抗氧化活性，其抗氧化活性比其它的类胡萝卜素高10倍，比维生素E高550倍，因而被称为“超级维生素E”（ShinidzuandGoro，1996；Hailaetal.，1997；Nakagawaetal.，1997；Naguib，2000）。大量研究证明，虾青素具有增强免疫力，抗癌症，防止皮肤衰老，维护眼睛及中枢神经系统健康等多种生理功能（魏东和严小君，2001；Turujmanetal.，1997；Nishikawaetal.，1997）。因此，虾青素被广泛应用于食品、医药及水产养殖业方面。其中，在水产养殖业中应用最广泛。虾青素作为优良的饵料添加剂，被国外养殖业广泛的应用于各种养殖对象，仅鲑鱼饲料一项的年市场容量就超过1.85亿美金，并以每年8%的速率递增（魏东和臧晓南，2001）。同时，虾青素也开始应用于保健品行业。2000年，其在美国的保健品市场即获得了1.5亿的销售额。而对于国内来说，微藻虾青素行业刚刚起步，正是加速崛起的时刻，其商业经济价值不可估量。

当前，微藻养殖过程中会使用大量的水资源，并且养殖的各个阶段都会产生废水，如果这些废水不加以处理就排放，会对周围的环境造成很大的影响，倘若加以利用，可为微藻的养殖节约大量的水资源，使周围环境避免遭受污染，同时还可以解决对于水资源比较缺乏的地区，养殖微藻的一大难题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种一种用于微藻养殖的可充分利用水资源的管路系统，旨在解决微藻企业的水资源浪费问题，通过将养殖系统、收获系统、冲洗消毒系统、过滤系统和水处理系统，进行合理组合，使得水资源能够在各个阶段在不同的系统发挥其最大利用效果，最后各系统所收集的废水在进行处理回收进行循环再利用。

本实用新型是这样实现的，一种一种用于微藻养殖的可充分利用水资源的管路系统，所述系统包括以下子系统：

养殖系统，主要是通过对光照、温度、二氧化碳、营养盐等生长条件的控制，使微藻按照生产需要进行增养殖；

冲洗消毒系统，根据生产需要提供添加有消毒剂的冲洗水，在养殖作业前后分别对养殖系统进行消毒和冲洗；

收获系统，用于微藻养殖周期完成，藻体成熟之后，通过分离获得微藻初级生物质成品（微藻浆、微藻泥等）；

回收系统，用于回收各系统产生的废水;

过滤系统，用于将整个系统中产生的可回收废水进行初级过滤处理，并储存至回收水储水设备，以待水处理系统使用；

水处理系统，用于将回收水进行进一步处理，通过多级多介质过滤、软化、超滤等处理后获得符合生产要求的纯水，贮存至纯水储存罐体，以待各系统使用；

所述水处理系统、冲洗消毒系统，养殖系统以及收获系统之间并联连接，并与并联的过滤系统和回收系统相串联。

进一步地，所述养殖系统为光生反应器，所述光生反应器为开放式光生反应器、密闭式光生反应器以及其他用于微藻养殖的光生反应器。

进一步地，所述冲洗消毒系统包括消毒冲洗管道、消毒液混合罐体、纯水泵和阀门，各设备之间串联，并与养殖系统并联。

进一步地，所述收获系统包括藻液收获罐体、生物质浓缩分离系统、藻液收获管路、水泵和阀门，各设备之间串联，并与养殖系统并联，所述收获系统将成熟的微藻液体通过藻液收获管路进入收获藻液收获罐体，经过生物质浓缩分离系统分离处理得到微藻生物质产品，分离后的上清液经过过滤系统回收至回收水储水设备。

进一步地，所述生物质浓缩分离系统是离心式分离设备、沉降式分离设备、板框过滤式分离设备、电絮凝式分离设备或其他可用于微藻细胞浓缩的分离设备。

进一步地，所述过滤系统是碟片式过滤系统、布袋式过滤系统、多介质过滤系统及其他用于废水过滤的过滤系统或各系统的组合，经过过滤系统之后得到的水质若符合养殖系统用水要求，也可直接导入养殖系统进行下一个周期的微藻养殖作业。

进一步地，所述水处理系统包括回收水储水设备、纯水处理设备和纯水储水设备、水泵和阀门，所述回收水储水设备、纯水处理设备和纯水储水设备之间通过管路、水泵和阀门相连接，并与冲洗消毒系统并联，所述纯水处理设备主要用于对回收水进行进一步的处理得到符合生产要求的纯水。

进一步地，所述回收水储水设备是水池式、罐体式或其他形式的储水设备。

进一步地，所述纯水处理设备包括多介质过滤设备组、软化设备组和超滤设备组，所述多介质过滤设备组、软化设备组和超滤设备组通过阀门、管路相连接，并与水处理系统上的其他设备串联。

本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：本实用新型主要通过管路和泵体将微藻的养殖、收获、冷却、冲洗消毒等系统相连接，并将各系统排放的水资源导入过滤系统和水处理系统，再次制成符合生产标准的水资源，进行循环使用，充分利用水资源；本实用新型充分提高了水资源的利用效率，降低了企业水资源用量，节省了微藻企业的用水成本，减少了微藻企业的废水排放量，形成了一套新的微藻养殖工艺；同时新工艺还改善了微藻养殖场区周边环境，减少了周边污染源的生长空间，使得水资源不丰沛地区也可以进行微藻的大规模工厂化养殖，拓宽了微藻养殖的地域空间，为微藻产业的进一步全球化发展提供了现实的新方案。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种用于微藻养殖的可充分利用水资源的管路系统的工作流程示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种用于微藻养殖的可充分利用水资源的管路系统的连接示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种用于微藻养殖的可充分利用水资源的管路系统的收获系统的连接示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1和2所示，本实施例提供了一种一种用于微藻养殖的可充分利用水资源的管路系统，所述系统包括以下子系统：

养殖系统1，所述养殖系统为光生反应器，所述光生反应器由一级反应器和二级反应器串联组成，所述光生反应器采用密闭式光生反应器，主要是通过对光照、温度、二氧化碳、营养盐等生长条件的控制，使微藻按照生产需要进行增养殖；

冲洗消毒系统2，根据生产需要提供添加有消毒剂的冲洗水，在养殖作业前后分别对养殖系统进行消毒和冲洗；

收获系统3，用于微藻养殖周期完成，藻体成熟之后，通过分离获得微藻初级生物质成品（微藻浆、微藻泥等）；

回收系统4，用于回收各系统产生的废水,所述回收系统为废水罐；

过滤系统5，用于将整个系统中产生的可回收废水进行初级过滤处理，并储存至回收水储水设备，以待水处理系统使用，所述过滤系统由碟片式过滤器和布袋式过滤器组成，经过过滤系统之后得到的水质若符合养殖系统用水要求，也可直接导入养殖系统进行下一个周期的微藻养殖作业；

水处理系统6，用于将回收水进行进一步处理，通过多级多介质过滤、软化、超滤等处理后获得符合生产要求的纯水，贮存至纯水储存罐体，以待各系统使用；

所述水处理系统6、冲洗消毒系统2，养殖系统1以及收获系统3之间并联连接，并与并联的过滤系统5和回收系统4相串联。

所述水处理系统6包括回收水储水设备61、纯水处理设备62和纯水储水设备63、水泵和阀门，所述回收水储水设备61、纯水处理设备62和纯水储水设备63之间通过管路、水泵和阀门相连接，并与冲洗消毒系统2并联，所述回收水储水设备61采用水池式储水设备,所述纯水处理设备62包括多介质过滤设备组、软化设备组和超滤设备组，所述多介质过滤设备组、软化设备组和超滤设备组通过阀门、管路相连接，并与水处理系统6上的其他设备串联,所述纯水处理设备主要用于对回收水进行进一步的处理得到符合生产要求的纯水。

所述冲洗消毒系统2包括消毒冲洗管道、消毒液混合罐体、纯水泵和阀门，各设备之间串联，并与养殖系统并联，在微藻养殖作业之前，将纯水泵至养殖系统进行养殖设备冲洗清理作业，其废水经过滤系统处理后排放至回收水储水设备61，按照作业要求，将消毒液混合罐体内添加符合比例的纯水和消毒剂制成养殖系统消毒用水，将其泵至养殖设备进行消毒作业，结束后消毒用水经过滤系统处理后导回至消毒液混合罐体内留作下次作业使用，直至消毒药效殆尽无法使用后，其消毒废水经过滤系统处理后排放至回收水储水设备。

如图3所示，所述收获系统3包括藻液收获罐体31、生物质浓缩分离系统32、藻液收获管路33、水泵34和阀门，各设备之间串联，并与养殖系统并联，所述藻液收获罐体主要用于短期统一存放成熟微藻或用于分离设备前的物料缓存，所述生物质浓缩分离系统主要用于将微藻细胞与水进行分离，尽量得到含水量最低的微藻生物质，所述生物质浓缩分离系统是离心式分离设备可用于微藻细胞浓缩的分离设备，所述收获系统将成熟的微藻液体通过藻液收获管路进入收获藻液收获罐体，经过生物质浓缩分离系统分离处理得到微藻生物质产品，分离后的上清液经过过滤系统回收至回收水储存设备。

实施例2

与实施例1相比，本实施例一种用于微藻养殖的可充分利用水资源的管路系统所不同的是，所述回收水储水设备是罐体式储水设备。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。