专利名称：一种水上无动力微藻培养方法及浮岛系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种水上开放式微藻培养方法及浮岛系统，属于微藻培养技术领域。
背景技术：
20世纪90年代以来世界经济的快速发展，一方面对石油及煤炭需求大大增加，导致化石燃料储存量骤减、不可再生能源濒临枯竭；另ー方面，エ业化生产加速碳排放，导致温室效应，同时排放的废水导致环境恶化等问题。由此，能源问题、气候问题、环境问题成为21世纪急需解决的主要问题。微藻是ー种在地球上生存了几十亿年的原始生物，其含油 量高达70%，是最有前景的产油生物；同时微藻在生长的过程中吸收ニ氧化碳和营养盐，对固碳和净化污水具有显著效果；另外，部分微藻还还有较高的蛋白质、多糖、脂肪酸等营养物质，具有较高的食用价值。因此，微藻很可能是解决21世纪能源危机、环境危机和粮食危机的最具潜力的生物。世界各国已开始大力发展微藻产业，美国、荷兰、以色列、英国等国家投入大量资金在微藻培养、藻株筛选、系统开发、エ业化生产等方面做了大量研究。我国也极其重视微藻产业的发展，尤其是2011年，我国首个“微藻能源”方向的“ 973”项目全面启动，投资金额将达百亿，标志着我国微藻生物柴油研究工作进入高峰时期。然而，目前世界各国微藻产业均处于中实阶段，很少成果开展大規模产业化投产，主要面临三个问题第一是目前微藻培养主要在陆地上进行，耗水、耗地、耗能、耗设备増大了微藻培养成本，成为其规模化生产的主要颈瓶；第二是微藻培养技术尚不成熟，高油纯藻筛选、接种、培养等缺陷对高价值藻类开发具有重要影响；第三是微藻开发利用技术尚不完善，藻类柴油转化、副产品提取等技术成本太高。如何解决这三个问题成为微藻产业快速发展的关键，也是当前世界生物能源研发的主要技术需求，意义极为重大。此外，我国目前面临严重的河湖污染问题，太湖、滇池、淮河及三峡水库呈现严重的水体富营养化并伴随严重的藻华现象，城镇エ业及生活污水排放导致城镇小河流污染、生态退化问题及其严峻。另外，我国大坝建设，如三峡大坝改变了流域碳循环过程，淹没了部分碳汇，产生了新的碳源，加之天然河道溶解性碳浓度本底较高，其为藻类大量繁殖提供了充足的碳源。如何能够在水上开展微藻培养，一方面大量吸收水体营养盐，浄化水体，另一方面吸收水体溶解性碳,产生有机质,是进行微藻产业化、缩小成本的新途径。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出ー种水上开放式微藻培养方法及浮岛系统。能够利用大气压将污染水体压入浮岛培养池内进行微藻培养，使藻类吸收水体中的营养盐及空气中的ニ氧化碳，然后利用沉降法将水藻进行初步分离。进而达到无动カ微藻培养、污染水体浄化、减排固碳、水藻分离等目的，大大缩小微藻培养成本。本发明的上述目的是通过这样的技术方案来实现的ー种水上开放式微藻培养浮岛系统，包括环形浮床，所述环形浮床安装有处理池、培养池、沉降池和收集池，所述收集池包括集水池、集藻池，所述处理池连接有进水管，所述处理池与培养池之间设有第一隔板，所述培养池与沉降池之间设有第二隔板，所述沉降池上部与集水池之间通过出水管连通，所述沉降池底部与集藻池之间通过出藻管连通。所述环形浮床由钢架、浮筒以及面板构成，所述钢架由角钢焊接而成，浮筒为上漆油筒，面板为竹跳板加工而成。所述进水管的进水ロ处设有不锈钢丝网，所述进水管与处理池连接处设有阀门。所述培养池为扁形长方体，沿长度方向均匀设有由三块隔板，将培养池分隔成两个循环回路。所述收集池通过隔板分隔成集水池、集藻池两部分。所述出水管一端与沉降池上部连通，另一端安装有阀门并置于集水池上方。所述出藻管一端与沉降池上部连通，另一端安装有阀门并置于集藻池上方。 ー种水上开放式微藻培养方法，包括以下步骤
步骤ー关闭所有阀门和隔板，将所述浮岛放入水中，打开所有阀门和隔板，水体经进水管进入处理池，之后灌入培养池，流经沉降池后排入集水池；
步骤ニ 待处理池与培养池灌满水体后，关闭进水管阀门和出水管、出藻管处阀门，抽出集水池水体，调节浮筒及配重，使浮岛处于平衡状态；
步骤三在处理池中添加相应培养基，根据微藻培养水体滞留时间，调节出水管和出藻管，打开进水管处阀门，形成水体循环回路；
步骤四水体经由进水管，流入处理池，添加培养基后，流入培养池，经过一段时间培养使微藻达到一定浓度后，流经沉降池，静止一段时间，密度略大的微藻由出藻管流入集藻池，浄化后的水体由出水管流入集水池。本发明ー种水上开放式微藻培养方法及浮岛系统，能够在水面上进行无动カ循环培养微藻，能够适用于我国大多数富营养水体，尤其是三峡水库、太湖、滇池等水域，在城市污染河流中适当改进后也能应用。该方法及浮岛系统充分利用富营养水体营养盐，不仅能够净化水体，而且还能吸收水体和空气中的ニ氧化碳，起到显著地减排作用。该浮岛系统为常用便宜材料组成，价格低廉；同时原位培养节约了陆地培养的水耗，无动力技术节省了大量抽水泵能，显著减低了微藻类培养成本，能够进行大規模产业化生产。
下面结合附图和实施例对本发明作进ー步说明
图I是本发明浮岛系统俯视图。图2是本发明浮岛系统纵剖面图。图3是本发明环形浮床面板俯视图。图4是本发明环形浮床钢架俯视图。图5是本发明环形浮床正视图。图6是本发明进水管侧视图。图7是本发明进水管主视图。图8是本发明第一隔板、第一隔板的插槽侧视图。图9是本发明第一隔板、第一隔板的插槽俯视图。
图10是本发明第一隔板、第一隔板的侧视图。图11是本发明第一隔板、第一隔板的主视图。图12是本发明エ艺流程图。
具体实施例方式—种水上开放式微藻培养方法及浮岛系统，利用钢材焊接成环形钢架1-1，在钢架1-1下架设浮筒1-2，并将竹跳板铺设在钢架1-1上，形成ー个内部中空，四周过道包围的环形浮床I。再利用角钢将环形浮床I中空部分按要求分隔成不同大小的四个部分，将聚こ烯材料制成的不同大小的开放式水框分别填制四个中空部分，依次形成处理池3、培养池4、沉降池5和收集池6。其中，处理池3与培养池4底部低于浮筒0. 5 m，将隔板将培养池4隔离成四个部分，形成回路式培养池。
沉降池5形状为流线漏斗形，底部低于循环培养池I. 0 m。用隔板将收集池6分隔为集水池6-1和集藻池6-2，为长方体，底部低于沉降池5底部I. 0 m。将5 m长PVC水管接通到处理池3，连接处在浮筒1_2底部以下，即形成进水管2。利用PVC管将沉降池5漏斗底部与集藻池6-2接通。利用PVC管将沉降池5上部与集水池6-1接通。在处理池3与培养池4、培养池4与沉降池5之间均匀布设PVC管将其连通。在各个管接处均设置活动开关。即形成水上开放式微藻培养浮岛系统。将浮岛放置到水体中，使富营养水体由进入管进入，经处理池3处理，进入培养池4进行微藻繁殖，然后流入沉降池5进行藻体沉降，上清水体排入集水池6-1，高藻水体进入集藻池6-2。及时收集高藻水体并排出上清水体，就能形成无动カ微藻培养循环线路，其エ艺如图6所示。环形浮床I是水上微藻浮岛的浮力支撑结构，如图I、图2所示。环形浮床I内安装有处理池3、培养池4、沉降池5及收集池6，收集池6包括集水池6-1及集藻池6-2。进水管2与处理池3接通，处理池3与培养池4之间用第一隔板7隔开，培养池4与沉降池5之间用第二隔板8隔开，沉降池5上部与集水池6-1之间用出水管9接通，沉降池5底部与集藻池6-2之间用出藻管10接通。环形浮床I由钢架1-1、浮筒1-2及面板1-3构成。其中钢架1-1由角钢焊接而成，浮筒1-2为1000 L上漆油筒,面板1-3为竹跳板加工裁制而成,如图3、所示。进水管2由PVC管及接头拼装而成，在进水口安装有350目不锈钢丝网2_1，以拦截浮游动物进入浮岛，进水管2与，处理池3连接处设置阀门2-2，如图6 7所示。处理池3由塑料制成，形状为长方体，如图I、图2所示。培养池4也由塑料制成，形状为8X1. 2X1.0 m3扁形长方体，沿长度方向均匀设置三块隔板，将培养池4分隔成两个循环回路，如图I、图2所示。沉降池5由塑料制成，上部形状长方体、下部形状为流线漏斗形。上、下两部分光滑贯通且无明显拐点，如图I、图2所示。集水池6由塑料制成，形状为8X1. 2X3.0 m3长方体，集水池I. 5 m以下用隔板将集水池6分隔成前后两个部分，分别为集水池6-1和集藻池6-2，如图I、图2所示。
第一隔板7由塑料制成，包括带孔7-1的卡板和抽插板，带孔7-1的卡板为连通板，其与处理池3和培养池4固结在一起，抽插板为不带孔阻隔板，如图8 12所示。第二隔板8由塑料制成，与第一隔板7—祥，如图8 12所示。出水管9由PVC管拼接而成，一端与沉降池5上部接通，另一端安装阀门并置于集水池6-1上方，如图2所示。出藻管10与出水管9 一祥，一端与沉降池5上部接通，另一端安装阀门并置于集藻池6-2上方,如图2所示。 水上微藻浮岛进行无动カ微藻培养方法如下
关闭所有阀门和隔板，将浮岛系统放入水中，打开所有阀门和隔板，水体经进水管2进入前处理池3，灌入循环培养池4，流经暗箱沉降池5后排入集水池6，
待前处理池3与循环培养池4灌满水体后，关闭进水管2阀门和出水管9、出藻管10处阀门。抽出集水池6-1水体，调节左右浮筒及配重，使浮岛系统处于平衡状态。然后，根据情况在处理池3中添加相应微藻培养基，根据微藻培养水体滞留时间，调节出水管9和出藻管10，打开进水管2处阀门，形成水体循环回路。水体经由进水管2，流入前处理池3，添加培养基后，流入循环培养池4，经过5-7日时间培养，使微藻叶绿素a浓度达到IOOOii g じ1后，流经沉降池5，静止24小时，密度略大的微藻由出藻管10流入集藻池6-2，净化后的水体由出水管9流入集水池6-1。
权利要求
1.一种水上开放式微藻培养浮岛系统，包括环形浮床(1)，其特征在于，所述环形浮床(I)安装有处理池(3)、培养池(4)、沉降池(5)和收集池(6)，所述收集池(6)包括集水池(6-1),集藻池(6-2)，所述处理池(3)连接有进水管(2)，所述处理池(3)与培养池(4)之间设有第一隔板(7)，所述培养池(4)与沉降池(5)之间设有第二隔板(8)，所述沉降池(5)上部与集水池之间通过出水管(9)连通，所述沉降池(5)底部与集藻池(6-2)之间通过出藻管(10)连通。
2.根据权利要求I所述一种水上开放式微藻培养浮岛系统，其特征在于，所述环形浮床(I)由钢架(1-1)、浮筒(1-2)以及面板(1-3)构成，所述钢架(1-1)由角钢焊接而成，浮筒(1-2)为上漆油筒,面板(1-3)为竹跳板加工而成。
3.根据权利要求I所述一种水上开放式微藻培养浮岛系统，其特征在于，所述进水管(2 )的进水口处设有不锈钢丝网，所述进水管(2 )与处理池(3 )连接处设有阀门。
4.根据权利要求I所述一种水上开放式微藻培养浮岛系统，其特征在于，所述培养池(4)为扁形长方体，沿长度方向均匀设有由三块隔板，将培养池(4)分隔成两个循环回路。
5.根据权利要求I所述一种水上开放式微藻培养浮岛系统，其特征在于，所述收集池(6)通过隔板分隔成集水池(6-1)、集藻池(6-2)两部分。
6.根据权利要求I所述一种水上开放式微藻培养浮岛系统，其特征在于，所述出水管(9)一端与沉降池(5)上部连通，另一端安装有阀门并置于集水池(6-1)上方。
7.根据权利要求I所述一种水上开放式微藻培养浮岛系统，其特征在于，所述出藻管(10)—端与沉降池(5)上部连通，另一端安装有阀门并置于集藻池(6-2)上方。
8.利用权利要求广7任意一项所述的浮岛系统的进行水上开放式微藻培养方法，其特征在于包括以下步骤 步骤一关闭所有阀门和隔板，将所述浮岛放入水中，打开所有阀门和隔板，水体经进水管(2)进入处理池(3)，之后灌入培养池(4)，流经沉降池(5)后排入集水池(6)； 步骤二 待处理池(3)与培养池(4)灌满水体后，关闭进水管(2)阀门和出水管(9)、出藻管(10)处阀门，抽出集水池(6-1)水体，调节浮筒(1-2)及配重，使浮岛处于平衡状态；步骤三在处理池(3)中添加相应培养基，根据微藻培养水体滞留时间，调节出水管(9 )和出藻管(10 )，打开进水管(2 )处阀门，形成水体循环回路； 步骤四水体经由进水管(2)，流入处理池(3)，添加培养基后，流入培养池(4)，经过一段时间培养使微藻达到一定浓度后，流经沉降池(5)，静止一段时间，密度略大的微藻由出藻管(10 )流入集藻池(6-2 )，净化后的水体由出水管(9 )流入集水池(6-1)。
全文摘要
一种水上开放式微藻培养方法及浮岛系统，包括环形浮床，所述环形浮床安装有处理池、培养池、沉降池和收集池，所述收集池包括集水池、集藻池，所述处理池连接有进水管，所述处理池与培养池之间设有第一隔板，所述培养池与沉降池之间设有第二隔板，所述沉降池上部与集水池之间通过出水管连通，所述沉降池底部与集藻池之间通过出藻管连通。本发明能够利用大气压将污染水体压入浮岛培养池内进行微藻培养，使藻类吸收水体中的营养盐及空气中的二氧化碳，然后利用沉降法将水藻进行初步分离。进而达到无动力微藻培养、污染水体净化、减排固碳、水藻分离等目的，大大缩小微藻培养成本。
文档编号C12R1/89GK102766567SQ20121025664
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月23日 优先权日2012年7月23日
发明者刘德富, 杨正健, 王从锋, 纪道斌, 陈洋, 黄钰铃 申请人:三峡大学