专利名称：用于跑道池培养微藻的高压微喷补碳系统的制作方法
技术领域：
本发明属于生物工程领域，尤其涉及一种用于跑道池培养微藻的高压微喷补碳系统。
背景技术：
微藻是一类水生生物有机体，能通过光合作用快速、高效的利用二氧化碳，微藻含有大量的蛋白质、脂类、碳水化合物以及氨基酸、维生素、多不饱和脂肪酸等生物活性成分，可作为能源、食品、医药等行业的原料。光和CO2是微藻生长必不可少的条件,太阳光和大气中的CO2可以为生产微藻提供最为廉价的原料。但是在多数情况下，水中溶解的可利用的CO2并不能充分满足微藻生长 的需要，因此大规模培养中随着微藻的生长不断的补充CO2是提高产量的有效途径。微藻在光合作用过程中会固定水中的CO2并导致培养液pH的上升，因此合理的补加CO2可维持培养液PH的稳定，保证微藻快速的生长。前人对藻类培养过程中CO2的补加方法做了很多的探索，也取得了一定的效果。很多采用“气体分布器”、“微孔”、“曝气装置”等直接往正在培养的藻液中补充气态的CO2,虽然发明者对方法进行了优化，但是很难克服在大规模跑道池培养时由于培养液深度有限造成的气态CO2的浪费。又有发明者对直接通入气态CO2的方法进行了改进，采用泵体循环使CO2气体在一定的压力下溶于培养的藻液中。其中发明专利申请CN201010222051.0中提出了使用“液环式输送泵或气液混合泵”产生“二氧化碳混合溶液”补充微藻所需碳源；申请专利号为CN201110168432. X公开了一种管道式二氧化碳补碳装置及方法，该方法利用水泵将藻液泵到补碳装置中与具有一定压力的纳米状喷射的二氧化碳气体进行混合、溶解，达到一定的PH值后通入培养池中。这些方法确实在大规模培养中有比较好的效果，能大幅度的提高CO2的利用效率，但是该方法是通过水泵直接把藻液泵到补碳装置中与具有一定压力的CO2进行混合，势必会造成藻液的损伤，且在长期使用过程中藻液会堵塞专利CN201110168432. X中所述的气体释放纳米孔。因此，一种制作简单既能有效的补充0)2、提高CO2的利用效率且不对原池藻液造成损伤的方法十分必要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于跑道池培养微藻的高压微喷补碳系统，该系统CO2利用率高、分布均匀且安装简单。为了解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的本发明的用于跑道池培养微藻的高压微喷补碳系统，包括提供高压液体的液体部分、提供高压CO2的气体部分、高压微喷装置及微喷头组，所述的高压微喷装置包括装置外壳、液体入口、若干个微喷头、气体入口、喷头盘、液体出口，高压液体经液体入口进入高压微喷装置与喷头盘上的微喷头喷射的CO2气体逆向两相混合，形成的充分溶解有CO2的液体经液体出口进入微喷头组，微喷头组通过管道与液体出口连通，并置于跑道池底部；所述的液体部分包括依次连通的液体储罐、液体增压泵、阀门、液体压力表、液体流量计，液体流量计与液体入口连通；所述的气体部分包括依次连通的气体储罐、气体减压阀、气体流量计、单向节流阀，所述的单向节流阀与气体入口连通。所述的液体储罐优选砖石构筑物材料、金属材料或有机材料的容器。所述的液体储罐与液体增压泵之间设有滤筒便于拆卸的液体过滤装置，以防止堵塞微喷头同时方便使用过程中的清洗及更换。所述的液体储罐内的液体为经杀菌处理的微藻培养基、水或添加了促进CO2溶解溶质的均质液体。所述的高压微喷装置的装置外壳优选金属材料或有机材料，其两端半圆结构与中间桶装结构采用法兰连接。所述的高压微喷装置的数量为I个或多个。所述的气体储罐与气体减压阀之间设有气体过滤装置，以除去气体中的杂质或微生物。所述的微喷头为公知装置，本发明中使用的为圆锥形喷嘴的微喷头。所述的微喷头组优选由多个微喷头和PE软管以三通、四通或直通方式自由连接成线型微喷头组、圆形微喷头组或其组合。所述的连通微喷头组和液体出口的管道优选PVC管材或PBR管材。与现有技术相比，本发明的积极效果如下I、本发明采用微喷气体与高压液体在一定压力下进行逆向混合，有利于CO2溶解。2、本发明采用微喷的方式把溶解有CO2的液体均匀地分散于跑道池中，有利于微藻和碳源的接触和利用。3、本发明采用非跑道池原池藻液(微藻培养基、水或添加了促进CO2溶解溶质的均质液体)溶解CO2,除减少对原池藻液的损伤外，还起到对跑道池补充营业源或水的作用。4、本发明采用均质液体为CO2的载体，能避免微喷头的堵塞，很好的保证微喷补碳系统的正常运转。
图I是本发明的结构示意图；图2是本发明的高压微喷装置7的内部结构示意图。附图标记说明I-液体储罐，2-液体过滤装置，3-液体增压泵，4-阀门，5-液体压力表，6_液体流量计，7-高压微喷装置，8-单向节流阀，9-气体流量计，10-气体过滤装置，11-气体减压阀，12-气体储罐，13-线型微喷组，14-圆形微喷组，15-液体入口，16-液体出口，17-微喷头，18-气体入口，19-喷头盘，20-装置外壳，21-法兰。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。实施例如图I和图2所示，用于跑道池培养微藻的高压微喷补碳系统，包括提供高压液体的液体部分、提供高压CO2的气体部分、高压微喷装置7及微喷头组。所述的高压微喷装置7包括装置外壳20、液体入口 15、若干个微喷头17、气体入口 18、喷头盘19、液体出口 16，外壳20为金属材料或有机材料，其两端半圆结构与中间桶装结构采用法兰21连接；高压液体经液体入口 15进入高压微喷装置7与喷头盘19上的微喷头17喷射的CO2气体逆向两相混合，形成的充分溶解有CO2的液体经液体出口 16进入微喷头组；所述的微喷头组由多个微喷头和PE软管以三通的方式连接成线型微喷头组13和圆形微喷头组14，微喷头组通过管道与液体出口 16连通，并置于跑道池底部。所述的液体部分包括依次连通的液体储罐
I、液体过滤装置2、液体增压泵3、阀门4、液体压力表5、液体流量计6，液体流量计6与液体入口 15连通；所述的气体部分包括依次连通的气体储罐12、气体过滤装置10、气体减压阀
II、气体流量计9、单向节流阀8,所述的单向节流阀8与气体入口18连通。所述液体储罐I选自砖石构筑物材料、金属材料或有机材料的容器。液体储罐内的液体为经杀菌处理的微藻培养基、水或添加了促进CO2溶解溶质的均质液体。 气体储罐中的CO2为压缩CO2、经处理增压的废气或烟道气。高压微喷装置7的数量可以为I个或多个。连通微喷头组和液体出口的管道采用PVC管材或PBR管材。本系统运行时，杀菌处理的微藻培养基从液体储罐I流出，经液体过滤装置2和液体增压泵3增压后以O. 3MPa的压力通过液体入口 15进入高压微喷装置7内，气体储罐12内的CO2经气体过滤装置10和气体减压阀8减压后以O. 6MPa的压力通过气体入口 18进入喷头盘19内，进入高压微喷装置7的微藻培养基与经微喷头17喷射出的CO2气体逆向两相密切接触，微喷头17喷出的微小CO2气泡在高压条件下溶解度增大，通过阀门4控制微藻培养基流量，培养基流量的大小根据微藻的实际培养体积进行调节，保证微藻的正常生长，通过单向节流阀8控制CO2气体流量，使CO2气体在微藻培养基中达到饱和，溶解了 CO2的微藻培养基从液体出口 16通过管道进入置于跑道池底部的线型微喷组13和圆形微喷组14，最终被线型微喷组13和圆形微喷组14上的微喷头释放到跑道池中。应用本实施例的用于跑道池培养微藻的高压微喷补碳系统，按照上述过程运行，能有利于CO2溶解，且把溶有CO2的液体均匀地分散于跑道池中，有利于微藻与碳源的接触和利用，减少对原池藻液的损伤，为微藻的光合作用提供持续的碳源。最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例，该实施例并非用于限制本发明的保护范围，本领域技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
权利要求
1.一种用于跑道池培养微藻的高压微喷补碳系统，其特征在于，包括提供高压液体的液体部分、提供高压CO2的气体部分、高压微喷装置(7)及微喷头组，所述的高压微喷装置(7 )包括装置外壳(20 )、液体入口( 15 )、若干个微喷头(17 )、气体入口( 18 )、喷头盘(19 )、液体出口(16)，高压液体经液体入口(15)进入高压微喷装置(7)与喷头盘(19)上的微喷头(17)喷射的CO2气体逆向两相混合，形成的充分溶解有CO2的液体经液体出口( 16)进入微喷头组，微喷头组通过管道与液体出口(16)连通，并置于跑道池底部；所述的液体部分包括依次连通的液体储罐(I)、液体增压泵(3 )、阀门(4 )、液体压力表(5 )、液体流量计(6 )，液体流量计(6)与液体入口(15)连通；所述的气体部分包括依次连通的气体储罐(12)、气体减压阀(11)、气体流量计(9)、单向节流阀(8),所述的单向节流阀(8)与气体入口( 18)连通。
2.根据权利要求I所述的用于跑道池培养微藻的高压微喷补碳系统，其特征在于，液体储罐(I)选自砖石构筑物材料、金属材料或有机材料的容器。
3.根据权利要求I所述的用于跑道池培养微藻的高压微喷补碳系统，其特征在于，所述的液体储罐(I)与液体增压泵(3 )之间设有液体过滤装置(2 )。
4.根据权利要求I所述的用于跑道池培养微藻的高压微喷补碳系统，其特征在于，所述装置外壳(20)为金属材料或有机材料，其两端半圆结构与中间桶装结构采用法兰(21)连接。
5.根据权利要求I所述的用于跑道池培养微藻的高压微喷补碳系统，其特征在于，所述的高压微喷装置(7)的数量为I个或多个。
6.根据权利要求I所述的用于跑道池培养微藻的高压微喷补碳系统，其特征在于，所述的气体储罐(12 )与气体减压阀(11)之间设有气体过滤装置(10 )。
7.根据权利要求I所述的用于跑道池培养微藻的高压微喷补碳系统，其特征在于，所述的微喷头组由多个微喷头和PE软管以三通、四通或直通方式自由连接成线型微喷头组(13)、圆形微喷头组(14)或其组合。
8.根据权利要求I所述的用于跑道池培养微藻的高压微喷补碳系统，其特征在于，所述的连通微喷头组和液体出口( 16)的管道为PVC管材或PBR管材。
全文摘要
本发明提供了一种用于跑道池培养微藻的高压微喷补碳系统，包括提供高压液体的液体部分、提供高压CO2的气体部分、高压微喷装置及微喷头组。高压液体与高压CO2气体逆向两相密切接触，微喷形成的CO2微小气泡在高压条件下溶解溶解度增大，通过调节气体、液体流量使CO2充分溶于于液体中，溶解了CO2的液体进入置于跑道池的微喷头组，最终被释放到跑道池中。本发明克服了现有跑道池培养过程中直接以气态CO2形式或以藻液为CO2载体的形式补充碳源装置的缺点，提供了一种CO2利用率高、分布均匀且安装简单的补碳系统。
文档编号C12M1/04GK102943028SQ201210488980
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者秦磊, 王忠铭, 舒庆, 尚常花, 朱顺妮, 袁振宏 申请人:中国科学院广州能源研究所