一种微藻养殖装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微藻养殖技术领域，尤其涉及一种微藻养殖装置和方法。
【背景技术】
[0002]微藻培养时，微藻对光的利用率取决于藻细胞所吸收的光的多少。高强度的光照是高产量的前提条件，但藻细胞对光的吸收和利用存在光饱和点，当接收该光饱和点的光强时，藻细胞对光的利用效率达到最高，但若接收高于该光饱和点的光强时将导致藻细胞光利用效率下降，而且过多的光能会以热和荧光的形式损失，对于光饱和点较低的细胞甚至会造成损伤。因此，在养殖过程中，为了保证每个藻细胞都能均匀的受到光的照射，需要进行曝气或搅拌混合，使藻细胞在养殖体系中进行“明暗循环”，即在有光和黑暗之间不断的运动，以满足藻细胞光合作用对光的需求，同时又不至于让藻细胞长时间或一直受光而产生光损伤或产生温度过高等现象从而使藻细胞受损或死亡。
[0003]微藻培养时，为了提高产量，通常采用高密度养殖，同时照射高强度的光照，该培养过程中为了提高微藻对光的利用率、改善藻细胞接光均匀度，通常需要较高的混合强度，比如通过提高通气比或提高搅拌强度等，以避免因混合不足而使藻细胞局部或长时间接收高光强，从而对藻细胞活性造成严重的影响。
[0004]然而，现有技术中的高密度养殖虽然可以通过提高混合强度来改善藻细胞接光均匀度、提高高强度光照的光利用效率，但是，现有技术中的高密度培养技术也存在如下问题:(1)若采用窄光程的培养装置，会使光穿透该培养装置后无法被完全利用，造成光能损失；但若使光不穿透该培养装置，则需要提高藻细胞的养殖密度，但该方法会使细胞密度与光照强度以及混合强度不易匹配:若混合不足，则藻细胞接收光能不均匀，若混合过强，则产生的剪切力会对藻细胞造成损伤，并且提高藻细胞密度还会使藻细胞呼吸作用消耗较大，造成净产量下降；(2)若采用宽光程的培养装置，藻细胞的运动路径较长，不利于藻细胞快速的接收光能进行光合作用，同时宽光程往往伴随着高强度的混合需求，能耗较大，且高强度混合产生的剪切力也会对藻细胞造成损伤，影响产量的提升。
[0005]因此，现有技术中的高密度培养技术虽然可以提高高强度光照的利用效率，但存在着混合强度需求高、会使藻细胞造成损伤等问题；但若保证藻细胞的混合强度较低不至于造成损伤，则又无法充分利用高强度光照，会造成光能损失，光利用效率降低。
【发明内容】
[0006]本发明的主要目的在于，提供一种微藻养殖装置和方法，能够在提高高强度光照的光利用效率的同时，又不至于需要较高的混合强度，进而避免高强度混合带来的剪切力对藻细胞造成的损伤。
[0007]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0008]一方面，本发明提供了一种微藻养殖装置，包括:光生物反应器，所述光生物反应器包括至少两个养殖层，每个所述养殖层中均设有通气装置，或者均设有通气装置和搅拌目.0
[0009]可选地，所述光生物反应器包括至少两个相叠加的养殖层；或者，
[0010]所述光生物反应器包括至少两个相嵌套的养殖层。
[0011]具体地，各个所述养殖层的厚度相等；或者
[0012]由所述光生物反应器的第一侧至与所述第一侧相对的第二侧，至少两个所述养殖层的厚度依次增加；或者
[0013]由所述光生物反应器的外侧至所述光生物反应器的内部，至少两个所述养殖层的厚度依次增加。
[0014]进一步地，所述光生物反应器的底部设有旋转装置。
[0015]另一方面，本发明实施例还提供了一种微藻养殖方法，使用了上述任一技术方案中提供的所述微藻养殖装置，所述微藻养殖方法包括步骤:
[0016]I)根据所述微藻养殖装置的各个养殖层接收到的光照强度，将藻种接种至各个所述养殖层中，其中，各个所述养殖层的接种密度随各个所述养殖层接收到的光照强度的降低而降低；
[0017]2)养殖过程中，向各个所述养殖层中通入气体，其中，各个所述养殖层的通气比随各个所述养殖层的接种密度的降低而降低。
[0018]具体地，当所述微藻养殖装置的两面均接收光照时、和/或当所述光生物反应器包括至少两个相嵌套的养殖层，所述微藻养殖方法具体包括:
[0019]I)由所述光生物反应器的外侧至所述光生物反应器的内部，至少两个所述养殖层接收到的光照强度依次减弱；将藻种接种至各个所述养殖层中，其中，由所述光生物反应器的外侧至所述光生物反应器的内部，至少两个所述养殖层的接种密度依次降低；
[0020]2)养殖过程中，向各个所述养殖层中通入气体，其中，由所述光生物反应器的外侧至所述光生物反应器的内部，至少两个所述养殖层的通气比依次降低；
[0021]当所述微藻养殖装置从单面接收光照、且所述光生物反应器包括至少两个相叠加的养殖层时，所述微藻养殖方法具体包括:
[0022]I)由所述光生物反应器的第一侧至与所述第一侧相对的第二侧，至少两个所述养殖层接收到的光照强度依次减弱；将藻种接种至各个所述养殖层中，其中，由所述光生物反应器的第一侧至与所述第一侧相对的第二侧，至少两个所述养殖层的接种密度依次降低；
[0023]2)养殖过程中，向各个所述养殖层中通入气体，其中，由所述光生物反应器的第一侧至与所述第一侧相对的第二侧，至少两个所述养殖层的通气比依次降低。
[0024]此外，步骤I)之前，所述方法还包括:
[0025]设置所述光生物反应器的各个所述养殖层的厚度均相等；或者，
[0026]当所述微藻养殖装置的两面均接收光照、和/或当所述光生物反应器包括至少两个相嵌套的养殖层时，由所述光生物反应器的外侧至所述光生物反应器的内部，设置至少两个所述养殖层的厚度依次增加；
[0027]当所述微藻养殖装置从单面接收光照、且所述光生物反应器包括至少两个相叠加的养殖层时，由所述光生物反应器的第一侧至与所述第一侧相对的第二侧，设置至少两个所述养殖层的厚度依次增加。
[0028]进一步地，养殖过程中，当所述微藻养殖装置从单面接收光照、且所述光生物反应器包括至少两个相叠加的养殖层时，步骤2)还包括:调整所述光生物反应器的受光面朝向，使所述光生物反应器的第一侧接收到的光照强度一直大于所述第二侧接收到的光照强度。
[0029]可选地，所述光照包括人工光照或自然光照，且所述光照强度大于等于500 μπιο?/
m2/s。
[0030]可选地，所述通气比为0.1?lOvvm。
[0031]本发明实施例提供的微藻养殖装置和方法，包括光生物反应器，且该光生物反应器包括至少两个养殖层，微藻养殖时，可以根据该微藻养殖装置的各个养殖层接收到的光照强度，在各个养殖层中接种不同密度的藻种，并且可以使各个养殖层中的接种密度随各个养殖层接收到的光照强度的降低而降低；养殖过程中，可以分别向各个养殖层中通入气体，使各个养殖层的通气比随各个养殖层的接种密度的降低而降低；这样，高强度光照照射高养殖密度的养殖层，而透过高养殖密度养殖层的强度较弱的光照会被低养殖密度的养殖层中的微藻吸收从而进行光合作用；这样，本发明实施例提供的微藻养殖装置整体提高了高强度光照的利用率，进而提高了整体产量；并且，对于接收到的光照强度较高的养殖层，其中的养殖密度及通气比均较高，而对于接收到的光照强度较低的养殖层，其中的养殖密度及通气比均较低，相比于现有技术中整体采用高密度养殖的方式，降低了通气能耗，避免了高强度混合带来的剪切损伤。
【附图说明】
[0032]为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。
[0033]图1为本发明实施例提供的一种微藻养殖装置；
[0034]图2为本发明实施例提供的另一种微藻养殖装置；
[0035]图3为本发明实施例提供的另一种微藻养殖装置；
[0036]图4为本发明实施例提供的一种微藻养殖方法的流程图。
【具体实施方式】
[0037]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施