一种吊袋式微藻光反应器及吊袋式微藻养殖系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种吊袋式微藻光反应器及吊袋式微藻养殖系统，是一种利用透明薄膜袋实施光合微藻养殖的装置。
【背景技术】
[0002]微藻能够利用简单的矿物质营养素，在光合作用(日光和人工照明)的情况下，将CO2和水转化为我们生活需要的各种有机化合物(如色素、蛋白质、氨基酸、维生素和脂肪酸、多糖和矿物质等人体必需的营养成份)。由于藻类具有高效光利用率，以及从周围环境中快速高效吸收营养素(如CO2、氮、磷等)并转化成有机化合物的能力，使藻类具有解决食品短缺、能源危机和CO2减排的巨大经济潜力。
[0003]目前,微藻培养主要有开放式和封闭式两种光生物反应器。其中，封闭式光生物反应器主要有管道式、平板式、柱状气升式、浮式薄膜袋等。这些反应器不仅制造成本高，而且需要占用大量耕地或养殖水面，形成与农作物或水产品争地争水的局面。我国农业一直有农作物间种，即利用植物的不同高度、采收时间不同错时或分层种植，以提高单位面积产值和养殖空间的传统。吊袋式微藻光反应器有利于实现微藻的空中养殖，实现非占地养殖产业发展模式。
[0004]CN102086437A公开了薄膜挂袋式单胞藻光生物反应器及其制作方法，提出了一种底部带有倒圆锥状气升部的中空透明柱状体，也加设了悬挂结构。这种结构实质是对大直径单柱光反应器的一种简化，柱状体光反应器气体停留时间短，大直径的柱状结构导致中心部位光照不足，形成养殖暗区，养殖暗区降低了柱状光反应器养殖效率，加大光生物反应器重量，光生物反应器不得不加装加强结构，造成反应器制造成本提高，光反应器透光性不好。
[0005]CN102373150A和CN102373151A分别提出了两种形式的光生物反应器和光生物培养系统。通过在柔性薄膜袋上设置多个隔离点或竖向的线状隔离带，将光生物反应器内的光生物培养液分割成多个相互连通的液体区域。上述两篇现有专利是对目前常用薄膜培养袋横向隔离带结构的改造，与CN102086437A及现有技术相比，解决了大直径单柱光反应器透光和培养物分层问题，但其分割模式由线到点状分割，是两种极端情况，纵向隔离带与气体上升方向一致，反而不利于气体在培养体系的横向搅拌，点状隔离对解决培养气体搅拌与气体分布情况并不理想。
【发明内容】
[0006]为改善大型柱状薄膜挂袋式光生物反应器及其他现有光生物反应器的问题，提高微藻养殖效果，本发明提出一种吊袋式微藻光反应器及吊袋式微藻养殖系统，在实现微藻的高效空间养殖的同时，改善光反应器光照效果、营养物质的供给并延长CO2气体在养殖水体的滞留时间，以提高水体光合养殖微藻的产量。
[0007]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0008]本发明的目的之一在于提供一种吊袋式微藻光反应器，所述吊袋式微藻光反应器包括由端部封闭的透明薄膜袋形成的反应器主体；所述透明薄膜袋的内部空间由至少一条隔断线分割为多空间结构，所述隔断线存在非连续断开段。
[0009]本发明所述的吊袋式微藻光反应器在透明薄膜袋上设置至少一条隔断线，同时在隔断线上设置非连续断开段，便于不同隔断区之间的物质交换，加入培养液后，形成若干相互连通的液体区域。在使用时，从底部分布的气体在上升过程中一部分滞留在隔断线内，多余的气体溢出向上移动、层层滞留，强化了培养液的扰动，增加了 CO2气体在水体中的滞留时间。
[0010]所述隔断线可选择一条、三条、四条、六条等，可由本领域技术人员根据实际情况进行选择。
[0011]所述隔断线由数组并列排布的倒V形、倒U形或W形的线条组成。
[0012]所述透明薄膜袋的上部设有营养液入口和排气口，底部设有进气口和排料口。所述排料口为单独设置于透明薄膜袋底部的单独接口，或与进气口共用同一接口。
[0013]所述透明薄膜袋的材料可选择聚乙烯PE薄膜、聚氯乙烯PVC薄膜或聚氨酯薄膜等。所述吊袋式微藻光反应器的透光性能好。
[0014]本发明的目的之二在于提供一种吊袋式微藻养殖系统，所述系统中包括至少一个如上所述的吊袋式微藻光反应器。所述吊袋式微藻养殖系统的其他部件，如输气、输液、排气等具体部件的设计，可由本领域技术人员进行选择，本发明并无特殊限制。
[0015]以下为本发明所述吊袋式微藻养殖系统的优选形式。
[0016]本发明所述微藻养殖系统主要由输液输气系统、吊袋式微藻光反应器、气体回收系统、培养液回收系统和辅助支架组成。
[0017]所述输液输气系统包括营养罐和连入营养罐底部的气源。其主要作用是向吊袋式微藻光反应器中输入营养液和含有CO2的气体。
[0018]所述营养罐分为上部的气体空间和下部的液体空间；气体空间连接有输气管，其末端通过输气针头接入透明薄膜袋底部的进气口，并与透明薄膜袋底部的布气软管连接；液体空间连接有输液管，其末端通过输液针头接入透明薄膜袋上部的营养液入口。
[0019]本发明所述输液输气系统中气源与营养罐连接,输液管入口浸没在营养罐的液体空间，输气管设置在营养罐的气体空间，由气源向营养罐提供压力推动气体和营养液向吊袋式微藻光反应器内流动。
[0020]所述输气管上设有输气阀。另外，所述输气管上还设有加热器和冷却器，能够实现对输送气体的温度调节，以及吊袋式微藻光反应器培养体系的温度调控。
[0021]所述输液管上设有输液阀，调节输液阀米用滴定的方式向吊袋式微藻光反应器输送营养液。
[0022]所述布气软管开有若干微孔，能够保证气体分布均匀。
[0023]所述气体回收系统包括依次连接的排气针头、气袋和压气机；所述排气针头与透明薄膜袋上部的排气口连通，压气机与气源连通。
[0024]气体回收系统连接在透明薄膜袋的排气口上，将送入袋内未被微藻利用而排出的气体，经过气袋和压气机送回气源，实现气体回收再循环利用，解决目前CO2气体在培养液中吸收率较低，未被微藻利用的大量CO2气体直接排放到空气中造成环境污染的问题。
[0025]所述培养液回收系统包括依次连接的排料管阀、过滤器及水箱，所述排料管阀与透明薄膜袋底部的排料口连通。所述排料口为设置在透明薄膜袋底部的单独接口或者与透明薄膜袋底部的进气口共用接口，排料管阀用于培养的微藻排出光反应器的转运和收集过程的调控。所述水箱与营养罐连通，用于培养液的回用输送。在水箱内液体静压差不能满足培养液回流营养罐时，在水箱和营养罐之间设置输液泵。
[0026]所述水箱与输液泵之间设有排液管阀，其作用是调控过滤器滤出培养微藻的水及其回收的营养液向营养罐的输送，并方便设备检修。
[0027]所述输液泵与营养罐之间设有输液隔断阀，其作用是防止营养罐内液体向输液泵倒流并方便设备检修。
[0028]所述培养液回收系统连接在透明薄膜袋底部的排料口，将透明薄膜袋内培养液滤出微藻后，回收再利用培养液资源，减少目前微藻培养系统对水及营养资源的大量消耗。
[0029]本发明输液针头、输气针头和排气针头是一种优选的插拔式快速连接方式，与其他固定式接头方式有等效技术功效。
[0030]本发明所述的吊袋式微藻养殖系统的运行方法如下:
[0031]I)将两端封闭的吊袋式微藻光反应器吊挂在辅助支架上，将系统设备安装好后，通过输液针头、输气针头或排气针头向袋内加装微藻藻种；
[0032]2)将配置好的营养液注入营养罐内并密封罐口，接通输液输气系统，开启气源输出阀，在营养罐内达到一定压力后，开启输液阀和输气阀，营养罐内的液体空间通过输液阀向吊袋式微藻光反应器输送营养液，营养罐内的气体空间通过输气阀向吊袋式微藻光反应器输送富含CO2气体的混合气体,输液输气量通过调节输液阀和输气阀的开关调节；
[0033]3)未被微藻利用的气体，一部分以气泡形式储存在吊袋式微藻光反应器的隔断线内，另一部分由排气针头排出，经过气袋和压气机组成的气体回收系统，回到气源继续循环使用；
[0034]4)待到微藻产量达到养殖收获要求后,通过排料管阀,将微藻及培养液一并排出，留取部分藻种在吊袋式微藻光反应器内继续繁殖，如此反复实现微藻的多批次培养；
[0035]5)由排料管阀排出的微藻及培养液，经过过滤器、水箱及输液泵组成的培养液回收系统，滤出微藻后对培养液重新调节营养成分后，送回到营养罐继续循环使用。
[0036]本发明所述吊袋式微藻养殖系统，在收获微藻并实现微藻与培养液分离后，培养液可作为农作物肥料和水源，输送到农作物根部，实现微藻与农作物之间资源循环利用。
[0037]本发明气源为富含CO2气体的混合气体，混合气体中CO2气体的含量为0.05%?
100% O
[0038]与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果:
[0039]本发明所述的吊袋式微藻光反应器与现有的薄膜挂袋式单胞藻光生物反应器相t匕，采用隔断线实现光反应器的结构扁平化，反应器透光性能更好，倒V形、倒U形或W形隔断线结构，便于气体在水体滞留，增加了 CO2气体在水体中的滞留时间，更有利于微藻培养体系对CO2气体的吸收。
[0040]与现有的微藻光养殖系统相比，本发明所述的吊袋式微藻养殖系统结构更简单，制造和使用成本低廉，与目前开放池养殖系统相比，可以实现封闭式清洁高品质微藻养殖要求。吊袋式微藻养殖系统采用高空养殖，可满足立体、大面积、成本低的经济性养殖需求。
【附图说明】
[0041]图1为本发明的吊袋式微藻养殖系统组成示意图；
[0042]图2为本发明的吊袋式微藻光反应器结构示意图。
[0043]图中:1-吊袋式微藻光反应器；2_气源；3_营养罐;4_输液管；5_输液阀；6_输液针头；7_输气管；8_输气阀；9_输气针头；10_排气针头；11_排料管阀；12_布气软管；13-透明薄膜袋；14_隔断线；15_辅助支架；16_气袋；17_排气管阀；18_压气机；19_过滤器；20_水箱；21_排液管阀；22_输液泵；23_输液隔断阀。
[0044]下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
【具体实施方式】
[0045]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步