一种微藻跑道池的湍流补碳装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微藻跑道池的湍流补碳装置，属于微藻培养工程领域。
【背景技术】
[0002]微藻是自然水体的最重要的初级生产者，在全球能量转化和碳素循环中发挥重要作用。通过微藻光合作用固定的CO2占全球CO2固定量的40%以上。同时，微藻细胞富含多种必需氨基酸、色素、多糖、多不饱和脂肪酸等高附加值生物活性物质，使其在功能食品、化妆品、医药及精细化工等领域具有重要的应用价值。除此之外，随着传统化石能源(石油、煤炭等)的日益枯竭，社会对纯净得可再生能源需求不断高涨。微藻，具有生长速度快、油脂含量高、培养周期短等一系列特点，使其成为了最重要的生物能源候选物种。
[0003]目前，微藻的规模化培养主要通过自养及异养两种方式。由于具备异养能力的微藻种类较少，微藻规模化培养仍以自养为主，如跑道池、管式反应器及壁式反应器等。跑道池因成本较低、易于操作等优点，广泛应用与多种微藻的规模化培养(小球藻、微拟球藻、螺旋藻等)。由于微藻的生长需要光能与二氧化碳；因此，在微藻培养过程中，提高二氧化碳的利用率，藻细胞接收的有效光能的总量，对提高微藻培养的产率具有重要的意义。
[0004]随着微藻密度的增加，光线在藻液内部的传播会迅速衰减，其穿透距离最低时只有Imm左右。此即意味着单位水体内的绝大多数细胞处于缺光环境中。
[0005]微藻在光反应阶段，藻细胞接收光并将其转化为化学能；在暗反应阶段，藻细胞利用化学能合成细胞组分。在暗反应中，藻细胞不需要光照，甚至持续的光照会降低微藻的代谢速度。然而，微藻在光-暗间歇(闪光效应)环境中的生长速率明显高于持续光源；因此，在跑道池培养过程中，有效实现藻液上下层之间的交换，使细胞处于闪光环境中，将会大大提高微藻的培养效率。传统的开放式跑道池虽成本较低，但二氧化碳的利用率亦较低。由于藻液的深度一般在20-30cm之间，通过曝气装置散布的气体，来不及充分溶解即从水体中逃逸。这既造成了二氧化碳的浪费，又无法满足藻细胞对二氧化碳的需求。
[0006]因此，延长二氧化碳在藻液中的滞留时间，促进二氧化碳的有效溶解；有效实现藻液上下层的对流使藻细胞持续处于上下翻滚的状态，以增加单位水体的微藻接收的有效光能总量，成为提高微藻培养效率的关键技术。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是:提供一种微藻跑道池的湍流补碳装置。
[0008]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
本发明提供的微藻跑道池的湍流补碳装置，包括透明封闭罩和底板，透明封闭罩位于底板上方，透明封闭罩内壁和底板上垂直于水流方向设置水流阻挡板，水流阻挡板和曝气装置，曝气装置位于底板上并且在水流阻挡板的前面，所述的透明封闭罩中垂直水流方向的前面开口，透明封闭罩两侧、后面和顶部设有封闭板。
[0009]所述的透明封闭罩和底板可以通过多根支柱固定连接在一起，也可以单独将透明封闭罩固定。
[0010]优选的，所述的补气装置中水流阻挡板设有两块，第一水流阻挡板位于透明封闭罩内壁顶部，第二水流阻挡板位于底板上，第二水流阻挡板位于第一水流阻挡板的后面。
[0011]优选的，为减少藻液在通过该装置时受到的阻力，透明封闭罩两侧外缘区域可以设计为具有弧形或锥形的“帽子”结构。
[0012]优选的，透明封闭罩长度为跑道池长度的1/20-1/5 ;宽度为跑道池宽度的1/5-1。
[0013]优选的，第一水流阻挡板高度为藻液总高度的1/5-1/2 ;第二水流阻挡板为透明封闭罩总高度的1/5-1/2 ;第一和第二水流阻挡板之间的距离为总封闭罩长度的1/5-1/3 ；曝气装置与第一水流阻挡板之间的距离为总透明封闭罩长度的1/5-1/3。
[0014]优选的，透明封闭罩两侧封闭板高度为藻液总高度的1/10-1/5。
[0015]优选的，水流阻挡板通过粘结、铆钉或螺丝的方式与透明封闭罩和底板可拆卸式固定连接。
[0016]本发明的封闭罩和水流阻挡板选取透光性好的材料(玻璃、有机玻璃、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酯、橡胶、树脂等材质的薄板或薄膜)，通过粘结或缠绕模具等方式构建密封的。
[0017]本发明的湍流补碳装置封闭罩完全浸入水面以下；其中曝气装置释放二氧化碳气泡；水流进入透明封闭罩区域后，带动气泡向前流动；气泡上浮至封闭罩上部，漂浮于液面表层继续前进，受到第一水流阻挡板的阻隔后下潜，藻液在此处形成湍流，有效促进气泡与藻细胞的充分接触；水流继续向前，下方的水流遭遇第二水流阻挡板的阻拦后会形成湍流，与后方及上方夹杂气泡的水流形成涡旋，再次促使二氧化碳气泡与藻液充分接触，同时实现藻细胞的上下翻滚；水流通过第二水流阻挡板的上部继续前进，剩余的二氧化碳上浮遭遇封闭罩的阻挡，继续在水体中前进；水流遭遇封闭罩外缘部分的阻挡，形成湍流，再一次促进气泡与水流的接触，同时实现藻液上下层的对流，促使藻细胞持续处于上下翻滚状态，有效提高了单位水体藻细胞接收的有效光能总量。
[0018]本发明的有益效果是:
本发明与现有的跑道池曝气技术相比具有以下优点:(I)本发明通过封闭罩防止气体逃逸，通过内设的两重挡板引导气泡与藻液流动路线；有效的防止了未溶解二氧化碳的逃逸，延长了二氧化碳在藻液中的滞留时间；从而有效提高了二氧化碳的利用率。(2)本发明使流经此装置的藻液形成多处湍流，使藻细胞与气泡频繁处于涡旋状态，大大增加了藻液与气泡的有效接触，促进二氧化碳的溶解，提高藻细胞吸收二氧化碳的效率。(3)本发明使藻液在封闭罩区域内多次实现上下层对流，既避免了表层细胞的光损伤，又使得更多的底层细胞受到光照，从而使得单位水体的藻细胞获得更多的有效光能总量。(4)本发明成本低，易制造，效率高，有助于降低微藻规模化培养的成本。
【附图说明】
[0019]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步