一种用于微藻规模化养殖的补料控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及微藻养殖技术领域，具体涉及一种用于微藻规模化养殖的补料控制系统。
【背景技术】
[0002]微藻(microalgae)是一类系统发生各异、个体较小、通常为单细胞或多细胞群体、能进行光合作用的水生低等植物，它在生物制药、营养品、保健品、生物肥料、天然食品加工、生物饵料、污水处理和可再生能源生产等领域具有重要的开发和利用价值，受到各国政府和科学家的广泛关注。
[0003]用于微藻规模化培养的光生物反应器主要有封闭式和开放式两种类型，其中，封闭式光生物反应器由于造价和维护成本高，目前仅有极少数几家企业应用在生产中。而大部分商品化微藻(螺旋藻、小球藻、盐藻和拟微绿球藻)主要利用户外开放池(跑道池、圆池)进行养殖。户外开放池包括“主体池”和“搅拌桨”两个主要结构，一些风沙严重的地区，通常配备透明塑料大棚进行保护。目前对于微藻户外开放池养殖系统的升级改造主要集中在开放池结构、搅拌桨结构、开放池内构件等方面，而一些养殖配套技术和设备，仍然停留在较初级的水平，如培养基配制、营养盐补加、开放池补水、补充二氧化碳调节培养液pH等，高技术含量的“计算机自动化”及“在线监控”等很少被应用在微藻户外开放池养殖系统中，这一技术瓶颈严重制约了微藻养殖企业的创新发展。
[0004]开放池作为目前商品化微藻的主要养殖设备，已有50多年的发展历史，但其关键配套技术一 “物料补加(营养盐、水和二氧化碳)技术”仍处于较低水平，大多数微藻企业依靠人力完成这一工作，类似于传统农业生产所采取的模式，技术水平低、自动化程度低，无相应的控制系统和设备。补料系统和设备的研制对于提高户外开放池的养殖效率、降低微藻养殖成本具有不可替代的作用，而目前市场上依然缺少这类装置，因此，结合开放池的结构原理和微藻生长特性，开发一套新型补料系统具有重要意义。
[0005]微藻生长需要大量的无机营养盐，这些无机营养盐主要包括:氮(尿素、硝酸钠、硝酸钾)、磷(磷酸氢二钠、磷酸二氢钠等)、钙、镁、铁、锰、锌、铜、钴、钼等。随着培养时间的延长，培养基中的无机营养元素逐渐消耗，因此，在培养过程中需要定期添加一定量的营养元素，以维持微藻的正常生长。微藻定向培养过程中，通常需要准确了解营养盐的添加量或采取周期连续流加的方式进行。由于受技术限制，目前国内微藻企业采取的补加营养盐的方式是通过小型运输工具将称量好的营养盐运输至开放池附近，固体直接倾倒或简单溶解后倾倒入开放池中，该方式对于培养面积较小或开放池数量较少的企业完全可行，但对于养殖面积较大的企业，通过上述方式将耗费大量的时间和人力。此外，上述添加方式还会造成营养盐在开放池中的局部浓度过高而毒杀藻细胞，或与其他营养盐反应产生沉淀。此夕卜，该方式难以实现营养盐的连续补加，还存在雨季补料困难等缺点。
[0006]微藻需要在水环境中才可以正常生长，户外开放池中的培养液会发生蒸发而损失，水分蒸发导致培养液中营养盐浓度发生变化，影响藻类生长，因此，在培养过程中需要定期对开放池的培养液深度进行测定，并计算水分蒸发量，进行一定的补水操作。此外，对于海水微藻的养殖，通过在开放池中注入一定比例的淡水，以调节海水的盐度满足微藻生长的需要。目前微藻企业的补水操作也是完全依靠人工实现，专人测定每个开放池中培养液的深度，开启水源开关，补水至指定深度后关闭水源，加水过程需要有人专门跟踪，一个人难以实现对多个开放池的同时操作，目前并未出现针对户外开放池的定量补水装置和计算机控制系统。
[0007]微藻生长过程中消耗无机碳源，从而引起藻液pH的上升，在微藻快速生长阶段，其培养液pH可达11以上，严重影响微藻的生长，目前被广泛采用的降低培养液pH的方法是通入二氧化碳气体。首先通过pH计，测定培养液的pH值，根据pH值大小判断是否需要通入二氧化碳，如果pH高与指定值，即开启液态二氧化碳钢瓶的阀门进行补充，通入二氧化碳过程中，需要连续监测培养液pH的变化，避免通入过量的二氧化碳。上述调节模式存在的最主要问题在于:大型开放池培养面积往往超过1，000平方米，如果单纯测定某一位点的pH值，并不能反映整个开放池培养液的pH值，测定开放池多个点的pH，靠一个人的能力又难以完成，此外，如果开放池数量增多，补充二氧化碳这一工作将耗费巨大的人力成本。目前公开的专利中也有涉及二氧化碳补充的技术，但是它们并不能准确记录二氧化碳的补入量，补入量这一参数对于指导微藻生长、实现过程控制具有重要意义。
【实用新型内容】
[0008]针对现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种用于微藻规模化养殖的补料控制系统，其通过营养盐补加模块、水补加模块、以及二氧化碳补加模块自动向开放池中补加营养液、水以及二氧化碳，提高了开放池养殖系统的自动化水平，降低了补料的工作量和对人力的依靠。
[0009]为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是:
[0010]一种用于微藻规模化养殖的补料控制系统，其包括营养盐补加模块、水补加模块、以及二氧化碳补加模块，分别用于向开放池中补加营养液、水以及二氧化碳，其中:
[0011]所述营养盐补加模块包括浓缩液储罐、第一液流管路、第一分管路、安装于第一液流管路上的第一输运栗、以及安装于第一分管路上的第一液体流量计和第一电动阀；所述浓缩液储罐中的浓缩液在第一输运栗的输送下依次经第一电动阀和第一液体流量计流入开放池中；
[0012]所述水补加模块包括水源、水处理设备、第二液流管路、第二分管路、安装于第二液流管路上的第二输运栗以及安装于第二分管路上的第二液体流量计和第二电动阀；所述水源中的水经过水处理设备进行净化处理后在第二输运栗的输运下依次经第二电动阀和第二液体流量计流入开放池中，在所述开放池中安装有第一液位计；
[0013]所述二氧化碳补加模块包括二氧化碳储罐、输气管路、第三电动阀、气体流量计、pH电极以及气体分布器；所述二氧化碳储罐中的二氧化碳气体依次经过输气管路上的第三电动阀和气体流量计后由安装于开放池中的气体分布器将气泡打碎后进入开放池中，所述pH电极安装于开放池中。
[0014]所述浓缩液储罐包括罐体、搅拌桨、搅拌电机、防水紫外杀菌灯、进水口、进料口、放料口和第二液位计，所述进水口和进料口均安装于罐体的上端面上，所述放料口安装于罐体的下端面并与第一液流管路连通，所述搅拌桨、防水紫外杀菌灯和第二液位计均安装于罐体内，安装于罐体的上端面上的搅拌电机的输出轴与搅拌桨固定连接。
[0015]在位于第二输运栗和第二电动阀之间的第二液流管路上还连接一与进水口相连通的第三液流管路，所述第三液流管路与第二液流管路的连接处安装一三通阀。
[0016]所述开放池为多个，每个开放池均对应一个第一分管路，每个第一分管路上均安装第一液体流量计和第一电动阀，所述浓缩液储罐为多个，每个浓缩液储罐均对应一个第一液流管路，每个第一液流管路上均安装有第一输运栗，所有第一液流管路均通过一第一连通管路与所有的第一分管路连接。
[0017]每个第一液流管路还安装有第一手动阀、第四电动阀以及第一单向阀，所述第一手动阀、第四电动阀和第一单向阀依次安装于浓缩液储罐与其对应第一输运栗之间的第一液流管路上。
[0018]所述开放池为多个，每个开放池均对应一个第二分管路，每个第二分管路上均安装第二液体流量计和第二电动阀，所述第二液流管路通过一第二连通管路与所有的第二分管路连接。
[0019]所述第二液流管路还安装有第二手动阀、第五电动阀以及第二单向阀，所述第二手动阀、第五电动阀和第二单向阀依次安装于水处理设备与第二输运栗之间。
[0020]所述开放池为多个，每个开放池均对应一个二氧化碳补加模块。
[0021]每个开放池中均安装三个pH电极。
[0022]与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于:
[0023]1、本实用新型通过浓缩液储罐、第一液流管路、第一分管路、安装于第一液流管路上的第一输运栗、以及安装于第一分管路上的第一液体流量计和第一电动阀组成的营养盐补加模块实现了养殖过程中营养盐的精确、连续补加，减少了对人力的依靠，节省了时间，克服了天气影响，对于改善养殖环境、提高微藻品质具有一定的帮助。
[0024]2、本实用新型通过水源、水处理设备、第二液流管路、第二分管路、安装于第二液流管路上的第二输运栗以及安装于第二分管路上的第二液体流量计和第二电动阀组成的水补加模块，实现对多个开放池液位的并行检测和补水过程的精确控制，降低了