[发明专利]在藻类培养池塘中循环液体的系统、方法和介质

说明书

发明领域

本发明一般涉及在水产养殖中液体的运动，更具体的，涉及用射流引发水产养殖，例如藻类培养池塘中的液体循环。

发明概述

本文提供了在藻类培养池塘中通过使用射流产生液流的示范性系统、方法和介质。在第一个方面，公开了一种在藻类培养池塘中产生液流的方法。通过至少一个喷嘴引发藻类培养池塘中的液体循环。液体循环在藻类培养池塘中产生至少10厘米/秒的流速。在至少一个喷嘴上装有头部，以克服与藻类培养池塘中至少10厘米/秒的液流速度相关的头部损失。

在第二个方面，公开了一种在藻类培养池塘中通过射流产生液流的系统。系统包括至少两股浸没的射流，其配置成引发藻类培养池塘中的液体循环。系统配置成使至少两股射流产生的头部在藻类培养池塘中的液流速度为至少10厘米/秒时，克服藻类培养池塘中的头部损失。

在第三个方面，公开了一种在藻类培养池塘中通过射流产生液流的系统。该系统包括一系列与承压流体源相连的喷嘴。一系列喷嘴浸没在藻类培养池塘表面下。系统包括处理器和计算机可读存储介质，其中具有内置处理器可执行的程序，以执行在藻类培养池塘中产生液流的方法。计算机可读存储介质与处理器和承压流体源相连。处理器执行计算机可读存储介质上的指令，以测量藻类培养池塘中液流速度；和调节承压流体源产生的能量。

本文所述的方法可通过一组存储在存储介质(例如计算机可读介质)上的指令进行。可由处理器获取并执行指令。指令的一些例子包括软件、程序编码和固件。存储介质的一些例子包括记忆装置和集成电路。当由处理器执行时指令通常是可操作的，从而指导处理器根据本发明的实施方式操作。本领域技术人员熟悉指令、处理器和存储介质。

附图简要说明

图1显示了本发明实施方式的示范性射流循环系统。

图2显示了图1所述的射流阵列分布系统的实施例。

图3说明了根据本发明实施方式的在藻类培养池塘中产生液流的方法。

图4是本发明实施方式的藻类培养池塘中射流夹带并流的照片。

图5显示了本发明实施方式的射流循环系统的实验数据。

发明详述

本文提供了在藻类培养池塘中通过使用射流产生液流的示范性系统、方法和介质。藻类可悬浮于藻类培养池塘中的液体，例如藻类培养池塘液内。藻类培养池塘液可包括例如，淡水和海水的混合物，促进藻类生长的营养物，溶解气体，消毒剂，废料等。藻类培养池塘可利用光合作用的天然过程，以产生藻类生物质和脂类，用于大量应用，例如生物燃料生产。

射流产生的液流，或射流可夹带藻类培养池塘液。在一些实施方式中，可在射流中连续夹带与藻类培养池塘液相关的并流，在射流下游产生相当均匀的混合物。射流可在藻类培养池塘中引起液体的整体运动，例如循环或塘流。

在藻类培养池塘中使用射流循环系统可产生许多出乎意料的优点，从而能提高生产率，例如藻类培养池塘的每单位面积藻类产量。例如，射流循环系统可适应与高于或等于10cm/s的流速相关的头部损失。射流循环系统可促进藻类培养池塘液中的均匀速度，从而降低藻类培养池塘中的头部损失。藻类培养池塘中的均匀流速可促进藻类培养池塘液中的均一性。提高的均一性可促进例如提升营养物、溶解气体如二氧化碳的递送，和/或改善藻类培养池塘中的温度分布。均匀流速还可减少藻类培养池塘中液体停滞。均匀流速带来的液体停滞减少可防止“死区”，或低藻类生产率的区域。

射流循环系统的使用可提高湍流强度，在藻类培养池塘液中形成大涡流。湍流强度的提高可促进能溶于藻类培养池塘液的副产物释放。例如，光合作用过程中藻类产生氧，其可在产生后溶于溶液中。藻类培养池塘液中的湍流可促进溶解氧从溶液中释放到大气中。藻类培养池塘液中的湍流引起外部增强氧释放，因此能维持藻类培养池塘液吸收氧的能力，进而促进藻类光合作用。因此，藻类光合作用效率可提高，可实现更高的藻类产量。另外，射流可对藻类培养池塘液提供足够的冲量，从而提高的湍流强度能够一直保持到射流的下游远端。因此，氧释放和湍流增加的其它益处在藻类培养池塘中可以是全局现象。

湍流强度的增加可提高藻类培养池塘液流速中的小规模波动，其提高旋转速度并增加液流应变率的波动。这种应变率波动促进漩涡形成，有利于藻类培养池塘液的垂直和侧向混合。湍流强度的增加可形成藻类细胞的湍流边界层，提高对藻类细胞的传质速率，从而增强各种营养物和二氧化碳的摄取。另外，脉动流速的增加可促进表面的藻类更新，对培养物中不同水平的藻类提供光接触。