[发明专利]使用脉冲流循环用于藻培养的系统和方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及培育藻的系统和方法。更具体地，本发明涉及一种系统的使用，该系统能够通过将生物淤积引起的混杂最小化以更有效的方式持续培育藻。本发明特别但不排他地作为通过使用脉冲流周期性地搅拌并漂洗藻培养设备来增加藻生长系统的生产率是有用的。

背景技术

随着全球石油矿床减少，对于石油短缺和与碳基燃料来源生产相关的成本的关注上升。其结果是，正在研究当前从石油生产的产品的替代物。经过努力，生物燃料已经被确定为石油基燃料的可能的替代物。在通常情况下，生物柴油是包括源自植物油或动物脂肪的长链脂肪酸的单烷基酯的燃料。在工业实践中，通过植物油或动物脂肪与醇，如甲醇反应形成生物柴油。

近年来，除了使用动物脂肪，用植物油形成生物燃料也已经得到了广泛的关注。用植物油形成生物燃料的工艺当然必然以培育和收获植物例如藻细胞开始。特别地，藻是已知的用于将太阳能转化为细胞生长的最有效的植物之一，所以它是一种特别令人感兴趣的生物燃料来源。

在藻培养系统中，在培养设备中将藻细胞典型地作为液体培养基的一部分培育，该液体培养基暴露于阳光以促进光合生长。此外，藻细胞生长过程一般要求该液体培养基通过该系统不断地循环以允许藻细胞摄取营养物。目前使用的符合这些要求的最普遍的藻培养设备中的三种是：(1)光生物反应器；(2)有循环装置的培养池；以及(3)没有循环装置的培养池。尽管这些设备在培育藻时具有许多优点，但有显著缺点，其中有许多涉及生物淤积。在生物淤积的情况下，藻细胞趋向于附着或积聚在各种表面上。特别地，藻细胞附着于透光盖及设备的底部和壁上。重要的是，生物淤积可以显著减少藻培养系统的生产率。具体而言，如果由于藻细胞附着在透光盖而发生生物淤积，则光合作用由于较少的光到达藻细胞而被破坏。此外，当藻细胞在表面上保持静止时，就会出现几个问题：(1)藻细胞可能会死亡并为像原生动物一样的污染物提供食物来源；(2)藻细胞沉淀到水的表面之下太深将不能接收到足够的光；以及(3)藻细胞不会进行足够移动以摄取漂浮在藻培养物中的营养物质。所有这些问题对有效的藻培养系统造成显著的破坏。

为了使藻培养物持续循环，已经作出了多种努力。然而，生物淤积仍然对藻培养系统产生显著的影响。第一，由于藻培养系统必须排空和经常清洁以除去已经附着到各种表面上的藻细胞而导致系统的效率受到影响。可以通过使用从表面有力地去除藻细胞的设备或方法以使这些障碍物最少化，并且该设备或该方法还用作动力装置以使系统中的藻细胞循环。

鉴于上述情况，本发明的一个目的在于提供将生物淤积的影响最小化的培育用于生物燃料生产的藻的系统和方法。本发明的另一个目的在于提供使用脉冲流提高系统效率的用于培育藻的系统和方法。本发明的还另一个目的是提供实施简单、易于使用且比较成本有效的使用脉冲流循环培育藻的系统和方法。

发明内容

按照本发明，提供使用脉冲流使藻培养系统中的藻循环的系统和方法。本发明的基本要素是使用架高的冲洗箱，该冲洗箱用于形成脉冲流。当形成脉冲流后，脉冲流使藻细胞循环，并且去除任何附着于所述藻培养系统的各个组件的藻细胞。