[发明专利]一种连续自动采收型微藻混合养殖装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种微藻养殖装置，具体来说，是一种连续自动采收型微藻混合养殖装置。

背景技术

微藻（microalgae）是一大类微观的以个体、链状或群体形式存在的单细胞藻类，大小从几微米到几百微米不等。微藻种类繁多，据估计大约有200000～800000种，其中已有记录的有35000多种。依据养殖过程中是否需要外界提供有机物来维持生活可以将微藻分为自养微藻和异养微藻、混养（兼养）微藻。自20世纪60年代起，国外开始进行商业化大规模微藻养殖，至今人们已经能够在保健食品、医药原料、美容、饲料等多种领域实现微藻商业化生产。

目前微藻大规模商业化养殖主要有两种方式：开放式微藻养殖系统和封闭式微藻养殖系统。开放式养殖系统就是室外利用自然阳光进行微藻养殖，具有扩大规模比较容易、成本较低等优点。但是开放式养殖系统容易受外界环境的影响，如光照强度、光照时间、温度和天气；也容易受到其他藻种、细菌及致病微生物的污染。封闭式微藻养殖系统是指利用培养基在密闭的容器内进行微藻养殖。封闭式微藻养殖装置可分为发酵罐、培养袋、平板型光生化反应器和管型光生化反应器。事实上，目前藻类工业生产中采用的密闭式反应器多为管式光生物反应器，该类反应器有两部分构成，主体为彼此相通平行排列的管体，由透光性好的透明塑料或玻璃制成，藻体在此接受光照并迅速生长。另一部分为柱状排气装置，在此通入CO2，添加新鲜培养液以及排出循环体系中藻类生长产生的O₂。为了尽可能减小剪切力对藻体的损伤，两部分间通常依靠气升泵推动培养液循环。封闭养殖系统可以提高产量60%～300%，产率较高，适用各种藻种，微藻品质稳定，后续分离纯化成本也可以减少，且该系统不易被杂菌污染。但是该系统设备成本较高，难以扩大养殖规模。因此寻找一种高密度、低成本的微藻养殖方法，对推动微藻养殖产业化发展极为重要。

微藻是一类细胞体积小（1-30μm），密度低（与培养液密度相近似），表面带有负电荷的单细胞光合自养微生物。但是，由于其细胞的特性，采收比较困难、成本高，微藻采收成本占整个产业链条的20%-30%。微藻生物量的采收过程是生产过程的一个限制因素。在正常生产中的藻浓度相对较低，约为0.1g/L-1.0g/L，并且藻细胞很小、脆弱，易受到损伤破裂。因此，用常规的动力离心、过滤及自然沉淀法不能有效地收集藻体。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：

（1）目前封闭式微藻养殖系统如光生物反应器等建设成本高，对微藻养殖产业具有抑制作用。

（2）随着细胞密度增大，光生物反应器中光的透过性变差，影响藻体生长。

（3）培养液中溶氧水平的不稳定会抑制藻体生长。

（4）藻液中微藻的密度低，造成采收成本高。

（5）现阶段应用于工业化微藻大规模采收的离心法能耗过高。而浓缩法仅适用较大藻类，如螺旋藻，且浓缩比较低，其后仍需离心处理。

为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种连续自动采收型微藻混合养殖装置，包括竖直的养殖桶1，所述养殖桶为透光材质，其中心设有竖直旋转且转速可调的气浮机4，所述气浮机4底部与负压吸气式的气泡发生器6连通；所述养殖桶1的上端盖上设有加液口3；所述养殖桶1上部侧面上设有排沫口5；所述养殖桶1周围设有一圈光源2。

本技术方案实施时，通过加液口3将配制好的营养液和藻种加入养殖桶1中，在桶外四周设有光源2为微藻的养殖提供光能，气浮机4安装在养殖桶1的盖板上，气浮机4带动气泡发生器6旋转产生负压，气泡发生器6从气浮机4的中空管道中吸气，使得驱动气泡发生器6产生气泡，在养殖阶段采用较低转速产生少量气泡，这些气泡在水体中上浮时起到两方面作用：①搅拌水体，使得藻类在桶中翻滚，增强透光性的同时还可以均匀的接触营养液以及光照；②补充水体中由于藻类生长而消耗的氧气和二氧化碳，确保藻类培养的顺利进行。当一个养殖周期结束后，气浮机4高速旋转，气泡发生器6产生大量的微小气泡，将水中的大部分藻类带出水体，在水体表面形成泡沫层，由于养殖桶内气压大于外部，因此富含微藻的泡沫从排沫口5排出，可使用容器方便的收集。微藻收集结束后，留在水体中的藻类可自然作为藻种以开始下一个养殖周期，只需根据需要补充消耗的营养液即可。

进一步的，所述养殖桶1呈圆筒状。

进一步的，所述光源2的高度范围略高于养殖桶内液面的高度。

进一步的，所述排沫口5在所述光源2的上方。

更进一步的，所述养殖桶1的底面呈球面状。