[发明专利]一种微藻跑道池的湍流补碳装置

说明书

技术领域

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

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。

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。

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 1mm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。

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。

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。