[发明专利]一种在宽广水域漂浮的大型光生物反应器

说明书

本发明涉及一种在宽广水域漂浮的大型光生物反应器，用于在海洋/湖泊等宽广水域中培养微藻，包括漂浮在水面的载物漂浮平台和悬挂在载物漂浮平台下方的微藻培养装置，微藻培养装置浸没在水中；微藻培养装置为顶面开放、四周和底部均为封闭膜的培养箱，微藻细胞被接种和培养在培养箱中；培养箱内设有人工光源和营养供给装置；载物漂浮平台上设有向营养供给装置提供营养的储槽。本发明的光生物反应器，不占用陆地面积、培养容积大、成本低、能耗低、光能利用率高，开拓了水上漂浮光生物反应器研发新方向。

技术领域

本发明涉及光生物反应器技术领域，尤其涉及一种海洋牧场式光生物反应器。

背景技术

微藻能高效利用光能、二氧化碳和水进行光合作用，产生氧气并合成多种生物活性物质(如多糖、蛋白质、油脂、不饱和脂肪酸、天然色素、维生素及矿物质等)，且具有生长速率快，培养周期短，可持续再生，不占用耕地等优势，被认为是新型生物质能源的重要原料来源，可广泛应用于食品饲料、医药保健、化妆品、水产动物及家禽牲畜养殖业等，具有非常广阔的应用前景。

光生物反应器作为整个微藻产业链条的核心。目前，以商业应用为目的的微藻规模化培养多是在室内外的开放式培养系统和封闭式光生物反应器中进行的。开放池因具有更经济、更易建立和运作的优点，成为微藻规模化培养中应用最普遍的培养系统。但这种开放式的培养系统受环境影响较大，易被污染，加上培养条件不可控，水分蒸发量大，有效光照利用率低。相对而言，封闭式的光生物反应器对各种培养参数高度可控，使得微藻培养不易被污染，光能利用效率高，生物质浓度高，但本体造价成本昂贵，运行和维护成本高。目前，微藻光生物反应器都是陆地式，尚未研发出适用于海洋环境的大规模产业化微藻培养光生物反应器。对于陆地光生物反应器而言，主要存在以下一些技术问题：①开放式跑道池占地大、培养密度低、培养液循环能耗高、易受外界污染。②密闭式的透光容器造价高，尤其是玻璃容器，受限于玻璃加工工艺的特殊性和局限性，无法一次成型，制造成本、安装及维护成本都非常高；且同样存在细胞培养密度低，空间利用度不足，能耗高的问题。③固态培养光生物反应器，对于材质本身的依赖性很大、光利用效率低；而且适用性也比较受局限，其供液装置也是一种耗能装置，无法进一步降低培养成本。目前这些主流的微藻培养系统主要是在陆地上运行的，占用大量土地面积，同时设备折旧和能耗增加了微藻的培养成本，严重制约了微藻产业化的高速发展。

虽然我国海域面积广阔、海洋资源丰富，但是受陆地和海岸养殖面积的限制，有关生物质能源和水产生物的养殖也正在向海洋拓展。因此，研发一种低成本、高效益、多用途的新型海洋光生物反应器具有重要的现实意义和的巨大的应用前景。

目前应用于户外开放水域中的微藻培养装置，主要有漂浮于水上的养殖筏架和水上围隔式的微藻培养装置，以及一种半潜式网笼用LED沉水灯培养装置。此外水上漂浮的透光薄膜袋等，很容易在风浪拉扯冲击下破碎。这些装置结构简陋、培养体积小、水底光照不足或者不见光、光能利用率低，结构易被鱼群破坏，培养中的微藻易被浮游动物和一些鱼类捕食；而且管理维护困难。直到到目前为止，仍然缺乏能在开放式水面，尤其是在海洋上可稳定地应用于微藻规模化培养的光生物反应器。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种在宽广水域漂浮的大型光生物反应器，其结合了各种反应器的优点与微藻生长的特点，解决当前陆地光生物反应器占地广、造价成本高、能耗高、难控温、光能利用率低、细胞增殖速度慢、生物量浓度低、易污染等问题，开拓了海洋光生物反应器研发新方向。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供一种在宽广水域漂浮的大型光生物反应器，用于在湖泊/水库中(特别大型水库中)培养微藻，其包括漂浮在水面的载物漂浮平台和悬挂在该载物漂浮平台下方的微藻培养装置，所述微藻培养装置浸没在水中；