[实用新型]用于微藻培养的圆梯式跑道池

说明书

本实用新型公开了一种用于微藻培养的圆梯式跑道池，包括提升区跑道、左圆梯式跑道、直流跑道、右圆梯式跑道组成的回字形跑道；左圆梯式跑道与右圆梯式跑道均为蛇形跑道；左圆梯式跑道设置在第一斜坡上，其高度从后向前逐渐降低；右圆梯式跑道设置在第三斜坡上，且其高度从前向后逐渐降低；直流跑道设置在第二斜坡上，且其高度从左到右逐渐降低；提升区跑道设置在第四斜坡上，且第四斜坡的高度从右到左逐渐升高；第一斜坡、第二斜坡、第三斜坡以及第四斜坡之间平滑相接；提升区跑道由后侧壁和后隔挡板组成；直流跑道由前侧壁和前隔挡板组成；前隔挡板与后隔挡板分别与前侧壁和后侧壁平行；提升区跑道中设置有搅拌桨，搅拌桨与电机输出端连接。

技术领域

本实用新型涉及微藻培养领域，具体涉及一种用于微藻培养的圆梯式跑道池。

背景技术

微藻是一类光合自养微生物，其生物质可以被开发成多种产品，如保健品、生物柴油、活性饵料等，微藻生长的过程也可以应用到环境领域，如二氧化碳减排、废水处理等。在资源和能源紧缺的今天，开发、利用微藻生物资源具有重要的社会价值和经济意义。

微藻的大规模培养方式可分为密闭式和开放式，其中开放式是指采用开放池装置，在露天或者温室大棚内采用如图1所示的跑道池进行培养，即跑道池内仅设置一个隔挡板而形成环形跑道。它具有技术简单、投资少等特点，在螺旋藻、小球藻和盐藻的工业化生产中得到了广泛应用，是目前微藻生产的主要方式。

在传统的大规模培养微藻的开放池内，培养基的流动靠搅拌桨驱动，培养基的平均深度一般为20 cm到50 cm，一般微藻细胞干重浓度在0.5 g/L左右。在该条件下，光线在培养基内传播时，光的穿透距离只有几毫米到几厘米，光的穿透深度有限，造成下层培养基中藻细胞难以见到光照，这是导致开放池培养微藻生物量产率低的主要原因。

微藻的光合作用过程可分为光反应和暗反应两个阶段，在光反应阶段藻细胞接受光量子并转化为化学能，在暗反应阶段藻细胞利用化学能合成细胞组分，此时不需要光照。如果藻细胞以特定的频率（通常高于1 Hz的频率）在光生物反应器的光区和暗区频繁置换时，会产生“闪光效应”，光能的利用率将大大提搞，微藻细胞浓度也会得到很大提高（Janssen M, Slenders P, Tramper J, et al., Enzyme Microbial Technology, 2001,29:298~305; Xue S Z, Su Z F, Cong W., Journal of Biotechnology, 2011, 151(3):271-277）。如果可以实现微藻细胞在光照区和暗区的来回穿梭，就可使得接受过光照的藻细胞及时进入暗区进行暗反应，而暗区已经完成暗反应的藻细胞可以及时回到光照区接受光照，这样就能够使得光能利用率提高，同时还可以防止藻细胞因重力作用下沉。因此，在跑道池内培养基的充分混合，特别是平行于光照方向的上下混合，对于提高微藻光能利用率，降低微藻培养成本至关重要。

然而，在传统的开放池内，培养基在流道内的混合完全靠在搅拌桨的推动下在流道内流动形成的自然流动，混合不充分，属于自然形成的湍流，特别是在接近池底处更是接近层流。专利CN201310298122.9实用新型了一种用于微藻大规模培养的挡板跑道池，该类型的跑道池在开放池的流道中设置若干挡板于池底，当培养基以一定的流速在本实用新型的开放池内流动时，由于挡板的作用，产生了垂直于流动方向的纵向混合，一定程度上提高了光能利用效率。但是由于斜挡板的作用，培养基混合能耗增加，且在挡板背面存在混合死区，有滋生细菌，造成培养失败的风险。类似的，专利201210097707.X提供了一种基于强化光照方向混合的新型内部构件及反应器，具体是在反应器内部交替设置塔板，各塔板之间形成梯形状的局部空间区域。此构型可使得培养基在光照区和黑暗区形成循环流动，提高微藻生物量产率。实际上，在原有反应器尤其是开放池池底（一般铺设有塑料膜或为水泥池底）进行改造，对原有防渗造成不必要的影响，且成本高、能耗高，推广难度较大。

实用新型内容