一種用于擴(kuò)增浮游植物的設(shè)備及其擴(kuò)增方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種船舶壓載水生物處理技術(shù)，具體涉及一種用于擴(kuò)增浮游植物的設(shè)備及其擴(kuò)增方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了有效防止船舶壓載水引起的外來物種入侵，2004年，國(guó)際海事組織(MO)通過了《國(guó)際船舶壓載水和沉積物控制與管理公約》?！肮s”規(guī)定，按照壓載水量的不同，從2009年始，部分新船必須安裝壓載水處理裝置，并對(duì)現(xiàn)有船舶追溯實(shí)施，到2017年，所有遠(yuǎn)洋船舶必須都安裝壓載水處理裝置。該裝置必須經(jīng)過陸基試驗(yàn)，獲得型式認(rèn)可，才能安裝上船。
[0003]壓載水管理系統(tǒng)認(rèn)可導(dǎo)則(G8)是各國(guó)主管機(jī)關(guān)或其指定的機(jī)構(gòu)，用以評(píng)估壓載水管理系統(tǒng)是否滿足《國(guó)際船舶壓載水和沉積物控制與管理公約》規(guī)則D-2規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。其中導(dǎo)則(G8)附件的第二部分一一對(duì)壓載水管理系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)可的測(cè)試和性能規(guī)范，對(duì)陸基試驗(yàn)的測(cè)試用水有很高的要求，陸基實(shí)驗(yàn)的流入水中浮游生物必須達(dá)到一定的指標(biāo)，其中最小尺寸小于50 μ m但大于10 μ m的測(cè)試生物總體密度最佳為14個(gè)/ml、至少不小于10 3個(gè)/ml，并應(yīng)至少包括3個(gè)門類的5個(gè)物種；而天然海水中浮游生物種類及濃度達(dá)不到此要求，尤其在水溫低于15°C的條件下，更是無法滿足要求。因此需要培養(yǎng)大量浮游生物滿足導(dǎo)則的要求。
[0004]目前一種方法是:主要采用水泥池開放式培養(yǎng)方式擴(kuò)增浮游生物，這種方式占地面積大，藻液與空氣接觸面積大，容易受敵害生物污染，且受外界溫度的影響很大。另一種方法是:實(shí)行拖網(wǎng)技術(shù)使流入水達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，此方法受季節(jié)影響大，當(dāng)海水生物低值期時(shí)，拖網(wǎng)工作量大，且種群等難易控制。
[0005]發(fā)明目的
[0006]根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用于擴(kuò)增浮游植物的設(shè)備及其擴(kuò)增方法，本發(fā)明不受外界溫度的影響，具備自動(dòng)化控制系統(tǒng)，裝置結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，能迅速擴(kuò)增達(dá)到高密度浮游植物，添加到陸基實(shí)驗(yàn)的對(duì)照艙及處理艙中使得流入水滿足G8導(dǎo)則要求，確保陸基試驗(yàn)?zāi)苡行нM(jìn)行。
[0007]本發(fā)明所述的一種用于擴(kuò)增浮游植物的設(shè)備，包括儲(chǔ)存罐、過濾裝置、一級(jí)培養(yǎng)裝置、若干個(gè)二級(jí)培養(yǎng)罐、若干個(gè)三級(jí)培養(yǎng)罐；其中，所述的一級(jí)培養(yǎng)裝置連接有若干個(gè)二級(jí)培養(yǎng)罐，每個(gè)二級(jí)培養(yǎng)罐均串聯(lián)有若干個(gè)三級(jí)培養(yǎng)罐；所述的儲(chǔ)存罐出水口與過濾裝置的入水口相連，過濾裝置的出水口分別與一級(jí)培養(yǎng)裝置、每一個(gè)二級(jí)培養(yǎng)罐和每一個(gè)三級(jí)培養(yǎng)罐相連。
[0008]本發(fā)明中，一級(jí)培養(yǎng)裝置為用于保種的光照培養(yǎng)箱，儲(chǔ)存罐用于儲(chǔ)存海水，過濾裝置用于將海水做過濾處理，二級(jí)培養(yǎng)罐用于浮游植物批量擴(kuò)增，三級(jí)培養(yǎng)罐用于浮游植物大批量擴(kuò)增。
[0009]其中，優(yōu)選方案如下:
[0010]二級(jí)培養(yǎng)罐和三級(jí)培養(yǎng)罐均內(nèi)置有控溫裝置、照明裝置和通氧裝置；所述的控溫裝置包括加熱裝置、冷凝管和熱電偶，冷凝管與外置的壓縮機(jī)相連，所述的照明裝置包括光照裝置和光電傳感器，所述的通氧裝置與外置的氣泵相連。
[0011]還包括有自動(dòng)化控制系統(tǒng)，所述的自動(dòng)化控制系統(tǒng)LCD顯示屏、按鍵、單片機(jī)控制系統(tǒng)、485通訊端口 ；
[0012]其中，加熱裝置信號(hào)輸入端與485通訊端口的信號(hào)輸出端相連，熱電偶的信號(hào)輸出端與485通訊端口的信號(hào)輸入端相連，壓縮機(jī)的信號(hào)輸入端與單片機(jī)控制系統(tǒng)的信號(hào)輸出端相連；所述的照明裝置包括光照裝置和光電傳感器；光照裝置信號(hào)輸入端與485通訊端口的信號(hào)輸出端相連，光電傳感器的信號(hào)輸出端與485通訊端口的信號(hào)輸入端相連；所述的通氧裝置與外置的氣泵相連；氣泵的信號(hào)輸入端與單片機(jī)控制系統(tǒng)的信號(hào)輸出端相連。
[0013]二級(jí)培養(yǎng)罐與三級(jí)培養(yǎng)罐、以及兩者管路之間的連接件和閥門采用高分子材質(zhì)，如PPR、PPV，管道泵采用耐海水腐蝕的管道泵。管道泵可以為不銹鋼泵。閥門優(yōu)選為隔膜閥球形閥門，隔膜閥球形閥門切割力最小、對(duì)藻傷害最小。
[0014]本發(fā)明裝置適用的外界溫度范圍-15°C?45°C，所以此裝置的應(yīng)用保證了擴(kuò)增過程不受外界溫度的影響。
[0015]本發(fā)明所述的擴(kuò)增浮游植物的方法，包括以下步驟:
[0016](I)將儲(chǔ)存罐中的海水流通到過濾裝置，將>10 μπι的生物過濾掉；
[0017](2)經(jīng)過濾處理后的海水泵入到二級(jí)培養(yǎng)罐和三級(jí)培養(yǎng)罐中，通過自動(dòng)化控制系統(tǒng)控制二級(jí)培養(yǎng)罐和三級(jí)培養(yǎng)罐中的溫度、光照及通氧量，其中，溫度為18°C -24°C，控制精度±1°C，光照強(qiáng)度控制在13-1O4Ix,通氧時(shí)間為12-24小時(shí)/天，通過通氧裝置的曝氣管路布置確保了浮游植物的需氧量，并利用氣體的攪動(dòng)促進(jìn)了浮游植物的均勻分布；
[0018](3)向二級(jí)培養(yǎng)罐和三級(jí)培養(yǎng)罐中的海水加入藻類培養(yǎng)液；
[0019](4) 一級(jí)培養(yǎng)裝置將其中的藻類泵入到二級(jí)培養(yǎng)罐和三級(jí)培養(yǎng)罐中，進(jìn)行培養(yǎng)。
[0020]其中，優(yōu)選方案如下:
[0021]步驟(3)中所述的藻類培養(yǎng)液為每升海水中加入NaN0350_80mg、NaH2PO4L 2-2.2mg、KH2PO4L 4-2.6mg、Zn (NO3) 2.6H20 30_36mg、MnCL2.4H20 100_186mg、CuSO4.5H20 7-12mg、FeC6H5O7.5H20 2500_4200mg、Na2MoO4.2H20 5.2-7.3mg、CoCL2.6H208-15mg、Na2EDTA 3.6-4.8mg、青霉素 2-9 X 104U、維生素 B12 0.5mg、維生素 BI 10mg 和維生素H 0.5mg。本配方設(shè)置合理，藻細(xì)胞生長(zhǎng)速度快，培養(yǎng)出的藻類密度達(dá)到最大化，實(shí)現(xiàn)了更加優(yōu)異的培養(yǎng)效果，具有規(guī)模化的應(yīng)用前景。
[0022]擴(kuò)增過程采用逐級(jí)擴(kuò)大過程，二級(jí)培養(yǎng)罐與三級(jí)培養(yǎng)罐的接種量為1:3?1:10。通過本發(fā)明使得浮游植物在最短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模高密度培養(yǎng)。
[0023]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:裝置不受溫度的限制，具備自動(dòng)化控制，易于操作、成本低、維護(hù)簡(jiǎn)便，且安全耐腐蝕，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。適用于大規(guī)模海洋浮游植物的擴(kuò)增，同時(shí)也適用于其它種類的浮游生物的擴(kuò)增，可進(jìn)行不同種類浮游生物的同時(shí)擴(kuò)增。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的工藝流程圖；
[0025]圖2為本發(fā)明二級(jí)培養(yǎng)罐或三級(jí)培養(yǎng)罐的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0027]實(shí)施例1:
[0028]如圖1和圖2所示，一種用于擴(kuò)增浮游植物的設(shè)備，包括儲(chǔ)存罐、過濾裝置、一級(jí)培養(yǎng)裝置、若干個(gè)二級(jí)培養(yǎng)罐、與二級(jí)培養(yǎng)罐數(shù)量相等的三級(jí)培養(yǎng)罐；其中，所述的一級(jí)培養(yǎng)裝置連接有若干個(gè)二級(jí)培養(yǎng)罐，每個(gè)二級(jí)培養(yǎng)罐均串聯(lián)有一個(gè)三級(jí)培養(yǎng)罐；所述的儲(chǔ)存罐出水口與過濾裝置的入水口相連，過濾裝置的出水口分別與每一個(gè)二級(jí)培養(yǎng)罐和三級(jí)培養(yǎng)罐相連。
[0029]本發(fā)明中，一級(jí)培養(yǎng)裝置為用于保種的光照培養(yǎng)箱，儲(chǔ)存罐用于儲(chǔ)存海水，過濾裝置用于將海水做過濾處理，二級(jí)培養(yǎng)罐用于浮游植物批量擴(kuò)增，三級(jí)培養(yǎng)罐用于浮游植物大批量擴(kuò)增。
[0030]還包括有自動(dòng)化控制系統(tǒng)，所述的自動(dòng)化控制系統(tǒng)LCD顯示屏、按鍵、單片機(jī)控制系統(tǒng)、485通訊端口 ；
[0031]二級(jí)培養(yǎng)罐和三級(jí)培養(yǎng)罐均內(nèi)置有控溫裝置、照明裝置和通氧裝置；所述的控溫裝置包括加熱裝置、冷凝管和熱電偶，冷凝管與外置的壓縮機(jī)相連，其中，加熱裝置信號(hào)輸入端與485通訊端口的信號(hào)輸出端相連，熱電偶的信號(hào)輸出端與485通訊端口的信號(hào)輸入端相連，壓縮機(jī)的信號(hào)輸入端與單片機(jī)控制系統(tǒng)的信號(hào)輸出端相連；所述的照明裝置包括光照裝置和光電傳感器，其中，光照裝置信號(hào)輸入端與485通訊端口的信號(hào)輸出端相連，光電傳感器的信號(hào)輸出端與485通訊端口的信號(hào)輸入端相連；所述的通氧裝置與外置的氣泵相連，其中，氣泵的信號(hào)輸入端與單片機(jī)控制系統(tǒng)的信號(hào)輸出端相連。
[0032]二級(jí)培養(yǎng)罐與三級(jí)培養(yǎng)罐、以及兩者管路之間的連接件和閥門采用高分子PPV材質(zhì)，管道泵采用耐海水腐蝕的管道泵。管道泵為不銹鋼泵。閥門為隔膜閥球形閥門，隔膜閥球形閥門切割力最小、對(duì)藻傷害最小。
[0033]本裝置適用的外界溫度范圍_15°C?45°C，所以此裝置的應(yīng)用保證了擴(kuò)增過程不受外界溫度的影響。
[0034]實(shí)施例2:
[0035]應(yīng)用實(shí)施例1所述的設(shè)備，進(jìn)行浮游植物擴(kuò)增。天然海水中10_50μπι浮游生物密度為2個(gè)/ml，將天然海水通過10 μ m濾網(wǎng)的過濾裝置，進(jìn)入二級(jí)培養(yǎng)罐500L，進(jìn)入三級(jí)培養(yǎng)罐5m3，用控溫裝置控制水溫為21°C _22°C，打開光照裝置，設(shè)置光照強(qiáng)度為2 X 13Ix,置入曝氣管通氧，每升海水中加入培養(yǎng)基量為:NaN0370mg，NaH2PO4L 2mg，KH2PO4L 4mg，Zn(NO3)2.6H20 36mg，MnCL2.4H20 160mg，CuSO4.5H20 10mg，F(xiàn)eC6H5O7.5H20 4200mg，Na2MoO4.2H20 5.2mg, CoCL2.6H20 13mg, Na2EDTA 3.6mg,青霉素 2 X 14U,維生素 B12 0.5mg,維生素BI 10mg,維生素H 0.5mg。將光照培養(yǎng)箱中的5L大扁藻及5L三角褐酯藻倒入二級(jí)培養(yǎng)罐中生長(zhǎng)5天，之后將二級(jí)培養(yǎng)罐中的大扁藻通過泵打到三級(jí)培養(yǎng)罐中進(jìn)行培養(yǎng)4天，分別注入陸基實(shí)驗(yàn)的250m3處理艙和對(duì)照艙中，檢測(cè)流入水中10-50 ym浮游生物