專利名稱：一種微藻規(guī)?；B(yǎng)殖供氣系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微藻養(yǎng)殖生物技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種在微藻細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中給微
藻規(guī)?；B(yǎng)殖供氣的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自然界中有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的微藻資源，它們分布于地球的每個(gè)角落，從陸地到海洋，從
沙漠到草原，從淡水到溫泉，都有微藻的存在和繁衍，它們能夠適應(yīng)不同的溫度、濕度和營(yíng)
養(yǎng)生境，正因如此，微藻在種質(zhì)、生態(tài)分布、遺傳信息、生化合成、代謝途徑等方面具有出多
樣性、復(fù)雜性和特殊性，進(jìn)一步?jīng)Q定了其且在的營(yíng)養(yǎng)和藥學(xué)價(jià)值，人類可以從中開發(fā)出大量
結(jié)構(gòu)特異的高附加值生物活性成分、微藻蛋白、生物柴油或水產(chǎn)餌料等產(chǎn)品。 但是，自然界中存在的微藻高度混雜和分散，并沒(méi)有大量單一種類的微藻可以直
接收集，因此，開發(fā)微藻資源需要通過(guò)光生物反應(yīng)器來(lái)養(yǎng)殖。 目前國(guó)際上，微藻規(guī)?；斯ゐB(yǎng)殖采用的光生物反應(yīng)器有管道式光生物反應(yīng)器、 平板式光生物反應(yīng)器、柱狀式光生物反應(yīng)器、半球狀式光生物反應(yīng)器、幕布式光生物反應(yīng) 器、開放式淺水層光生物反應(yīng)器等等，但是以往的養(yǎng)殖方式只關(guān)注光生物反應(yīng)器的形狀、結(jié) 構(gòu)、體積、表面積、體積與表面積的比例，光照、溫度、pH值等培養(yǎng)參數(shù)的控制，很少關(guān)注給光 生物反應(yīng)器供氣的系統(tǒng)，因此，造成供氣系統(tǒng)與光生物反應(yīng)器間不匹配，消耗大量的電力、 管材，氣體供應(yīng)量不足，氣體的利用率低，微藻細(xì)胞光合作用效率低，有機(jī)物積累緩慢，呼吸 速率低，藻體內(nèi)能量得不到充分釋放，藻細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖速率低，生物量增值慢，生產(chǎn)周期長(zhǎng)， 微藻養(yǎng)殖規(guī)模發(fā)展慢。 微藻的養(yǎng)殖以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值為目的，生產(chǎn)實(shí)踐中在不增加反應(yīng)器數(shù)量、體積、供氣 系統(tǒng)配置的前提下，提高供氣氣體的流量，增加氣體的利用率，增大單位體積內(nèi)微藻的生物 量，可以縮短培養(yǎng)的時(shí)間，節(jié)約生產(chǎn)成本，提升微藻細(xì)胞培養(yǎng)效率，將成為微藻生物技術(shù)規(guī) ?；l(fā)展中的關(guān)鍵核心技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服微藻規(guī)?；囵B(yǎng)過(guò)程生物量小、氣體供應(yīng)量小、氣體利用 率低、供氣系統(tǒng)與光生物反應(yīng)器間不匹配的問(wèn)題，提供一種微藻規(guī)?；B(yǎng)殖供氣系統(tǒng)，為微 藻規(guī)?；B(yǎng)殖提供技術(shù)支撐。 本發(fā)明結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)不斷試驗(yàn)，成功的構(gòu)建了采氣、加熱、冷
卻、過(guò)濾、供氣等一種供氣系統(tǒng)，為微藻規(guī)?；B(yǎng)殖提供技術(shù)支撐。 本發(fā)明的技術(shù)方案為 該系統(tǒng)主要由采氣裝置、冷凝器、氣液分離器、高效過(guò)濾器、光生物反應(yīng)器、連接管 道、閥門組成；管道包括主氣管道、支氣管道、微孔管，主氣管道貫穿整個(gè)系統(tǒng)，支氣管道連 接各個(gè)光生物反應(yīng)器，微孔管位于光生物反應(yīng)器內(nèi)，采氣裝置安裝在主氣管道上；閥門包括 進(jìn)氣管閥、出氣管閥、支氣管閥、泄壓閥、排污閥，進(jìn)氣管閥安裝在主氣管道上，位于采氣裝置前端，出氣管閥安裝在主氣管道上，位于采氣裝置后端，泄壓閥安裝在主氣管道上，排污 閥安裝在氣液分離器底部，支氣管閥安裝在支氣管道上；采氣裝置、冷凝器、氣液分離器、高 效過(guò)濾器、光生物反應(yīng)器通過(guò)管道依次連接。 采氣裝置至少由兩套構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)微藻養(yǎng)殖過(guò)程中連續(xù)性供氣。進(jìn)氣管閥前端 設(shè)有初效過(guò)濾器。在采氣裝置與冷凝器間裝有管道式加熱器。氣液分離器與過(guò)濾器間裝有 去霧器。光生物反應(yīng)器的類型為管道式光生物反應(yīng)器、平板式光生物反應(yīng)器、柱狀式光生 物反應(yīng)器、半球狀式光生物反應(yīng)器、幕布式光生物反應(yīng)器、開放式淺水層光生物反應(yīng)器。光 生物反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有微孔管。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較具有以下優(yōu)點(diǎn) 1、本發(fā)明的供氣系統(tǒng)，移動(dòng)運(yùn)輸、安裝連接、拆卸維修等操作方便，占地面積小。
2、本發(fā)明的采氣裝置兩端安裝有控制閥門，任何一臺(tái)采氣裝置在維修保養(yǎng)的過(guò)程 中不會(huì)影響其它采氣裝置的正常供氣。 3、本發(fā)明供氣系統(tǒng)產(chǎn)生氣體，經(jīng)過(guò)微米級(jí)的微孔管道排出，氣液間的接觸面積增 大，氣體利用率增加，而且總氣壓和氣流量可以減小，節(jié)約電力和采氣裝置的費(fèi)用投入。
4、本發(fā)明供氣系統(tǒng)給光生物反應(yīng)器內(nèi)微藻供熱，由原來(lái)的外部傳導(dǎo)供熱改為氣體 直接加熱。 5、本發(fā)明供氣系統(tǒng)給光生物反應(yīng)器內(nèi)微藻降溫，由原來(lái)的外部傳導(dǎo)降溫改為氣體 直接降溫。 6、經(jīng)采氣裝置出來(lái)的氣體在過(guò)管道加熱器，可以進(jìn)行瞬間高溫滅菌，為微藻規(guī)模 化養(yǎng)殖提供無(wú)菌氣體。 7、本發(fā)明供氣系統(tǒng)提供的氣體經(jīng)過(guò)氣液分離器、去霧器處理，成為干燥潔凈的氣 體。 8、本發(fā)明的供氣系統(tǒng)安裝在光生物反應(yīng)器的下方，根據(jù)流體力學(xué)的規(guī)律，由下往 上放輸送氣體，減小氣體與管壁間摩擦力。 9、本發(fā)明供氣系統(tǒng)設(shè)置在離光生物反應(yīng)器最近的位置，管道、閥門和附屬設(shè)施布 局簡(jiǎn)潔、流暢、整齊，減小氣壓和氣流量的損耗。


圖1是本發(fā)明的給微藻規(guī)?；B(yǎng)殖供氣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中，l-初效過(guò)濾器；2-主氣管道；3-進(jìn)氣管閥；4-采氣裝置；5_出氣管閥；6-泄 壓閥；7_壓力表；8_管道式加熱器；9_管道式冷凝器；10-氣液分離器；11_排污閥；12-去 霧器；13-(高效)過(guò)濾器；14-支氣管閥；15-支氣管；16-微孔管；17-光生物反應(yīng)器。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)如下 給微藻規(guī)?；囵B(yǎng)供氣的系統(tǒng)主要由采氣裝置4、冷凝器9、氣液分離器10、高效 過(guò)濾器13、光生物反應(yīng)器17以及連接管道、閥門等組成。管道包括主氣管道2、支氣管道 15、微孔管16，主氣管道2貫穿整個(gè)系統(tǒng)。采氣裝置至少由兩套構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)微藻養(yǎng)殖過(guò) 程中連續(xù)性供氣。在采氣裝置與冷凝器間裝有管道式加熱器8，氣液分離器10與高效過(guò)濾3/4頁(yè)
器13間裝有去霧器12。光生物反應(yīng)器的類型為管道式光生物反應(yīng)器、平板式光生物反應(yīng) 器、柱狀式光生物反應(yīng)器、半球狀式光生物反應(yīng)器、幕布式光生物反應(yīng)器、開放式淺水層光
生物反應(yīng)器，光生物反應(yīng)器17內(nèi)設(shè)有微孔管16。采氣裝置4安裝在主氣管道2上，支氣管 15連接各個(gè)光生物反應(yīng)器17;閥門包括進(jìn)氣管閥3、出氣管閥5、支氣管閥14、泄壓閥6、排 污閥ll，進(jìn)氣管閥3安裝在主氣管道2上，位于采氣裝置4前端，出氣管閥5安裝在主氣管 道2上，位于采氣裝置4后端，泄壓閥6安裝在主氣管道2上，排污閥11安裝在氣液分離器 10和去霧器12底部，支氣管閥14安裝在支氣管道15上。初效過(guò)濾器1位于進(jìn)氣管閥3前 端，出氣管閥5后端主氣管道上分別依次安裝管道式加熱器8、管道式冷凝器9、氣液分離器 10、去霧器12、高效過(guò)濾器13，壓力表7安裝在泄壓閥6前端主氣管道上，光生物反應(yīng)器17 設(shè)置在主氣管道末端。 為了落實(shí)上述方案，選擇柱狀光生物反應(yīng)器和一套供氣系統(tǒng)為代表，說(shuō)明微藻規(guī)
?；B(yǎng)殖供氣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成。 具體應(yīng)用實(shí)例 在離柱狀光生物反應(yīng)器最近距離內(nèi)，平整3-4平方的土地，按圖1方式安裝系統(tǒng)。
首先，供氣系統(tǒng)的主管道全采用①200黑色PE管、鍍鋅管，控制閥為①200渦輪 閥、①20PE球閥，初效過(guò)濾器、高效過(guò)濾器、管道式冷凝器、管道式加熱器、氣液分離器、去霧 器、壓力表均可采用市售產(chǎn)品。 在初效過(guò)濾器的后端，安裝2套出氣管閥5后方的主氣管道2上，同樣安裝一套 并排的采氣裝置，若供氣系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中其中一套采氣裝置需要進(jìn)行停機(jī)休息、維護(hù)、保 養(yǎng)、檢修，也不會(huì)影響給光生物反應(yīng)器的正常供氣。 其次在整個(gè)系統(tǒng)全部安裝完畢后，通入臭氧，進(jìn)行系統(tǒng)消毒，保持系統(tǒng)的無(wú)菌狀 態(tài)。 最后，利用上述供氣系統(tǒng)給微藻(以紅球藻為代表)養(yǎng)殖供氣，具體過(guò)程如下
1、柱狀光生物反應(yīng)器17內(nèi)接入雨生紅球藻，每個(gè)柱狀光反應(yīng)器的體積為0. 2噸， 高度為1. 5米。 2、開啟采氣裝置4，氣體通過(guò)初效過(guò)濾器l，濾掉大顆粒的雜質(zhì)，進(jìn)入采氣裝置。
3、氣體經(jīng)采氣裝置后加壓，流速加快，流量增大，根據(jù)壓力7表顯示數(shù)據(jù)，逐步關(guān) 閉泄壓閥6，調(diào)節(jié)到0. 02-0. 05Mpa的壓力。 4、氣體經(jīng)過(guò)管道加熱器8進(jìn)行瞬間高溫滅菌，殺滅氣體中的雜藻、細(xì)菌、真菌、原 生動(dòng)物，提高氣體潔凈度，而且可以給雨生紅球藻和培養(yǎng)液內(nèi)部直接加溫，提高能源的利用率。 5、高溫氣體經(jīng)過(guò)管道式冷凝器9，氣溫可以降低。若光生物反應(yīng)器內(nèi)雨生紅球藻和 培養(yǎng)溶液因陽(yáng)光照射溫度過(guò)高，可以將經(jīng)過(guò)管道冷凝器9的氣體進(jìn)行低溫冷卻，低溫氣體 在雨生紅球藻和培養(yǎng)液內(nèi)部直接降溫，給雨生紅球藻提供適宜溫度。 6、氣體又進(jìn)入氣液分離器10和水霧分離器12，氣溫降低后，氣體內(nèi)部產(chǎn)生水滴和 水霧，通過(guò)兩個(gè)分離器處理，除去水分，成為潔凈干燥的氣體，可以保護(hù)高效過(guò)濾器的精度 及使用壽命。 7、氣體通過(guò)高效過(guò)濾器13后，被管道加熱器殺死的原生動(dòng)物、真菌、細(xì)菌、其他藻 類的死體被擋住，出來(lái)氣體徹底變?yōu)闊o(wú)菌且潔凈度更高氣體。
8、最后無(wú)菌氣體經(jīng)O20支氣管道15進(jìn)入光生物反應(yīng)器17，通過(guò)微米級(jí)的微孔管 道16，分解為直徑達(dá)微米級(jí)的微小氣泡，溶解于雨生紅球藻的培養(yǎng)溶液，為雨生紅球藻生長(zhǎng) 代謝提供氧氣或二氧化碳?xì)怏w，氣體利用率得到提高。 9、供氣系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，隨時(shí)檢查氣液分離器、水霧分離器，若有水分則通過(guò)排 污閥11排出。 實(shí)施結(jié)果表明，本發(fā)明利用流體力學(xué)中流體的規(guī)律，近距離由下往上供氣，減小氣 體與管壁間的摩擦力，保持總氣壓和流量最大化，氣體經(jīng)過(guò)初效、高溫、高效處理，成無(wú)菌氣 體，減少污染，利用微米級(jí)的微孔管道排入培養(yǎng)液，氣體的利用率增大，培養(yǎng)效率提高，節(jié)約 培養(yǎng)時(shí)間。所以在不增加光生物反應(yīng)器的數(shù)量和體積、供氣系統(tǒng)配置的前提下的前提下，利 用本發(fā)明的供氣系統(tǒng)，可以有效提高微藻細(xì)胞的生物量，大大降低微藻培養(yǎng)污染，可以用于 連續(xù)和半連續(xù)細(xì)胞工程培養(yǎng)，為開發(fā)微藻生物資源提供實(shí)際的技術(shù)支撐，開發(fā)出大量結(jié)構(gòu) 特異的高附加值生物活性成分、微藻蛋白、生物柴油或水產(chǎn)餌料等產(chǎn)品。
權(quán)利要求
一種微藻規(guī)模化養(yǎng)殖供氣系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)主要由采氣裝置、冷凝器、氣液分離器、過(guò)濾器、光生物反應(yīng)器、連接管道、閥門組成；管道包括主氣管道、支氣管道、微孔管，主氣管道貫穿整個(gè)系統(tǒng)，支氣管道連接各個(gè)光生物反應(yīng)器，微孔管位于光生物反應(yīng)器內(nèi)，采氣裝置安裝在主氣管道上；閥門包括進(jìn)氣管閥、出氣管閥、支氣管閥、泄壓閥、排污閥，進(jìn)氣管閥安裝在主氣管道上，位于采氣裝置前端，出氣管閥安裝在主氣管道上，位于采氣裝置后端，泄壓閥安裝在主氣管道上，排污閥安裝在氣液分離器底部，支氣管閥安裝在支氣管道上；采氣裝置、冷凝器、氣液分離器、過(guò)濾器、光生物反應(yīng)器通過(guò)管道依次連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微藻規(guī)?；B(yǎng)殖供氣系統(tǒng)，其特征在于采氣裝置至少由兩套 構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)微藻養(yǎng)殖過(guò)程中連續(xù)性供氣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微藻規(guī)模化養(yǎng)殖供氣系統(tǒng)，其特征在于在采氣裝置與冷凝器 間裝有管道式加熱器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微藻規(guī)?；B(yǎng)殖供氣系統(tǒng)，其特征在于氣液分離器與過(guò)濾器 間裝有去霧器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微藻規(guī)模化養(yǎng)殖供氣系統(tǒng)，其特征在于光生物反應(yīng)器的類型 為管道式光生物反應(yīng)器、平板式光生物反應(yīng)器、柱狀式光生物反應(yīng)器、半球狀式光生物反 應(yīng)器、幕布式光生物反應(yīng)器、開放式淺水層光生物反應(yīng)器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微藻規(guī)?；B(yǎng)殖供氣系統(tǒng)，其特征在于光生物反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有 微孔管。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微藻規(guī)?；B(yǎng)殖供氣系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)氣管閥前端設(shè)有初 效過(guò)濾器。
全文摘要
本發(fā)明是一種微藻規(guī)模化養(yǎng)殖供氣系統(tǒng)。本發(fā)明的供氣系統(tǒng)該系統(tǒng)主要由采氣裝置、冷凝器、氣液分離器、高效過(guò)濾器、光生物反應(yīng)器、連接管道、閥門等組成。管道包括主氣管道、支氣管道、微孔管，主氣管道貫穿整個(gè)系統(tǒng)，支氣管道連接各個(gè)光生物反應(yīng)器，微孔管位于光生物反應(yīng)器內(nèi)，采氣裝置安裝在主氣管道上；閥門包括進(jìn)氣管閥、出氣管閥、支氣管閥、泄壓閥、排污閥等；采氣裝置、冷凝器、氣液分離器、過(guò)濾器、光生物反應(yīng)器通過(guò)管道依次連接。利用本發(fā)明的供氣系統(tǒng)，可以有效提高微藻細(xì)胞的生物量，大大降低微藻養(yǎng)殖過(guò)程中的污染，可以用于連續(xù)和半連續(xù)利用細(xì)胞工程培養(yǎng)微藻，開發(fā)出大量結(jié)構(gòu)特異的高附加值生物活性成分、微藻蛋白、生物柴油或水產(chǎn)餌料等產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C12R1/89GK101701180SQ20091009519
公開日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者張勇, 梁文偉 申請(qǐng)人:云南愛(ài)爾發(fā)生物技術(shù)有限公司