專利名稱：用于跑道池培養微藻的高壓微噴補碳系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于生物工程領域，尤其涉及一種用于跑道池培養微藻的高壓微噴補碳系統。
背景技術：
微藻是一類水生生物有機體，能通過光合作用快速、高效的利用二氧化碳，微藻含有大量的蛋白質、脂類、碳水化合物以及氨基酸、維生素、多不飽和脂肪酸等生物活性成分，可作為能源、食品、醫藥等行業的原料。光和CO2是微藻生長必不可少的條件,太陽光和大氣中的CO2可以為生產微藻提供最為廉價的原料。但是在多數情況下，水中溶解的可利用的CO2并不能充分滿足微藻生長 的需要，因此大規模培養中隨著微藻的生長不斷的補充CO2是提高產量的有效途徑。微藻在光合作用過程中會固定水中的CO2并導致培養液pH的上升，因此合理的補加CO2可維持培養液PH的穩定，保證微藻快速的生長。前人對藻類培養過程中CO2的補加方法做了很多的探索，也取得了一定的效果。很多采用“氣體分布器”、“微孔”、“曝氣裝置”等直接往正在培養的藻液中補充氣態的CO2,雖然發明者對方法進行了優化，但是很難克服在大規模跑道池培養時由于培養液深度有限造成的氣態CO2的浪費。又有發明者對直接通入氣態CO2的方法進行了改進，采用泵體循環使CO2氣體在一定的壓力下溶于培養的藻液中。其中發明專利申請CN201010222051.0中提出了使用“液環式輸送泵或氣液混合泵”產生“二氧化碳混合溶液”補充微藻所需碳源；申請專利號為CN201110168432. X公開了一種管道式二氧化碳補碳裝置及方法，該方法利用水泵將藻液泵到補碳裝置中與具有一定壓力的納米狀噴射的二氧化碳氣體進行混合、溶解，達到一定的PH值后通入培養池中。這些方法確實在大規模培養中有比較好的效果，能大幅度的提高CO2的利用效率，但是該方法是通過水泵直接把藻液泵到補碳裝置中與具有一定壓力的CO2進行混合，勢必會造成藻液的損傷，且在長期使用過程中藻液會堵塞專利CN201110168432. X中所述的氣體釋放納米孔。因此，一種制作簡單既能有效的補充0)2、提高CO2的利用效率且不對原池藻液造成損傷的方法十分必要。

發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種用于跑道池培養微藻的高壓微噴補碳系統，該系統CO2利用率高、分布均勻且安裝簡單。為了解決上述問題，本發明是通過以下技術方案實現的本發明的用于跑道池培養微藻的高壓微噴補碳系統，包括提供高壓液體的液體部分、提供高壓CO2的氣體部分、高壓微噴裝置及微噴頭組，所述的高壓微噴裝置包括裝置外殼、液體入口、若干個微噴頭、氣體入口、噴頭盤、液體出口，高壓液體經液體入口進入高壓微噴裝置與噴頭盤上的微噴頭噴射的CO2氣體逆向兩相混合，形成的充分溶解有CO2的液體經液體出口進入微噴頭組，微噴頭組通過管道與液體出口連通，并置于跑道池底部；所述的液體部分包括依次連通的液體儲罐、液體增壓泵、閥門、液體壓力表、液體流量計，液體流量計與液體入口連通；所述的氣體部分包括依次連通的氣體儲罐、氣體減壓閥、氣體流量計、單向節流閥，所述的單向節流閥與氣體入口連通。所述的液體儲罐優選磚石構筑物材料、金屬材料或有機材料的容器。所述的液體儲罐與液體增壓泵之間設有濾筒便于拆卸的液體過濾裝置，以防止堵塞微噴頭同時方便使用過程中的清洗及更換。所述的液體儲罐內的液體為經殺菌處理的微藻培養基、水或添加了促進CO2溶解溶質的均質液體。所述的高壓微噴裝置的裝置外殼優選金屬材料或有機材料，其兩端半圓結構與中間桶裝結構采用法蘭連接。所述的高壓微噴裝置的數量為I個或多個。所述的氣體儲罐與氣體減壓閥之間設有氣體過濾裝置，以除去氣體中的雜質或微生物。所述的微噴頭為公知裝置，本發明中使用的為圓錐形噴嘴的微噴頭。所述的微噴頭組優選由多個微噴頭和PE軟管以三通、四通或直通方式自由連接成線型微噴頭組、圓形微噴頭組或其組合。所述的連通微噴頭組和液體出口的管道優選PVC管材或PBR管材。與現有技術相比，本發明的積極效果如下I、本發明采用微噴氣體與高壓液體在一定壓力下進行逆向混合，有利于CO2溶解。2、本發明采用微噴的方式把溶解有CO2的液體均勻地分散于跑道池中，有利于微藻和碳源的接觸和利用。3、本發明采用非跑道池原池藻液(微藻培養基、水或添加了促進CO2溶解溶質的均質液體)溶解CO2,除減少對原池藻液的損傷外，還起到對跑道池補充營業源或水的作用。4、本發明采用均質液體為CO2的載體，能避免微噴頭的堵塞，很好的保證微噴補碳系統的正常運轉。


圖I是本發明的結構示意圖；圖2是本發明的高壓微噴裝置7的內部結構示意圖。附圖標記說明I-液體儲罐，2-液體過濾裝置，3-液體增壓泵，4-閥門，5-液體壓力表，6_液體流量計，7-高壓微噴裝置，8-單向節流閥，9-氣體流量計，10-氣體過濾裝置，11-氣體減壓閥，12-氣體儲罐，13-線型微噴組，14-圓形微噴組，15-液體入口，16-液體出口，17-微噴頭，18-氣體入口，19-噴頭盤，20-裝置外殼，21-法蘭。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。實施例如圖I和圖2所示，用于跑道池培養微藻的高壓微噴補碳系統，包括提供高壓液體的液體部分、提供高壓CO2的氣體部分、高壓微噴裝置7及微噴頭組。所述的高壓微噴裝置7包括裝置外殼20、液體入口 15、若干個微噴頭17、氣體入口 18、噴頭盤19、液體出口 16，外殼20為金屬材料或有機材料，其兩端半圓結構與中間桶裝結構采用法蘭21連接；高壓液體經液體入口 15進入高壓微噴裝置7與噴頭盤19上的微噴頭17噴射的CO2氣體逆向兩相混合，形成的充分溶解有CO2的液體經液體出口 16進入微噴頭組；所述的微噴頭組由多個微噴頭和PE軟管以三通的方式連接成線型微噴頭組13和圓形微噴頭組14，微噴頭組通過管道與液體出口 16連通，并置于跑道池底部。所述的液體部分包括依次連通的液體儲罐
I、液體過濾裝置2、液體增壓泵3、閥門4、液體壓力表5、液體流量計6，液體流量計6與液體入口 15連通；所述的氣體部分包括依次連通的氣體儲罐12、氣體過濾裝置10、氣體減壓閥
II、氣體流量計9、單向節流閥8,所述的單向節流閥8與氣體入口18連通。所述液體儲罐I選自磚石構筑物材料、金屬材料或有機材料的容器。液體儲罐內的液體為經殺菌處理的微藻培養基、水或添加了促進CO2溶解溶質的均質液體。 氣體儲罐中的CO2為壓縮CO2、經處理增壓的廢氣或煙道氣。高壓微噴裝置7的數量可以為I個或多個。連通微噴頭組和液體出口的管道采用PVC管材或PBR管材。本系統運行時，殺菌處理的微藻培養基從液體儲罐I流出，經液體過濾裝置2和液體增壓泵3增壓后以O. 3MPa的壓力通過液體入口 15進入高壓微噴裝置7內，氣體儲罐12內的CO2經氣體過濾裝置10和氣體減壓閥8減壓后以O. 6MPa的壓力通過氣體入口 18進入噴頭盤19內，進入高壓微噴裝置7的微藻培養基與經微噴頭17噴射出的CO2氣體逆向兩相密切接觸，微噴頭17噴出的微小CO2氣泡在高壓條件下溶解度增大，通過閥門4控制微藻培養基流量，培養基流量的大小根據微藻的實際培養體積進行調節，保證微藻的正常生長，通過單向節流閥8控制CO2氣體流量，使CO2氣體在微藻培養基中達到飽和，溶解了 CO2的微藻培養基從液體出口 16通過管道進入置于跑道池底部的線型微噴組13和圓形微噴組14，最終被線型微噴組13和圓形微噴組14上的微噴頭釋放到跑道池中。應用本實施例的用于跑道池培養微藻的高壓微噴補碳系統，按照上述過程運行，能有利于CO2溶解，且把溶有CO2的液體均勻地分散于跑道池中，有利于微藻與碳源的接觸和利用，減少對原池藻液的損傷，為微藻的光合作用提供持續的碳源。最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發明的具體實施例，該實施例并非用于限制本發明的保護范圍，本領域技術人員能從本發明公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種用于跑道池培養微藻的高壓微噴補碳系統，其特征在于，包括提供高壓液體的液體部分、提供高壓CO2的氣體部分、高壓微噴裝置(7)及微噴頭組，所述的高壓微噴裝置(7 )包括裝置外殼(20 )、液體入口( 15 )、若干個微噴頭(17 )、氣體入口( 18 )、噴頭盤(19 )、液體出口(16)，高壓液體經液體入口(15)進入高壓微噴裝置(7)與噴頭盤(19)上的微噴頭(17)噴射的CO2氣體逆向兩相混合，形成的充分溶解有CO2的液體經液體出口( 16)進入微噴頭組，微噴頭組通過管道與液體出口(16)連通，并置于跑道池底部；所述的液體部分包括依次連通的液體儲罐(I)、液體增壓泵(3 )、閥門(4 )、液體壓力表(5 )、液體流量計(6 )，液體流量計(6)與液體入口(15)連通；所述的氣體部分包括依次連通的氣體儲罐(12)、氣體減壓閥(11)、氣體流量計(9)、單向節流閥(8),所述的單向節流閥(8)與氣體入口( 18)連通。
2.根據權利要求I所述的用于跑道池培養微藻的高壓微噴補碳系統，其特征在于，液體儲罐(I)選自磚石構筑物材料、金屬材料或有機材料的容器。
3.根據權利要求I所述的用于跑道池培養微藻的高壓微噴補碳系統，其特征在于，所述的液體儲罐(I)與液體增壓泵(3 )之間設有液體過濾裝置(2 )。
4.根據權利要求I所述的用于跑道池培養微藻的高壓微噴補碳系統，其特征在于，所述裝置外殼(20)為金屬材料或有機材料，其兩端半圓結構與中間桶裝結構采用法蘭(21)連接。
5.根據權利要求I所述的用于跑道池培養微藻的高壓微噴補碳系統，其特征在于，所述的高壓微噴裝置(7)的數量為I個或多個。
6.根據權利要求I所述的用于跑道池培養微藻的高壓微噴補碳系統，其特征在于，所述的氣體儲罐(12 )與氣體減壓閥(11)之間設有氣體過濾裝置(10 )。
7.根據權利要求I所述的用于跑道池培養微藻的高壓微噴補碳系統，其特征在于，所述的微噴頭組由多個微噴頭和PE軟管以三通、四通或直通方式自由連接成線型微噴頭組(13)、圓形微噴頭組(14)或其組合。
8.根據權利要求I所述的用于跑道池培養微藻的高壓微噴補碳系統，其特征在于，所述的連通微噴頭組和液體出口( 16)的管道為PVC管材或PBR管材。
全文摘要
本發明提供了一種用于跑道池培養微藻的高壓微噴補碳系統，包括提供高壓液體的液體部分、提供高壓CO2的氣體部分、高壓微噴裝置及微噴頭組。高壓液體與高壓CO2氣體逆向兩相密切接觸，微噴形成的CO2微小氣泡在高壓條件下溶解溶解度增大，通過調節氣體、液體流量使CO2充分溶于于液體中，溶解了CO2的液體進入置于跑道池的微噴頭組，最終被釋放到跑道池中。本發明克服了現有跑道池培養過程中直接以氣態CO2形式或以藻液為CO2載體的形式補充碳源裝置的缺點，提供了一種CO2利用率高、分布均勻且安裝簡單的補碳系統。
文檔編號C12M1/04GK102943028SQ201210488980
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月26日 優先權日2012年11月26日
發明者秦磊, 王忠銘, 舒慶, 尚常花, 朱順妮, 袁振宏 申請人:中國科學院廣州能源研究所