本實用新型屬于工業(yè)化水產(chǎn)養(yǎng)殖領域，具體涉及一種利用三維空間、重力、氣流及人造光源，對小球藻等微藻類水產(chǎn)養(yǎng)殖的產(chǎn)量及質(zhì)量提升的養(yǎng)殖裝置及工藝流程。

背景技術：

養(yǎng)殖主要是以淺水道池及開放式養(yǎng)殖，淺水道池是由回環(huán)的循環(huán)水道(如回形針）的微藻養(yǎng)殖池。典型的水道中的培養(yǎng)液深度約0.3米（因光照難以到達，增加水深并不能增加產(chǎn)量），寬度約3~5米。有槳輪于一端對培養(yǎng)液進行攪拌和混合以及可引導水流的導流板。白天槳輪轉(zhuǎn)動，其前面的水開始持續(xù)流動，培養(yǎng)開始。完成培養(yǎng)后，在槳輪的后面采收培養(yǎng)液。但淺水道池開放式養(yǎng)殖有以下缺點：

1. 為防止微藻培養(yǎng)液沉淀，白天槳輪需要全時轉(zhuǎn)動。

2. 開放式養(yǎng)殖池其光源是依靠陽光，因水的折射緣故，透光不深以至池不能深，空間利用率不高。

3. 開放式養(yǎng)殖池其光照射時間及強度亦受天陰、日落后無光照等影響。

4. 開放式養(yǎng)殖池對每段生長期所需的光質(zhì)、光照強度亦無法保證。

5. 開放式淺水道養(yǎng)殖池中的水由于蒸發(fā)會損失。

6. 開放式養(yǎng)殖池中的培養(yǎng)液直接使用大氣中的二氧化碳，其溶解度會受高氣溫而降低。

7. 開放式養(yǎng)殖池受風、雨等大氣污染。

8. 開放式養(yǎng)殖池會因動物的進入而污染一培養(yǎng)液。

9. 開放式養(yǎng)殖池易生雜藻和食藻類微生物，影響質(zhì)量。

10.開放式淺水道池由于槳輪的混合作用較差，難以形成最佳的光暗比而影響質(zhì)量。

11.現(xiàn)時淺水道池因是U形水道緣故，投放時會產(chǎn)生營養(yǎng)素分布不均勻現(xiàn)象。

12.開放式淺水道池水的溫度在一天之中會有波動。

13.開放式淺水道池，受季節(jié)改變的影響，微藻在水溫低于攝氏10度時生長非常緩慢，故寒、溫帶地區(qū)冬天不能養(yǎng)殖。

以上原因使開放式養(yǎng)殖池微藻養(yǎng)殖的年產(chǎn)量及質(zhì)量均很低。

也有工業(yè)化養(yǎng)殖微藻的試驗。公開信息顯示：一般采用半徑不大于0.3米的透光管道或透光薄膜容器，在充滿營養(yǎng)液的容器中投放微藻種子，待微藻分裂生長到于容器中達到適宜收獲的含量時，收獲微藻，再進行下一次生產(chǎn)。分析可知，其容器內(nèi)的空間利用率呈周期性變化，由較低利用率（此時為投放微藻種子時候）逐漸增加到合適（此時為收獲海藻時候），然后進入下一次該過程。可見，其整體的空間利用率較低，限制了單位生產(chǎn)空間的產(chǎn)能。

發(fā) 明 內(nèi) 容

本實用新型的目的是提高微藻養(yǎng)殖中單位生產(chǎn)空間的產(chǎn)能，公開一種微藻養(yǎng)殖設備，尤其是水體環(huán)境控制的執(zhí)行裝置，及工藝流程。

該目的是這樣實現(xiàn)的：

一種微藻養(yǎng)殖設備，包含支架、水容器、光源、包含控制電路和執(zhí)行裝置的養(yǎng)殖水體參數(shù)（溫度、養(yǎng)分濃度、含氧量、二氧化碳濃度、光的頻譜和強度）調(diào)控裝置，其特征是：所述的水容器個數(shù)不少于2，并且其容積值為逐個遞增。進一步的，各個水容器上小下大固設于支架；相鄰水容器之間有帶單向閥門的管道連通（虹吸管視為等效替換）。進一步的，所說的支架有一個立柱；頂端之外的水容器為中心通透的環(huán)形水箱；環(huán)形水箱的中心套在立柱上與立柱固連。

以及，本實用新型一種便于布設的養(yǎng)殖水體參數(shù)調(diào)控裝置的執(zhí)行裝置（以下或有略稱：水體參數(shù)調(diào)控執(zhí)行裝置），于支架上布設有光源、氣體通道和出口、養(yǎng)分溶液通道和出口、換熱管道、導流板五者之最少一種，支架下有吸盤（引申為 方便裝拆的結(jié)構，比如與池底配套的鉤掛、卡扣結(jié)構視為等效替換。）；于支架上布設有光源、氣體通道和出口、養(yǎng)分溶液通道和出口、換熱管道、導流板五者之最少兩種。進一步的，于支架上布設有光源（由此使得光源分散布設于水體之中，從而突破光照深度對于微藻養(yǎng)殖的限制）。

以及，與設備相配套的，一種微藻養(yǎng)殖的工藝流程，包含水容器準備、養(yǎng)殖水體準備和養(yǎng)殖水體參數(shù)調(diào)控、光源光照調(diào)控、微藻種子投放、微藻收獲；其特征是：所述的水容器個數(shù)不少于2，并且其容積值為逐個遞增，其中最小的一個投放微藻種子，稱作投種池，在最大的一個收獲微藻，稱作收藻池；微藻種子投放于投種池；隨著微藻的較佳增殖和生長條件需要，定期的進行：

A、排空收藻池，收集微藻連同培養(yǎng)液（交后續(xù)過濾干燥等養(yǎng)殖后處理，培養(yǎng)液在過濾后經(jīng)消毒及除氧后可重用），清洗收藻池；

B、逐級的將較小水容器內(nèi)的微藻連同培養(yǎng)液轉(zhuǎn)池到較大水容器，并且增加培養(yǎng)液容量到較大水容器，清洗剛排空的水容器；直至投種池被排空和清洗；

C、在投種池中加入新的培養(yǎng)液，投放新的微藻種子。

本發(fā)明的有意效果：由上述設備和工藝可知，假如從投種到收獲需要5天，進行上述A、B、C作業(yè)的間隔時間是1天，則按照本工藝，每天可以收獲一次，現(xiàn)有工藝則需要5天才能收獲一次。可見本實用新型大大的增加了單位生產(chǎn)空間的產(chǎn)能，實現(xiàn)了發(fā)明目的。

附圖說明

下面結(jié)合附圖介紹本實用新型的實施例。

圖1～圖4是一種可采用本實用新型的微藻養(yǎng)殖設備的實施例示意圖。

圖1是一種可采用本實用新型的微藻養(yǎng)殖設備的實施例略帶俯視的示意圖。為圖示明了，其中省略了水體參數(shù)調(diào)控執(zhí)行裝置陳列和數(shù)個水箱蓋。

圖2是一種可采用本實用新型的微藻養(yǎng)殖設備的實施例略帶仰視的示意圖。

圖3是圖2的局部放大圖，主要顯示分層支架101的結(jié)構。

圖4是環(huán)形水箱200和水體參數(shù)調(diào)控執(zhí)行裝置陳列的示意圖。

圖5是本實用新型水體參數(shù)調(diào)控執(zhí)行裝置的實施例示意圖。

圖6是圖5下部的局部放大圖。

圖7是圖5上部的局部放大圖。

圖中所示：

100-中軸主支架（即立柱），101-分層支架，200-水箱（即水容器），201-水箱蓋，300-水體參數(shù)調(diào)控執(zhí)行裝置，301-吸盤，302-圓形底座，303-供氣口，304-微孔曝氣器，305-小柱，306-中空導管，307-導流板，308-LED燈條，309-LED燈，310- 冷/熱交換管。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作詳細描述：

一種可采用本實用新型的微藻養(yǎng)殖設備，包含支架、水容器、光源、包含控制電路和執(zhí)行裝置的養(yǎng)殖水體參數(shù)（溫度、養(yǎng)分濃度、含氧量、二氧化碳濃度、光的頻譜和強度）調(diào)控裝置，其特征是：所述的水容器個數(shù)不少于2，并且其容積值為逐個遞增。進一步的，各個水容器上小下大固設于支架；相鄰水容器之間有帶單向閥門的管道連通（虹吸管視為等效替換）。進一步的，所說的支架有一個立柱；頂端之外的水容器為中心通透的環(huán)形水箱；環(huán)形水箱的中心套在立柱上與立柱固連。優(yōu)選的，所述水容器個數(shù)不大于8。

如1～4圖所示，所述一種可采用本實用新型的微藻養(yǎng)殖設備包括100-中軸主支架，101-分層支架，200-水箱，201-水箱蓋，300-水體參數(shù)調(diào)控執(zhí)行裝置。所述水箱200上層體積比下層依設定比例小些。所述水箱200內(nèi)放置的水體參數(shù)調(diào)控執(zhí)行裝置，是依設定的陣式排列如圖5，兼且每層水箱200內(nèi)所排列的陣式略有不同。

以及，本實用新型一種便于布設的養(yǎng)殖水體參數(shù)調(diào)控裝置的執(zhí)行裝置，于支架（包含圓形底座302和若干小柱305，）上布設有光源、氣體通道和出口、養(yǎng)分溶液通道和出口、換熱管道、導流板五者之最少一種，其特征是：支架下有吸盤（引申為 方便裝拆的結(jié)構，比如與池底配套的鉤掛、卡扣結(jié)構視為等效替換。）；于支架上布設有光源、氣體通道和出口、養(yǎng)分溶液通道和出口、換熱管道、導流板五者之最少兩種。進一步的，于支架上布設有光源。

如圖5～7所示，本實用新型所述水體參數(shù)調(diào)控執(zhí)行裝置300包括301-吸盤，302-圓形底座，303-供氣口，304-微孔曝氣器，305-小柱，306-中空導管，307-導流板，308-燈條，309-LED燈，310-冷/熱交換管。LED燈309按所需的光照品質(zhì)及強度裝配。所需氣體由外界供氣源與經(jīng)中空導管306連接后，經(jīng)供氣口303輸送至微孔曝氣器304。冷/熱交換管310在需要時放進中空導管306內(nèi)。具體來說，水體參數(shù)調(diào)控執(zhí)行裝置包含圓形底座302，圓形底座302的底面固連吸盤301，微孔曝氣器304固設于圓形底座302上面的中心部，數(shù)個（實施例為5個）小柱305的下端固連于圓形底座302上面的邊緣部，各個小柱上固裝燈條308、導流板307、中空導管306，微孔曝氣器304的供氣口303連通到其中一個中空導管306，其余中空導管306供冷/熱交換管310臨時（需要加熱或降溫時）插入。

將所述的本實用新型水體參數(shù)調(diào)控執(zhí)行裝置數(shù)組布設在前述養(yǎng)殖設備的水容器中，即：一種如前文所述的一種可采用本實用新型的微藻養(yǎng)殖設備，殖水體參數(shù)調(diào)控裝置的執(zhí)行裝置，于支架上布設有光源、氣體通道和出口、養(yǎng)分溶液通道和出口、換熱管道、導流板五者之最少兩種，并且其中包含光源，支架下有吸盤；該養(yǎng)殖水體參數(shù)調(diào)控裝置的執(zhí)行裝置數(shù)組布設于水容器內(nèi)，吸盤吸附于水底的水容器表面。

優(yōu)選的，水容器個數(shù)介于3～8；水容器深度介于60～120厘米。

與淺水道（水深35厘米）生產(chǎn)方式比較單層（空間利用率不高），相對于立體養(yǎng)殖，相同的生產(chǎn)面積，實施例（水容器個數(shù)為4，水深100厘米）的供微藻養(yǎng)殖的水體容積是淺水道生產(chǎn)方式的6-12倍。即使不考慮對于光照周期等等養(yǎng)殖參數(shù)的調(diào)控便利所帶來的增益，本發(fā)明單位生產(chǎn)面積的產(chǎn)能也是淺水道生產(chǎn)方式的6-12倍。

以及，與設備相配套的，一種微藻養(yǎng)殖的工藝流程，包含水容器準備（及其層數(shù)安排、水體參數(shù)調(diào)控執(zhí)行裝置的數(shù)量及陣形安放）、養(yǎng)殖水體準備和養(yǎng)殖水體參數(shù)調(diào)控、光源光照調(diào)控、微藻種子投放、微藻收獲；所述的水容器個數(shù)不少于2，并且其容積值為逐個遞增，其中最小的一個投放微藻種子，稱作投種池，在最大的一個收獲微藻，稱作收藻池；微藻種子投放于投種池；隨著微藻的較佳增殖和生長條件需要，定期的進行：

A、排空收藻池，收集微藻連同培養(yǎng)液（交后續(xù)過濾干燥等養(yǎng)殖后處理），清洗收藻池；

B、逐級的將較小水容器內(nèi)的微藻連同培養(yǎng)液轉(zhuǎn)池到較大水容器，并且增加培養(yǎng)液容量到較大水容器，清洗剛排空的水容器；直至投種池被排空和清洗；

C、在投種池中加入新的培養(yǎng)液，投放新的微藻種子。

進一步的，所述的一種微藻養(yǎng)殖的工藝流程，水容器個數(shù)介于3～8，并且上下分層設置；水容器深度介于60～120厘米；水容器中布設有養(yǎng)殖水體參數(shù)調(diào)控裝置的執(zhí)行裝置的數(shù)組。

結(jié)合附圖對本實用新型作以下詳細描述：

所述若干分層支架的層數(shù)（即水容器的個數(shù)）最小為2層而不多于8層，其層數(shù)由以下條件決定：

1.所養(yǎng)殖微藻類的日生長率R(如小球藻是10.6) ，2.所養(yǎng)殖微藻類的生物量或生長密度d(如小球藻是2.2g/ml) ，3.所養(yǎng)殖微藻類的快速生長時段G(如小球藻是從第三日G_min開始至笫十日G_max) ，4.所養(yǎng)殖微藻類的生命周期L(如小球藻是十二日) ，5.置頂最小的水箱體積V；例如：

每天的生長后新密度N以下列公式求得：

N _x=(d/VCy-1)(1+R)^xx是要養(yǎng)殖微藻類在該層水箱的天數(shù)，x﹤L，G_min﹤x﹤G_max；y是層數(shù)以頂層為1；在求得在x天后，比較該層水箱內(nèi)的生長密度是否大于藻類生長密度，如是便是所要求的層數(shù)(如小球藻如果頂層是1立方，按以上方法求得的層數(shù)是4層)。

所述的水箱內(nèi)以數(shù)組形式放置若干數(shù)量可提供光、氣及生物養(yǎng)分的水體參數(shù)調(diào)控執(zhí)行裝置，其放置數(shù)量由下列條件決定：

1. 所養(yǎng)殖微藻種類，按該種微藻類所要求的光質(zhì)及強度放置，2.該微藻類生長的時段，3.每層水箱的體積，4. 水體參數(shù)調(diào)控執(zhí)行裝置的燈光強度。

在決定了水箱層數(shù)及每層的水體參數(shù)調(diào)控執(zhí)行裝置的數(shù)量及陣形后，可以開始如下工作：

D1、在安裝中軸主支架柱于地上后，按所養(yǎng)殖微藻類需要的層數(shù)分層安裝支架及水箱于中軸主支架柱上，依大至小、從低至高固定于中軸主支架柱上，每層距離30~150cm；按所養(yǎng)殖微藻類需要，在上述每層的水箱內(nèi)按所養(yǎng)殖微藻類要求的數(shù)組形式及數(shù)量放置水體參數(shù)調(diào)控執(zhí)行裝置并用吸盤固定。

D2、下一步，按所養(yǎng)殖微藻類放置種株于已注滿水的水箱內(nèi)。

D3、下一步，將水體參數(shù)調(diào)控執(zhí)行裝置的燈光開亮；因水體參數(shù)調(diào)控執(zhí)行裝置的燈光是360度向各方照射，因水體參數(shù)調(diào)控執(zhí)行裝置的光源是放置于所述水箱的水中，故此解決光在水中不能透深的問題；正常的日照時長是8~10小時，但現(xiàn)在是人造光源，故每日的接受光照時間可以按所養(yǎng)殖微藻類最佳接受光照時間來調(diào)節(jié)；因微藻在分裂時不需要光源，故光暗比的循環(huán)總時長亦可以按要求調(diào)節(jié)(如5:2，即七小時循環(huán)一次) ；解除了陰天及日落后無光照的限制，大大加長微藻的光合作用時間及縮短生長周期天數(shù)（因光暗循環(huán)可在－天內(nèi)有多次），增加產(chǎn)量；另外燈源可按所養(yǎng)殖微藻類或生長時段調(diào)節(jié)光質(zhì)(藍、白光等) ，提升質(zhì)量 。

D4、下一步，將水體參數(shù)調(diào)控執(zhí)行裝置上的微孔曝氣器接上可控的供氣源(如在發(fā)光期是供應二氧化碳，在黑暗期可改變?yōu)楣鯕?，接上后氣體微氣泡在水底向上及四周噴出，因氣泡微小及從底部向上浮時間長，故比氣體在水中溶解度比在水面大很多，受水的深度及溫度影響較少，因而提升微藻的生長速度；又因氣體不停的噴出而形成涌流，而每個燈柱后均有一導流板，因此向四周噴出的微氣泡經(jīng)導流板引導后，以每個水體參數(shù)調(diào)控執(zhí)行裝置為中心形成漩渦，故水箱內(nèi)培養(yǎng)液的溫度會均勻；因有涌流及漩渦微藻會受水流牽引，不能依附于光柱附近，而不停向四方移動，從而解決了因光照強度太強或太暗而影響微藻生長的問題。

D5、下一步，將養(yǎng)殖所需各種營養(yǎng)素經(jīng)水體參數(shù)調(diào)控執(zhí)行裝置上的導管注入培養(yǎng)液內(nèi)，因有涌流及漩渦，解決了營養(yǎng)素的投放分布不均勻現(xiàn)象。

D6、下一步，如果氣溫較養(yǎng)殖要求低或高，可將發(fā)熱管或冷管放于其中一導管中，使培養(yǎng)液溫度調(diào)回在要求的范圍內(nèi)，因此在冬天都可以養(yǎng)殖。

D7、下一步，蓋上蓋后可保溫；防止動物進入而污染培養(yǎng)液；防止因風、雨等大氣污染而生雜藻；防止水分蒸發(fā)等，因而提升質(zhì)量。因光合作用后有蓋水箱內(nèi)空間氧離子多，除可保障在暗光時所養(yǎng)殖微藻類所需外，并可在光合作用時釋放于大氣中，使大氣質(zhì)量提升。

D8、下一步，第二天將虹吸管一端放于頂層水箱培養(yǎng)液底，另一端放于下一層(第二層)水箱內(nèi)，將頂層的培養(yǎng)液導入下一層，完結(jié)后二層均加滿水。頂層重復D2至D7項，而第二層則重復D3至D7項。

D9、下一步，第三天將虹吸管一端放于笫二層水箱底，另一端放于下一層(第三層)水箱內(nèi)，將笫二層的培養(yǎng)液導入笫三層，完結(jié)后將第三層加滿水，笫三層重復D3至D7項；再將頂層及笫二層重復D8項。

D10、下一步，如此類推，每天重復D9項，直至養(yǎng)殖天數(shù)=水箱層數(shù)，便可收采最底層成熟的微藻培養(yǎng)液。

D11、以后按每一設定間隔時間便有固定的收成，因而可如工業(yè)生產(chǎn)一樣安排產(chǎn)銷。