一种海水小球藻养殖过程中敌害生物去除装置的制作方法

1.本发明涉及生物技术领域，特别涉及一种海水小球藻养殖过程中敌害生物去除装置。


背景技术：

2.海水小球藻因其富含蛋白质、脂类、多糖、维生素、抗氧化剂和其它功能性营养成分，在医药原料、保健食品及生物能源领域具有广泛的应用。
3.目前，海水小球藻培养技术多集中于光自养体系，该培养体系存在生产效率低、占地面积大、收获成本高等不足，严重制约了海水小球藻产业的发展。通过人工大规模培养技术提高海水小球藻生物量是海水小球藻资源开发利用的关键。近年来，逐渐兴起了海水小球藻异养高细胞密度培养技术，该技术可以克服光培体系对光的依赖，具有生长速度更快、能实现纯种培养、细胞产率高、可大大降低下游后处理成本，更便于自动化控制等优势，已成为近年来海水小球藻培养研究的热点。
4.但是，同其他生物一样，藻类在生长过程中也会受到外界病害生物的侵扰。在大规模培养系统中，各种污染物不可避免地会从水、空气或生物反应器进入海水小球藻培养。海水小球藻培养物中的污染物主要包括浮游动物，细菌，病毒和其他藻类。不同的生物污染物具有损害海水小球藻的不同机制生长。浮游动物是养殖系统中的主要捕食者。细菌分泌具有对藻类细胞具有裂解活性以抑制藻类生长的能力的细胞外化合物；病毒感染藻细胞，导致培养物“崩溃”；和与所述目标侵入藻类竞争海水小球藻用于限制营养元素的资源，例如，氮，磷，钾，镁，钙。对于海水小球藻，不同类型的污染物会导致海水小球藻培养物受到不同程度的破坏。这些病害生物严重地影响到藻类的生长，特别是给经济藻类的生产带来打击，使生产成本提高。
5.如何降低病害生物对海水小球藻培养的影响及生产成本成为本领域技术人员需要解决的技术问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种海水小球藻养殖过程中敌害生物去除装置，该装置能够去除敌害生物，降低生产成本，维持海水小球藻的活力，保证其产能产量及品质。
7.为实现上述目的，本发明提供一种海水小球藻养殖过程中敌害生物去除装置，包括：
8.反应器本体；
9.输入机构，连接于所述反应器本体的进口且用以向所述反应器本体输送培养液；
10.输出机构，连接于所述反应器本体的出口且用以将所述反应器本体内的培养液输出；
11.滤菌机构，用以吸附滤除敌害生物；
12.杀菌机构，用以灭杀培养液内敌害生物。
13.可选地，还包括用以调节所述反应器本体内培养液ph实现抑菌的抑菌机构。
14.可选地，所述反应器本体为立桶式反应器，所述进口设于所述立桶式反应器的底部，所述出口设于所述立桶式反应器的顶部。
15.可选地，所述滤菌机构包括设于所述立桶式反应器底部的活性炭吸附装置、设于所述立桶式反应器顶部的膜片式过滤器以及设于所述活性炭吸附装置和所述膜片式过滤器之间的高分子聚合吸附树脂。
16.可选地，所述膜片式过滤器层叠设置为两组，包括设于下层的滤径为150～200um的第一膜片式过滤器和设于所述第一膜片式过滤器上方的滤径为50～100um的第二膜片式过滤器。
17.可选地，所述高分子聚合吸附树脂自上至下以预设间距交叉层叠设置为多组，且任一组所述高分子聚合吸附树脂均由磷酸钙凝胶、氢氧化锌凝胶和葡萄糖聚合而成。
18.可选地，所述输入机构包括离心泵、进口阀门和快接法兰口；所述输出机构包括出口阀门和压力式旋转喷射器。
19.可选地，所述抑菌机构为二氧化碳发生装置，所述二氧化碳发生装置的出气口连接至所述反应器本体的底部。
20.可选地，所述杀菌机构为设于所述反应器本体内的350～500nm波长的紫外杀菌灯。
21.可选地，还包括移动式操控平台，所述反应器本体、所述输入机构、所述输出机构和所述抑菌机构均设于所述移动式操控平台的上方。
22.相对于上述背景技术，本发明所提供的海水小球藻养殖过程中敌害生物去除装置通过将输入机构抽取海水小球藻养殖装置中的培养液输入反应器本体，借助杀菌机构和滤菌机构将培养液内的敌害生物杀死或滤除，输出机构将反应器本体内的培养液输向海水小球藻养殖装置内，经过预设时间的循环，能够提升敌害生物的去除率至99％以上，保证了海水小球藻的产量及品质，同时降低生产成本。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
24.图1为本发明实施例所提供的海水小球藻养殖过程中敌害生物去除装置的结构示意图；
25.图2为本发明实施例所提供的海水小球藻养殖过程中敌害生物去除装置的运行原理图。
26.其中：
[0027]1‑
移动式操控平台、2
‑
总控电源、3
‑
二氧化碳发生装置、4
‑
活性炭吸附装置、5
‑
离心泵、6
‑
进口阀门、7
‑
快接法兰口、8
‑
紫外杀菌灯、9
‑
压力传感器、10
‑
反应器本体、11
‑
高分子聚合吸附树脂、12
‑
第一膜片式过滤器、13
‑
第二膜片式过滤器、14
‑
出口阀门、15
‑
压力式旋转喷射器、16
‑
海水小球藻养殖装置。
具体实施方式
[0028]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029]
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
[0030]
请参考图1和图2，图1为本发明实施例所提供的海水小球藻养殖过程中敌害生物去除装置的结构示意图，图2为本发明实施例所提供的海水小球藻养殖过程中敌害生物去除装置的运行原理图。
[0031]
本发明所提供的海水小球藻养殖过程中敌害生物去除装置包括反应器本体10、和连接反应器本体10的输入机构和输出机构，通过向反应器本体10输入或输出海水小球藻培养液，借助杀菌机构和滤菌机构对敌害生物进行灭杀和滤除。经过预设时间的循环，能够将敌害生物的99％以上，保证了海水小球藻的产量及品质。
[0032]
在本发明所提供的具体实施例中，反应器本体10具体可采用立桶式反应器，需要说明的是，本申请对反应器本体10的具体结构并不作具体限制，只要便于杀菌机构和滤菌机构的布置即可，既可采用上述立桶式反应器，也可根据需要采用卧式反应器。上述立桶式反应器分别可供培养液流进和流出的进口和出口，进口具体可设置在立桶式反应器的底部，出口则对应设置在立桶式反应器的顶部，滤菌机构和杀菌机构则布置在立桶式反应器的进口和出口之间。
[0033]
立桶式反应器的进口设置输入机构，出口设置输出机构，输入机构具体包括离心泵5和设置在离心泵5之前的进口阀门6，以方便输入机构抽取海水小球藻养殖装置16内的培养液送入立桶式反应器内进行除菌循环。进一步地，输入机构还包括快接法兰口7，从而实现离心泵5与海水小球藻养殖装置16的排液口的快速连接。输出机构则包括压力式旋转喷射器15以及设置在出口与压力式旋转喷射器15之间的出口阀门14，压力式旋转喷射器15穿过海水小球藻养殖装置16的补液口设置在海水小球藻养殖装置16内，离心泵5抽取海水小球藻培养液输向立桶式反应器内，随着立桶式反应器内的压力增大，压力式旋转喷射器15将除菌后的培养液喷射补充到海水小球藻养殖装置16内，通过调节离心泵5的转速调节立桶式反应器内的压力和培养液的循环速率，可以在立桶式反应器内设置压力传感器9监测其压力，便于根据循环速率调整离心泵5的转速。输出机构不限于压力式旋转喷射器15，可以同样采取泵类机械将除菌后的培养液补充到海水小球藻养殖装置16内。
[0034]
在上述实施例中，滤菌机构包括活性炭吸附装置4、高分子聚合吸附树脂11和膜片式过滤器。其中，活性炭吸附装置4设置在立桶式反应器底部且位于进口的上方。膜片式过滤器设置在立桶式反应器的顶部且位于出口的下方，高分子聚合吸附树脂11设置在活性炭吸附装置4和膜片式过滤器之间。
[0035]
活性炭吸附装置4能够吸附细菌的芽孢体和虫卵等处于休眠台的病害，高分子聚合吸附树脂11采用磷酸钙凝胶、氢氧化锌凝胶和葡萄糖聚合而成，借助高分子聚合吸附树脂11对病毒颗粒表面特有离子的亲和性，可有效吸附藻液中的有害病毒，去除病毒对海水小球藻的危害。高分子聚合吸附树脂11层叠设置为多层，多层高分子聚合吸附树脂11以预
设间隙相间且交叉设置，形成迷宫式流道。
[0036]
膜片式过滤器则包括上下层叠设置的第一膜片式过滤器12和第二膜片式过滤器13，第二膜片式过滤器13位于立桶式反应器靠近出口的上方。其中，第一膜片式过滤器12的有效过滤直径为150～200um，第二膜片式过滤器13的有效过滤直径为50～100um，而海水小球藻的直径仅有20um，确保过滤敌害生物的同时，并不影响海水小球藻的通过。还可根据在第一膜片式过滤器12和第二膜片式过滤器13之间设置第三膜片式过滤器或其他型号的过滤，有效过滤直径可设置为100～150um，通过逐级过滤，提高对敌害生物的过滤效率。
[0037]
杀菌机构具体采用发光波长为350～500nm的紫外杀菌灯8，紫外杀菌灯8装设在立桶式反应器内且位于活性炭吸附装置4的正上方。虽然紫外线能够破坏细菌病毒中的dna(脱氧核糖核酸)或rna(核糖核酸)的分子结构的，造成生长性细胞死亡和(或)再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。虽然波长在240～280nm范围内的紫外线尤其在波长为253.7nm时紫外线的杀菌作用最强，但是也会对海水小球藻的增殖造成不利影响，本申请实验研究，采用350～500nm波长的紫外线在保证良好杀菌能力的同时，能够最小程度的影响海水小球藻的增殖。紫外杀菌灯8和离心泵5均连接至总控电源2实现电路通断的控制。
[0038]
为优化上述实施例，本申请所提供的海水小球藻养殖过程中敌害生物去除装置进一步包括用来抑菌杀菌的抑菌机构，抑菌机构的机理为通过调节立桶式反应器内培养液/藻液的ph值，使得培养液的ph值急剧变化，使得大部分不耐受ph大范围变化的海水小球藻的敌害生物细胞渗透压失衡而无法增殖乃至细胞破裂死亡。而海水小球藻可耐受的ph范围为3～11。抑菌机构具体采用二氧化碳发生装置3，其出气口可连接在立桶式反应器的底部，通过二氧化碳发生装置3大量制备二氧化碳，向立桶式反应器内通入二氧化碳迅速降低培养液的ph值，同时二氧化碳的大量通入还会抑制好氧细菌的生长。二氧化碳发生装置3可以采用现有设备，本申请不再详细介绍。显然，抑菌机构不仅可以采用二氧化碳发生装置3，还可以根据需要采用对海水小球藻无害的碱性气体/溶液的输送/制备设备。
[0039]
更进一步地，本申请所提供的海水小球藻养殖过程中敌害生物去除装置还包括移动式操控平台1，上述反应器本体10、输入机构、输出机构和用来调节ph的抑菌机构均固定在移动式操控平台1的上方，以便于将该敌害生物去除装置移动至不同的海水小球藻养殖装置16处进行敌害生物杀灭去除。
[0040]
本装置使用方式
[0041]
1、将快接法兰口7连接至海水小球藻养殖装置16底部的排液口处，将压力式旋转喷射器15安装至海水小球藻养殖装置16顶部的补料口处；
[0042]
2、接通总控电源2，开启离心泵5及二氧化碳发生装置3；
[0043]
3、调整离心泵5泵速，使流速控制在500
‑
1000l/h；
[0044]
4、控制反应器压力在20
‑
40kpa；
[0045]
5、开启紫外杀菌灯8；
[0046]
6、根据立桶式反应器中培养液/藻液体积，控制反应时间，使海水小球藻养殖装置16中的藻液能全部经过本装置进行处理2
‑
3轮。
[0047]
海水小球藻配液中敌害生物含量及海水小球藻的产量与装置循环时间的关系如下表一，经过3小时的循环处理，敌害生物去除率达99％以上，而对海水小球藻的去除影响微乎其微，同时能够保障海水小球藻的活力及品质。
[0048]
表一
[0049][0050]
本发明所提供的海水小球藻养殖过程中敌害生物去除装置能够高效率灭杀控制海水小球藻敌害生物，具有运行简单安全、不伤害藻液的优点。有助于提高海水小球藻的产量及产品品质。同时，移动式操控平台1的设置使得该装置便携可移动，能够灵活周转对多个海水小球藻养殖装置16中的藻液进行循环处理，降低了生产成本。
[0051]
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
[0052]
以上对本发明所提供的海水小球藻养殖过程中敌害生物去除装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。