专利名称：光合微生物培养设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光合微生物培养设备。
背景技术：
微藻是一类个体微小的光能自养型单细胞生物，具有分布广泛、种类繁多、光合效率高、生长速度快、适应性强等特点。微藻每年固定的(X)2约占全球净光合产量的40%，再加上其富含酯类、烃类、蛋白、可溶性多糖、虾青素、β -胡萝卜素等高价值天然色素，因此在环保、能源和健康等问题倍受瞩目的今天，微藻越来越受到人们的关注。微藻规模化养殖受温度、光照、环境洁净度等因素制约，特别是温度条件，当藻液温度高于或低于微藻适宜的生长温度范围，将对微藻生长产生抑至作用，当温度过高或过低时，甚至导致微藻死亡。为了加强对微藻规模化养殖过程中温度控制，多采用建造温室的方式即可保证有充足阳光的射入和清洁的环境，又可实现对温室环境温度的可控性，从而确保温室中藻液的温度始终处于微藻的适宜生长范围内，易于微藻生长。传统的温室控温方式中，夏季主要采用风机、水帘；冬季多为翅片式散热器或中央空调，虽对温控具有一定效果，但能耗高、运行费用高随之成为制约微藻规模化养殖及产业化发展的瓶颈。现有公知的温室中光合微生物(微藻)规模化养殖技术夏季主要利用风机靠排风降温、利用湿帘靠水分挥发降温以及利用遮阳网靠阻隔太阳辐射降温；冬季普遍利用翅片式散热器(以及各种形式的暖气)、中央空调供暖，或利用覆盖保温被或采用中空(隔热) 材料等方式保温。中国专利No. CN200820005341. 8中公开了一种包括暖室本体和放置在暖室中的透明容器在内的节能环保型半封闭式微藻生物反应器。该反应器可利用太阳能、地热、工业余热为暖室本体供热，从而为透明容器内的微藻提供适宜的生长温度。上述各种方式对光合微生物(微藻)的规模化培养均采用了对培养物所处空间整体控温的方式，即对整个温室控温。但温室空间大、散热/散冷面积大，热传导系数大，所需提供能量为对温室空间和培养物控温所需能量的总和，大部分能量均转化为环境势能，供培养物利用的能量相对较少。中国专利No. CN200820005341. 8中公开的技术中虽然利用了太阳能、地热和工业余热，以避免使用煤炭、燃气等传统能源，达到节能环保的目的。但其还是对整个温室控温， 仍然存在着“温室空间大、散热/散冷面积大，热传导系数大，所需提供能量为对温室空间和培养物控温所需能量的总和，大部分能量均转化为环境势能，供培养物利用的能量相对较少”这样的问题，只是在该专利中浪费的是可再生能源。
实用新型内容本实用新型的一个目的是提供一种节能的光合微生物培养设备。根据本实用新型的一个方面，提供一种光合微生物培养设备，包括培养容器。其中，所述光合微生物培养设备还包括集中控温室；设置在所述集中控温室内的集中存储器，所述集中存储器通过管路与所述培养容器连通，在培养容器的外部环境温度超出适宜光合微生物生长的预定温度范围时，培养容器中的光合微生物培养液经由所述管路流到所述集中存储器中；和设置在所述管路上的泵送装置，在培养容器的外部环境温度位于适宜光合微生物生长的预定温度范围时，所述泵送装置将所述集中存储器中存储的光合微生物培养液输送到所述培养容器中。根据本实用新型的一个优选实施例，所述培养容器可以放置在室内进行室内养殖，也可以放置在室外进行室外养殖。根据本实用新型的另一个优选实施例，所述培养容器可以放置在温室内进行养殖，并且所述集中控温室内的空间远远小于所述温室内的空间。根据本实用新型的一个优选实施例，所述培养容器的位置高于所述集中存储器的位置，并且在所述管路上设置有开关阀，当开关阀打开时，所述培养容器中的光合微生物培养液能够依靠自重经由所述管路自动流回到所述集中存储器中。根据本实用新型的另一个优选实施例，所述集中控温室的四壁、地板和屋顶设有隔热/绝热材料。根据本实用新型的另一个优选实施例，所述集中控温室内设有温度控制系统。根据本实用新型的另一个优选实施例，所述温度控制系统包括空调、地源热泵、工业余热交换器、暖气、太阳能集热器和水帘中的至少一种。根据本实用新型的另一个优选实施例，所述集中控温室设置在所述温室内的地下。根据本实用新型的另一个优选实施例，所述温室的至少向阳的一面的墙壁或/和屋顶的部分或全部是由透光材料制成。根据本实用新型的另一个优选实施例，所述培养容器为蛇形管式容器、柔性薄膜式容器、板式容器或跑道池式容器中的至少一种。根据本实用新型的另一个优选实施例，所述培养容器中设置有曝气装置，用于搅拌所述光合微生物培养液和向所述光合微生物培养液供应其生长所需的气体。根据本实用新型的另一个优选实施例，所述集中存储器由隔热/绝热材料制成。根据本实用新型的另一个优选实施例，所述培养容器中设置有补光装置。根据本实用新型的另一个优选实施例，适宜光合微生物生长的所述预定温度范围为15度至25度。根据本实用新型的另一个优选实施例，所述集中控温室中的温度控制在光合微生物能够耐受的温度的最低值和适宜光合微生物生长的预定温度范围的下限值之间。根据本实用新型的另一个优选实施例，所述光合微生物能够耐受的温度的最低值为5度。根据本实用新型的另一个优选实施例，所述集中控温室中的温度控制在10度。在本实用新型中，当温室内/室外的温度超出适宜光合微生物生长的预定温度范围时，培养容器中的光合微生物培养液经由管路流到集中控温室的集中存储器中，因此，只需对内部空间较小的集中控温室进行控温，而不需要对内部空间较大的整个温室进行控温，因此，能够有效节约能量。而且，在某些特殊情况下，甚至可以不给集中控温室提供任何其它加热或制冷设备，只需用集中控温室的绝热材料来提供保温，就可以将集中控温室内的温度保持在光合微生物能够耐受的极限温度之内，而不需要提供任何额外的能量。
图1显示根据本实用新型的一个优选实施例的光合微生物培养设备结构原理图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本实用新型实施方式的说明旨在对本实用新型的总体实用新型构思进行解释，而不应当理解为对本实用新型的一种限制。图1显示根据本实用新型的一个优选实施例的光合微生物培养设备结构原理图。如图1所述，根据本实用新型的一个实施例，光合微生物培养设备主要包括温室 1、设置在温室1内的培养容器3、集中控温室2和设置在集中控温室2内的集中存储器4。如图1所示，集中控温室2的内部空间必须远远小于温室1的内部空间，这是为了减小需要控温的空间，从而能够有效减少能量的浪费，节约宝贵的能源。在本实用新型的一个实施例中，温室1的内部空间与集中控温室2的内部空间比例可以为125 1。尽管在图1所示的实施例中，培养容器3放置在室内养殖，但是，需要说明的是，培养容器3也可以直接放置在室外进行养殖。如图1所示，集中存储器4通过管路5与培养容器3连通。在本实用新型的一个优选实施例中，在泵送光合微生物培养液的管路5上设置有泵送装置6以及在回流光合微生物培养液的管路5上设置有开关阀7。同时，在图示的实施例中，培养容器3的放置位置高于集中存储器4的位置，因此，当开关阀7打开时，培养容器3中的光合微生物培养液能够依靠自重经由管路5自动流回到集中存储器4中。如图1所示，在温室1内的温度超出适宜光合微生物生长的预定温度范围时，开关阀7打开，培养容器3中的光合微生物培养液经由管路5流回到集中存储器4中。在温室1 内的温度位于适宜光合微生物生长的预定温度范围时，开关阀7关闭，泵送装置6启动，用于将集中存储器4中存储的光合微生物培养液输送到培养容器3中。在本实用新型的一个实施例中，为了保证集中控温室2具有良好的保热性能，集中控温室2的四壁、地板和屋顶可以设有隔热/绝热材料或直接由隔热/绝热材料制成，如泡沫、塑料等。这样，在一些正常情况下，可以仅依靠集中控温室2材料自身的保温性能，就能将集中控温室2内的温度控制在光合微生物能够耐受的极限温度范围内，例如5度至40 度，从而实现零能耗。但是，在某些极端环境下，例如外界温度极度过低或过高，这时，就需要在集中控温室2中增加额外的温度控制系统，例如，中央空调、地源热泵、工业余热交换器、暖气、太阳能集热器和水帘中的至少一种。这样，无论外界环境如何，总可以将集中控温室2内的温度控制在一个合理的范围内，或者控制在一个恒定的温度。为了进一步提高保温和控热性能，在本实用新型的一个实施例中，集中存储器4 由绝热/隔热材料制成，例如，陶瓷等。另外，在本实用新型的一个优选实施例中，集中控温室2设置在温室1内的地下，这样也能够进一步提高集中控温室2的保温和控热性能。但是，请注意，本实用新型不局限于该实施例，集中控温室2也可以设置在地上或设置在温室1的外部。为了保证有充足的阳光射入温室1内，在本实用新型的一个实施例中，温室1的至少向阳的一面的墙壁或/和屋顶的部分或全部是由透光材料制成，例如，玻璃或塑料。在本实用新型的一个实施例中，培养容器3可以为蛇形管式容器、柔性薄膜式容器、板式容器或跑道池式容器中的至少一种。在本实用新型的另一个实施例中，培养容器3中设置有补光装置，例如LED灯，用于在外界阳光不足时，向培养容器3中的光合微生物补充光线，促进其生长。在本实用新型的另一个实施例中，培养容器3中可以设置有曝气装置，用于搅拌光合微生物培养液和向光合微生物培养液供应其生长所需的气体，例如，CO2气体。下面将结合一个具体的应用实例来详细说明本实用新型。实例本实例主要针对于北方温室规模化微藻养殖。温室1采用玻璃日光温室，内部空间例如可以为500m3、培养容器3例如可以为管式光生物反应器，其总容积可以为2m3、培养物为微藻、集中控温室2的总内部空间可以为4m3，四周衬有保温板。集中存储器4可以为 2. 5m3的糖瓷储罐。微藻最适生长温度可以为15°C _25°C，耐受温度可以为5°C _40°C，以11 月份一个月养殖实验为例。白天9-10点，玻璃温室中温度可达15°C左右，此时存储于集中存储器4中的藻液用泵6经由管路5输送至管式光生物反应器3中，在温室1中进行光合作用；下午4-5点钟温室1内温度低于15°C，打开阀门7，使藻液在重力作用下，经管路5自行流至集中存储器 4中。集中控温室2由地源热泵提供热量，将藻液温度控制在10°C左右。次日9-10点玻璃温室1中温度上升至微藻生长的适宜温度后，再将集中存储器4中的藻液泵入温室1中的光生物反应器3中进行养殖。与对照组(采用热泵空调供暖，温度始终维持在20°C左右)相比，集中供暖方式能耗为对照组的0.5%，产量提高7 %。冬季规模化集中养殖微藻，相对于现有技术大大的减小了控温空间、减小了散热面积、降低了热传导系数，降低了供暖热量向环境势能方向的转化，降低了供暖能耗，从而近一步降低微藻的养殖成本；另一方面，黑暗、低温、高溶氧环境对微藻呼吸作用具有抑至作用，有利于培养物生物量的积累。与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点1、本实用新型包含一个集中控温室，位于温室内的地下，用于在温室外界温度低于藻液适宜生长温度时为藻液集中保温或控温。2、包含集中存储器，位于集中控温室内，用于集中存储保温或控温过程中的藻液。3、本发明将培养物收集在一起集中供暖和制冷，避免对培养物所处环境的能量输入，能量的利用更有效。4、将培养物收集在一起，置于黑暗、低温、高溶氧环境中有效抑至培养物呼吸作用，增加培养物生物量积累。虽然结合附图对本实用新型进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本实用新型优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本实用新型的一种限制。[0055] 虽然本总体实用新型构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体实用新型构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本实用新型的范围以权利要求和它们的等同物限定。
权利要求1.一种光合微生物培养设备，包括培养容器(3)，其特征在于，所述光合微生物培养设备还包括集中控温室⑵；设置在所述集中控温室( 内的集中存储器G)，所述集中存储器(4)通过管路(5)与所述培养容器C3)连通，在培养容器(3)的外部环境温度超出适宜光合微生物生长的预定温度范围时，培养容器(3)中的光合微生物培养液经由所述管路( 流到所述集中存储器(4)中；和设置在所述管路( 上的泵送装置(6)，在培养容器( 的外部环境温度位于适宜光合微生物生长的预定温度范围时，所述泵送装置(6)将所述集中存储器中存储的光合微生物培养液输送到所述培养容器(3)中。
2.根据权利要求1所述的光合微生物培养设备，其特征在于所述培养容器C3)放置在室内或室外。
3.根据权利要求2所述的光合微生物培养设备，其特征在于所述培养容器C3)放置在温室(1)内，并且所述集中控温室O)内的空间小于所述温室(1)内的空间。
4.根据权利要求3所述的光合微生物培养设备，其特征在于所述培养容器(3)的位置高于所述集中存储器(4)的位置，并且在所述管路(5)上设置有开关阀(7)，当开关阀(7)打开时，所述培养容器(3)中的光合微生物培养液能够依靠自重经由所述管路(5)自动流回到所述集中存储器(4)中。
5.根据权利要求3所述的光合微生物培养设备，其特征在于所述集中控温室O)的四壁、地板和屋顶设有隔热/绝热材料。
6.根据权利要求5所述的光合微生物培养设备，其特征在于所述集中控温室O)内设有温度控制系统。
7.根据权利要求6所述的光合微生物培养设备，其特征在于所述温度控制系统包括空调、地源热泵、工业余热交换器、暖气、太阳能集热器和水帘中的至少一种。
8.根据权利要求3所述的光合微生物培养设备，其特征在于所述集中控温室(2)设置在所述温室(1)内的地下。
9.根据权利要求3所述的光合微生物培养设备，其特征在于所述温室的至少向阳的一面的墙壁或/和屋顶的部分或全部是由透光材料制成。
10.根据权利要求3所述的光合微生物培养设备，其特征在于所述培养容器C3)为蛇形管式容器、柔性薄膜式容器、板式容器或跑道池式容器中的至少一种。
11.根据权利要求3所述的光合微生物培养设备，其特征在于所述培养容器C3)中设置有曝气装置，用于搅拌所述光合微生物培养液和向所述光合微生物培养液供应其生长所需的气体。
12.根据权利要求3所述的光合微生物培养设备，其特征在于所述集中存储器由隔热/绝热材料制成。
专利摘要本实用新型公开一种光合微生物培养设备，包括培养容器。其中，所述光合微生物培养设备还包括集中控温室；设置在所述集中控温室内的集中存储器，所述集中存储器通过管路与所述培养容器连通，在培养容器的外部环境温度超出适宜光合微生物生长的预定温度范围时，培养容器中的光合微生物培养液经由所述管路流到所述集中存储器中；和设置在所述管路上的泵送装置，在培养容器的外部环境温度位于适宜光合微生物生长的预定温度范围时，所述泵送装置将所述集中存储器中存储的光合微生物培养液输送到所述培养容器中。本实用新型减小了控温空间、节约了能量。
文档编号C12M1/38GK202322848SQ20112045558
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者仵浩, 王明利, 王琳 申请人:新奥科技发展有限公司