一种螺旋藻大池培养中补充碳源的系统及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种大池养殖螺旋藻的技术，具体涉及一种螺旋藻大池培养中补充碳 源的系统及其方法。
【背景技术】
[0002] 碳源对于进行光合作用的各种藻类的生长是必不可少的，维持较高的生长速率就 必需提供大量的碳源。螺旋藻培养过程中的碳源主要是碳酸氢钠和二氧化碳。
[0003]目前，国内螺旋藻培养过程的培养液会循环使用，螺旋藻培养中使用的碳源主要 是碳酸氢钠和二氧化碳，具体使用方法是待将螺旋藻采收完成后向回水采收后的螺旋藻培 养液通过栗打入养殖池中继续使用的液体中打入二氧化碳并同时向大池中补充碳酸氢钠。 但上述做法存在的缺陷是：1.二氧化碳直接打入回水中导致培养液pH过低，回水池不封 闭，二氧化碳逸出，碳源浪费，实际被吸收量很少；2.循环培养时补充大量碳酸氢钠造成培 养液中盐度不断升高，抑制螺旋藻的生长；3.阴雨天气采收，大池培养液pH原本就低，不能 进行光合作用，由于二氧化碳的加入会导致培养液pH过低造成螺旋藻死亡，因而雨天不能 加入二氧化碳，而为了应对降水导致培养液盐度变化过大，需要向大池中补充氯化钠和碳 酸氢钠。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种二氧化碳利用率高、生产成本低的螺旋藻大池培养中 补充碳源的系统及其方法，本发明首次提出在螺旋藻培养过程中同时补加二氧化碳和碳酸 钠的方法，改变传统添加碳源时的方法。
[0005] 本发明的目的通过如下技术方案实现：一种螺旋藻大池培养中补充碳源的系统， 它包括回水池、养殖池以及设于回水池、养殖池之间的带有回水栗的管道，所述的回水池、 养殖池通过管道连接，使得回水栗将回水池的回水通过管道送入养殖池，其特征在于：它还 包括二氧化碳供气系统以及碳酸钠溶解池，所述的二氧化碳供气系统通过二氧化碳供气管 道与管道连通，碳酸钠溶解池通过碳酸钠供应管道与管道连通。
[0006] 所述的二氧化碳供气管道以及碳酸钠供应管道均连接在回水栗与回水池之间的 管道上。这样的设计使得回水、二氧化碳以及碳酸钠在经过回水栗时能够更充分的相互反 应。
[0007] 二氧化碳与碳酸钠在管道内的首次交汇点至管道出水口之间的管道长度不小于 20m。使回水在湍流作用下与碳酸钠、二氧化碳有足够的时间充分反应。
[0008] 所述的养殖池中设有用于将回水与养殖池中的培养液充分混匀的搅拌机。
[0009] -种螺旋藻大池培养中补充碳源的方法，其特征在于：它包括以下步骤：
[0010] 1)将碳酸钠溶解于碳酸钠溶解池中使碳酸钠达到饱和状态；
[0011] 2)开启回水栗，同时调节二氧化碳供气管道出口压力，使得碳酸钠、二氧化碳、回 水在管道中形成的湍流状态下充分混合，再栗入螺旋藻养殖池中，且管道出水口处、回水的 pH值控制为7. 5-8.Ο;
[0012] 3)开启养殖池中的搅拌机，使得带有二氧化碳、碳酸钠的回水与养殖池中的培养 液混合均匀，使得养殖池中的溶液pH控制在9. 0-9. 5之间。
[0013] 本发明根据螺旋藻培养液中存在着三种碳源形式相互转化的动态平衡：
[0014]
[0015]
[0016] Κρ K2是化学反应平衡常数，当采用摩尔浓度时，
[0017] 1=4.3X10 7
[0018] Κ2=5.6X10 11
[0019]当反应处于动态平衡状态时，C02、HCO:，、CO_〖三者的浓度满足于下列数量关 系：
[0020]
[0021]
[0022] 三种碳源形成相互转化的平衡动态移动，决定着培养液pH值变化的走向。
[0023] 本发明设计思路为：在回水管道中同时提高0)2和C〇r浓度，迫使反应平衡向生 成HCO;的方向移动，同时生成一定的H+离子，降低回水的pH值。实际上，增加了可利用碳 源HCO;的浓度，当回水流入螺旋藻培养大池中后，由于大池中0H-的浓度为10-4mol/LpH 10左右，会中和主要由上述平衡1所产生的H+离子，促使平衡继续朝着生成HCO;的方向 移动，使未在回水管道中反应的剩余C02继续反应；同时，培养大池中的pH值会有一定程度 的降低。
[0024] 较之现有技术而言，本发明的优点在于：1)本发明将碳酸钠与二氧化碳结合使用 给螺旋藻培养液补充碳源，减少了二氧化碳的浪费；2)本发明提高了螺旋藻的产量；3)本 发明降低了成本，增加培养液中可利用碳源浓度，减少碳酸氢钠的使用量，增加螺旋藻生长 速度；4)本发明能在阴雨天气能提高培养液的盐度同时补充碳源，避免螺旋藻由于盐度变 化过大而死亡。
【附图说明】
[0025]图1是本发明补充碳源系统的结构示意图。
[0026] 标号说明：1回水池、2养殖池、3碳酸钠溶解池、4回水栗、4-1管道、5二氧化碳供 气管道、6搅拌机、7碳酸钠供应管道。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合说明书附图和实施例对本
【发明内容】
进行详细说明：
[0028] 如图1所示：一种螺旋藻大池培养中补充碳源的系统，它包括回水池1、养殖池2 以及设于回水池1、养殖池2之间的带有回水栗4的管道4-1，所述的回水池1、养殖池2通 过管道4-1连接，使得回水栗4将回水池1的回水通过管道4-1送入养殖池2,它还包括二 氧化碳供气系统5以及碳酸钠溶解池3,所述的二氧化碳供气系统5通过二氧化碳供气管道 5与管道4-1连通，碳酸钠溶解池3通过碳酸钠供应管道7与管道4-1连通。
[0029] 所述的二氧化碳供气管道5以及碳酸钠供应管道7均连接在回水栗4与回水池1 之间的管道4-1上。
[0030] 二氧化碳与碳酸钠在管道4-1内的首次交汇点至管道4-1出水口之间的管道长度 不小于20m。
[0031] 所述的养殖池2中设有用于将回水与养殖池2中的培养液充分混匀的搅拌机6。
[0032] 实施例一：
[0033] 一种螺旋藻大池培养中补充碳源的方法，它包括以下步骤：
[0034] 1)将碳酸钠溶解于碳酸钠溶解池3中使碳酸钠达到饱和状态；
[0035] 2)开启回水栗4,同时调节二氧化碳供气管道5出口压力，使得碳酸钠、二氧化碳、 回水在管路中形成的湍流状态下充分混合，再栗入螺旋藻养殖池2中，且管道4-1出水口 处、回水的pH值控制为7.5;
[0036] 3)开启养殖池2中的搅拌机6,使得带有二氧化碳、碳酸钠的回水与养殖池2中的 培养液混合均匀，使得养殖池2中的溶液pH控制在为9. 5。
[0037] 实施例二：
[0038] 一种螺旋藻大池培养中补充碳源的方法，它包括以下步骤：
[0039] 1)将碳酸钠溶解于碳酸钠溶解池3中使碳酸钠达到饱和状态；
[0040] 2)开启回水栗4,同时调节二氧化碳供气管道5出口压力，使得碳酸钠、二氧化碳、 回水在管路中形成的湍流状态下充分混合，再栗入螺旋藻养殖池2中，且管道4-1出水口 处、回水的pH值控制为7.8;
[0041]3)开启养殖池2中的搅拌机6,使得带有二氧化碳、碳酸钠的回水与养殖池2中的 培养液混合均匀，使得养殖池2中的溶液pH控制为9. 3。
[0042] 实施例三：
[0043] -种螺旋藻大池培养中补充碳源的方法，其特征在于：它包括以下步骤：
[0044] 1)将碳酸钠溶解于碳酸钠溶解池3中使碳酸钠达到饱和状态；
[0045] 2)开启回水栗4,同时调节二氧化碳供气管道5出口压力，使得碳酸钠、二氧化碳、 回水在管路中形成的湍流状态下充分混合，再栗入螺旋藻养殖池2中，且管道4-1出水口 处、回水的pH值控制为8. 0;
[0046] 3)开启养殖池2中的搅拌机6,使得带有二氧化碳、碳酸钠的回水与养殖池2中的 培养液混合均匀，使得养殖池2中的溶液pH控制在pH为9. 0。
[0047] 以上3个实施例均为在拥有12万平方米螺旋藻养殖池的养殖场进行的试验一个 月，发明人将传统的方法打入二氧化碳进行碳源的补充作为对照试验，发现：传统方法直 接将二氧化碳加入管道中，管道4-1出水口pH为5. 5-6. 0,以上3个实施例采用的二氧化碳 供气管道的压力与传统方法所用的二氧化碳供气管道压力保持一致，而以上3个实施例回 水出口处pH为7. 5-8. 0,另外还得到一下实验结果：
[0048] 表1.本发明3个实施例与对照试验试验一个月的结果
[0049]
[0050] 从表1可知本发明相对于传统的碳源补充方法而言，本发明不仅能够提高二氧化 碳的利用率、提高了螺旋藻的产量，而且减少碳酸氢钠的使用量，增加螺旋藻生长速度。
【主权项】
1. 一种螺旋藻大池培养中补充碳源的系统，它包括回水池（1)、养殖池（2)以及设于回 水池（1)、养殖池⑵之间的带有回水栗⑷的管道（4-1)，所述的回水池（1)、养殖池⑵通 过管道（4-1)连接，使得回水栗（4)将回水池（1)的回水通过管道（4-1)送入养殖池（2)， 其特征在于：它还包括二氧化碳供气系统以及碳酸钠溶解池（3)，所述的二氧化碳供气系 统通过二氧化碳供气管道（5)与管道（4-1)连通，碳酸钠溶解池（3)通过碳酸钠供应管道 (7)与管道（4-1)连通。2. 根据权利要求1所述的螺旋藻大池培养中补充碳源的系统，其特征在于：所述的二 氧化碳供气管道（5)以及碳酸钠供应管道（7)均连接在回水栗（4)与回水池（1)之间的管 道（4-1)上。3. 根据权利要求1或2所述的螺旋藻大池培养中补充碳源的系统，其特征在于：二氧 化碳与碳酸钠在管道（4-1)内的首次交汇点至管道（4-1)出水口之间的管道长度不小于 20m〇4. 根据权利要求1至3任意一项所述的螺旋藻大池培养中补充碳源的系统，其特征在 于：所述的养殖池（2)中设有用于将回水与养殖池（2)中的培养液充分混匀的搅拌机（6)。5. -种螺旋藻大池培养中补充碳源的方法，其特征在于：它包括以下步骤： 1) 将碳酸钠溶解于碳酸钠溶解池（3)中使碳酸钠达到饱和状态； 2) 开启回水栗（4)，同时调节二氧化碳供气管道（5)出口压力，使得碳酸钠、二氧化 碳、回水在管道（4-1)中形成的湍流状态下充分混合，再栗入螺旋藻养殖池（2)中，且管道 (4-1)出水口处、回水的pH值控制为7. 5-8. 0 ; 3) 开启养殖池（2)中的搅拌机(6)，使得带有二氧化碳、碳酸钠的回水与养殖池（2)中 的培养液混合均匀，使得养殖池（2)中的溶液pH控制在9. 0-9. 5之间。
【专利摘要】本发明涉及一种螺旋藻大池培养中补充碳源的系统及其方法，螺旋藻大池培养中补充碳源的系统，它包括回水池、养殖池以及设于回水池、养殖池之间的带有回水泵的管道，所述的回水池、养殖池通过管道连接，使得回水泵将回水池的回水通过管道送入养殖池，它还包括二氧化碳供气系统以及碳酸钠溶解池，所述的二氧化碳供气系统通过二氧化碳供气管道与管道连通，碳酸钠溶解池通过碳酸钠供应管道与管道连通；本发明的优点在于：减少了二氧化碳的浪费；提高了螺旋藻的产量；降低了成本，增加培养液中可利用碳源浓度，减少碳酸氢钠的使用量，增加螺旋藻生长速度；能在阴雨天气能提高培养液的盐度同时补充碳源，避免螺旋藻由于盐度变化过大而死亡。
【IPC分类】C12M1/04, C12R1/01, C12N1/20, C12M1/36, C12M1/02
【公开号】CN105349414
【申请号】CN201510729102
【发明人】郑行, 肖玉朋
【申请人】福清市新大泽螺旋藻有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月30日