專利名稱：用于開放池培養(yǎng)微藻的阱式補碳裝置及其補碳方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微藻培養(yǎng)領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及用于開放池培養(yǎng)微藻的阱式補碳裝置及其補碳方法。
背景技術(shù)：
微藻可以通過光合作用固定二氧化碳生產(chǎn)多種化學(xué)品。有的可以產(chǎn)脂肪烴，如葡萄藻產(chǎn)烴量可達細胞干重的15% 75%，有的可積累糖原，有的可積累甘油，許多微藻含油脂可達干重的60%以上。藻類熱解所獲得的生物質(zhì)燃油熱值平均高達33MJ/kg。微藻可以在海水、堿水或半堿水中培養(yǎng)，不與農(nóng)作物爭奪土地和淡水資源，還可以利用廢水，是淡水短缺、土地貧瘠地區(qū)獲得有效生物資源的重要途徑。微藻有望成為未來的能源和化學(xué)品的重要來源。微藻細胞中碳的含量占其細胞干重的一半以上，藻細胞在生長過程中通過光合作用將二氧化碳固定為自身的組成成分，故在藻類培養(yǎng)過程中需在培養(yǎng)液中保持碳源的供給。藻類培養(yǎng)液中的無機碳源以HC03-、C032_和游離的CO2三種形式存在，三種形式的碳在水溶液中的含量比例隨PH值的變化而變化。若使用小蘇打(NaHCO3)為碳源，則隨著HC03_的解離和CO2的利用，培養(yǎng)液的pH值逐漸升高，有超過一半的NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3而不能被利用，碳源消耗大，培養(yǎng)液PH升高導(dǎo)致水體難以循環(huán)利用。若直接以CO2為碳源，微藻可直接利用，則可以避免培養(yǎng)液PH值升高的問題，有利于維持適宜的培養(yǎng)環(huán)境，使水體可以長時間或者重復(fù)使用。開放式培養(yǎng)是傳統(tǒng)而又簡單的微藻培養(yǎng)模式，也是目前被大家公認為是成熟的微藻培養(yǎng)技術(shù)，優(yōu)點是構(gòu)建簡單、操作簡便，在螺旋藻、小球藻和鹽藻的工業(yè)化生產(chǎn)中獲得了應(yīng)用(Chaumont D. , J. Appl. Phycol. , 1993, 5:593-604 ；Richmond A. , Progressin Physiological Research, Vol. 7，Biopress, Bristol.，1990，269-330 ；BorowitzkaL.T.，Bioresource Technology, 1991，38:251-252)。然而，傳統(tǒng)開放池由于液層深度達20 30cm，如果以鼓泡的方式直接向培養(yǎng)池中補加C02，由于氣泡在培養(yǎng)液中停留時間短，使得CO2 的吸收率非常低，只有 13% 20% 的 CO2 被吸收(Becker EWj Microalgae:biotechnologyand microbiology. Cambridge University Press, Cambridge, 1994，pp 293)。Ferreira等(Ferreira B S，F(xiàn)ernandes H L, Reis A and Mateus M. Microporoushoilowfibres for carbon dioxide absorption:mass transfer model fitting andthe supplying ofcarbon dioxide to microalgae cultures. Journal of ChemicalTechnology andBiotechnology, 1998，71:61-70)利用中空纖維膜來強化氣液傳質(zhì)，以提高CO2的吸收率，但該法造價高，中空纖維膜易污染。氣罩法(李夜光，胡鴻鈞，張良軍，陳志祥。以二氧化碳為碳源工業(yè)化生產(chǎn)螺旋藻工藝技術(shù)的研究。武漢植物學(xué)研究，1996，14(4) :349-356)是在微藻養(yǎng)殖水面上扣一個幾平米的罩子，將二氧化碳氣體通入罩子內(nèi)，依靠罩子扣住的水面向培養(yǎng)液傳遞二氧化碳。該方法的問題在于氣液交換的比表面積??；氣罩內(nèi)會積累氧氣、氮氣從而降低傳質(zhì)速率，需要不斷放空，從而損失氣罩內(nèi)的二氧化碳；對于含低濃度的二氧化碳的氣源，二氧化碳的吸收率很低；而且氣罩內(nèi)壓力稍高時氣體會從氣罩下方穿過氣罩外的液面漏出。槽式補碳(申請?zhí)朇N200610018771. 9，微藻養(yǎng)殖池補充二氧化碳的裝置)是在培養(yǎng)池邊挖一個深槽，使培養(yǎng)液流過深槽，在槽底布置通氣管，向培養(yǎng)液供應(yīng)二氧化碳，該方法會打亂傳統(tǒng)的開放池的空間布局，且在槽內(nèi)缺少混合，一段時間后槽的底部被二氧化碳飽和后就成為傳質(zhì)的死區(qū)，失去了深槽的作用。叢威等(申請?zhí)朇N200510126465. 2，用于大規(guī)模培養(yǎng)微藻的補碳裝置及其使用方法和用途)發(fā)明了在開放池直接為培養(yǎng)液補充CO2的阱式補碳裝置(如圖I所示的阱式容器、隔板及氣體分布器)，使培養(yǎng)液在阱式補碳裝置內(nèi)形成環(huán)流，大幅度延長了氣液接觸時間，并從阱式補碳裝置的底部供氣，大幅度提高了 CO2的吸收率。但是這個補碳裝置增加了開放池內(nèi)流體的流動阻力，導(dǎo)致在保持同樣流速情況下葉輪驅(qū)動流體的電能消耗增加，此外施工的工程量偏大。申請?zhí)朇N200510126465. 2專利的補碳裝置中的氣體分布器設(shè)置在阱式補碳裝置的底部，如圖I所示，不論其中的隔板在阱式容器中的位置居左(上游側(cè))、居中或居右(下游側(cè))，補碳裝置中只有一部分體積(隔板的上游側(cè)或下游側(cè))起到氣液交換的作用，補碳裝置的體積利用率不高。如果能使得補碳裝置中隔板兩側(cè)的區(qū)域都成為氣液交換區(qū)，則可以將補碳裝置的阱式容器深度減小約一半而不損失二氧化碳的吸收率，從而降 低阱式補碳裝置的流體流動阻力、節(jié)省能耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，為解決上述問題，提供一種用于開放池培養(yǎng)微藻的阱式補碳
>J-U裝直。本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于開放池培養(yǎng)微藻的補碳方法。本發(fā)明的構(gòu)思是將專利CN200510126465. 2所述的補碳裝置的氣體分布器從阱式補碳裝置的底部移到阱式補碳裝置的培養(yǎng)液進口處，當培養(yǎng)液在攪拌器(本領(lǐng)域常規(guī)使用的是葉輪)的推動下由阱式補碳裝置的培養(yǎng)液進口流入時，通過維持適當?shù)呐囵B(yǎng)液進口流速使得從氣體分布器出來的含二氧化碳的氣泡不向上方移動而是隨著培養(yǎng)液下行，此時即可發(fā)生氣液交換(該區(qū)域稱為阱式補碳裝置的下降段)；氣泡與培養(yǎng)液共同穿過隔板下端與阱式容器底部之間的間隙后進入隔板的另一側(cè)區(qū)域(該區(qū)域稱為阱式補碳裝置的上升段)，隨后流出阱式補碳裝置。這樣使得隔板兩側(cè)的區(qū)域都成為氣液交換區(qū)，培養(yǎng)液流經(jīng)阱式補碳裝置的下降段和上升段的時間都成為氣液接觸時間，從而比專利CN200510126465. 2所述補碳裝置延長了氣液接觸時間，可以減小上述現(xiàn)有補碳裝置的阱式容器深度。本發(fā)明的用于開放池培養(yǎng)微藻的阱式補碳裝置，包括阱式容器I、隔板2和氣體分布器3，所述氣體分布器3設(shè)置于阱式補碳裝置6的培養(yǎng)液進口處；所述阱式補碳裝置6的培養(yǎng)液進口側(cè)(下降段，由隔板2與阱式容器I的器壁形成)的厚度為開放池培養(yǎng)液層深度的0. 5 2倍；所述隔板2下端與阱式容器I底部的間隙是阱式補碳裝置6的培養(yǎng)液進口側(cè)厚度的0. 5 2倍，其中，所述隔板2上端高出阱式容器壁，寬度與阱式容器I相配合。根據(jù)本發(fā)明的阱式補碳裝置，其中，所述阱式補碳裝置6的培養(yǎng)液進口側(cè)厚度為5 50厘米。在通常的開放池液層深度和流速下，該培養(yǎng)液進口側(cè)的厚度使得下降段的液體流速能夠束縛住氣泡，使得絕大部分氣泡隨同培養(yǎng)液下行。
根據(jù)本發(fā)明的阱式補碳裝置，其中，所述阱式容器I優(yōu)選深度15 150厘米，厚度20 200厘米，寬度與開放池寬度一致。根據(jù)本發(fā)明的阱式補碳裝置，其中，所述阱式容器I的底部為平底、帶圓角的平底、錐底或半圓底；材質(zhì)為水泥、塑料板、不銹鋼板、磚或與開放池底同樣的材料等。根據(jù)本發(fā)明的阱式補碳裝置，其中，所述隔板2厚度為I 5厘米；材質(zhì)可以是塑料板、不銹鋼板、木板等材料，能加工成型、有一定強度即可。根據(jù)本發(fā)明的阱式補碳裝置，其中，所述的氣體分布器2的氣體分布面(板)為多孔材質(zhì)?？梢允枪軤顨怏w分布器或聯(lián)在管上的多個氣體分布頭?？梢允怯搀w的(如多孔陶瓷管或玻璃砂芯)或軟體的(如市售的曝氣軟管或可變孔曝氣軟管)。根據(jù)本發(fā)明的阱式補碳裝置，其中，當開放池內(nèi)的培養(yǎng)液層的深度較淺時，可以將開放池原有的攪拌器下降到攪拌器葉尖低于開放池底的位置，所述的阱式補碳裝置可以與現(xiàn)有的開放池的攪拌器合并建造，即，所述補碳裝置一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置的攪拌器5葉尖低于開放池底，或所述隔板2的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置的攪拌器5葉尖低于開放池底，所述攪拌器5設(shè)置于半圓弧形槽或1/4圓弧形槽上方，所述1/4圓弧形槽可以與阱式容器I側(cè)壁接于一體，圓弧形槽底高于阱式容器I底部；或與阱式容器I底部直接相連。本發(fā)明的基于上述阱式補碳裝置的用于開放池培養(yǎng)微藻的補碳方法，其特征在于，將阱式補碳裝置嵌入開放池的池底，阱式補碳裝置的阱式容器上端沿與開放池的池底平齊，中間的隔板高出開放池中的培養(yǎng)液面，在阱式補碳裝置的培養(yǎng)液進口處安裝有多孔的氣體分布器，使得培養(yǎng)液在攪拌器(本領(lǐng)域常規(guī)使用的攪拌器是葉輪)的推動下由阱式補碳裝置的培養(yǎng)液進口流入阱式補碳裝置的下降段中與氣體分布器釋放的CO2氣泡接觸，流經(jīng)阱式補碳裝置的底部，再經(jīng)上升段由阱式補碳裝置的培養(yǎng)液出口流出，這樣大大延長了氣液接觸時間。另一方面，二氧化碳氣體(或者含有二氧化碳的混合氣體)通過氣體分布器后，變成很小的氣泡，氣液接觸面積急劇增大。這樣就大大提高了二氧化碳的吸收率；所述阱式補碳裝置的培養(yǎng)液進口側(cè)的培養(yǎng)液流速為15 100厘米/秒；所述阱式補碳裝置內(nèi)氣體分布器的CO2流量，折合標準狀況的純CO2，為每米開放池寬度0. I 20升/分鐘。根據(jù)本發(fā)明的補碳方法，所述開放池內(nèi)培養(yǎng)液層深度優(yōu)選為2 30厘米。根據(jù)本發(fā)明的補碳方法，所述CO2為凈化煙道氣、工業(yè)CO2氣體、純凈的CO2氣體或混合有CO2的空氣中的一種或多種或液態(tài)co2。用于培養(yǎng)微藻的培養(yǎng)基可以是本領(lǐng)域熟知的任意適合微藻生長的培養(yǎng)基，如Zarrouk培養(yǎng)基、SM培養(yǎng)基、ASP2培養(yǎng)基、BG-Il培養(yǎng)基等，也可以是針對某種藻特殊需要的、培養(yǎng)過程需要CO2的培養(yǎng)基。本發(fā)明的補碳裝置及補碳方法能夠用于在開放池內(nèi)大規(guī)模培養(yǎng)各種微藻過程中補充CO2，包括螺旋藻、柵藻、雨生紅球藻、鹽藻、小球藻、衣藻等各種微藻。本發(fā)明能夠有效利用二氧化碳進行補碳，在開放池內(nèi)培養(yǎng)微藻細胞，大大降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明比專利CN200510126465. 2所述的補碳裝置延長了氣液接觸時間，減小了阱式容器深度，從而降低了補碳裝置的流體流動阻力、節(jié)省能耗。


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圖I為申請?zhí)朇N200510126465. 2專利所述的阱式補碳裝置示意圖。
圖2為本發(fā)明的阱式補碳裝置示意圖。圖3為利用本發(fā)明的阱式補碳裝置自動補碳的系統(tǒng)示意圖。圖4為本發(fā)明的阱式補碳裝置的隔板一側(cè)安裝有攪拌器葉尖低于開放池底的攪拌器示意圖(1/4圓弧形槽，接于阱式容器側(cè)壁，圓弧形槽底高于阱式容器底部)。圖5為本發(fā)明的阱式補碳裝置的隔板一側(cè)安裝有攪拌器葉尖低于開放池底的攪拌器示意圖(1/4圓弧形槽，接于阱式容器底部)。圖6為本發(fā)明的阱式補碳裝置的一側(cè)安裝有攪拌器葉尖低于開放池底的攪拌器示意圖(半圓弧形槽)。附圖標記I、講式容器2、隔板3、氣體分布器4、執(zhí)行機構(gòu)5、攪拌器6、阱式補碳裝置7、微藻培養(yǎng)液面 8、流量計9、壓力表10、pH傳感器11、控制裝置 12、CO2氣源
具體實施例方式實施例I.在跑道式培養(yǎng)池(最常見的一種開放池，簡稱跑道池)內(nèi)進行螺旋藻培養(yǎng)。跑道池流道周長70米、寬3米，攪拌器5為由一根轉(zhuǎn)軸帶動的4組鋼制葉輪，每個葉輪有4個葉片，相互間隔90度角，相鄰葉輪的葉片交錯45度角，轉(zhuǎn)軸由交流電機及減速機帶動，攪拌器5的自轉(zhuǎn)半徑為50厘米。攪拌器5及阱式補碳裝置6的剖面如圖3。其中，補碳裝置6見圖2，包括阱式容器I、隔板2和氣體分布器3，所述氣體分布器3設(shè)置于阱式補碳裝置6的培養(yǎng)液進口處。阱式容器I深度50厘米、寬度為3米(與跑道池一致)、厚度為62厘米，阱式容器I的底部為帶圓角的平底；講式容器I的材料為水泥(與培養(yǎng)池材質(zhì)一樣，在培養(yǎng)池底挖出阱式容器)；隔板2為2厘米厚的木板，寬度與阱式容器I配合，隔板下端與阱式容器I底部的間隙為20厘米，阱式補碳裝置6的培養(yǎng)液進口側(cè)厚度(即阱式補碳裝置的下降段的厚度)為20厘米；在阱式補碳裝置6的培養(yǎng)液進口處的居中位置裝有長2. 8米、直徑65毫米的可變孔曝氣軟管作為氣體分布器3，該氣體分布器3的上沿的垂直位置與跑道池底在同一水平面。培養(yǎng)液被攪拌器推動順流道流動一周進入阱式補碳裝置6的培養(yǎng)液進口，與氣體分布器3放出的CO2氣泡接觸，一起下行、穿過隔板下端與阱式容器I底部的間隙、一起上行、流出阱式補碳裝置6的培養(yǎng)液出口，然后回到攪拌器5繼續(xù)循環(huán)。補碳采用自動控制，自動控制方法見專利CN200410009360. 4，實施方案系統(tǒng)參見圖3。其中，pH傳感器10為市售pH電極，探頭伸入微藻培養(yǎng)液面7下方，控制裝置11為帶開關(guān)控制的PH計，CO2氣源12為來自鋼瓶的純凈的二氧化碳氣體，執(zhí)行機構(gòu)4是兩位常閉電磁閥(通徑8毫米)。依據(jù)培養(yǎng)液的pH值控制二氧化碳進氣閥門(執(zhí)行機構(gòu)4)的開啟與關(guān)閉。藻種為鈍頂螺旋藻(Spirulina Platensis),來自中國科學(xué)院水生生物研究所淡水藻種庫，編號439，培養(yǎng)基為Zairouk培養(yǎng)基，其中碳酸氫鈉的初始濃度為0. 05mol/L。跑道池內(nèi)培養(yǎng)液平均深度20厘米，藻細胞接種密度0. 3g (干重)/L。pH的控制范圍設(shè)定為9. 5 9. 6，當培養(yǎng)液的pH升高到9. 5時啟動自動補碳，阱式補碳裝置6內(nèi)氣體分布器3的二氧化碳氣體的流量(執(zhí)行機構(gòu)4開)為6L/min (純二氧化碳，標況)。調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速使得跑道池內(nèi)培養(yǎng)液的流速為25厘米/秒左右，則阱式補碳裝置6的下降段和上升段的液體流速分別約為25厘米/秒和12. 5厘米/秒。每天定時檢測其他營養(yǎng)鹽的濃度并及時補充，并補充少量水以彌補水的蒸發(fā)損耗。持續(xù)培養(yǎng)6天，藻細胞密度達到0. 7g (干重)/L，單位面積藻細胞的產(chǎn)量達到13. 3g (干重)/m2. d。獲得螺旋藻藻粉的常規(guī)成分、氨基酸、脂肪酸以及類胡蘿卜素的組成及含量與文獻報道基本一致。經(jīng)過物料衡算得出鋼瓶二氧化碳的利用率為88%。攪拌電耗為I. 10W/m2。而使用同樣的跑道池、同樣的阱式補碳裝置，只是將氣體分布器按照專利CN200510126465. 2的方式置于阱式補碳裝置的底部，同樣培養(yǎng)條件下，培養(yǎng)7天的單位面 積藻細胞的產(chǎn)量為13. Ig (干重)/m2. d，鋼瓶二氧化碳的利用率為77%。而使用同樣的跑道池，阱式補碳裝置的阱式容器深度為I. 2m，將氣體分布器按照專利CN200510126465. 2的方式置于阱式補碳裝置的底部，同樣培養(yǎng)條件下，培養(yǎng)7天的單位面積藻細胞的產(chǎn)量為13. 2g(干重)/m2. d，鋼瓶二氧化碳的利用率為87%，攪拌電耗為I. 33W/m2。實施例2.其他同實施例I。阱式容器深度150厘米、厚度為62厘米；隔板下端與阱式容器底部的間隙為30厘米，阱式補碳裝置的下降段的厚度為15厘米。跑道池內(nèi)培養(yǎng)液平均深度30厘米。藻細胞接種密度0. 2g(干重)/L。pH的控制范圍設(shè)定為9. 7 9. 8。跑道池內(nèi)培養(yǎng)液的流速為20厘米/秒左右，則阱式補碳裝置的下降段和上升段的液體流速分別約為40厘米/秒和13.3厘米/秒。持續(xù)培養(yǎng)6天，鋼瓶二氧化碳的利用率為90%。攪拌電耗為I. 15W/m2。實施例3.其他同實施例I。阱式容器深度70厘米、厚度為202厘米；隔板下端與阱式容器底部的間隙為50厘米，阱式補碳裝置的下降段的厚度為50厘米。跑道池內(nèi)培養(yǎng)液平均深度25厘米。藻細胞接種密度0. 25g (干重)/L。pH的控制范圍設(shè)定為9. 9 10.0。跑道池內(nèi)培養(yǎng)液的流速為50厘米/秒左右，則阱式補碳裝置的下降段和上升段的液體流速分別約為25厘米/秒和8.3厘米/秒。持續(xù)培養(yǎng)6天，鋼瓶二氧化碳的利用率為93%。攪拌電耗為 I. 19W/m2。實施例4.其他同實施例I。阱式容器深度20厘米、厚度為62厘米；隔板下端與阱式容器底部的間隙為15厘米，阱式補碳裝置的下降段的厚度為30厘米。跑道池內(nèi)培養(yǎng)液平均深度15厘米。藻細胞接種密度0.4g(干重)/L。pH的控制范圍設(shè)定為9. 8 9. 9。跑道池內(nèi)培養(yǎng)液的流速為40厘米/秒左右，則阱式補碳裝置的下降段和上升段的液體流速分別約為20厘米/秒和20厘米/秒。持續(xù)培養(yǎng)6天，鋼瓶二氧化碳的利用率為76%。攪拌電耗為I. 04W/m2。實施例5.其他同實施例I。阱式容器深度70厘米、厚度為22厘米；隔板下端與阱式容器底部的間隙為10厘米，阱式補碳裝置的下降段的厚度為10厘米。通入阱式容器內(nèi)的氣體是含15% 二氧化碳的空氣(模擬煙道氣)，其中二氧化碳的流量(執(zhí)行機構(gòu)4開)為6L/min (純二氧化碳，標況)。跑道池內(nèi)培養(yǎng)液平均深度10厘米。藻細胞接種密度0.6g(干重)/L。pH的控制范圍設(shè)定為9. 6 9. 7。跑道池內(nèi)培養(yǎng)液的流速為15厘米/秒左右，則阱式補碳裝置的下降段和上升段的液體流速分別約為15厘米/秒和15厘米/秒。持續(xù)培養(yǎng)6天，鋼瓶二氧化碳的利用率為84%。攪拌電耗為0. 96W/m2。實施例6.其他同實施例I。所不同的是阱式補碳裝置的結(jié)構(gòu)采用圖4所示的結(jié)構(gòu)在阱式補碳裝置的旁邊挖出半徑為52厘米、深度10厘米的1/4圓弧形槽，1/4圓弧形槽底與阱式容器的側(cè)壁接為一體，使攪拌器的葉尖下降到低于跑道池底8厘米。阱式容器深度70厘米、厚度為22厘米；隔板下端與阱式容器底部的間隙為10厘米，阱式補碳裝置的下降段的厚度為5厘米。跑道池內(nèi)培養(yǎng)液平均深度5厘米。藻細胞接種密度I. Og(干重)/L。pH的控制范圍設(shè)定為10. I 10.2。跑道池內(nèi)培養(yǎng)液的流速為15厘米/秒左右，則阱式補碳裝置的下降段和上升段的液體流速分別約為15厘米/秒和5厘米/秒。持續(xù)培養(yǎng)6天，鋼瓶二氧 化碳的利用率為85%。攪拌電耗為1.04W/m2。實施例7.其他同實施例I。阱式容器深度70厘米、厚度為62厘米；隔板下端與阱式容器底部的間隙為20厘米，阱式補碳裝置的下降段的厚度為20厘米。在開放池內(nèi)培養(yǎng)小球藻，培養(yǎng)液是以NaNO3S氮源的BG-Il培養(yǎng)基。跑道池內(nèi)培養(yǎng)液平均深度20厘米。藻細胞接種密度0. 3g(干重)/L。pH的控制范圍設(shè)定為7. 5 7. 6。跑道池內(nèi)培養(yǎng)液的流速為20厘米/秒左右，則阱式補碳裝置的下降段和上升段的液體流速分別約為20厘米/秒和10厘米/秒。持續(xù)培養(yǎng)6天，鋼瓶二氧化碳的利用率為84%。攪拌電耗為I. 08W/m2。實施例8.其他同實施例I。所不同的是阱式補碳裝置的結(jié)構(gòu)采用圖6所示的結(jié)構(gòu)。在距離阱式補碳裝置10米處挖出半徑為52厘米、深度10厘米的半圓弧形槽，使攪拌器的葉尖下降到低于跑道池底8厘米。阱式容器深度70厘米、厚度為22厘米；隔板下端與阱式容器底部的間隙為10厘米，阱式補碳裝置的下降段的厚度為5厘米。在開放池內(nèi)培養(yǎng)柵藻，培養(yǎng)液是以NaNO3為氮源的BG-Il培養(yǎng)基。跑道池內(nèi)培養(yǎng)液平均深度5厘米。藻細胞接種密度1.(^(干重)/1。pH的控制范圍設(shè)定為7. 4 7. 5。跑道池內(nèi)培養(yǎng)液的流速為15厘米/秒左右，則阱式補碳裝置的下降段和上升段的液體流速分別約為15厘米/秒和5厘米/秒。持續(xù)培養(yǎng)6天，鋼瓶二氧化碳的利用率為81%。攪拌電耗為I. 05W/m2。實施例9.其他同實施例I。所不同的是阱式補碳裝置的結(jié)構(gòu)采用圖5所示的結(jié)構(gòu)在阱式補碳裝置的旁邊挖出半徑為35厘米、深度35厘米的1/4圓弧形槽，1/4圓弧形槽底與阱式容器的底部接為一體，使攪拌器的葉尖下降到低于跑道池底20厘米。阱式容器深度35厘米、不含圓弧形槽的平底部分的厚度為27厘米；隔板下端與阱式容器底部的間隙為10厘米，阱式補碳裝置的下降段的厚度為5厘米。跑道池內(nèi)培養(yǎng)液平均深度5厘米。藻細胞接種密度
1.(^(干重)/1。pH的控制范圍設(shè)定為10. I 10.2。跑道池內(nèi)培養(yǎng)液的流速為20厘米/秒左右，則阱式補碳裝置的下降段和上升段的液體流速分別約為20厘米/秒和I. 82厘米/秒。持續(xù)培養(yǎng)6天，鋼瓶二氧化碳的利用率為80%。攪拌電耗為1.06W/m2。
權(quán)利要求
1.一種用于開放池培養(yǎng)微藻的阱式補碳裝置，包括阱式容器(I)、隔板(2)和氣體分布器(3)，其特征在于，所述氣體分布器(3)設(shè)置于阱式補碳裝置(6)的培養(yǎng)液進口處；所述阱式補碳裝置(6)的培養(yǎng)液進口側(cè)的厚度為開放池培養(yǎng)液層深度的0. 5 2倍；所述隔板(2)下端與阱式容器(I)底部的間隙是阱式補碳裝置(6)的培養(yǎng)液進口側(cè)厚度的0. 5 2倍；所述隔板(2)上端高出阱式容器壁，寬度與阱式容器(I)相配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的阱式補碳裝置，其特征在于，所述培養(yǎng)液進口側(cè)的厚度為5 50厘米。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的阱式補碳裝置，其特征在于，所述阱式容器(I)深度15 150厘米，厚度20 200厘米，寬度與開放池寬度一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的阱式補碳裝置，其特征在于，所述阱式容器(I)的底部為平底、帶圓角的平底、錐底或半圓底。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的阱式補碳裝置，其特征在于，所述隔板(2)厚度為I 5厘米。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的阱式補碳裝置，其特征在于，所述補碳裝置一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置的攪拌器(5)葉尖低于開放池底，或所述隔板(2)的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置的攪拌器(5)葉尖低于開放池底。
7.一種基于權(quán)利要求I所述阱式補碳裝置的用于開放池培養(yǎng)微藻的補碳方法，其特征在于，將阱式補碳裝置嵌入開放池底，阱式補碳裝置的阱式容器上端沿與開放池的池底平齊，隔板高出開放池的培養(yǎng)液液面，使得培養(yǎng)液在攪拌器的推動下由阱式補碳裝置的培養(yǎng)液進口流入下降段，與氣體分布器釋放的CO2接觸再經(jīng)上升段由阱式補碳裝置的培養(yǎng)液出口流出； 所述阱式補碳裝置的培養(yǎng)液進口側(cè)的培養(yǎng)液流速為15 100厘米/秒； 所述阱式補碳裝置內(nèi)氣體分布器的CO2流量，折合標準狀況的純CO2,為每米開放池寬度0. I 20升/分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的補碳方法，其特征在于，所述開放池內(nèi)培養(yǎng)液層深度為2 30厘米。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的補碳方法，其特征在于，所述CO2為凈化煙道氣、工業(yè)CO2氣體、純凈的CO2氣體或混合有CO2的空氣中的一種或多種或液態(tài)co2。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的補碳方法,其特征在于,所述培養(yǎng)微藻的培養(yǎng)基為Zarrouk培養(yǎng)基、SM培養(yǎng)基、ASP2培養(yǎng)基或BG-Il培養(yǎng)基。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的補碳方法，其特征在于，所述微藻為螺旋藻、柵藻、雨生紅球藻、鹽藻、小球藻或衣藻。
全文摘要
本發(fā)明涉及微藻培養(yǎng)領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及用于開放池培養(yǎng)微藻的阱式補碳裝置及其補碳方法。本發(fā)明的用于開放池培養(yǎng)微藻的阱式補碳裝置，包括阱式容器(1)、隔板(2)和氣體分布器(3)，所述氣體分布器(3)設(shè)置于阱式補碳裝置(6)的培養(yǎng)液進口處；所述阱式補碳裝置(6)的培養(yǎng)液進口側(cè)的厚度為開放池培養(yǎng)液層深度的0.5～2倍；所述隔板(2)下端與阱式容器(1)底部間隙是阱式補碳裝置(6)的培養(yǎng)液進口側(cè)厚度的0.5～2倍；所述隔板(2)上端高出阱式容器壁，寬度與阱式容器(1)配合。本發(fā)明的補碳裝置延長了氣液接觸時間，減小了阱式容器深度，從而降低了補碳裝置的流體流動阻力、節(jié)省能耗。
文檔編號C12N1/12GK102643741SQ201210138598
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月7日
發(fā)明者叢威, 劉明, 吳霞, 孫中亮, 張東梅, 溫樹梅 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所