本發(fā)明涉及微藻培養(yǎng)，尤其涉及一種氣液交換結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)裝置及培養(yǎng)方法。

背景技術(shù)：

1、目前，微藻養(yǎng)殖在經(jīng)濟(jì)上的成功與否取決于克服生產(chǎn)成本障礙的能力強(qiáng)弱。這些障礙包括高昂的水費(fèi)和水回收的成本、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和再循環(huán)的成本、有效利用二氧化碳的方法和微藻收獲成本等。開(kāi)發(fā)低制造和運(yùn)行成本的微藻培養(yǎng)與微藻收獲技術(shù)迫在眉睫。

2、微藻的培養(yǎng)在培養(yǎng)箱中進(jìn)行，光照和溫度對(duì)微藻的生長(zhǎng)具有比較大的影響，研究適宜微藻生長(zhǎng)的光照和溫度環(huán)境對(duì)提高微藻的繁殖具有非常重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種氣液交換結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)裝置及培養(yǎng)方法，解決現(xiàn)有的微藻培養(yǎng)和收獲成本高的問(wèn)題，便于進(jìn)行不同外界環(huán)境對(duì)微藻培養(yǎng)影響的研究。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種氣液交換結(jié)構(gòu)，包括氣體交換結(jié)構(gòu)和液體交換結(jié)構(gòu)，氣體交換結(jié)構(gòu)位于液體交換結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，液體交換結(jié)構(gòu)的上部位于培養(yǎng)箱的內(nèi)部，液體交換結(jié)構(gòu)與培養(yǎng)箱密封轉(zhuǎn)動(dòng)連接，液體交換結(jié)構(gòu)的下部位于培養(yǎng)箱的外部。

3、優(yōu)選的，所述液體交換結(jié)構(gòu)包括套筒，套筒的頂部設(shè)置有若干個(gè)攪拌桿，攪拌桿內(nèi)部空腔與套筒內(nèi)部空腔連通，套筒與培養(yǎng)箱密封轉(zhuǎn)動(dòng)連接，攪拌桿位于培養(yǎng)箱的內(nèi)部，攪拌桿上設(shè)置有若干個(gè)連通攪拌桿內(nèi)部空腔與培養(yǎng)箱內(nèi)部養(yǎng)殖空間的連通孔，套筒的內(nèi)部設(shè)置有液管，液管與套筒密封轉(zhuǎn)動(dòng)連接，液管的一端與循環(huán)泵連接，液管的另一端與攪拌桿內(nèi)部空腔連通，液管上設(shè)置有控制液管打開(kāi)或關(guān)閉的閥門。

4、優(yōu)選的，所述氣體交換結(jié)構(gòu)包括進(jìn)氣組件和排氣組件，進(jìn)氣組件包括內(nèi)管，內(nèi)管位于攪拌桿的內(nèi)部，內(nèi)管上設(shè)置有若干個(gè)出氣管，出氣管穿過(guò)攪拌桿與培養(yǎng)箱內(nèi)部養(yǎng)殖空間連通，出氣管設(shè)置在固定環(huán)上，固定環(huán)固定設(shè)置在套筒上，固定環(huán)與套筒同軸設(shè)置，固定環(huán)的下方設(shè)置有進(jìn)氣管，進(jìn)氣管位于液管的內(nèi)部，進(jìn)氣管的頂端與固定環(huán)密封轉(zhuǎn)動(dòng)連接，進(jìn)氣管的底端設(shè)置有進(jìn)氣口，進(jìn)氣口穿出液管與外部氣泵連接。

5、優(yōu)選的，所述排氣組件包括排氣管，排氣管設(shè)置在進(jìn)氣管的內(nèi)部，排氣管頂端進(jìn)氣端穿過(guò)套筒與培養(yǎng)箱內(nèi)部養(yǎng)殖空間連通，排氣管與套筒密封轉(zhuǎn)動(dòng)連接，排氣管的頂端設(shè)置有連接管，連接管的頂端位于培養(yǎng)箱內(nèi)液體的上方，排氣管的底端穿過(guò)進(jìn)氣管和液管與外部的集氣罐連通。

6、優(yōu)選的，所述連接管為剛性氣管或柔性氣管，柔性氣管的頂端設(shè)置有浮球，浮球上設(shè)置有若干個(gè)進(jìn)氣孔，進(jìn)氣孔通過(guò)柔性氣管與排氣管連通，進(jìn)氣孔位于培養(yǎng)箱液面上方。

7、優(yōu)選的，所述培養(yǎng)箱包括罩殼，罩殼為透明殼，罩殼的底部設(shè)置有底板，套筒與底板密封轉(zhuǎn)動(dòng)連接，套筒的底部設(shè)置有卡槽，底板上設(shè)置有卡板，卡板密封卡設(shè)在卡槽內(nèi)，罩殼與底板通過(guò)卡板和卡槽卡接。

8、一種培養(yǎng)裝置含有上述氣液交換結(jié)構(gòu)，箱體的內(nèi)部設(shè)置有隔熱的隔板，隔板將箱體分割成電氣室和培養(yǎng)室，培養(yǎng)室內(nèi)設(shè)置有若干個(gè)隔熱的支撐板，支撐板的上方設(shè)置有若干個(gè)將支撐板分割成若干個(gè)放置腔的立板，支撐板的上方滑動(dòng)設(shè)置有安裝座，培養(yǎng)箱設(shè)置在安裝座上，電氣室內(nèi)設(shè)置有帶動(dòng)安裝座在支撐板上滑動(dòng)的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)；每個(gè)放置腔內(nèi)均設(shè)置有加熱板和照射燈，放置腔內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器，加熱板、照射燈、溫度傳感器均與封板上設(shè)置的顯示控制裝置電性連接，罩殼的內(nèi)部設(shè)置的二氧化碳濃度檢測(cè)儀和氧氣濃度檢測(cè)儀均為顯示控制裝置電性連接，封板固定在箱體上將電氣室封閉；箱體上設(shè)置有將培養(yǎng)室封閉的隔熱的箱門，箱門上設(shè)置有把手。

9、優(yōu)選的，所述安裝座上設(shè)置有若干個(gè)安裝孔，安裝孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)套，轉(zhuǎn)動(dòng)套的中心設(shè)置有使套筒插入的插孔，插孔側(cè)壁上設(shè)置有限位槽，套筒的側(cè)壁上設(shè)置有與限位槽相適配的限位塊，限位塊插設(shè)在限位槽內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)套通過(guò)限位槽和限位塊帶動(dòng)套管轉(zhuǎn)動(dòng)；支撐板上設(shè)置有對(duì)安裝座的滑動(dòng)具有導(dǎo)向作用的導(dǎo)軌，安裝座的下表面設(shè)置有與導(dǎo)軌相適配的導(dǎo)槽，導(dǎo)軌位于導(dǎo)槽內(nèi)并與導(dǎo)槽滑動(dòng)連接，導(dǎo)軌上設(shè)置有齒條，轉(zhuǎn)動(dòng)套上設(shè)置有與齒條嚙合的齒輪；安裝座上設(shè)置有對(duì)培養(yǎng)箱進(jìn)行定位的定位槽，底板上設(shè)置有定位臺(tái)，定位臺(tái)插設(shè)在定位槽內(nèi)。

10、優(yōu)選的，所述滑動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)，電機(jī)的輸出軸上設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)板，轉(zhuǎn)動(dòng)板通過(guò)傳動(dòng)板與連接板鉸接，連接板上設(shè)置有與安裝座一一對(duì)應(yīng)的滑桿，滑桿與安裝座連接，滑桿與隔板滑動(dòng)連接。

11、一種培養(yǎng)方法，基于上述培養(yǎng)裝置，包括以下步驟：

12、s1、將培養(yǎng)箱的套筒插入轉(zhuǎn)動(dòng)套的內(nèi)部，限位塊插入限位槽內(nèi)，定位臺(tái)插入定位槽內(nèi)，將液管通過(guò)柔性水管與循環(huán)泵連接，進(jìn)氣口通過(guò)柔性管與氣泵連接，排氣管通過(guò)柔性管與集氣罐連接，柔性水管、柔性管位于支撐板與安裝座之間，將安裝座放置在支撐板上，并將導(dǎo)軌插入導(dǎo)槽內(nèi)，齒輪與齒條嚙合，安裝座一端與滑桿連接；

13、s2、通過(guò)循環(huán)泵將培養(yǎng)液通過(guò)柔性水管送入液管內(nèi)，經(jīng)液管進(jìn)入攪拌桿內(nèi)部空腔，再經(jīng)連通孔進(jìn)入培養(yǎng)箱內(nèi)，在培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行微藻培養(yǎng)；通過(guò)顯示控制裝置設(shè)定箱體內(nèi)加熱板的溫度和照射燈的強(qiáng)度或波長(zhǎng)；

14、s3、通過(guò)二氧化碳檢測(cè)儀和氧氣檢測(cè)儀檢測(cè)培養(yǎng)箱內(nèi)部二氧化碳濃度和氧氣濃度，二氧化碳通過(guò)氣泵和柔性管進(jìn)入進(jìn)氣管內(nèi)，然后進(jìn)入內(nèi)管中，再經(jīng)出氣管排入培養(yǎng)箱內(nèi)，出氣管位于培養(yǎng)箱下部并位于液面下方，二氧化碳進(jìn)入培養(yǎng)液，為微藻提供光合作用的反應(yīng)成分，微藻進(jìn)行光合作用產(chǎn)生的氧氣從培養(yǎng)液中溢出，富集在培養(yǎng)液的上部，氧氣經(jīng)連接管進(jìn)入排氣管，收集在集氣罐中；

15、s4、電機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)板和傳動(dòng)板帶動(dòng)連接板水平滑動(dòng)，連接板通過(guò)滑桿帶動(dòng)安裝座水平滑動(dòng)，安裝座帶動(dòng)培養(yǎng)箱水平滑動(dòng)，安裝座帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)套和齒輪滑動(dòng)，齒輪在齒條作用下帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)套轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)套通過(guò)限位板和限位槽帶動(dòng)套筒轉(zhuǎn)動(dòng)，套筒帶動(dòng)攪拌桿轉(zhuǎn)動(dòng)，安裝座在滑動(dòng)過(guò)程中培養(yǎng)箱滑動(dòng)，并且攪拌桿對(duì)培養(yǎng)液進(jìn)行攪動(dòng)，使得二氧化碳在培養(yǎng)液內(nèi)均勻地分布，有利于微藻的養(yǎng)殖；

16、s5、循環(huán)泵通過(guò)液管、攪拌桿和連通孔將培養(yǎng)箱中的培養(yǎng)液抽出，對(duì)培養(yǎng)液中的生物質(zhì)進(jìn)行回收。

17、本發(fā)明所述的氣液交換結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)裝置及培養(yǎng)方法的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

18、1、本發(fā)明液體交換結(jié)構(gòu)的套筒與培養(yǎng)箱轉(zhuǎn)動(dòng)連接，套筒上設(shè)置攪拌桿，攪拌桿對(duì)培養(yǎng)液進(jìn)行攪拌，有利于氣體均勻傳質(zhì)，提高微藻的繁殖速度；在攪拌桿上設(shè)置連通孔，實(shí)現(xiàn)液體在培養(yǎng)箱內(nèi)的交換，提高向培養(yǎng)箱內(nèi)注入培養(yǎng)液或進(jìn)行生物質(zhì)的回收。

19、2、本發(fā)明氣體交換結(jié)構(gòu)設(shè)置在液體交換結(jié)構(gòu)內(nèi)部，攪拌桿帶動(dòng)內(nèi)管同步轉(zhuǎn)動(dòng)，將氣體均勻的通入培養(yǎng)液內(nèi)，便于氣體的均勻傳質(zhì)。

20、3、在內(nèi)管的內(nèi)部設(shè)置排氣管，將培養(yǎng)箱內(nèi)氧氣通過(guò)排氣管抽出，內(nèi)管設(shè)置在液管的內(nèi)部，排液交換結(jié)構(gòu)與氣體交換結(jié)構(gòu)嵌套設(shè)置，有利于減小交換結(jié)構(gòu)的空隙需要，簡(jiǎn)化交換結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，便于交換結(jié)構(gòu)的安裝；有利于降低微藻養(yǎng)殖和回收成本。

21、4、本發(fā)明在每個(gè)放置腔內(nèi)均設(shè)置有加熱板和照射燈。加熱板為微藻的培養(yǎng)提供溫度，由于支撐板具有隔熱功能，不同支撐板上放置腔的溫度可以獨(dú)立設(shè)置，不受影響，便于進(jìn)行不同溫度對(duì)微藻養(yǎng)殖影響的研究。照射燈可以采用led燈，為微藻的養(yǎng)殖提供光照。立板用于光照的阻擋，使得每個(gè)放置腔具有不同的光照條件，便于進(jìn)行不同環(huán)境對(duì)微藻養(yǎng)殖影響的研究。

22、5、本發(fā)明在箱體內(nèi)設(shè)置滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而帶動(dòng)安裝座滑動(dòng)，在齒輪和齒條作用下，轉(zhuǎn)動(dòng)套通過(guò)套筒帶動(dòng)攪拌桿轉(zhuǎn)動(dòng)，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，提高了二氧化碳在培養(yǎng)液內(nèi)均勻的分布，有利于氣體傳質(zhì)。

23、下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。