一種微藻養(yǎng)殖裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及微藻養(yǎng)殖技術領域，尤其涉及一種微藻養(yǎng)殖裝置和方法。
【背景技術】
[0002]微藻培養(yǎng)時，微藻對光的利用率取決于藻細胞所吸收的光的多少。高強度的光照是高產量的前提條件，但藻細胞對光的吸收和利用存在光飽和點，當接收該光飽和點的光強時，藻細胞對光的利用效率達到最高，但若接收高于該光飽和點的光強時將導致藻細胞光利用效率下降，而且過多的光能會以熱和熒光的形式損失，對于光飽和點較低的細胞甚至會造成損傷。因此，在養(yǎng)殖過程中，為了保證每個藻細胞都能均勻的受到光的照射，需要進行曝氣或攪拌混合，使藻細胞在養(yǎng)殖體系中進行“明暗循環(huán)”，即在有光和黑暗之間不斷的運動，以滿足藻細胞光合作用對光的需求，同時又不至于讓藻細胞長時間或一直受光而產生光損傷或產生溫度過高等現(xiàn)象從而使藻細胞受損或死亡。
[0003]微藻培養(yǎng)時，為了提高產量，通常采用高密度養(yǎng)殖，同時照射高強度的光照，該培養(yǎng)過程中為了提高微藻對光的利用率、改善藻細胞接光均勻度，通常需要較高的混合強度，比如通過提高通氣比或提高攪拌強度等，以避免因混合不足而使藻細胞局部或長時間接收高光強，從而對藻細胞活性造成嚴重的影響。
[0004]然而，現(xiàn)有技術中的高密度養(yǎng)殖雖然可以通過提高混合強度來改善藻細胞接光均勻度、提高高強度光照的光利用效率，但是，現(xiàn)有技術中的高密度培養(yǎng)技術也存在如下問題:(1)若采用窄光程的培養(yǎng)裝置，會使光穿透該培養(yǎng)裝置后無法被完全利用，造成光能損失；但若使光不穿透該培養(yǎng)裝置，則需要提高藻細胞的養(yǎng)殖密度，但該方法會使細胞密度與光照強度以及混合強度不易匹配:若混合不足，則藻細胞接收光能不均勻，若混合過強，則產生的剪切力會對藻細胞造成損傷，并且提高藻細胞密度還會使藻細胞呼吸作用消耗較大，造成凈產量下降；(2)若采用寬光程的培養(yǎng)裝置，藻細胞的運動路徑較長，不利于藻細胞快速的接收光能進行光合作用，同時寬光程往往伴隨著高強度的混合需求，能耗較大，且高強度混合產生的剪切力也會對藻細胞造成損傷，影響產量的提升。
[0005]因此，現(xiàn)有技術中的高密度培養(yǎng)技術雖然可以提高高強度光照的利用效率，但存在著混合強度需求高、會使藻細胞造成損傷等問題；但若保證藻細胞的混合強度較低不至于造成損傷，則又無法充分利用高強度光照，會造成光能損失，光利用效率降低。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的主要目的在于，提供一種微藻養(yǎng)殖裝置和方法，能夠在提高高強度光照的光利用效率的同時，又不至于需要較高的混合強度，進而避免高強度混合帶來的剪切力對藻細胞造成的損傷。
[0007]為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0008]一方面，本發(fā)明提供了一種微藻養(yǎng)殖裝置，包括:光生物反應器，所述光生物反應器包括至少兩個養(yǎng)殖層，每個所述養(yǎng)殖層中均設有通氣裝置，或者均設有通氣裝置和攪拌目.0
[0009]可選地，所述光生物反應器包括至少兩個相疊加的養(yǎng)殖層；或者，
[0010]所述光生物反應器包括至少兩個相嵌套的養(yǎng)殖層。
[0011]具體地，各個所述養(yǎng)殖層的厚度相等；或者
[0012]由所述光生物反應器的第一側至與所述第一側相對的第二側，至少兩個所述養(yǎng)殖層的厚度依次增加；或者
[0013]由所述光生物反應器的外側至所述光生物反應器的內部，至少兩個所述養(yǎng)殖層的厚度依次增加。
[0014]進一步地，所述光生物反應器的底部設有旋轉裝置。
[0015]另一方面，本發(fā)明實施例還提供了一種微藻養(yǎng)殖方法，使用了上述任一技術方案中提供的所述微藻養(yǎng)殖裝置，所述微藻養(yǎng)殖方法包括步驟:
[0016]I)根據所述微藻養(yǎng)殖裝置的各個養(yǎng)殖層接收到的光照強度，將藻種接種至各個所述養(yǎng)殖層中，其中，各個所述養(yǎng)殖層的接種密度隨各個所述養(yǎng)殖層接收到的光照強度的降低而降低；
[0017]2)養(yǎng)殖過程中，向各個所述養(yǎng)殖層中通入氣體，其中，各個所述養(yǎng)殖層的通氣比隨各個所述養(yǎng)殖層的接種密度的降低而降低。
[0018]具體地，當所述微藻養(yǎng)殖裝置的兩面均接收光照時、和/或當所述光生物反應器包括至少兩個相嵌套的養(yǎng)殖層，所述微藻養(yǎng)殖方法具體包括:
[0019]I)由所述光生物反應器的外側至所述光生物反應器的內部，至少兩個所述養(yǎng)殖層接收到的光照強度依次減弱；將藻種接種至各個所述養(yǎng)殖層中，其中，由所述光生物反應器的外側至所述光生物反應器的內部，至少兩個所述養(yǎng)殖層的接種密度依次降低；
[0020]2)養(yǎng)殖過程中，向各個所述養(yǎng)殖層中通入氣體，其中，由所述光生物反應器的外側至所述光生物反應器的內部，至少兩個所述養(yǎng)殖層的通氣比依次降低；
[0021]當所述微藻養(yǎng)殖裝置從單面接收光照、且所述光生物反應器包括至少兩個相疊加的養(yǎng)殖層時，所述微藻養(yǎng)殖方法具體包括:
[0022]I)由所述光生物反應器的第一側至與所述第一側相對的第二側，至少兩個所述養(yǎng)殖層接收到的光照強度依次減弱；將藻種接種至各個所述養(yǎng)殖層中，其中，由所述光生物反應器的第一側至與所述第一側相對的第二側，至少兩個所述養(yǎng)殖層的接種密度依次降低；
[0023]2)養(yǎng)殖過程中，向各個所述養(yǎng)殖層中通入氣體，其中，由所述光生物反應器的第一側至與所述第一側相對的第二側，至少兩個所述養(yǎng)殖層的通氣比依次降低。
[0024]此外，步驟I)之前，所述方法還包括:
[0025]設置所述光生物反應器的各個所述養(yǎng)殖層的厚度均相等；或者，
[0026]當所述微藻養(yǎng)殖裝置的兩面均接收光照、和/或當所述光生物反應器包括至少兩個相嵌套的養(yǎng)殖層時，由所述光生物反應器的外側至所述光生物反應器的內部，設置至少兩個所述養(yǎng)殖層的厚度依次增加；
[0027]當所述微藻養(yǎng)殖裝置從單面接收光照、且所述光生物反應器包括至少兩個相疊加的養(yǎng)殖層時，由所述光生物反應器的第一側至與所述第一側相對的第二側，設置至少兩個所述養(yǎng)殖層的厚度依次增加。
[0028]進一步地，養(yǎng)殖過程中，當所述微藻養(yǎng)殖裝置從單面接收光照、且所述光生物反應器包括至少兩個相疊加的養(yǎng)殖層時，步驟2)還包括:調整所述光生物反應器的受光面朝向，使所述光生物反應器的第一側接收到的光照強度一直大于所述第二側接收到的光照強度。
[0029]可選地，所述光照包括人工光照或自然光照，且所述光照強度大于等于500 μπιο?/
m2/s。
[0030]可選地，所述通氣比為0.1?lOvvm。
[0031]本發(fā)明實施例提供的微藻養(yǎng)殖裝置和方法，包括光生物反應器，且該光生物反應器包括至少兩個養(yǎng)殖層，微藻養(yǎng)殖時，可以根據該微藻養(yǎng)殖裝置的各個養(yǎng)殖層接收到的光照強度，在各個養(yǎng)殖層中接種不同密度的藻種，并且可以使各個養(yǎng)殖層中的接種密度隨各個養(yǎng)殖層接收到的光照強度的降低而降低；養(yǎng)殖過程中，可以分別向各個養(yǎng)殖層中通入氣體，使各個養(yǎng)殖層的通氣比隨各個養(yǎng)殖層的接種密度的降低而降低；這樣，高強度光照照射高養(yǎng)殖密度的養(yǎng)殖層，而透過高養(yǎng)殖密度養(yǎng)殖層的強度較弱的光照會被低養(yǎng)殖密度的養(yǎng)殖層中的微藻吸收從而進行光合作用；這樣，本發(fā)明實施例提供的微藻養(yǎng)殖裝置整體提高了高強度光照的利用率，進而提高了整體產量；并且，對于接收到的光照強度較高的養(yǎng)殖層，其中的養(yǎng)殖密度及通氣比均較高，而對于接收到的光照強度較低的養(yǎng)殖層，其中的養(yǎng)殖密度及通氣比均較低，相比于現(xiàn)有技術中整體采用高密度養(yǎng)殖的方式，降低了通氣能耗，避免了高強度混合帶來的剪切損傷。
【附圖說明】
[0032]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0033]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種微藻養(yǎng)殖裝置；
[0034]圖2為本發(fā)明實施例提供的另一種微藻養(yǎng)殖裝置；
[0035]圖3為本發(fā)明實施例提供的另一種微藻養(yǎng)殖裝置；
[0036]圖4為本發(fā)明實施例提供的一種微藻養(yǎng)殖方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0037]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施