本實用新型屬于水產(chǎn)養(yǎng)殖技術與生物工程技術交叉領域，具體涉及一種用于微藻養(yǎng)殖的可充分利用水資源的管路系統(tǒng)。

背景技術：

聯(lián)合國教科文組織曾經(jīng)公布過一組令人觸目驚心的數(shù)據(jù)：在未來的相當一段時間內(nèi)，將有2400萬至7億人會因缺水而背井離鄉(xiāng)，到2030年，全球半數(shù)人口將生活在缺水的環(huán)境中。隨著生態(tài)環(huán)境的日益惡化和人口的不斷膨脹，曾經(jīng)充足、近乎免費、簡單易用的水資源，正在變得稀缺而又昂貴。水缺乏，正在演變成為一場全球性的資源危機，正在成為一個關系人類生死存亡的問題！在全球的600多條主要河流中，已經(jīng)有超過半數(shù)完全枯竭。很多國家的農(nóng)村與城市面臨嚴重淡水資源危機。從農(nóng)村來看，到2030年，人類對糧食的需求將比現(xiàn)在至少提高60%，因此更多的淡水水源會用作灌溉，光這部分水源就已經(jīng)占據(jù)了全球可使用淡水資源的70%。就城市而言，城鎮(zhèn)化進程在發(fā)展中國家急劇加快，到2030年，全球至少有70%的人口集中在城鎮(zhèn)，從而將造成城市用水的緊張，按照現(xiàn)在這種發(fā)展勢頭，到時候將會有25億人生活在棚戶區(qū)及貧民窟，這些人將無法使用安全水源，從而大大影響這些人的生存。城市除了人口的膨脹之外，工業(yè)的發(fā)展及擴張也需要消耗大量水源，勢必使得淡水資源更加緊張。水是人們賴以生存的資源。隨著人們生活水平的提高，社會工業(yè)的進步，人們對水資源的需求量也與日俱增，尤其是淡水資源。據(jù)估計，全球40%的人口嚴重缺水，而無法獲得安全的飲用水人口數(shù)量高達11億。水資源問題迫在眉睫。對水資源進行多功能全方位利用，發(fā)揮水資源的最大使用效率是目前各個用水行業(yè)勢在必行的趨勢，也是將來世界對水資源利用上一個共識。

微藻（Haematococcuspluvialis）是一種微型單細胞淡水藻，隸屬綠藻門（Chlorophata）、綠藻綱（Chloro-phyceae）、團藻目（Volvocales）、紅球藻科（Haematococcaceae）、紅球藻屬（Haematococcus），具有特殊的生物學性質，其生活史呈現(xiàn)多樣性，主要具有營養(yǎng)細胞和厚壁孢子兩種形態(tài)：在弱光、氮磷豐富的環(huán)境中以游動的綠色營養(yǎng)細胞形態(tài)存在，在該過程中微藻生長旺盛，細胞內(nèi)蝦青素一般含量較低（Tanetal.，1995）；而在不利生存的條件（高光照、高溫、高鹽或營養(yǎng)鹽饑餓）下，則以不動的厚壁孢子形態(tài)存在，此時，藻細胞中常因積累大量的蝦青素而呈現(xiàn)紅色。蝦青素是一種近年來走入國際研發(fā)領域的天然類胡蘿卜素，其廣泛存在于自然界，尤其是海洋環(huán)境中（LorenzandCysewski，2000）。在海洋環(huán)境食物鏈中，蝦青素由浮游植物合成，隨后被浮游動物、昆蟲和甲殼動物攝食，蝦青素得以積累并沿食物鏈向下傳遞（Kitahara，1984；Foss，1987）。蝦青素獨特的分子結構，使其具有強烈的抗氧化活性，其抗氧化活性比其它的類胡蘿卜素高10倍，比維生素E高550倍，因而被稱為“超級維生素E”（ShinidzuandGoro，1996；Hailaetal.，1997；Nakagawaetal.，1997；Naguib，2000）。大量研究證明，蝦青素具有增強免疫力，抗癌癥，防止皮膚衰老，維護眼睛及中樞神經(jīng)系統(tǒng)健康等多種生理功能（魏東和嚴小君，2001；Turujmanetal.，1997；Nishikawaetal.，1997）。因此，蝦青素被廣泛應用于食品、醫(yī)藥及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)方面。其中，在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中應用最廣泛。蝦青素作為優(yōu)良的餌料添加劑，被國外養(yǎng)殖業(yè)廣泛的應用于各種養(yǎng)殖對象，僅鮭魚飼料一項的年市場容量就超過1.85億美金，并以每年8%的速率遞增（魏東和臧曉南，2001）。同時，蝦青素也開始應用于保健品行業(yè)。2000年，其在美國的保健品市場即獲得了1.5億的銷售額。而對于國內(nèi)來說，微藻蝦青素行業(yè)剛剛起步，正是加速崛起的時刻，其商業(yè)經(jīng)濟價值不可估量。

當前，微藻養(yǎng)殖過程中會使用大量的水資源，并且養(yǎng)殖的各個階段都會產(chǎn)生廢水，如果這些廢水不加以處理就排放，會對周圍的環(huán)境造成很大的影響，倘若加以利用，可為微藻的養(yǎng)殖節(jié)約大量的水資源，使周圍環(huán)境避免遭受污染，同時還可以解決對于水資源比較缺乏的地區(qū)，養(yǎng)殖微藻的一大難題。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種一種用于微藻養(yǎng)殖的可充分利用水資源的管路系統(tǒng)，旨在解決微藻企業(yè)的水資源浪費問題，通過將養(yǎng)殖系統(tǒng)、收獲系統(tǒng)、沖洗消毒系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)和水處理系統(tǒng)，進行合理組合，使得水資源能夠在各個階段在不同的系統(tǒng)發(fā)揮其最大利用效果，最后各系統(tǒng)所收集的廢水在進行處理回收進行循環(huán)再利用。

本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種一種用于微藻養(yǎng)殖的可充分利用水資源的管路系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括以下子系統(tǒng)：

養(yǎng)殖系統(tǒng)，主要是通過對光照、溫度、二氧化碳、營養(yǎng)鹽等生長條件的控制，使微藻按照生產(chǎn)需要進行增養(yǎng)殖；

沖洗消毒系統(tǒng)，根據(jù)生產(chǎn)需要提供添加有消毒劑的沖洗水，在養(yǎng)殖作業(yè)前后分別對養(yǎng)殖系統(tǒng)進行消毒和沖洗；

收獲系統(tǒng)，用于微藻養(yǎng)殖周期完成，藻體成熟之后，通過分離獲得微藻初級生物質成品（微藻漿、微藻泥等）；

回收系統(tǒng)，用于回收各系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水;

過濾系統(tǒng)，用于將整個系統(tǒng)中產(chǎn)生的可回收廢水進行初級過濾處理，并儲存至回收水儲水設備，以待水處理系統(tǒng)使用；

水處理系統(tǒng)，用于將回收水進行進一步處理，通過多級多介質過濾、軟化、超濾等處理后獲得符合生產(chǎn)要求的純水，貯存至純水儲存罐體，以待各系統(tǒng)使用；

所述水處理系統(tǒng)、沖洗消毒系統(tǒng)，養(yǎng)殖系統(tǒng)以及收獲系統(tǒng)之間并聯(lián)連接，并與并聯(lián)的過濾系統(tǒng)和回收系統(tǒng)相串聯(lián)。

進一步地，所述養(yǎng)殖系統(tǒng)為光生反應器，所述光生反應器為開放式光生反應器、密閉式光生反應器以及其他用于微藻養(yǎng)殖的光生反應器。

進一步地，所述沖洗消毒系統(tǒng)包括消毒沖洗管道、消毒液混合罐體、純水泵和閥門，各設備之間串聯(lián)，并與養(yǎng)殖系統(tǒng)并聯(lián)。

進一步地，所述收獲系統(tǒng)包括藻液收獲罐體、生物質濃縮分離系統(tǒng)、藻液收獲管路、水泵和閥門，各設備之間串聯(lián)，并與養(yǎng)殖系統(tǒng)并聯(lián)，所述收獲系統(tǒng)將成熟的微藻液體通過藻液收獲管路進入收獲藻液收獲罐體，經(jīng)過生物質濃縮分離系統(tǒng)分離處理得到微藻生物質產(chǎn)品，分離后的上清液經(jīng)過過濾系統(tǒng)回收至回收水儲水設備。

進一步地，所述生物質濃縮分離系統(tǒng)是離心式分離設備、沉降式分離設備、板框過濾式分離設備、電絮凝式分離設備或其他可用于微藻細胞濃縮的分離設備。

進一步地，所述過濾系統(tǒng)是碟片式過濾系統(tǒng)、布袋式過濾系統(tǒng)、多介質過濾系統(tǒng)及其他用于廢水過濾的過濾系統(tǒng)或各系統(tǒng)的組合，經(jīng)過過濾系統(tǒng)之后得到的水質若符合養(yǎng)殖系統(tǒng)用水要求，也可直接導入養(yǎng)殖系統(tǒng)進行下一個周期的微藻養(yǎng)殖作業(yè)。

進一步地，所述水處理系統(tǒng)包括回收水儲水設備、純水處理設備和純水儲水設備、水泵和閥門，所述回收水儲水設備、純水處理設備和純水儲水設備之間通過管路、水泵和閥門相連接，并與沖洗消毒系統(tǒng)并聯(lián)，所述純水處理設備主要用于對回收水進行進一步的處理得到符合生產(chǎn)要求的純水。

進一步地，所述回收水儲水設備是水池式、罐體式或其他形式的儲水設備。

進一步地，所述純水處理設備包括多介質過濾設備組、軟化設備組和超濾設備組，所述多介質過濾設備組、軟化設備組和超濾設備組通過閥門、管路相連接，并與水處理系統(tǒng)上的其他設備串聯(lián)。

本實用新型與現(xiàn)有技術相比，有益效果在于：本實用新型主要通過管路和泵體將微藻的養(yǎng)殖、收獲、冷卻、沖洗消毒等系統(tǒng)相連接，并將各系統(tǒng)排放的水資源導入過濾系統(tǒng)和水處理系統(tǒng)，再次制成符合生產(chǎn)標準的水資源，進行循環(huán)使用，充分利用水資源；本實用新型充分提高了水資源的利用效率，降低了企業(yè)水資源用量，節(jié)省了微藻企業(yè)的用水成本，減少了微藻企業(yè)的廢水排放量，形成了一套新的微藻養(yǎng)殖工藝；同時新工藝還改善了微藻養(yǎng)殖場區(qū)周邊環(huán)境，減少了周邊污染源的生長空間，使得水資源不豐沛地區(qū)也可以進行微藻的大規(guī)模工廠化養(yǎng)殖，拓寬了微藻養(yǎng)殖的地域空間，為微藻產(chǎn)業(yè)的進一步全球化發(fā)展提供了現(xiàn)實的新方案。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例提供的一種用于微藻養(yǎng)殖的可充分利用水資源的管路系統(tǒng)的工作流程示意圖；

圖2是本實用新型實施例提供的一種用于微藻養(yǎng)殖的可充分利用水資源的管路系統(tǒng)的連接示意圖；

圖3是本實用新型實施例提供的一種用于微藻養(yǎng)殖的可充分利用水資源的管路系統(tǒng)的收獲系統(tǒng)的連接示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

實施例1

如圖1和2所示，本實施例提供了一種一種用于微藻養(yǎng)殖的可充分利用水資源的管路系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括以下子系統(tǒng)：

養(yǎng)殖系統(tǒng)1，所述養(yǎng)殖系統(tǒng)為光生反應器，所述光生反應器由一級反應器和二級反應器串聯(lián)組成，所述光生反應器采用密閉式光生反應器，主要是通過對光照、溫度、二氧化碳、營養(yǎng)鹽等生長條件的控制，使微藻按照生產(chǎn)需要進行增養(yǎng)殖；

沖洗消毒系統(tǒng)2，根據(jù)生產(chǎn)需要提供添加有消毒劑的沖洗水，在養(yǎng)殖作業(yè)前后分別對養(yǎng)殖系統(tǒng)進行消毒和沖洗；

收獲系統(tǒng)3，用于微藻養(yǎng)殖周期完成，藻體成熟之后，通過分離獲得微藻初級生物質成品（微藻漿、微藻泥等）；

回收系統(tǒng)4，用于回收各系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水,所述回收系統(tǒng)為廢水罐；

過濾系統(tǒng)5，用于將整個系統(tǒng)中產(chǎn)生的可回收廢水進行初級過濾處理，并儲存至回收水儲水設備，以待水處理系統(tǒng)使用，所述過濾系統(tǒng)由碟片式過濾器和布袋式過濾器組成，經(jīng)過過濾系統(tǒng)之后得到的水質若符合養(yǎng)殖系統(tǒng)用水要求，也可直接導入養(yǎng)殖系統(tǒng)進行下一個周期的微藻養(yǎng)殖作業(yè)；

水處理系統(tǒng)6，用于將回收水進行進一步處理，通過多級多介質過濾、軟化、超濾等處理后獲得符合生產(chǎn)要求的純水，貯存至純水儲存罐體，以待各系統(tǒng)使用；

所述水處理系統(tǒng)6、沖洗消毒系統(tǒng)2，養(yǎng)殖系統(tǒng)1以及收獲系統(tǒng)3之間并聯(lián)連接，并與并聯(lián)的過濾系統(tǒng)5和回收系統(tǒng)4相串聯(lián)。

所述水處理系統(tǒng)6包括回收水儲水設備61、純水處理設備62和純水儲水設備63、水泵和閥門，所述回收水儲水設備61、純水處理設備62和純水儲水設備63之間通過管路、水泵和閥門相連接，并與沖洗消毒系統(tǒng)2并聯(lián)，所述回收水儲水設備61采用水池式儲水設備,所述純水處理設備62包括多介質過濾設備組、軟化設備組和超濾設備組，所述多介質過濾設備組、軟化設備組和超濾設備組通過閥門、管路相連接，并與水處理系統(tǒng)6上的其他設備串聯(lián),所述純水處理設備主要用于對回收水進行進一步的處理得到符合生產(chǎn)要求的純水。

所述沖洗消毒系統(tǒng)2包括消毒沖洗管道、消毒液混合罐體、純水泵和閥門，各設備之間串聯(lián)，并與養(yǎng)殖系統(tǒng)并聯(lián)，在微藻養(yǎng)殖作業(yè)之前，將純水泵至養(yǎng)殖系統(tǒng)進行養(yǎng)殖設備沖洗清理作業(yè)，其廢水經(jīng)過濾系統(tǒng)處理后排放至回收水儲水設備61，按照作業(yè)要求，將消毒液混合罐體內(nèi)添加符合比例的純水和消毒劑制成養(yǎng)殖系統(tǒng)消毒用水，將其泵至養(yǎng)殖設備進行消毒作業(yè)，結束后消毒用水經(jīng)過濾系統(tǒng)處理后導回至消毒液混合罐體內(nèi)留作下次作業(yè)使用，直至消毒藥效殆盡無法使用后，其消毒廢水經(jīng)過濾系統(tǒng)處理后排放至回收水儲水設備。

如圖3所示，所述收獲系統(tǒng)3包括藻液收獲罐體31、生物質濃縮分離系統(tǒng)32、藻液收獲管路33、水泵34和閥門，各設備之間串聯(lián)，并與養(yǎng)殖系統(tǒng)并聯(lián)，所述藻液收獲罐體主要用于短期統(tǒng)一存放成熟微藻或用于分離設備前的物料緩存，所述生物質濃縮分離系統(tǒng)主要用于將微藻細胞與水進行分離，盡量得到含水量最低的微藻生物質，所述生物質濃縮分離系統(tǒng)是離心式分離設備可用于微藻細胞濃縮的分離設備，所述收獲系統(tǒng)將成熟的微藻液體通過藻液收獲管路進入收獲藻液收獲罐體，經(jīng)過生物質濃縮分離系統(tǒng)分離處理得到微藻生物質產(chǎn)品，分離后的上清液經(jīng)過過濾系統(tǒng)回收至回收水儲存設備。

實施例2

與實施例1相比，本實施例一種用于微藻養(yǎng)殖的可充分利用水資源的管路系統(tǒng)所不同的是，所述回收水儲水設備是罐體式儲水設備。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。