一種用于微藻規(guī)?；B(yǎng)殖的補(bǔ)料控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及微藻養(yǎng)殖技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于微藻規(guī)?；B(yǎng)殖的補(bǔ)料控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]微藻(microalgae)是一類系統(tǒng)發(fā)生各異、個(gè)體較小、通常為單細(xì)胞或多細(xì)胞群體、能進(jìn)行光合作用的水生低等植物，它在生物制藥、營養(yǎng)品、保健品、生物肥料、天然食品加工、生物餌料、污水處理和可再生能源生產(chǎn)等領(lǐng)域具有重要的開發(fā)和利用價(jià)值，受到各國政府和科學(xué)家的廣泛關(guān)注。
[0003]用于微藻規(guī)模化培養(yǎng)的光生物反應(yīng)器主要有封閉式和開放式兩種類型，其中，封閉式光生物反應(yīng)器由于造價(jià)和維護(hù)成本高，目前僅有極少數(shù)幾家企業(yè)應(yīng)用在生產(chǎn)中。而大部分商品化微藻(螺旋藻、小球藻、鹽藻和擬微綠球藻)主要利用戶外開放池(跑道池、圓池)進(jìn)行養(yǎng)殖。戶外開放池包括“主體池”和“攪拌槳”兩個(gè)主要結(jié)構(gòu)，一些風(fēng)沙嚴(yán)重的地區(qū)，通常配備透明塑料大棚進(jìn)行保護(hù)。目前對(duì)于微藻戶外開放池養(yǎng)殖系統(tǒng)的升級(jí)改造主要集中在開放池結(jié)構(gòu)、攪拌槳結(jié)構(gòu)、開放池內(nèi)構(gòu)件等方面，而一些養(yǎng)殖配套技術(shù)和設(shè)備，仍然停留在較初級(jí)的水平，如培養(yǎng)基配制、營養(yǎng)鹽補(bǔ)加、開放池補(bǔ)水、補(bǔ)充二氧化碳調(diào)節(jié)培養(yǎng)液pH等，高技術(shù)含量的“計(jì)算機(jī)自動(dòng)化”及“在線監(jiān)控”等很少被應(yīng)用在微藻戶外開放池養(yǎng)殖系統(tǒng)中，這一技術(shù)瓶頸嚴(yán)重制約了微藻養(yǎng)殖企業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。
[0004]開放池作為目前商品化微藻的主要養(yǎng)殖設(shè)備，已有50多年的發(fā)展歷史，但其關(guān)鍵配套技術(shù)一 “物料補(bǔ)加(營養(yǎng)鹽、水和二氧化碳)技術(shù)”仍處于較低水平，大多數(shù)微藻企業(yè)依靠人力完成這一工作，類似于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所采取的模式，技術(shù)水平低、自動(dòng)化程度低，無相應(yīng)的控制系統(tǒng)和設(shè)備。補(bǔ)料系統(tǒng)和設(shè)備的研制對(duì)于提高戶外開放池的養(yǎng)殖效率、降低微藻養(yǎng)殖成本具有不可替代的作用，而目前市場上依然缺少這類裝置，因此，結(jié)合開放池的結(jié)構(gòu)原理和微藻生長特性，開發(fā)一套新型補(bǔ)料系統(tǒng)具有重要意義。
[0005]微藻生長需要大量的無機(jī)營養(yǎng)鹽，這些無機(jī)營養(yǎng)鹽主要包括:氮(尿素、硝酸鈉、硝酸鉀)、磷(磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉等)、鈣、鎂、鐵、錳、鋅、銅、鈷、鉬等。隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長，培養(yǎng)基中的無機(jī)營養(yǎng)元素逐漸消耗，因此，在培養(yǎng)過程中需要定期添加一定量的營養(yǎng)元素，以維持微藻的正常生長。微藻定向培養(yǎng)過程中，通常需要準(zhǔn)確了解營養(yǎng)鹽的添加量或采取周期連續(xù)流加的方式進(jìn)行。由于受技術(shù)限制，目前國內(nèi)微藻企業(yè)采取的補(bǔ)加營養(yǎng)鹽的方式是通過小型運(yùn)輸工具將稱量好的營養(yǎng)鹽運(yùn)輸至開放池附近，固體直接傾倒或簡單溶解后傾倒入開放池中，該方式對(duì)于培養(yǎng)面積較小或開放池?cái)?shù)量較少的企業(yè)完全可行，但對(duì)于養(yǎng)殖面積較大的企業(yè)，通過上述方式將耗費(fèi)大量的時(shí)間和人力。此外，上述添加方式還會(huì)造成營養(yǎng)鹽在開放池中的局部濃度過高而毒殺藻細(xì)胞，或與其他營養(yǎng)鹽反應(yīng)產(chǎn)生沉淀。此夕卜，該方式難以實(shí)現(xiàn)營養(yǎng)鹽的連續(xù)補(bǔ)加，還存在雨季補(bǔ)料困難等缺點(diǎn)。
[0006]微藻需要在水環(huán)境中才可以正常生長，戶外開放池中的培養(yǎng)液會(huì)發(fā)生蒸發(fā)而損失，水分蒸發(fā)導(dǎo)致培養(yǎng)液中營養(yǎng)鹽濃度發(fā)生變化，影響藻類生長，因此，在培養(yǎng)過程中需要定期對(duì)開放池的培養(yǎng)液深度進(jìn)行測定，并計(jì)算水分蒸發(fā)量，進(jìn)行一定的補(bǔ)水操作。此外，對(duì)于海水微藻的養(yǎng)殖，通過在開放池中注入一定比例的淡水，以調(diào)節(jié)海水的鹽度滿足微藻生長的需要。目前微藻企業(yè)的補(bǔ)水操作也是完全依靠人工實(shí)現(xiàn)，專人測定每個(gè)開放池中培養(yǎng)液的深度，開啟水源開關(guān)，補(bǔ)水至指定深度后關(guān)閉水源，加水過程需要有人專門跟蹤，一個(gè)人難以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)開放池的同時(shí)操作，目前并未出現(xiàn)針對(duì)戶外開放池的定量補(bǔ)水裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。
[0007]微藻生長過程中消耗無機(jī)碳源，從而引起藻液pH的上升，在微藻快速生長階段，其培養(yǎng)液pH可達(dá)11以上，嚴(yán)重影響微藻的生長，目前被廣泛采用的降低培養(yǎng)液pH的方法是通入二氧化碳?xì)怏w。首先通過pH計(jì)，測定培養(yǎng)液的pH值，根據(jù)pH值大小判斷是否需要通入二氧化碳，如果pH高與指定值，即開啟液態(tài)二氧化碳鋼瓶的閥門進(jìn)行補(bǔ)充，通入二氧化碳過程中，需要連續(xù)監(jiān)測培養(yǎng)液pH的變化，避免通入過量的二氧化碳。上述調(diào)節(jié)模式存在的最主要問題在于:大型開放池培養(yǎng)面積往往超過1，000平方米，如果單純測定某一位點(diǎn)的pH值，并不能反映整個(gè)開放池培養(yǎng)液的pH值，測定開放池多個(gè)點(diǎn)的pH，靠一個(gè)人的能力又難以完成，此外，如果開放池?cái)?shù)量增多，補(bǔ)充二氧化碳這一工作將耗費(fèi)巨大的人力成本。目前公開的專利中也有涉及二氧化碳補(bǔ)充的技術(shù)，但是它們并不能準(zhǔn)確記錄二氧化碳的補(bǔ)入量，補(bǔ)入量這一參數(shù)對(duì)于指導(dǎo)微藻生長、實(shí)現(xiàn)過程控制具有重要意義。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型旨在提供一種用于微藻規(guī)模化養(yǎng)殖的補(bǔ)料控制系統(tǒng)，其通過營養(yǎng)鹽補(bǔ)加模塊、水補(bǔ)加模塊、以及二氧化碳補(bǔ)加模塊自動(dòng)向開放池中補(bǔ)加營養(yǎng)液、水以及二氧化碳，提高了開放池養(yǎng)殖系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，降低了補(bǔ)料的工作量和對(duì)人力的依靠。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是:
[0010]一種用于微藻規(guī)?；B(yǎng)殖的補(bǔ)料控制系統(tǒng)，其包括營養(yǎng)鹽補(bǔ)加模塊、水補(bǔ)加模塊、以及二氧化碳補(bǔ)加模塊，分別用于向開放池中補(bǔ)加營養(yǎng)液、水以及二氧化碳，其中:
[0011]所述營養(yǎng)鹽補(bǔ)加模塊包括濃縮液儲(chǔ)罐、第一液流管路、第一分管路、安裝于第一液流管路上的第一輸運(yùn)栗、以及安裝于第一分管路上的第一液體流量計(jì)和第一電動(dòng)閥；所述濃縮液儲(chǔ)罐中的濃縮液在第一輸運(yùn)栗的輸送下依次經(jīng)第一電動(dòng)閥和第一液體流量計(jì)流入開放池中；
[0012]所述水補(bǔ)加模塊包括水源、水處理設(shè)備、第二液流管路、第二分管路、安裝于第二液流管路上的第二輸運(yùn)栗以及安裝于第二分管路上的第二液體流量計(jì)和第二電動(dòng)閥；所述水源中的水經(jīng)過水處理設(shè)備進(jìn)行凈化處理后在第二輸運(yùn)栗的輸運(yùn)下依次經(jīng)第二電動(dòng)閥和第二液體流量計(jì)流入開放池中，在所述開放池中安裝有第一液位計(jì)；
[0013]所述二氧化碳補(bǔ)加模塊包括二氧化碳儲(chǔ)罐、輸氣管路、第三電動(dòng)閥、氣體流量計(jì)、pH電極以及氣體分布器；所述二氧化碳儲(chǔ)罐中的二氧化碳?xì)怏w依次經(jīng)過輸氣管路上的第三電動(dòng)閥和氣體流量計(jì)后由安裝于開放池中的氣體分布器將氣泡打碎后進(jìn)入開放池中，所述pH電極安裝于開放池中。
[0014]所述濃縮液儲(chǔ)罐包括罐體、攪拌槳、攪拌電機(jī)、防水紫外殺菌燈、進(jìn)水口、進(jìn)料口、放料口和第二液位計(jì)，所述進(jìn)水口和進(jìn)料口均安裝于罐體的上端面上，所述放料口安裝于罐體的下端面并與第一液流管路連通，所述攪拌槳、防水紫外殺菌燈和第二液位計(jì)均安裝于罐體內(nèi)，安裝于罐體的上端面上的攪拌電機(jī)的輸出軸與攪拌槳固定連接。
[0015]在位于第二輸運(yùn)栗和第二電動(dòng)閥之間的第二液流管路上還連接一與進(jìn)水口相連通的第三液流管路，所述第三液流管路與第二液流管路的連接處安裝一三通閥。
[0016]所述開放池為多個(gè)，每個(gè)開放池均對(duì)應(yīng)一個(gè)第一分管路，每個(gè)第一分管路上均安裝第一液體流量計(jì)和第一電動(dòng)閥，所述濃縮液儲(chǔ)罐為多個(gè)，每個(gè)濃縮液儲(chǔ)罐均對(duì)應(yīng)一個(gè)第一液流管路，每個(gè)第一液流管路上均安裝有第一輸運(yùn)栗，所有第一液流管路均通過一第一連通管路與所有的第一分管路連接。
[0017]每個(gè)第一液流管路還安裝有第一手動(dòng)閥、第四電動(dòng)閥以及第一單向閥，所述第一手動(dòng)閥、第四電動(dòng)閥和第一單向閥依次安裝于濃縮液儲(chǔ)罐與其對(duì)應(yīng)第一輸運(yùn)栗之間的第一液流管路上。
[0018]所述開放池為多個(gè)，每個(gè)開放池均對(duì)應(yīng)一個(gè)第二分管路，每個(gè)第二分管路上均安裝第二液體流量計(jì)和第二電動(dòng)閥，所述第二液流管路通過一第二連通管路與所有的第二分管路連接。
[0019]所述第二液流管路還安裝有第二手動(dòng)閥、第五電動(dòng)閥以及第二單向閥，所述第二手動(dòng)閥、第五電動(dòng)閥和第二單向閥依次安裝于水處理設(shè)備與第二輸運(yùn)栗之間。
[0020]所述開放池為多個(gè)，每個(gè)開放池均對(duì)應(yīng)一個(gè)二氧化碳補(bǔ)加模塊。
[0021]每個(gè)開放池中均安裝三個(gè)pH電極。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0023]1、本實(shí)用新型通過濃縮液儲(chǔ)罐、第一液流管路、第一分管路、安裝于第一液流管路上的第一輸運(yùn)栗、以及安裝于第一分管路上的第一液體流量計(jì)和第一電動(dòng)閥組成的營養(yǎng)鹽補(bǔ)加模塊實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)殖過程中營養(yǎng)鹽的精確、連續(xù)補(bǔ)加，減少了對(duì)人力的依靠，節(jié)省了時(shí)間，克服了天氣影響，對(duì)于改善養(yǎng)殖環(huán)境、提高微藻品質(zhì)具有一定的幫助。
[0024]2、本實(shí)用新型通過水源、水處理設(shè)備、第二液流管路、第二分管路、安裝于第二液流管路上的第二輸運(yùn)栗以及安裝于第二分管路上的第二液體流量計(jì)和第二電動(dòng)閥組成的水補(bǔ)加模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)開放池液位的并行檢測和補(bǔ)水過程的精確控制，降低了