一種微藻跑道池的湍流補碳裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種微藻跑道池的湍流補碳裝置，屬于微藻培養工程領域。
【背景技術】
[0002]微藻是自然水體的最重要的初級生產者，在全球能量轉化和碳素循環中發揮重要作用。通過微藻光合作用固定的CO2占全球CO2固定量的40%以上。同時，微藻細胞富含多種必需氨基酸、色素、多糖、多不飽和脂肪酸等高附加值生物活性物質，使其在功能食品、化妝品、醫藥及精細化工等領域具有重要的應用價值。除此之外，隨著傳統化石能源(石油、煤炭等)的日益枯竭，社會對純凈得可再生能源需求不斷高漲。微藻，具有生長速度快、油脂含量高、培養周期短等一系列特點，使其成為了最重要的生物能源候選物種。
[0003]目前，微藻的規模化培養主要通過自養及異養兩種方式。由于具備異養能力的微藻種類較少，微藻規模化培養仍以自養為主，如跑道池、管式反應器及壁式反應器等。跑道池因成本較低、易于操作等優點，廣泛應用與多種微藻的規模化培養(小球藻、微擬球藻、螺旋藻等)。由于微藻的生長需要光能與二氧化碳；因此，在微藻培養過程中，提高二氧化碳的利用率，藻細胞接收的有效光能的總量，對提高微藻培養的產率具有重要的意義。
[0004]隨著微藻密度的增加，光線在藻液內部的傳播會迅速衰減，其穿透距離最低時只有Imm左右。此即意味著單位水體內的絕大多數細胞處于缺光環境中。
[0005]微藻在光反應階段，藻細胞接收光并將其轉化為化學能；在暗反應階段，藻細胞利用化學能合成細胞組分。在暗反應中，藻細胞不需要光照，甚至持續的光照會降低微藻的代謝速度。然而，微藻在光-暗間歇(閃光效應)環境中的生長速率明顯高于持續光源；因此，在跑道池培養過程中，有效實現藻液上下層之間的交換，使細胞處于閃光環境中，將會大大提高微藻的培養效率。傳統的開放式跑道池雖成本較低，但二氧化碳的利用率亦較低。由于藻液的深度一般在20-30cm之間，通過曝氣裝置散布的氣體，來不及充分溶解即從水體中逃逸。這既造成了二氧化碳的浪費，又無法滿足藻細胞對二氧化碳的需求。
[0006]因此，延長二氧化碳在藻液中的滯留時間，促進二氧化碳的有效溶解；有效實現藻液上下層的對流使藻細胞持續處于上下翻滾的狀態，以增加單位水體的微藻接收的有效光能總量，成為提高微藻培養效率的關鍵技術。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型所要解決的技術問題是:提供一種微藻跑道池的湍流補碳裝置。
[0008]為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是:
[0009]本實用新型提供的微藻跑道池的湍流補碳裝置，包括透明封閉罩和底板，透明封閉罩位于底板上方，透明封閉罩內壁和底板上垂直于水流方向設置水流阻擋板，曝氣裝置位于底板上并且在水流阻擋板的前面，所述的透明封閉罩中垂直水流方向的前面開口，透明封閉罩兩側、后面和頂部設有封閉板。
[0010]所述的透明封閉罩和底板可以通過多根支柱固定連接在一起，也可以單獨將透明封閉罩固定。
[0011]優選的，所述的補氣裝置中水流阻擋板設有兩塊，第一水流阻擋板位于透明封閉罩內壁頂部，第二水流阻擋板位于底板上并且在第一水流阻擋板的后面。
[0012]優選的，為減少藻液在通過該裝置時受到的阻力，透明封閉罩兩側外緣區域可以設計為具有弧形或錐形的“帽子”結構。
[0013]優選的，透明封閉罩長度為跑道池長度的1/20-1/5 ;寬度為跑道池寬度的1/5-1。
[0014]優選的，第一水流阻擋板高度為藻液總高度的1/5-1/2 ;第二水流阻擋板為透明封閉罩總高度的1/5-1/2 ;第一和第二水流阻擋板之間的距離為總封閉罩長度的1/5-1/3 ；曝氣裝置與第一水流阻擋板之間的距離為總透明封閉罩長度的1/5-1/3。
[0015]優選的，透明封閉罩兩側封閉板高度為藻液總高度的1/10-1/5。
[0016]優選的，水流阻擋板通過粘結、鉚釘或螺絲的方式與透明封閉罩和底板可拆卸式固定連接。
[0017]本實用新型的封閉罩和水流阻擋板選取透光性好的材料(玻璃、有機玻璃、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酯、橡膠、樹脂等材質的薄板或薄膜)，通過粘結或纏繞模具等方式構建密封的。
[0018]本實用新型的湍流補碳裝置封閉罩完全浸入水面以下；其中曝氣裝置釋放二氧化碳氣泡；水流進入透明封閉罩區域后，帶動氣泡向前流動；氣泡上浮至封閉罩上部，漂浮于液面表層繼續前進，受到第一水流阻擋板的阻隔后下潛，藻液在此處形成湍流，有效促進氣泡與藻細胞的充分接觸；水流繼續向前，下方的水流遭遇第二水流阻擋板的阻攔后會形成湍流，與后方及上方夾雜氣泡的水流形成渦旋，再次促使二氧化碳氣泡與藻液充分接觸，同時實現藻細胞的上下翻滾；水流通過第二水流阻擋板的上部繼續前進，剩余的二氧化碳上浮遭遇封閉罩的阻擋，繼續在水體中前進；水流遭遇封閉罩外緣部分的阻擋，形成湍流，再一次促進氣泡與水流的接觸，同時實現藻液上下層的對流，促使藻細胞持續處于上下翻滾狀態，有效提高了單位水體藻細胞接收的有效光能總量。
[0019]本實用新型的有益效果是:
[0020]本實用新型與現有的跑道池曝氣技術相比具有以下優點:(I)本實用新型通過封閉罩防止氣體逃逸，通過內設的兩重擋板引導氣泡與藻液流動路線；有效的防止了未溶解二氧化碳的逃逸，延長了二氧化碳在藻液中的滯留時間；從而有效提高了二氧化碳的利用率。(2)本實用新型使流經此裝置的藻液形成多處湍流，使藻細胞與氣泡頻繁處于渦旋狀態，大大增加了藻液與氣泡的有效接觸，促進二氧化碳的溶解，提高藻細胞吸收二氧化碳的效率。(3)本實用新型使藻液在封閉罩區域內多次實現上下層對流，既避免了表層細胞的光損傷，又使得更多的底層細胞受到光照，從而使得單位水體的藻細胞獲