气动式内置光源跑道池

本发明涉及微藻光合养殖，具体地说是一种气动式内置光源跑道池。

背景技术：

1、微藻的光合水环境养殖是利用微藻生产高蛋白和油脂类食品、化学品的重要手段，目前常用于微藻养殖的光生物反应器主要有跑道池、板式光生物反应器、柱式光生物反应器、管道式光生物反应器等，也有采用如吊袋式的简易光生物反应器等。跑道池式光生物反应器已经广泛用于螺旋藻养殖，其可以在露天、温室大棚和实验室中实施，具有成本低、可视化运行、模式开放和便于管理的特点，但其缺点也很明显，包括：(1)由于需要电机带动搅拌桨连续驱动液体循环流动，对于大型跑道池而言，搅拌桨轴长度更长，因此需要加装搅拌桨中间支点以提高轴的稳定性，另外调节搅拌桨转速调节需要额外增加变频控制器，这些都增加了系统运行的复杂性和装备投入维护使用成本；(2)搅拌桨机械式搅拌需要叶片划水，而叶片划水和对水的敲击过程会对养殖丝状螺旋藻存在强力敲击伤害；(3)搅拌桨只有一部分入水搅拌，大部分桨叶需露出水面没有做功，搅拌桨受力不均匀，设备运行效率较低；(4)跑道池养殖光源为从上表面射入的太阳光源，受到太阳辐照角度和水面反射角的影响，存在强光抑制和弱光不足，进而造成微藻养殖光源利用率低下等问题；(5)采用敞口开放的养殖体系容易引起其他杂菌和杂藻的污染，对一些容易受到其他生物侵害的如小球藻等微藻养殖方面需要承担较大的环境减产或养殖失败风险。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种气动式内置光源跑道池，其利用气体喷嘴的喷气作用实现养殖水体在跑道池密闭空间内的循环流动，从而代替了现有技术中的搅拌桨驱动养殖水体流动，并且利用跑道隔离组件内的光源从内部对养殖水体提供光照辐射，相比于现有技术中普通跑道池的上表面光源，本发明光源内部辐射反射或溢出大大减少，可以最大限度地提高微藻的受光机会和光合利用效率。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、一种气动式内置光源跑道池，包括跑道池、跑道隔离组件和气体管路系统，其中所述跑道池内部通过跑道池侧壁、跑道池上盖和跑道池底板围合成一密闭空间，跑道隔离组件设于所述密闭空间中，并且所述密闭空间通过跑道隔离组件分隔形成承装养殖水体的跑道池流道，所述跑道隔离组件包括透明的跑道隔离箱，并且所述跑道隔离箱内部设有多个光源，所述气体管路系统包括气体输入总管、气体管道和气体喷嘴，其中各个气体管道均设于所述跑道池流道中，气体喷嘴分别设于对应的气体管道上，气体管道上端与对应的气体输入总管连通，所述跑道池上盖上设有带排气控制阀的排气管，所述跑道池底板上设有带排水采收控制阀的排水采收管，另外所述跑道池设有带注水控制阀的注水口。

4、所述跑道隔离组件包括至少一个跑道隔离箱，所述跑道隔离箱包括透光密封箱体、光源、换气管和电源线接口，其中换气管和电源线接口均设于所述透光密封箱体上侧，光源布置于所述透光密封箱体内部，并且各个光源均通过线缆与所述电源线接口连接，所述电源线接口与外部电源线连接。

5、所述跑道池侧壁上设有光密度仪。

6、所述气体输入总管一端设有气体混合控制阀，并且空气输入管路和二氧化碳输入管路分别与所述气体混合控制阀上的对应端口连接，压缩空气经空气输入管路输入，二氧化碳气体经二氧化碳输入管路输入。

7、所述跑道池流道内设有ph检测传感器和流速计，并且当养殖水体中的ph值大于设定值时调高输入所述气体输入总管内的二氧化碳气体浓度，当养殖水体流速低于设定值时提高所述气体输入总管的压缩空气压力或气体喷嘴的喷射时间，当养殖水体流速高于设定值时降低所述气体输入总管的压缩空气压力或气体喷嘴的喷射时间。

8、所述跑道池底板上设有曝气管，并且所述跑道池一侧设有曝气输入管路与各个曝气管连通，所述曝气输入管路输入二氧化碳。

9、所述气体管道上依次设有多个安装板，每个安装板上均设有转向驱动装置，并且气体喷嘴壳体与所述转向驱动装置的动力轴固连，所述气体喷嘴壳体内部腔体通过连接软管与所述气体管道连通。

10、所述跑道池的密闭空间上端形成一气体空间，且所述排气管与所述气体空间连通，所述排气管上端设有过滤膜，所述排水采收管上插装有一个溢流插管，并且所述溢流插管上端设于所述气体空间中。

11、所述跑道池的密闭空间上端形成一气体空间，且所述排气管与所述气体空间连通，所述排气管上端设有过滤膜，所述排水采收管位于跑道池内部的上端口设有一个可翻转打开的管口盖，并且所述管口盖通过一个拉绳与一个浮球相连，所述浮球随着养殖水体液位升降，所述管口盖上侧还与一个管口盖拉动元件连接，并且所述管口盖拉动元件另一端延伸至跑道池外部并与一个驱动装置相连，所述浮球中部设有供所述管口盖拉动元件穿过的通孔。

12、所述跑道池流道内设有导流板。

13、本发明的优点与积极效果为：

14、1、本发明利用气体喷嘴的喷气作用实现养殖水体在跑道池密闭空间内的循环流动，从而代替了现有技术中的搅拌桨驱动养殖水体流动，并且跑道隔离组件内的光源从内部对养殖水体提供光照辐射，相比于现有技术中普通跑道池的上表面光源，本发明光源内部辐射反射或溢出大大减少，可以最大限度地提高微藻的受光机会和光合利用效率。

15、2、本发明利用气体喷嘴的喷气作用驱动养殖水体流动，并且本发明气体管路系统的空气压力和气体喷嘴的气体喷射时间与跑道池流道内的养殖水体流动速度联动，当养殖水体流速低于设定值时，可以提高输入的压缩空气压力或气体喷射时间，当流速低于设定值时则降低输入的压缩空气压力或气体喷射时间，同时气体喷嘴的角度也可以根据需要进行调节，以强化微藻养殖在不同区域的流动扰动，如喷嘴朝向池底喷射可强化跑道池底部可能沉降的微藻扰动，气泡的上升过程也强化养殖水体不同水层的纵向扰动，提高跑道池的养殖能效。

16、3、本发明采用内置光源从养殖水体内部照射微藻可以提高跑道池的养殖水体深度，最大深度可达现有跑道池养殖水深的几倍甚至几十倍，使跑道池的养殖体积大幅度提高，增加单位占地面积微藻养殖水容量和产量。

17、4、本发明优选压缩空气和二氧化碳气体混合后由气体喷嘴喷出驱动养殖水体流动，这样混合气体中的二氧化碳气体浓度可根据养殖水体的ph参数调节，也即当养殖水体中的ph值达到设定值以上水平时，需要调高气体管路系统输入的二氧化碳气体浓度，另外随着微藻养殖od值增大，本发明也可以对应提高光源的光照强度和养殖水体流速，有利于实现养殖过程自动化管理等无人化养殖技术的推广。

18、5、本发明在跑道池的密闭空间上端形成一气体空间，这样养殖水体内的气泡上升后汇聚于所述气体空间中，然后经由所述排气管排出，而为了保证密封空间内的养殖水体液位控制以形成上述气体空间，本发明可以采样插装溢流插管的方式控制养殖水体液位，也可以在排水采收管上端口设置可翻转的管口盖，并利用浮球、拉绳、线缆等装置驱动管口盖自动翻转实现自动溢流排水，同时当微藻养殖od值达到设定值时，该结构也可以实现自动排水采收功能。

技术特征：

1.一种气动式内置光源跑道池，其特征在于：包括跑道池、跑道隔离组件(2)和气体管路系统，其中所述跑道池内部通过跑道池侧壁(1)、跑道池上盖(3)和跑道池底板(4)围合成一密闭空间，跑道隔离组件(2)设于所述密闭空间中，并且所述密闭空间通过跑道隔离组件(2)分隔形成承装养殖水体的跑道池流道(5)，所述跑道隔离组件(2)包括透明的跑道隔离箱，并且所述跑道隔离箱内部设有多个光源(201)，所述气体管路系统包括气体输入总管(507)、气体管道(501)和气体喷嘴(502)，其中各个气体管道(501)均设于所述跑道池流道(5)中，气体喷嘴(502)分别设于对应的气体管道(501)上，气体管道(501)上端与对应的气体输入总管(507)连通，所述跑道池上盖(3)上设有带排气控制阀(303)的排气管(301)，所述跑道池底板(4)上设有带排水采收控制阀(402)的排水采收管(401)，另外所述跑道池设有带注水控制阀的注水口。

2.根据权利要求1所述的气动式内置光源跑道池，其特征在于：所述跑道隔离组件(2)包括至少一个跑道隔离箱，所述跑道隔离箱包括透光密封箱体(202)、光源(201)、换气管(203)和电源线接口(204)，其中换气管(203)和电源线接口(204)均设于所述透光密封箱体(202)上侧，光源(201)布置于所述透光密封箱体(202)内部，并且各个光源(201)均通过线缆与所述电源线接口(204)连接，所述电源线接口(204)与外部电源线连接。

3.根据权利要求1所述的气动式内置光源跑道池，其特征在于：所述跑道池侧壁(1)上设有光密度仪(101)。

4.根据权利要求1所述的气动式内置光源跑道池，其特征在于：所述气体输入总管(507)一端设有气体混合控制阀(5071)，并且空气输入管路(503)和二氧化碳输入管路分别与所述气体混合控制阀(5071)上的对应端口连接，压缩空气经空气输入管路(503)输入，二氧化碳气体经二氧化碳输入管路输入。

5.根据权利要求4所述的气动式内置光源跑道池，其特征在于：所述跑道池流道(5)内设有ph检测传感器和流速计，并且当养殖水体中的ph值大于设定值时调高输入所述气体输入总管(507)内的二氧化碳气体浓度，当养殖水体流速低于设定值时提高所述气体输入总管(507)的压缩空气压力或气体喷嘴(502)的喷射时间，当养殖水体流速高于设定值时降低所述气体输入总管(507)的压缩空气压力或气体喷嘴(502)的喷射时间。

6.根据权利要求1所述的气动式内置光源跑道池，其特征在于：所述跑道池底板(4)上设有曝气管(505)，并且所述跑道池一侧设有曝气输入管路(504)与各个曝气管(505)连通，所述曝气输入管路(504)输入二氧化碳。

7.根据权利要求1所述的气动式内置光源跑道池，其特征在于：所述气体管道(501)上依次设有多个安装板(5011)，每个安装板(5011)上均设有转向驱动装置(5012)，并且气体喷嘴(502)壳体与所述转向驱动装置(5012)的动力轴固连，所述气体喷嘴(502)壳体内部腔体通过连接软管(5013)与所述气体管道(501)连通。

8.根据权利要求1所述的气动式内置光源跑道池，其特征在于：所述跑道池的密闭空间上端形成一气体空间(6)，且所述排气管(301)与所述气体空间(6)连通，所述排气管(301)上端设有过滤膜(302)，所述排水采收管(401)上插装有一个溢流插管(403)，并且所述溢流插管(403)上端设于所述气体空间(6)中。

9.根据权利要求1所述的气动式内置光源跑道池，其特征在于：所述跑道池的密闭空间上端形成一气体空间(6)，且所述排气管(301)与所述气体空间(6)连通，所述排气管(301)上端设有过滤膜(302)，所述排水采收管(401)位于跑道池内部的上端口设有一个可翻转打开的管口盖(404)，并且所述管口盖(404)通过一个拉绳(407)与一个浮球(405)相连，所述浮球(405)随着养殖水体液位升降，所述管口盖(404)上侧还与一个管口盖拉动元件(406)连接，并且所述管口盖拉动元件(406)另一端延伸至跑道池外部并与一个驱动装置相连，所述浮球(405)中部设有供所述管口盖拉动元件(406)穿过的通孔。

10.根据权利要求1所述的气动式内置光源跑道池，其特征在于：所述跑道池流道(5)内设有导流板(506)。

技术总结本发明涉及一种气动式内置光源跑道池，其中跑道池内部通过跑道池侧壁、跑道池上盖和跑道池底板围合成一密闭空间，并且所述密闭空间通过跑道隔离组件分隔形成跑道池流道，跑道隔离组件包括内部设有多个光源的跑道隔离箱，气体管路系统包括气体输入总管、气体管道和气体喷嘴，各个气体管道均设于跑道池流道中，气体喷嘴分别设于对应的气体管道上，气体管道上端与对应的气体输入总管连通，跑道池上盖上设有排气管，跑道池底板上设有排水采收管，另外跑道池上设有注水口。本发明利用气体喷嘴的喷气作用实现养殖水体在跑道池密闭空间内的循环流动，并且利用跑道隔离组件内的光源从内部对养殖水体提供光照辐射以提高微藻的受光机会和光合利用效率。技术研发人员：吕雪峰,吴怀之,段仰凯,刘祥受保护的技术使用者：中国科学院青岛生物能源与过程研究所技术研发日：技术公布日：2024/8/5