一种提高跑道池光自养微生物养殖液混合效率的装置

1.本发明涉及光自养微生物培养设备领域，具体而言，涉及一种提高跑道池光自养微生物养殖液混合效率的装置。


背景技术：

2.微藻是一类光自养微生物，通过光合作用实现生长繁殖。光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。在光反应阶段，光自养微生物把光能转变为化学能储存起来，在暗反应阶段，利用化学能为细胞组分的生物合成过程提供能量。在微藻养殖过程中，由于细胞之间存在相互遮掩，且微藻细胞处于养殖液不同深度，存在光照缺乏或不足的问题，影响了微藻的生长繁殖。在实际生产过程中，为避免光照缺乏或不足的问题，通过曝气、搅拌等混合方式使光自养微生物在光暗区域之间高频切换，实现微藻对光能的利用效率最大化，达到增产目的。
3.跑道池是微藻规模化生产中最常用的一种养殖方式，通过安装在跑道池一端的搅拌桨推动微藻养殖液沿着跑道持续单向循环流动，实现混合的效果。传统跑道池中，在搅拌桨附近，藻液经过搅拌桨的搅拌作用，层流被破坏，形成紊流，使不同层流藻液得到很好的混合。但在距离搅拌桨较远的地方，流动的微藻养殖液形成层流，光照方向上的混合效果变差，位于养殖液表层层流中的微藻细胞持续接受自然强光，产生光抑制，而位于养殖液下层层流中的微藻细胞持续处于暗环境，无法接受到外界自然光照，造成光不足。无论是光抑制还是光不足都会降低微藻的光合效率，最终影响微藻的产量。
4.现有跑道池一般只在跑道池一端或两端安装搅拌桨，推动跑道池内微藻养殖液持续单向循环流动。这就造成离开搅拌桨的距离越远，层流越稳定，微藻养殖液在光照方向上的混合越差，尤其是规模化养殖用跑道池，跑道很长，层流现象更明显，微藻养殖液不同层流间的混合效果更差，严重影响微藻的光能利用效率。
5.针对这个问题，有人通过在跑道池底部增设曝气装置，通过曝气，气孔上方区域由气泡带动流体产生相互扰动，实现微藻养殖液在光照方向上的混合。但存在曝气装置上方扰动不均匀，曝气装置下方几乎没有扰动，微藻细胞出现沉降聚集现象。
6.也有人在跑道池内藻液流动方向上设置阻挡板以形成湍流，促进微藻养殖液的不同层流间形成对流，但存在光照方向上不同层流间混合效率低的缺点。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种提高跑道池光自养微生物养殖液混合效率的装置，通过该装置可以破坏跑道池光自养微生物养殖液的层流状态，使之产生紊流，实现不同层流间混合的效果，从而可以强化光照方向的养殖液混合，提高光自养微生物细胞在光暗区域的转换频率，使不同深度层流中的光自养微生物细胞实现光暗循环，从而提高光自养微生物对自然光的利用效率，增加光自养微生物规模化生产的产量。
8.本发明的实施例是这样实现的：
9.本技术实施例提供一种提高跑道池光自养微生物养殖液混合效率的装置，包括跑道池，所跑道池内设置有多个用于破坏养殖液层流状态，使之产生紊流的扰流组件；上述扰流组件包括固定架，上述固定架可拆卸连接上述跑道池，上述固定架设置有引流件。
10.在本发明的一些实施例中，上述引流件包括多个引流叶片，上述引流叶片两端分别转动设置于上述固定架两侧壁，且多个上述引流叶片均匀设置在上述固定架且上述引流叶片上下表面相对于层流面为倾斜面。
11.在本发明的一些实施例中，上述引流叶片两端均设置有安装轴，上述固定架开设有与上述安装轴相对应的安装孔，上述安装轴与上述安装孔转动配合，且上述安装轴末端套接有紧固旋钮，上述紧固旋钮抵接上述固定架侧壁。
12.在本发明的一些实施例中，上述引流叶片倾斜角为30
°‑
60
°
。
13.在本发明的一些实施例中，上述固定架两侧端均设置有滑块，上述跑道池两侧内壁设有与上述滑块相对应的滑槽，上述滑块与上述滑槽滑动配合。
14.在本发明的一些实施例中，上述引流件包括连接柱，上述连接柱设置于上述固定架，上述连接柱上设置有多个引流飘带。
15.在本发明的一些实施例中，上述引流飘带为透明带状，且上述引流飘带宽度小于上述跑道池宽度，多个上述连接柱沿养殖液流向交错分布在上述跑道池内。
16.在本发明的一些实施例中，上述固定架下端设置有连接块，上述跑道池下壁设置有与上述连接块相对应的连接槽，上述连接块与上述连接槽活动配合。
17.在本发明的一些实施例中，上述引流飘带连接上述连接柱的一端设置有紧固螺栓，上述连接柱竖直方向上开设连接槽，上述紧固螺栓处于连接槽中，且上述紧固螺栓远离上述连接柱的一端套接有紧固螺母，上述紧固螺母抵接上述连接柱，上述连接柱上竖直方向上设置有多个引流飘带。
18.在本发明的一些实施例中，上述引流件包括支撑杆，上述支撑杆下端连接所述固定架，上述支撑杆上端连接有引流筒。
19.相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
20.本发明处于层流状态的养殖液在经过扰流组件时，层流状态被破坏，产生紊流，使得处于不同层流的养殖液得到充分混合，进而使得养殖液中的微藻等光自养微生物细胞在垂直光照方向的光暗区域循环运动，提高接受光照频率，进而提升光自养微生物的光能利用效率，提高光自养微生物的生长速率，同时固定架连接引流件可拆卸固定于跑道池内，可以便于装置的拆装清理、维护工作。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
22.图1为本发明实施例1结构示意图。
23.图2为本发明实施例2结构示意图。
24.图3为本发明实施例1侧视结构图。
25.图4为本发明实施例2俯视结构图。
26.图5为本发明实施例2侧视结构图。
27.图6为本发明实施例2图4中a处细节放大图。
28.图7为本发明实施例2另一种实施方式结构示意图。
29.图8为本发明实施例2另一种实施方式后视图。
30.图9为本发明实施例3结构示意图。
31.图标：1-跑道池，2-扰流组件，3-固定架，4-引流件，5-引流叶片，6-紧固旋钮，7-滑块，8-滑槽，9-连接柱，10-引流飘带，11-连接槽，12-紧固螺栓，13-紧固螺母，14-连接块，15-安装槽，16-连接框，17-滑动槽，18-固定杆，19-支撑杆，20-引流筒。
具体实施方式
32.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
33.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
35.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，若出现术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
37.在本发明实施例的描述中，若出现“多个”则代表至少2个。
38.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.实施例1
40.根据图1、图2所示，本发明提出了一种提高跑道池1光自养微生物养殖液混合效率的装置，包括跑道池1，所跑道池1内设置有多个用于破坏养殖液层流状态，使之形成紊流的
扰流组件2；上述扰流组件2包括固定架3，上述固定架3可拆卸连接上述跑道池1，上述固定架3设置有引流件4。
41.上述跑道池1为现有的光自养微生物养殖跑道池1，主要由首尾相接的跑道池1和跑道池1中设置的减速机和搅拌桨组成，上述减速机带动上述搅拌桨转动，驱动光自养微生物养殖液沿上述跑道池1持续单向循环流动，由于跑道池1较长，使得距离搅拌桨较远位置的养殖液形成稳定层流，造成养殖液不同层流中的光自养微生物受光不均匀，进而导致上述光自养微生物光合效率降低，进而影响光自养微生物的生长繁殖。
42.上述扰流组件2设置为多个，可以均匀设置于上述跑道池1中，在养殖液通过上述扰流组件2时，可以使得层流状态被破坏，产生紊流，养殖液不同层流间相互混合，从而使得处于养殖液下层层流中的光自养微生物能够向上运动，进入光区，接受光照，获得生长繁殖需要的光能。而处于上层层流中的光自养微生物能够向下运动，进入暗区，避免持续光照造成的光抑制。
43.根据图1、图3及图4所示，具体地说，上述引流件4包括多个引流叶片5，上述引流叶片5两端分别转动设置于上述固定架3两侧壁，且多个上述引流叶片5均匀设置在上述固定架3且上述引流叶片5上下表面相对于层流面为倾斜面
44.值得注意的是，上述引流叶片5间设置有预设的间隙，当养殖液通过上述间隙时，养殖液在倾斜面的导流作用下，破坏层流状态，产生紊流，实现养殖液不同层流间的混合。
45.在上述跑道池1中养殖液流的流动方向上来讲，上述引流叶片5倾斜面的方向为前端低后端高，这样可以使得养殖液通过上述间隙时，养殖液中下层层流方向改变为向上层流动，与上层层流发生混合，其养殖液不断通过多个上述扰流组件2，达成养殖液在垂直光照方向上持续混和的效果。
46.在一些实际的使用过程中，可能存在跑道池1中养殖液液位变化的状况，在液位发生变化时，固定的引流叶片5的倾角会影响养殖液的混合效果，因而，为了解决这一状况，根据图3所示，上述引流叶片5两端均设置有安装轴，上述固定架3开设有与上述安装轴相对应的安装孔，上述安装轴与上述安装孔转动配合，且上述安装轴末端套接有紧固旋钮6，上述紧固旋钮6抵接上述固定架3侧壁。通过松开和紧固上述紧固旋钮6，可以调整上述引流叶片5的倾角。
47.值得注意的是，上述引流叶片5的倾角可以根据所处养殖液位的深度进行相应的调整，所处养殖液位深度越深，引流叶片5的倾角越大。这样可以在一定程度上在降低引流叶片5对养殖液流动阻滞的同时，提升扰动程度，能够提升对养殖液较下层层流的混合效率。同时，上述引流叶片5的倾角最优控制在30
°‑
60
°
，且引流叶片5的倾角可根据养殖液流速改变，这样可以更好地保证上述扰流组件2的混合特性。
48.在长期使用本装置时，装置本身可能出现污垢堆积或损坏的状况，因而有可能会需要对本装置进行频繁的拆卸和安装以便于维护和清理，因而根据图4所示，述固定架3两侧端均设置有滑块7，上述跑道池1两侧内壁设有与上述滑块7相对应的滑槽8，上述滑块7与上述滑槽8滑动配合。通过滑块7与滑槽8的活动配合来完成对本装置的安装和拆卸，降低了维护和清理的相应劳动强度。
49.本实施例的工作原理是：当光自养微生物养殖液通过上述引流叶片5间隙时，由于引流叶片5倾斜设置，对养殖液流动起导流作用，使得光自养微生物养殖液在自身动能的推
动下自下而上穿过上述引流叶片5间隙，养殖液中下层层流的流向改变，与上层层流进行混合，使得光自养微生物也随养殖液在不同层流间相互运动，避免了在较深养殖液中的光自养微生物因长时间接受不到光照而出现光缺乏或光不足的现象，使得处于养殖液不同层流中的光自养微生物细胞能够有同等几率接收到光能，使得光自养微生物的光能利用效率得到提升，且多个扰流组件2的设置，可以使得光自养微生物养殖液得到持续混合，且由于引流叶片5间隙的存在，起到导流作用，更好地控制层流的流动方向，实现不同层流间的定向混合，优化光自养微生物在养殖液光暗区域的停留时间。
50.实施例2
51.本发明的另一项实施例采取了与上述实施例1中不同的引流件4结构。
52.值得注意的是，上述固定架3可以是板状或者框状，或者是块状，具体形状与固定架3所需固定的结构相适应，本事实例中，固定架3为安装块状结构。
53.具体地讲，根据图2、图5、图6所示，上述引流件4包括连接柱9，上述连接柱9设置于上述固定架3，上述连接柱9上设置有引流飘带10。上述引流飘带10一端直接固定于上述连接柱9且始终与连接柱9保持垂直状态，且引流飘带10不会相对于连接柱9产生转动。同时，上述引流飘带10材质为高分子透明薄带，且具备柔性特质，可以保证引流飘带10在流动液体中可以产生波浪状的抖动轨迹。
54.值得注意的是，上述引流飘带10为透明带状，且上述引流飘带10宽度小于上述跑道池1宽度，多个上述连接柱9沿养殖液流向交错分布在上述跑道池1内。这样可以在一定程度上防止引流飘带10遮挡光照而妨碍跑道池1内光自养微生物的光合作用。且上述引流飘带10宽度设置小于上述跑道池1的宽度，可以保证引流飘带10不会对养殖液流动造成较大的阻碍作用，同时引流飘带10交错分布于跑道池1内，可以提升引流飘带10对养殖液的混合效果。
55.在正常工作时，光自养微生物养殖液通过上述引流飘带10时，流动的养殖液向引流飘带10施加作用力使得引流飘带10局部产生竖直方向的偏移，且引流飘带10在长度方向上不同位置产生的偏移不相同，使得引流飘带10顺水流方向整体产生波浪状的偏移轨迹，这使得养殖液在引流飘带10不断的偏移作用下产生不同层流间的相互混合，促进了光自养微生物的混合效果。
56.值得注意的是，单个引流飘带10的作用对养殖液整体是作用较小，因而根据图5所示，上述连接柱9上竖直方向上设置有多个引流飘带10，能够保证多个引流飘带10在同一竖直方向对养殖液不同流层产生更加有效的混合作用，进一步提升了光自养微生物的混合程度。
57.在实际使用中，有可能产生养殖液液位的改变，因而有时需要调整上述引流飘带10的高度位置，因而上述引流飘带10连接上述连接柱9的一端设置有紧固螺栓12，上述连接柱9竖直方向上开设连接槽11，上述紧固螺栓12处于连接槽11中，且上述紧固螺栓12远离上述连接柱9的一端套接有紧固螺母13，上述紧固螺母13抵接上述连接柱9。通过紧固和松开上述紧固螺母13来沿上述连接槽11方向移动上述引流飘带10，可以保证引流飘带10的作用效果。
58.为了便于整个装置的维护和更换，上述固定架3下端设置有连接块14，上述跑道池1下壁设置有与上述连接块14相对应的安装槽15，上述连接块14与上述安装槽15活动配合。
可以通过上述连接块14与上述安装槽15活动配合来拆装装置，提升了本装置使用的便捷性。
59.本实施例还有另外一种实施方式，具体如下：
60.根据图6、图7及图8所示，上述引流件4包括连接框16和上述引流飘带10，上述连接框16底端连接所述固定架3。
61.具体地说，上述连接框16开设有能够使养殖液通过的滑动槽17，上述引流飘带10设置于上述滑动槽17中，且上述引流飘带10靠近上述连接框16的一端连接有固定杆18，所述固定杆18活动连接于所述连接框16上。
62.需要说明的是，上述固定杆18与上述连接框16连接部位可以设置有固定装置，上述固定装置可以是螺栓件，也可以是限位销配合上述连接框16上对应位置上设置销孔，使得固定杆18相对固定设置于连接框16，并支撑上述引流飘带10一端固定连接于连接框16上，且引流飘带10处于合理的高度。
63.实施例3
64.本发明的另一项实施例采取了与上述实施例不同之处在于：
65.根据图9所示，上述引流件4包括支撑杆19，上述支撑杆19下端连接所述固定架3，上述支撑杆19上端连接有引流筒20。
66.具体地说，上述引流筒20进液口和出液口的直径不同，且上述进液口直径大于上述出液口直径，且进液口高度位置低于出液口高度位置。且引流筒20也可以设置有多个，多个引流筒20交错分布在跑道池1中，能够更好地破坏养殖液层流状态且使得层流形成紊流状态。
67.需要说明的是，引流筒20筒体可以是逐渐向上延伸的弧形筒，能够保证养殖液通过上述进液口在引流筒20内随向上的弧形筒体流动，进而使得下层层流通过引流筒20的引导与上层层流混合，形成紊流，促进了光自养微生物的光暗循环。
68.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。