本實用新型屬于水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)與生物工程技術(shù)交叉領(lǐng)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(shù)：

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(dāng)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(fèi)、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(jī)，正在成為一個關(guān)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(yán)重淡水資源危機(jī)。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(jìn)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?qū)?5億人生活在棚戶區(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(kuò)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(jìn)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(yán)重缺水，而無法獲得安全的飲用水人口數(shù)量高達(dá)11億。水資源問題迫在眉睫。對水資源進(jìn)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(xì)胞淡水藻，隸屬綠藻門（Chlorophata）、綠藻綱（Chloro-phyceae）、團(tuán)藻目（Volvocales）、紅球藻科（Haematococcaceae）、紅球藻屬（Haematococcus），具有特殊的生物學(xué)性質(zhì)，其生活史呈現(xiàn)多樣性，主要具有營養(yǎng)細(xì)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(xì)胞形態(tài)存在，在該過程中微藻生長旺盛，細(xì)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(xì)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(lǐng)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(jié)構(gòu)，使其具有強(qiáng)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(qiáng)免疫力，抗癌癥，防止皮膚衰老，維護(hù)眼睛及中樞神經(jīng)系統(tǒng)健康等多種生理功能（魏東和嚴(yán)小君，2001；Turujmanetal.，1997；Nishikawaetal.，1997）。因此，蝦青素被廣泛應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(jì)價值不可估量。

當(dāng)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(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)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(fèi)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(jìn)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(jìn)行處理回收進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(zhì)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(jìn)行初級過濾處理，并儲存至回收水儲水設(shè)備，以待水處理系統(tǒng)使用；

水處理系統(tǒng)，用于將回收水進(jìn)行進(jìn)一步處理，通過多級多介質(zhì)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(jìn)一步地，所述養(yǎng)殖系統(tǒng)為光生反應(yīng)器，所述光生反應(yīng)器為開放式光生反應(yīng)器、密閉式光生反應(yīng)器以及其他用于微藻養(yǎng)殖的光生反應(yīng)器。

進(jìn)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(shè)備之間串聯(lián)，并與養(yǎng)殖系統(tǒng)并聯(lián)。

進(jìn)一步地，所述收獲系統(tǒng)包括藻液收獲罐體、生物質(zhì)濃縮分離系統(tǒng)、藻液收獲管路、水泵和閥門，各設(shè)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(jìn)入收獲藻液收獲罐體，經(jīng)過生物質(zhì)濃縮分離系統(tǒng)分離處理得到微藻生物質(zhì)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(shè)備。

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

進(jìn)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(zhì)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(zhì)若符合養(yǎng)殖系統(tǒng)用水要求，也可直接導(dǎo)入養(yǎng)殖系統(tǒng)進(jìn)行下一個周期的微藻養(yǎng)殖作業(yè)。

進(jìn)一步地，所述水處理系統(tǒng)包括回收水儲水設(shè)備、純水處理設(shè)備和純水儲水設(shè)備、水泵和閥門，所述回收水儲水設(shè)備、純水處理設(shè)備和純水儲水設(shè)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(shè)備主要用于對回收水進(jìn)行進(jìn)一步的處理得到符合生產(chǎn)要求的純水。

進(jìn)一步地，所述回收水儲水設(shè)備是水池式、罐體式或其他形式的儲水設(shè)備。

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

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)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(dǎo)入過濾系統(tǒng)和水處理系統(tǒng)，再次制成符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的水資源，進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)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(yīng)器，所述光生反應(yīng)器由一級反應(yīng)器和二級反應(yīng)器串聯(lián)組成，所述光生反應(yīng)器采用密閉式光生反應(yīng)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(jìn)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(jìn)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(zhì)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(jìn)行初級過濾處理，并儲存至回收水儲水設(shè)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(zhì)若符合養(yǎng)殖系統(tǒng)用水要求，也可直接導(dǎo)入養(yǎng)殖系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)行進(jìn)一步處理，通過多級多介質(zhì)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(shè)備61、純水處理設(shè)備62和純水儲水設(shè)備63、水泵和閥門，所述回收水儲水設(shè)備61、純水處理設(shè)備62和純水儲水設(shè)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(shè)備61采用水池式儲水設(shè)備,所述純水處理設(shè)備62包括多介質(zhì)過濾設(shè)備組、軟化設(shè)備組和超濾設(shè)備組，所述多介質(zhì)過濾設(shè)備組、軟化設(shè)備組和超濾設(shè)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(shè)備串聯(lián),所述純水處理設(shè)備主要用于對回收水進(jìn)行進(jìn)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(shè)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(jìn)行養(yǎng)殖設(shè)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(shè)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(shè)備進(jìn)行消毒作業(yè)，結(jié)束后消毒用水經(jīng)過濾系統(tǒng)處理后導(dǎo)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(shè)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(zhì)濃縮分離系統(tǒng)32、藻液收獲管路33、水泵34和閥門，各設(shè)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(shè)備前的物料緩存，所述生物質(zhì)濃縮分離系統(tǒng)主要用于將微藻細(xì)胞與水進(jìn)行分離，盡量得到含水量最低的微藻生物質(zhì)，所述生物質(zhì)濃縮分離系統(tǒng)是離心式分離設(shè)備可用于微藻細(xì)胞濃縮的分離設(shè)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(jìn)入收獲藻液收獲罐體，經(jīng)過生物質(zhì)濃縮分離系統(tǒng)分離處理得到微藻生物質(zhì)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(shè)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(shè)備是罐體式儲水設(shè)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。