一种带有幕墙形式立体构件的新型微藻培养系统的制作方法【技术领域】，涉及一种具有幕墙的新型的培养系统，可实现微藻光自养高密度、高产率及高效率培养。[0002]微藻富含蛋白质、多糖、多不饱和脂肪酸和类胡萝卜素等多种高附加值物质，同时微藻具有吸收N/P元素及在培养过程中积累油脂的能力，因此，微藻在生物能源、生物固碳、环保、食品、饲料和医药等诸多方面具有广泛的应用。特别是近年来在生物能源方面，微藻被认为是最具应用前景的生物柴油等生物燃料制备的原料。[0003]光生物反应器是微藻光自养培养的核心装置。光生物反应器性能优劣直接影响微藻培养的细胞密度及产率。目前，用于微藻光自养培养的光生物反应器有封闭式和敞开式两种。封闭式光生物反应器主要有柱式、管式及平板式三种类型。相比敞开式光生物反应器，封闭式光生物反应器存在着投资、运行及维护成本高和反应器放大困难等问题，使得它们目前难以大规模应用于非高附加值微藻的光自养培养。封闭式光生物反应器目前主要应用于微藻的藻种培养以及高附加值微藻(如雨生红球藻)的培养或光诱导。当前，微藻大规模培养中应用最多的是敞开式培养系统，主要是敞开式跑道池，其次为敞开式圆池。相比封闭式光生物反应器，敞开式池子存在着结构简单、建造容易、操作方便及运行成本低等优点。然后，敞开式池子主要存在藻细胞密度低(通常藻细胞密度低于1.0g/L)及藻细胞生长速率慢等问题，其主要原因在于跑道池中藻细胞无法充分地接受光照，藻细胞对光能的利用效率低。光在藻液中沿着光程方向呈指数衰减，同时，藻细胞密度越高，光在藻液中衰减越严重。因此，池子中能充分接受光照的区域仅在藻液的表层。在低细胞密度条件下，能获得充分光照的藻液层(一般称光区)约为几个厘米，在藻细胞密度较高时，光区一般仅为几个毫米。目前，敞开式跑道池中藻液深度通常为15~30cm左右，因此，跑道池中大部分的藻细胞处于暗区(光强低于藻细胞生长所需的最低光强)，无法充分地接受光照，导致藻细胞无法进行有效的光合作用而快速生长。同时，跑道池中藻液流速较低，一般藻液处于层流状态，藻细胞在光区和暗区明之间的运动不显著(仅在蹼轮附近的藻液混合较为剧烈)，使得处于池底的藻细胞较长时间处于暗区，影响细胞的生长及其生理状态。由此可见，这些因素制约了跑道池中藻细胞的生长速率及藻细胞密度。[0004]敞开式跑道池最早由Oswald于1969年提出，一直沿用至今，主体结构几乎没有变化。有关跑道池的优化研究工作也很少见于文献报道。近年来随着微藻能源研究热潮的兴起，有关跑道池的研究逐渐增多。[0005]丛威等申请的“用于大规模培养微藻的低落差开放池及其使用方法和用途”的专利(CN101948740A)提供了一种可实现微藻浅层均匀培养的低落差开放池，同时将阱式补碳装置安置于开放池中，提高了开放池中藻细胞对CO2的吸收利用效率，且提高了藻细胞密度。[0006]刘天中等申请的“一种用于微藻规模培养的装置及培养方法”(CN102206570A)将敞开式跑道池与封闭式平板式或圆柱式光生物反应器串联形成耦合系统，可显著地提高了敞开式跑道池中藻细胞的生长速率，藻细胞密度及培养效率。[0007]刘天中等申请的“一种微藻培养装置及微藻培养方法”(CN 102382755A)将敞开式跑道池与培养液贮罐相互串联形成耦合系统，培养液贮罐实为补碳装置及藻细胞暗区提供场所。申请者称这种强制实现藻细胞在光照的跑道池及光暗的贮罐循环的方式可以改善藻细胞在传统跑道池培养过程细胞明暗混合差、光能利用率低、气体充气补碳等困难，可明显提高微藻的培养效率。
[0008]张成武等的“一种跑道池光生物反应器”(CN 202246641U)和“一种实现微藻规模化培养的跑道池光生物反应器”(CN 102304462A)提出了一种组合式跑道池光生物反应器将“藻液喷淋技术”和“地冷技术”等应用于跑道池。申请者称这种组合式跑道池提高了藻细胞的光合效率，解决了培养液降温等问题，可有效实现微藻的低成本、高密度及规模化培
养。
[0009]上述研究者对敞开式跑道池的改造及优化工作，在一定程度上解决了跑道池存在的缺点，提高了跑道池的性能，提高了藻细胞在敞开式跑道池中的生长速率及藻细胞密度。
[0010]为了更大程度地提高跑道池性能，提高藻细胞对光能的利用效率、藻细胞生长速率以及单位面积土地的微藻产率。因此，本领域仍然需要一种能够使得藻细胞充分利用光能的跑道池，解决池子中藻细胞受光不充足，藻细胞在光区和暗区转换频率慢等问题，提高藻细胞的光合作用效率，提高藻细胞的生长速率及密度，大幅度提高单位面积土地的微藻产率。


[0011]本发明以使得培养池内的藻细胞能充分利用空间接受光照，增加藻液的受光面积，提高藻液的受光通量及藻细胞的受光几率，提高藻细胞在光照和光暗区域的转换频率为设计理念。
[0012]本发明的目的是提供一种可使得藻细胞充分接受光照的带有立体空间构件的新型培养系统，用于微藻的高效率、高密度及规模化培养。
[0013]具体而言，本发明提供了一种用于微藻培养的敞开式培养系统，所述培养系统包括:
[0014]培养池；和
[0015]幕墙形式的空间立体构件；
[0016]其中，所述的立体构件包括幕墙主体以及幕墙顶部的溢流槽。
[0017]在一具体实施例中,所述培养系统还包括藻液输送设备和藻液输送管道。
[0018]在一具体实施例中，所述幕墙主体由幕墙骨架及固定或覆盖在骨架上的幕墙材料组成。
[0019]在一具体实施例中，所述幕墙形式的空间立体构件的形状为长方体、圆柱体、半圆体、椭圆体或球体。
[0020]在一具体实施例中，所述溢流槽具有开孔，以允许藻液流出溢流槽，沿着幕墙流入培养池中，且其中各开孔的大小可独立调节。
[0021 ] 在一具体实施例中，所述幕墙材料选自透明或不透明的材料制成。[0022]在一具体实施例中，所述幕墙材料由透明材料制成，在所述幕墙主体中安装有人工光源。
[0023]在一具体实施例中，培养池为跑道池或圆池。
[0024]本发明提供一种微藻培养方法,所述方法包括:
[0025]使在培养池中培养的藻液流过置于培养池中的幕墙形式的空间立体构件，从该空间立体构件上沿该构件的幕墙流下，流入培养池中；
[0026]其中，所述幕墙形式的空间立体构件包括幕墙主体以及幕墙顶部的溢流槽。
[0027]在一具体实施例中，通过流量调节控制藻液在幕墙上的厚度，使得藻液厚度与阳光所能穿透的藻液厚度一致，这样在幕墙上流下的藻液可以充分地接受光照。
[0028]在一个具体的实施方案中，通过藻液输送设备(如泵)和藻液输送管道将跑道池中的藻液输送到幕墙形式的空间立体构件顶部的溢流槽。
[0029]在一个具体的实施方案中，所述幕墙主体由幕墙骨架及固定或覆盖在骨架上的幕墙材料组成。
[0030]在一个具体的实施方案中，所述幕墙形式的空间立体构件的形状为长方体、圆柱体、半圆体、椭圆体或球体。
[0031]在一个具体的实施方案中，所述溢流槽具有开孔，以允许藻液流出溢流槽，沿着幕墙流入培养池中，且其中各开孔的大小可独立调节。
[0032]在一个具体的实施方案中，所述幕墙材料选自透明或不透明的材料制成。
[0033]在一个具体的实施方案中，所述幕墙材料由透明材料制成，在所述幕墙主体中安装有人工光源。
[0034]在一具体实施例中，培养池为跑道池或圆池。
[0035]本发明还提供幕墙形式的空间立体构件在微藻培养中的应用，其中，所述幕墙形式的空间立体构件包括幕墙主体以及幕墙顶部的溢流槽，为长方体、圆柱体、半圆体、椭圆体或球体，所述幕墙主体由幕墙骨架及固定或覆盖在骨架上的幕墙材料组成，所述幕墙材料形成所述空间立体构件的侧面，藻液在所述侧面上流动。
[0036]在一具体实施例中，所述溢流槽具有开孔，以允许藻液流出溢流槽，沿着幕墙流入培养池中，且其中各开孔的大小可独立调节。
[0037]在一具体实施例中，所述幕墙材料选自透明或不透明的材料制成。
[0038]在一具体实施例 中，所述幕墙材料由透明材料制成，在所述幕墙主体中安装有人工光源。
[0039]从光生物反应器设计时考虑的单位体积藻液受光面积角度而言，在培养池中设置幕墙，提高了池子中藻液的受光面积，使得单位体积藻液的受光面积大幅度增加。本发明的带有幕墙的培养系统可以有效地提高敞开式培养池中藻细胞的光能利用效率、藻细胞生长速率及藻细胞密度，因此可大幅度提升敞开式培养池的性能。
[0040]本发明中，所述培养池为目前微藻光自养培养常用的跑道池，对跑道池的长宽比例、建造材料、搅拌系统(主要是蹼轮)的功率设置及个数等具体参数无特别限制。跑道池不仅可置于露天也可置于室内(包括大棚、玻璃房等)。培养池不仅为目前用于微藻大规模光自养培养的常规培养池，而且也包括在池内设置各种促进藻液上下混合的内部构件(如在池底安装挡板或将池底做出波纹状等)的培养池。[0041]本发明中，幕墙为一立体构件，幕墙可由各种材料制作。制作材料可以是透明的也可以是不透明的。幕墙在池子的个数可以I个也可以多个。幕墙在池子中的布置可以沿着池的长度方向布置，也可以沿着池子的宽度方向布置，也可以随意布置。幕墙形式的立体构件是可以多样的，可以是长方体(类似一堵墙体)、圆柱体、半圆体、椭圆体、球体等任何形状。
[0042]在一个具体的实施方案中，幕墙顶端的溢流槽可由各种具有一定机械强度的材料制成，溢流槽的大小、形状及结构不限。
[0043]在一个具体的实施方案中，幕墙顶端的溢流槽所开溢流孔的大小可变化，结合循环藻液的流量调节，以调节幕墙表面藻液厚度，使其和光穿透藻液的厚度相同，不仅可使光利用率达到最佳而且可使藻液循环所需能耗最低。
[0044]本发明中，藻液输送设备是各种类型的泵或其它液体提升的装置。藻液的输送管道可以是各种材料及大小的管道。管道中可以安装阀门以调节藻液流量。
[0045]本发明所用光源不仅可以是阳光也可以是各类人工光源。在幕墙内部可以设置内部光源，也可以不设置内部光源。当幕墙内设置内光源时，幕墙由透明材料制作。
[0046]在一个具体的实施方案中，当环境温度较高时，可在沿幕墙流下的藻液表面覆盖一层透明的薄膜，用于防止水的大量蒸发。同时，可通过调节外层透明薄膜与幕墙之间的距离以调节藻液薄层的厚度。
[0047]在一个具体的实施方案中，培养池不仅为目前用于微藻大规模光自养培养的常规跑道池，而且也包括各种类型的池子(如圆形池等)，以及所有这类培养池与各种封闭式光生物反应器耦合的循环系统。
[0048]本发明设计的带有幕墙形式立体空间构件的新型跑道池，与传统的跑道池相比，可以明显地增加藻液的受光面积，使得藻液的受光面积从单纯的平面受光转向立体受光。同时，藻细胞在跑道池内与幕墙立体构件表面之间的循环流动，增加藻液在暗区和光区的转换频率，提高藻细胞的光合效率，促进藻细胞生长，可提高单位土地面积的藻细胞产率，减少微藻大规模光自养培养时所需土地面积
[0049]上述丛威等申请的“用于大规模培养微藻的低落差开放池及其使用方法和用途”的专利(CN101948740A)将跑道池底面设计成具有一定连续倾斜度的池底，藻液在跑道池内循环流动时，藻液的液位高度发生变化，即藻液的受光光程发生改变，藻细胞流经浅池底时可以获更多的光照。该设计仅从改变藻细胞的光程角度考虑，无法提高藻液的受光面积及增加藻液的受光通量，且以牺牲跑道池的装液量为代价，且藻液深度仅为广10cm，只能进行微藻的浅层培养。
[0050]上述刘天中等提出的“一种用于微藻规模培养的装置及培养方法”(CN102206570A)将敞开式跑道池与封闭式光生物反应器串联形成耦合系统，仅将敞开池的和封闭式光生物反应器的各自优势进行了互补，虽然一定程度上增加了藻液的受光面积，但其增加幅度有限(仅为封闭式反应器的面积)；同时，藻液在跑道池与封闭式反应器之间的循环流动需要增 加泵等设备，藻液循环所需能耗更高；此外，封闭式光生物反应器投资、运行及维护成本极高，难以进行微藻的低成本、高效率及规模化培养。刘天中等提出的“一种微藻培养装置及微藻培养方法” (CN 102382755A)主要从藻液的补碳角度出发,解决藻液补碳困难的问题。[0051]上述张成武等的“一种跑道池光生物反应器”(CN 202246641U)和“一种实现微藻规模化培养的跑道池光生物反应器”(CN 102304462A)中采用的“藻液喷淋技术”将跑道池中的藻液通过泵或气升式系统输送至喷淋管中，然后通过喷淋管撒向空间，以提高光在藻液中的传递效率。然而，所述“藻液喷淋技术”只是个假想，没有具体的实施。实际上该发明虽然也增加了藻液受光面积，但与本发明存在以下不同点:1)该发明将藻液通过喷淋管直接撒下或以瀑布形式流下，未依靠立体空间构件；这样藻液在空间的停留时间极短，且藻液以液滴或垂直瀑布形式流下，藻液的展开面积有限；同时，以喷淋管喷射的藻液在空间聚集在一起，并不是以平面形式展开，使得仅处于外周的藻液可以接受光照，处于中央区域的藻液无法接受光照。2)该发明在任何时候均采用了透明塑料薄膜将从喷淋管流下的藻液隔离开来，以防止藻液喷溅及减少风对喷淋的影响，但是透明的塑料膜会影响藻液充分接受光照，不利于微藻生长。3)当阴雨天无阳光时，如需用人工光照时，则无法在幕墙中添加人工光源，喷淋流下的藻液不能获得空间的光照，无法体现出该发明在阴雨天应用的优势。
[0052]本发明与上述各发明具有显著的差异，具体如下:
[0053]I)采用幕墙形式的立体构件可以实现对从溢流槽流出沿幕墙两侧向下流动的藻液进行定型，使得藻液沿着构件的外表面流动，藻液以平面或曲面的形式展开，可实现藻液最大程度的展开，展开的藻液薄层可以充分地接受光照。
[0054]2)在幕墙表面流动的藻液薄层的厚度可以根据户外光照强度及藻细胞的光衰减曲线进行合理控制。根据藻细胞的光衰减曲线，可以确定不同光强条件下最佳的藻液层厚度(藻液层为完全光区，不存在暗区)。通过调节阀门、变频调速泵的频率以及溢流槽两侧的溢流孔径大小进行控制，在不同的光强条件下，控制不同的藻液薄层厚度，使得薄层中的藻细胞均可获得光照，而不存在光暗区域，这样可以避免因泵多输送藻液而导致的能耗浪费。
[0055]3)由于立体构件外表面阻力等因素，可以提高藻液从幕墙两面向下流动时的停留时间，增加藻细胞的光照时间。
[0056]4) 一般情况下，幕墙上藻液薄层外无透明薄膜等覆盖物，藻液在幕墙的外表面流动，藻液可以充分地接受光照。
[0057]5)较优地，幕墙放置在跑道的中央隔墙上，可以避免因放置在池子流道中而造成的池子空间浪费及遮挡池子受光面积的弊端。
[0058]6)此外，本发明的幕墙材料可以是透明材料，在幕墙里面可以安装内置光源。尤其是在阴雨天气等太阳光几乎没用的条件下，仍然可以利用人工光源对藻液进行供光并实现藻细胞对人工光被的充分利用，不仅可使藻细胞进行正常生长，而且避免光污染。这一点对于能源微藻藻种的培养非常重要。一般情况下，能源微藻的大规模培养需要大量的藻种，因为能源微藻培养时一般不能米用目前户外大规模微藻培养时的半连续培养模式，能源微藻在培养后期会积累大量油脂，无法再重新当新鲜藻种使用。因此，能源微藻藻种的培养非常关键，需要保障藻种正常生长，否则会对能源微藻的大规模培养产生十分不利的影响。因此，无论晴天，还是阴雨无阳光条件下，均需要保障能源微藻藻种的正常光自养生长，本发明可在幕墙中设置人工光源，可以使得能源微藻在阴雨无阳光条件下，仍可以正常生长，保障了能源微藻藻种的正常供应。
[0059]综述所述，本发明与其它跑道池相关专利申请相比，着重从强化跑道池内的藻细胞充分利用空间光照，充分增加藻液的受光面积，提高藻液的受光通量及藻细胞的受光几率，同时提高藻细胞在光照和光暗区域的转换频率。本发明解决了跑道池子中藻液受光不充分的劣势，提高了藻细胞的光能利用程度，从而可大幅提高藻细胞密度及藻细胞生长速率，提高藻细胞的单位面积产率，减少微藻大规模培养时的土地使用面积，可实现微藻的高密度、高效率及大规模培养；此外，本发明还有效地解决了阴雨天或夜晚跑道池人工光照问题，不仅使得在阴雨和夜晚无阳光条件藻细胞仍可以利用人工光进行正常生长，同时使得人工光被藻液充分吸收而不浪费，避免了光污染对环境的影响。



[0060]图1显示一种梯形体形式幕墙的新型跑道池示意图。
[0061]图2显示梯形体形式幕墙及两侧开孔的溢流槽示意图。
[0062]图3显示一种带圆柱体形式和半球体形式幕墙的新型跑道池示意图。
[0063]图4显示一种带有梯形体幕墙的新型跑道池的实物图。
[0064]图5显示带梯形体幕墙新型跑道池与传统跑道池的小球藻光诱导效果比较。

[0065]本发明设计了一种用于培养微藻的敞开式培养系统，即带有幕墙形式空间立体构件的培养池。所述新型敞开式培养系统以传统培养池为基础，在其中设置I个或多个幕墙形式的空间立体构件。通过泵等流体输送设备将培养池中的藻液输送至幕墙顶端的溢流槽，然后藻液通过重力作用从 幕墙顶端的溢流槽沿着幕墙两侧向下流入至池子内。当藻液沿着幕墙向下流动时，藻液可以充分利用照射到幕墙两侧上的阳光，使得藻细胞可以充分地接受光照。从光生物反应器设计时考虑的单位体积受光面积角度而言，在培养池中设置幕墙，提高了池中藻液的受光面积，使得单位体积藻细胞的受光面积大幅度增加。该带有幕墙的新型跑道池可以有效提高敞开式跑道池中藻细胞的光能利用效率、藻细胞生长速率及藻细胞密度，可大幅度提升培养池的性能。适用于本发明的培养池包括目前用于微藻大规模光自养培养的常规跑道池，以及各种类型的池子(如圆形池等)。本发明也包括这些培养池与各种封闭式光生物反应器稱合的循环系统。
[0066]本发明对培养池的大小(例如长宽比例、周长等)、建造材料、搅拌系统(主要是蹼轮)的功率设置及个数等具体参数无特别限制。培养池不仅可置于露天也可置于室内(包括大棚、玻璃房等)。
[0067]适用于本发明微藻培养系统和方法的微藻包括但不限于本领域使用的各种微藻，包括但不限于:绿藻门小球藻属中的蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa),普通小球藻(Chlorella vulgaris),捕圆小球藻(Chlorella ellipsoidea), Chlorellaemersonii， Chlorella sorokiniana， Chlorella saccharophila， Chlorella regularis，Chlorella minutissima， Chlorella protothecoides， Chlorella zofingiensis，以及绿藻门中的 Brachiomonas submarina, Chlamydobonas reinhardtii， Chlamydomonasacidophila， Haematococcus pluvialis， Haematococcus lacustris， Scenedesmusobliquus， Spongiococcum exetriccium， Tetraselmis suecica， Tetraselmis chuii，Tetraselmis tetrathele，Tetraselmis verrucosa, Micractinium pusillum ;娃藻门的Cylindrotheca fusiformis，Nitzschia laevis, Nitzschia alba, Nitzschia fonticola，Navicula incerta, Navicula pelliculosa ;蓝藻门的 Anabaena variabilis ;金藻门的Poterioochromonas malhamensis ;甲藻门的 Amphidinium carterae, Crypthecodiniumcohnii ;裸藻门的 Euglena gricilis ;和红藻门的 Galdieria sulphuraria。[0068]本发明的培养系统可以用来进行微藻的光自养培养，也可以进行微藻的光诱导培养。微藻光自养培养，一般将处于指数生长期的藻细胞接种于培养系统中，在藻液中加入含无机盐的微藻光自养培养基。一般采用自然光照，当处于阴雨或多云天气时，可以采用人工光源。微藻光自养培养时间一般3~10天,当藻细胞处于生长平稳期时进行收获。微藻光诱导培养时，一般将在发酵罐中异养培养的高浓度藻液经稀释后接入培养系统中，培养液中加入含无机盐的光诱导培养基。一般采用人工光照，培养1-2天后，藻细胞的蛋白质和叶绿素含量达到质量标准(一般蛋白质含量> 50%，叶绿素含量> 20mg/g)后即可以采收。
[0069]以下从不同方面具体说明本发明的实施方法。
[0070]I)培养池主体结构
[0071]带有幕墙形式空间立体构件的培养池以传统培养池为主体结构。培养池的形式及结构尺寸均不限。培养池的建造材料可以是多种形式，如水泥、塑料等。培养池不仅可置于露天也可置于室内(包括大棚、玻璃房等)。培养池不仅可为目前用于微藻大规模光自养培养的常规培养池，而且也包括在池内设置各种促进藻液上下混合的内部构件(如在池底安装挡板或将池底做出波纹状等)的培养池。本发明的培养池还可与各种封闭式光生物反应器率禹合。
[0072]2)幕墙形式的空间立体构件的组成及结构
[0073]幕墙形式的空间立体构件(在本文中，也可简称为幕墙)通常安放在培养池内。
[0074]空间立体构件包括幕墙主体及两侧开孔的溢流槽。幕墙主体由幕墙骨架(框架)及固定或覆盖在骨架上的幕墙材料组成。幕墙骨架可以是金属材料制成，也可以是木材及塑料等材质。在一个优选的实施例中，选用轻质的金属材料制作框架。固定或覆盖在骨架上的幕墙材料可以是不透明的材料，也可以是透明的材料。例如，可以是不透明的塑料膜、金属膜，或者是透明的玻璃、有机玻璃及塑料膜等材料。在一个优选的实施例中，选用透明的塑料薄膜。
[0075]幕墙顶端的溢流槽可以是常规的溢流槽，也可以是侧面具有开孔的溢流槽。溢流槽可由各种具有一定机械强度的材料制成，溢流槽的大小、形状及结构不限，通常溢流槽的形状及结构根据幕墙形式确定。若幕墙为长方体形式，则溢流槽为长方体；若幕墙为圆柱体形式，则溢流槽为圆柱体。溢流槽侧面开孔的数量也不限，可根据溢流槽的长度、幕墙的高度等选择适当数量的开孔。
[0076]通常，溢流槽的开孔应与幕墙的位置相对应，以允许藻液沿着该幕墙流下，流入培养池中。例如，若幕墙为长方体或梯形体形式，幕墙安排在长度方向上，则溢流槽上的开孔也安排在长度方向上。若幕墙为圆柱体、圆体或半球体形式，则对应的溢流槽开孔可为圆形，这样藻液可沿整个圆柱体、圆体或半球体流下，流入培养池中。在某些实施例中，并不需要在对应于幕墙位置的每一面都设有开孔。例如，可根据光照情况，在背光一面不设置开孔。
[0077]在一具体实施例中，溢流槽的开孔的大小可调节，从而通过开孔大小来调节幕墙上藻液的流速及厚度。[0078]在一具体实施例中，溢流槽的两侧开孔的大小可分别调节，由此，可根据不同时间光照条件控制不同面的幕墙上藻液的厚度和流速，以使各面幕墙上的藻液中藻细胞能获得足够充分的光照。
[0079]幕墙形式多样，包括但不限于长方体、梯形体、圆柱体、圆体、半球体等。较优地，幕墙的形式选用梯形体，即与培养池平面不垂直，而呈一定角度的倾斜。本领域技术人员可根据实际情况确定倾斜的角度。
[0080]跑道池所用光源不仅可以是阳光也可以是各类人工光源。较优地，在幕墙内部安装人工光源(包括但不限于荧光灯及LED灯等)，使得在阴雨及多云等无强烈太阳光照的天气下，藻细胞仍可以接受充足的人工光照进行光合作用而生长。人工光源的数量不限，可根据幕墙的长度和高度而设定。例如，在长度方向上，可根据幕墙的长度每隔数十厘米设置一个人工光源；在高度方向上，也可每隔数十厘米设置一个人工光源；如此设置，应使得藻细胞在阴雨及多云等无强烈太阳光照的天气下仍可以接受充足的人工光照进行光合作用而生长。
[0081]此外，当环境温度较高时，可在沿幕墙流下的藻液表面可以覆盖一层透明的薄膜，用于防止水的大量蒸发。同时，可通过调节外层透明薄膜与幕墙之间的距离以调节藻液薄
层的厚度。
[0082]可根据实际情况在一个培养池中可按照一个或数个幕墙。例如，可安装数个长方形或梯形的幕墙。或者，也可以安装不同形状的数个幕墙。例如，可包括长方体、梯形体、圆柱体、圆体、半球体中的任意组合。
[0083]通常，幕墙包括侧面。从这侧面流下的藻液可流入培养池中。幕墙可拆卸。固定或覆盖在骨架上的幕墙材料也可拆卸，以便于清洗。
[0084]3)藻液输送及管道等辅助设备
·[0085]藻液在池子与幕墙之间循环流动需要依靠泵或其它液体提升方式(气升式系统)藻液输送设备。若采用泵，泵的类型可多种，包括但不限于离心泵及往复泵。泵可以是变频调速，也可以是无调频调速。较优地，选择变频调速泵，这样可以调节藻液循环流量。藻液的输送除了泵等动力源外，还需要管道。管道可以是多种材料制成，包括但不限于塑料管、金属管及玻璃管等。较优地，管道为透明塑料管，使得藻液在输送过程中仍可以进行光合作用进行生长。在一个较优的实施例中，在管道上安装阀门，以调节藻液的输送流量。
[0086]通过流量调节，可控制藻液在幕墙上的厚度，使得藻液厚度与阳光所能穿透的藻液厚度一致。藻液薄层的厚度根据藻细胞的光衰减曲线计算获得。藻液薄层厚度与户外光照强度和藻细胞的浓度有关。藻液薄层厚度一般可控制在(TlOcm之间。这样在幕墙上流下的藻液可以充分地接受光照，可以避免因过多的藻液向下流动时产生较厚藻液层中存在暗区，使得部分藻细胞无法充分的接受到光照，浪费泵的能耗。这样不仅可使光利用率达到最佳而且可使藻液循环所需能耗最低。
[0087]此外，还可以调节幕墙与地面的倾斜角度，在幕墙表明上设置凸起或阶梯型构件，以延长藻液在幕墙上的停留时间，使得藻液获得更多的光照。
[0088]为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进一步的详细说明
[0089]图1显示一种梯形体形式幕墙的新型跑道池示意图。I为带有人工光源的幕墙；2为不带人工光源普通幕墙；3为藻液输送泵(可放于池内或池外);4为控制藻液流量的阀门；5为藻液输送管(较优地选用透明塑料管);6为藻液的溢流槽。跑道池内的藻液通过泵和管道输送至幕墙顶部的溢流槽中。藻液从溢流槽流出，沿着幕墙两侧均匀地向下流动，形成藻液薄层，充分地接受阳光或人工光照射。然后藻液流至池内，又被泵抽入至输送管中，如此循环。这样池内的藻细胞经无数次循环流动，可以获得充足的光照，提高藻细胞的光合效率及生长速率。在幕墙上藻液薄层的厚度可以通过调节阀门或变频调速的泵或溢流槽两侧开孔的大小进行控制，在不同的光强条件下，控制不同的藻液薄层厚度，使得沿幕墙两侧向下流动的薄层中的藻细胞完全达到光照，而不会存在光暗区域，这样可以避免能耗浪费。
[0090]图2显示梯形体形式幕墙及溢流槽的示意图。梯形幕墙的整体由金属框架支撑。幕墙材料——透明塑料薄膜覆盖在金属框架上。幕墙材料也可以是有机玻璃、玻璃等其它材料，幕墙材料与金属框架的结合方式可以覆盖或固定在幕墙框架上。在幕墙的顶部为两侧开孔的长方体溢流槽，溢流槽的形状及结构根据幕墙形式确定。若幕墙为长方体形式，则溢流槽为长方体；若幕墙为圆柱体形式，则溢流槽为圆柱体。
[0091]图3显示一种带圆柱体形 式和半球体形式幕墙的新型跑道池示意图。I为圆柱体形式幕墙；2半球体形式幕墙；3为藻液输送泵；4为控制藻液流量的阀门；5为藻液输送管(较优地选用透明管道);6为藻液的溢流槽。跑道池内的藻液通过泵和管道输送至圆柱体形式幕墙和半球体幕墙顶部的溢流槽中。藻液从溢流槽流出，沿着幕墙均匀地向下流动，形成藻液薄层，充分地接受阳光或人工光的照射。然后藻液流入池内，又被泵抽入至输送管中，如此循环。幕墙形式还可以多种，如球体，圆锥体等。
[0092]图4显示一种带有长方体幕墙的新型跑道池实物图。新型的跑道池中正在培养小球藻。
[0093]为了详细说明本发明的带有幕墙形式立体构件的跑道池的优势所在，下面以一个实例进行具体说明:
[0094]本实施例以小球藻的光诱导过程说明具有幕墙新型跑道池的优势。小球藻的光诱导是指异养培养的小球藻细胞(蛋白质约30%，叶绿素约10mg/g)处于光照条件下以提高藻细胞内的蛋白质及色素等含量，使得藻细胞品质达到小球藻的质量标准(一般情况为蛋白质>50%，叶绿素>20mg/g)。影响藻细胞光诱导效率较为关键的因素是光照条件。藻细胞接受的光照越强，藻细胞受到的光照越充分，藻细胞内蛋白质和叶绿素含量上升幅度越快，最终的含量越闻。
[0095]两个中型跑道池(池子长10m，宽2m)，一个池子安装透明的幕墙(见图4)，另一个池子不安装幕墙作为对照。两个池子的液位均为20cm，装液量为3m3，同时池子均带有I个蹼轮，搅拌转速22转/分钟。温度及光照均不控制，均为自然光强和自然温度。两个池子的初始密度均为1.lg/L左右，经光诱导I个白天后(0-12h)，传统跑道池(无幕墙)中藻细胞的叶绿素从初始的14.3mg/g上升至21.39mg/g，藻细胞的蛋白质含量从初始的32.45%上升至46.94% ;而带有幕墙的跑道池中藻细胞的叶绿素含量从14.3mg/g上升至30.16mg/g,蛋白质含量从初始的32.45%上升至51.89%(见图5)。由此可见，带有幕墙跑道池中藻细胞的叶绿素和蛋白质含量的上升速率远超过传统跑道池内藻细胞叶绿素和蛋白质的上升速率。由此可见，带有幕墙跑道池由于增大了单位藻液的受光面积，藻细胞的受光通量增加，藻细胞可以充分地接受光照，使得藻细胞内需要光照合成的色素等物质大幅增加。此实例充分说明本发明具有幕墙形式立体构件的新型跑道池 比传统跑道池具有明显的独特优势。