专利名称：一种利用含油废气筛选与培养微藻的装置的制作方法在全世界关注能源安全和气候变化的今天，生物燃料的开发和利用在我国已得到了高度重视。虽然利用谷物、高糖作物、植物油或动物脂肪来生产生物燃料在技术上已经成熟，竞争优势明显，但是其生产原料却给生活食品供应产业带来不小的压力；然而二代生物燃料利用木质纤维素生产乙醇的成本还远远未达到实际应用水平；还有利用废弃地沟油、 煎炸废油、高油作物来生产生物柴油的产量较低，远远不能满足市场需求。近年来从微藻生产中获得清洁可再生能源成了世界各国的研究热点。微藻资源丰富，有许多种类富含油脂，经收获转酯化成生物柴油可以解决生产生物柴油原料不足的问题；而另一类具有生物量累积快、但是油脂含量不一定很高的微藻品种，这些高生物量累积的微藻，为微藻转化为其他能源形态(合成气或者生物原油)提供原料。随着人们对能源微藻研究的不断深入，找到快速生长的、生产油脂含量高的、质量性能良好的微藻将是藻类生物燃料获得成功的根本保证。开发和研制高效新型的速生能源微藻与富油能源微藻的筛选与培养装置，已成为能源微藻生物工程技术领域的一个重要的组成部分。微藻发酵罐中利用有机物异养培养虽然在细胞密度上有较大优势，但不利用光能，不固定CO2,只是不同生物能源之间转化，不能体现微藻在碳减排方面的贡献。开放池虽然成本低廉，但容易受杂菌杂藻等污染，培养条件难于调控，适用于筛选特定优势种之后的规模化生产。新型高效的速生能源微藻与富油能源微藻的筛选与培养装置研究多集中于密闭光反应器方面。影响微藻生长与细胞组分的主要因素是光照强度、CO2浓度、温度、营养盐组成等，最适合的生长条件因藻的种类不同而产生很大差异。低光照强度条件下，随光强的增加，藻类的光合效率呈线性增加，之后达到一个平台期，即饱和光强，光的进一步增强可能会对藻细胞生长产生胁迫，抑制藻的生长，光合效率下降。研究开发自动控制培养体系， 即自动设定光周期与调整光照强度程序变化，提高光能利用效率，培养初期有较低的光强， 可以减少培养初期的光抑制，避免藻细胞受到伤害；增加培养后期的光强度，可以提高光合利用率，同时由于电路总功率的减小，会减少电能消耗。工业含油废气的产生主要集中在炼油、精细化工、金属加工、热解气化等行业，其CO2含量不低于8 %，采用工业含油废气中所含 CO2作为碳源来代替目前常用的以高纯CO2、碳酸氢钠、葡萄糖为主作为碳源的原料供应，可以有效降低微藻培养的生产成本，同时实现碳减排，有利于环境保护。特别地，工业含油废气还含有油脂、芳香烃类有机物及铅、镉、钡等重金属，这些物质对藻类生长是有害的，在通入培养反应器之前需使用油水分离器将这些物质去除干净。
3种新型高效的速生能源微藻与富油能源微藻的筛选与培养装置，以克服影响微藻生长的光照强度、CO2浓度、温度等不利因素，同时解决密闭光反应器中有害物质对微藻生长的危害问题以及由于超标的碳排放量所引起的环境污染问题。为达到上述目的，本实用新型采取以下的技术方案微藻筛选与培养装置包括气路控制系统、光合培养反应器以及光照控制系统。气路控制系统包括空气压缩机、含油废气压缩贮藏罐、油水分离器，油水分离器通过高压管分别与空气压缩机、含油废气压缩贮藏罐相连通；油水分离器与电磁阀连通，并经电磁阀通过高压管分出多个气路并分别与对应的光合培养反应器连通，电磁阀设有控制电磁阀的时控开关；光照控制系统用于提供光合培养反应器所需的光照强度。含油废气经油水分离器有效除杂后，兼具混气室功能而使空气压缩机与含油废气压缩贮藏罐两室中的压缩空气充分混合。含油废气中脂肪、油、油脂的去除率达98%以上， TSS、C0D去除率分别达96%、68%，钡99%，铬99%，多氯联苯91%，铅99%，苯、二甲苯、甲苯、乙基苯几乎完全去除，有效减少了有害物对微藻细胞的毒害，所得洁净气体对微藻的生长提供了廉价的碳源保障，能实现碳减排，有利于环境保护，同时含油废气中杂质的去除还能够有效延长电磁阀的使用寿命；时控开关通过控制电磁阀的电路开闭来自动控制混合气气路的开关实现了多路控制功能。在连通油水分离器与空气压缩机、含油废气压缩贮藏罐的高压管上分别依次设有流量计和减压阀，并且在空气压缩机、含油废气压缩贮藏罐与所对应高压管的连接处均设有用于控制气压变化的变径接头；电磁阀通过三通接头和直通接头与各个气路连接，各个气路的高压管上也都设有流量计。通入油水分离器中的混合气还可以通过流量计调节总气路流速，并且可以根据流量计的流量大小来配制不同浓度的CO2气体，以便于不同种类的微藻生长所需的最合适的 CO2浓度，从而可以根据需要进行不同水样微藻的筛选，由此提高了 CO2的利用率，节约了电能；含油废气与压缩空气或高纯CO2经油水分离器除去有害物质并混合配比成适宜浓度的混合气通入培养体系可以实现雾化搅拌；各混合气气路上均设有流量计来调节最终通入含有培养基的光合培养反应器内的气体流速从而调节培养液流速以利于培养液的充分混合， 使培养液在光照控制系统作用下得到均勻充足的光照，这种剪切力较小的混合方式还避免了普通叶轮搅拌对藻细胞的损害。上述光合培养反应器是上端由橡胶塞密封、下端为尖形封闭端的高硼玻璃管式反应器；上端的橡胶塞上还设有用于各气路气体通入的进气口、用于连接硅胶管供注射器取样的取样口、用于连接硅胶管经过滤膜与外界连通的气压平衡口，其中进气口通过硅胶管经滤膜与各气路连通。下端的尖形封闭端使经过硅胶管通入的气流从管底反射，且气泡分布均勻，增加了 CO2在溶液中的溶解度，上浮气流加快了 O2解析，将O2分子带到液面释放，有效减小了 O2 对微藻生长的抑制；取样孔的设置便于进行及时取样分析微藻生长状况。光照控制系统包括LED光源、电子芯片、程控开关、变压器、滑动变阻器以及壁橱式培养箱，在壁橱式培养箱上设有LED光源；该光照控制系统通过电子芯片产生调节信号以控制滑动变阻器改变阻值来调节LED光源两端的电压，从而控制LED光源的光照强度与光周期。[0014]壁橱式培养箱外接冷热风进口用于控制光合培养反应器的温度，壁橱式结构节省空间，提高了设备空间利用率。光照控制系统实现了自动控制培养体系光周期并设定光照强度的程序变化，减少培养初期的光抑制，避免藻细胞受到伤害，同时还增加培养后期的光强度，提高光合利用率，从而最终提高了光能利用效率。本实用新型结构简单，操作简便，可以实现能源微藻的全天候筛选与培养并减少废气排放，具有自动控制、批量化、占地少等优点。本实用新型可以有效去除含油废气中的油等污染物并与压缩空气混合以提供微藻生长适合的CO2浓度，缩短微藻培养周期，加快微藻生长速度；还可以自动设定培养体系的通气时间与调节气流速度，减少不必要的气体损耗与能源消耗；还可以自动控制培养体系光照强度程序变化与设定光周期及光强报警提示功能，提高光能利用效率，省电节能。图1是实施例的结构示意图；图2是实施例的光合培养反应器结构示意图；图3是实施例的LED光源自动控制时基电路。附图标记说明1_含油废气压缩贮藏罐；2-空气压缩机；3-减压阀；4-流量计； 5-油水分离器；6-电磁阀；7-0. 22 μ m滤膜；8-光合培养反应器；9-高硼玻璃管式反应器； 10-气压平衡口 ；11-橡胶塞；12-变径接头；13-高压管；14-滑动变阻器；15-电子芯片； 16-变压器；17-程控开关；18-壁橱式培养箱；19-三通接头；20-直通接头；21-时控开关； 22-LED光源；23-支撑底盘；24-进气口 ；25-取样口。以下结合附图和实施例对本实用新型内容作进一步说明。如图1所示，本实施例包括气路控制系统、光合培养反应器以及光照控制系统。气路控制系统包括油水分离器5、电磁阀6和时控开关21，电磁阀6通过高压管13由三通接头19和直通接头20可以分出10 50个气路，时控开关21的时间设定从1秒到168小时， 每日可设置8 16组，实现多气路控制功能。电磁阀6与油水分离器5通过高压管13依次经过流量计4、减压阀3、变径接头12分别与空气压缩机2、含油废气压缩贮藏罐1连通 (所对应流量计4的量程分别是1-lOL/miruO. 4-4m3/h)。通入油水分离器5中的混合气可以通过量程为Ι-lOL/min的流量计4调节总气路流速，根据量程为0. 4-4m3/h的流量计4的流量大小来配制不同浓度的CO2气体。如图2所示，光合培养反应器8是密闭的高硼玻璃管式反应器9，长为400 600mm,内径为30 90mm，也可以是40 100mm，合适的内径可以使光线有效透射培养液， 使藻细胞光合效率提高，生长周期缩短。它上端由橡胶塞11密封，下端由尖形底封闭，在下端还设有对反应器起稳定作用的支撑底盘23，橡胶塞11上还设有进气口 24、取样口 25和气压平衡口 26，进气口 24通过硅胶管经孔经0. 22 μ m滤膜7和流量计4 (量程是0. I-IL/ min)与每个气路连通，每个气路可以根据量程来调节最终通入含有培养基的光合培养反应器内的气体流速从而调节培养液流速以利于培养液的充分混合。气压平衡口 26通过硅胶管经孔经0. 22 μ m滤膜7与外界连通，保持了反应器内外的大气压平衡。5[0023] 如图3所示，光照控制系统包括LED光源22、电子芯片15、程控开关17、变压器16、 滑动变阻器14以及壁橱式培养箱18，壁橱式培养箱18为木质或钢结构的辅助设备，箱体高度600-800mm，宽300mm，长度l_5m。壁橱式培养箱18背面装有LED光源22，上侧面接冷热风进口，可以对光合培养反应器8所需的合适温度进行控制。光照控制系统通过IC1NE55产生调节信号，来控制滑动变阻器14改变阻值，调节灯泡L4两端的电压，控制LED光源22的光照强度与光周期。光照控制系统采用数字逻辑控制方案，单相相控交流调压电路带电阻性负载，两个晶闸管VD反并联与负载P2串联，通过改变控制角来调节晶闸管的导通时间， 进而起到调节负载电压有效值的作用。集成晶闸管触发电路由电子芯片IC NE55实现，锯齿波的斜率决定于外接电阻R7、R5流出的充电电流和积分电容C3的取值，对于不同的移相控制电压，只要改变权电阻R3和R4的比例、调节相应的偏移电压，同时调整锯齿波斜率电位器，便可以在不同的移相控制电压时获得整个移相范围内的移相。光敏二极管能够感知光强变化反馈给IC2，当光强达到设定极限时具报警提示功能。