Устройство для выращивания микроводорослей
Иллюстрации
Реферат
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ, содержащее.., Шелёвидный фотоавтотрофный культиватор, ловой аккумулятор, соединенный с культи-.; .тватбром трубопроводами для подвода и от; 11рда суспензии, и светопрозрачный экран . поглощения ультрафиолетовых и инфракрасных излучений, расположенный со стороны рабочей зоны щелевидного культи-у ватора, отличающееся тем,, что, с цельк) обеспечения более полного поглощения УФ и ИК-излучений и защиты культиватора от перегрева, око. снабжено дополнительным экраном, выполненным в виде щелевйдной полости между светопрозрачным экраном, и щелевидным культиватором с газовым тепчпоносителем нз смеси кислорода и оЗЬна, . йричем щелевидная полость соединена дополнительными трубопроводами через побу-. дитель движения газового теплоносителя с тепловым аккумулятором.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК,SU„„. 1042690 А (р А 01 G 33/02. Ё 24 3 302
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАЦИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHO1VIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ. %МЩ10)-Цд :. ;Ф (21) 3357082/30- 1 5 фракрасных излучейий, расположеннйй со (22) 18.11.81 стороны рабочей зойы щелевидного культи- . (46) 23.09.83. Бюл. № 35 .. ватора, отличающееся тем,, что, с целью (72) Г, П; Большаков . -,: ", обеспечения более полного поглощения УФ (53) 639.74(088.8)...: и ИК-излучений и защиты культивагора от (56) 1. Авторское свидетельство СССР :. перегрева, оно снабжено дополнительным экbio заявке № 3333304/26-06, 1981.:; раном, выполненным в виде щелевидной по(54) (57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВА" " ":лостн между светопрозрачным экраном и
НИЯ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ, содержащее ...,— щелевидным культиватором с.газовым теп, щелевидный фотоавтотрофный культиватор,теИ "::. лоносителем из смеси кислорода и озона, ловой аккумулятор, соединенный с культи-,:, :-, йрнчем щелевидная полость -соединена доватором трубопроводами для подвода и от-, .. полнительными трубопроводами через побу-. Йзда суспензии, и светопрозрачный экран.. -: дитель движения газового теплоносителя:с . 44m йоглощения ультрафиолетовых и ин- -. тепловым аккумулятором.!
04269Î
JI3 экрана 1 светоприем ной панели нанесено to селективное покрытие в виде пленки )2 из двуокиси олова..
Предлагаемое устройство (фиг. 1) при-. менено в одном комплексе с низкотемпературным паротурбинным циклом, содержащим !
5 холодильник 13 для конденсации легкокипящей жидкости 14, пары которой поступают из турбины 15,.вращающей электрогенератор !6. Побудитель 17 движения застав-. ляет циркулировать легкокипящую жидкость
2о но замкнутому контуру 18, проходящему через теплоаккумулятор 4. Щелевидный культиватор 6 выполнен прозрачным с обеих сторон и расположен симметрично в окружении двух экранов 1 с дополнительным покрытием в виде пленки 19 из двуокиси кремния и двух дополнительных щелевидных полостей 2; под светоприемной панелью расположены симметрично относительно нее два наклонных зеркала 20 и параллллельное к панели центральное зеркало 21, которые удваивают количество поступающей на культиватор световой энергии. Двухсторонность облучения обуславливает и конструкция распределительной арматуры: каналы 22 и 23 для подвода к культиватору и вывода из него суспензии микроводорос5 лей. расположены внутри (концентрично) каналов 24 и 25 для подвода газообразного теплоносителя к щелям. 2 и для отвода из .них в контур 3. Каналы 22 и 24 представ-, ляют собой одно целое и выполнены в ви4е, :, экструдированного. спецпрофиля, в котором, йредусмотрены вдоль его образующих вй= ступ 26 (для термосварки с ним прозрачньй, термопластичных пластин 27 и 28, образующих щелевидный культиватор 6), пазы 29 и 30 (для герметичной заварки в них кра5 ев стекол), отверстйя 31 (для ввода суспен:,. зии микроводорослей в культиватор) и отверстия 32 (для ввода газообразного- теп. лоносителя в щелевые емкости 2). Аналогично выполнены за одно целое трубчатые :отводящие каналы 23 и 25, но при этом канал 25 покрывается теплоизоляцией 33.тиватор для выращивания микроводорослей снабжен дополнительным экраном, выполненным в виде щелевидной полости между светопрозрачиым экраном и щелевидным культиватором с газовым теплоносителем иЗ смеси кислорода, и озона, п.ричем щелевидная полоСФь соединена дополнительными тфу
-.бопроводами через побудитель движения гавового теплоносителя с тепловым аккумуля
Ъором.. -- ., -@
На фиг, 1 представлена общая схема устройства для вырашивания микроводоро4;:
Лей; на фиг. 2 — щелевидный фотоавтотраф ный культиватор, разрез, на фиг. 3 — узел
3 на фиг. 2; на фиг, 4 — то же, вид в илане; на фиг. 5 — светоприемная панель, включающая культиватор, разрез; на фиг. 6-, -номещенный в щелевидный культиватор тур
4улизатор; на фиг. 7 — пример использования устройства в одном гелиотехническом комплексе с гелиоэлектростанцией, снабжен ной аккумулятором тепла.
Устройство для выращивания микроводо..рослей состоит из светоприемной прямоугольной в плане панели (фиг. 4), содержащей щелевидный фотоавтотрофный культиватор в окружении специальных экранов, тепловой, аккумулятор и замкнутые контуры циркуляции через них суспензии с микроводоросля. ми .и газообразного теплоносителя.
Светоприемная панель содержит по крайней мере один прозрачный для видимых лучей экран 1, щелевидный культиватор и ,дополнительную щелевидную полость 2 меж ду -ними, заполненную газорбразным тепло ,носителем, состоящим из кислорода и озо-.на, цйркулирующим по замкнутому-контур1г
3, включающему теплоаккумулятор 4 с теп- . лоаккумулирующим материалом 5 (жидким или гранулированиым), Суспензия микроводорослей в культиваторе 6 либо согрева
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к фотоавтотрофным культиваторам для выращивания микроводорослей, например хлореллы.
Известно устройство для выращивания микроводорослей, содержащее щелевидный фотоавтотрофный культиватор, тепловой аккумулятор, соединенный с культиватором тру бопроводами для подвода и отвода суспензии, и светопрозрачный экран для поглощения ультрафиолетовых и инфракрасных излучений, расположенный со стороны рабочей зоны щелевидного культиватора !).
Однако известное устройство характеризуется недостаточным поглощением ультрафиолетового и инфракрасного излучений и .значительным перегревом культиватора.
Цель изобретения — обеспечение более полного поглощения ультрафиолетового и инфракрасного излучений и защиты культ тиватора от перегрева.
Указаннан ЦеЛь достигается тем, что куль
2 ется теплоносителем (ночью), либо теплоноситель отводит тепло от суспензии в теплоаккумулятор посредством побудителя 7 движения газообразного теплоносителя. Замкнутый контур 8 для суспензии содержит побудитель 9 ее движения и установку 10 для отделения готовой биомассы от суспензии и для пополнения суспензии свежей водой
l! и питательными компонентами. На стек Для функционировании фотоавтотрофного культиватора в ночное время устройство оснащего панелью 34 искусственного освещения, шарнирно поворачиваемого на 90 вокруг оси 35, -посылающей искусственный свет на культиватор 6 и на зеркала 21, но в дневное время не препятствующей пф3 !
0{2690 отуплению солнечной энергии на тот же !7 движения. Тепловая энергия, доставля-: культиватор и те же зеркала 21. емая в теплоаккумулирующий материал 51
Культиватор 6 включает в себя турбу- жидким или газообразным теплоносителем, лизатор 36, образованный из двух множеств, от теплоприемника 44 в периоды с наибольрасположенных в разных уровнях взаимно шей солнечной радиацией, расходуется неперпендикулярных ребер 37 и 38. При этом - прерывно высокотемпературнымпаротурбин5 образующие культиватор термопластичные ным циклом, продукцией которого являются светопрозрачные пластины 27 и 28 соеди- вь{рабатываемая электрогенератором 48элекнены друг с другом термосварными швами троэнергия и горячая вода, выходящая из
39 через квадратные отверстия, образован-: конденсатора 49 с температурой 80 — +90 С, ные решеткой ребер 37 и 38, Это. позволяет::!О достаточной для последовательного o6orpe,улучшить перемешиваемость суспензии мик- ва жилых зданий; животноводческих и теп:роводорослей в каналах между ребрами и личных помещений. Совместная компоновка. повысить производительность фотосинтеза авода по производству хлореллы, гелйоэлекбиомассы за счет гарантированного много-: .: тростанции, теплицы и овцефермы в непо-:,кратного попадания всех струй суспензии : средственной близости от жилого поселка
:в зоны с наивысшей освещенностью.. .. позволяет значительно повысить КПД ис-.
:;15
С целью уменьшения потерь тепла, аб- пользования солнечной энергии за счет бо- сорбируемого стеклами 1 на обогрев наруж- лее полной утилизацйи не только спектра ного атмосферного воздуха, светоприемная.- солнечных лучей, но и тепловой энергии; панель выполняется с.дополнительными стек«.:,- . тем самым,.понизить себестоимость всех ви-; лами 40, образующими дополнительные ще-;:20 дов продукции — электроэнергии, хлорел-: леВидные полости 41, подключенные к, ва- лы, овощей и фруктов, мяса и шерсти, го-:. куум-сети (не показана). Контактирование .. рячей воды для теплоснабжения. Эффективстекол 1 со стеклами 40 осуществляется мно-.,: ность ступенчатого расходования тепла го-. жеством равномерно расположенных по квад--.-, рячей воды (последовательно для обогрева ратной сетке точек, „определяемых местами : жилисЧ,овцефермы и теплицы) дополняется
;пересечения ребер у стекол 1 и 40, количе.,- ::,. ступенчатым нагревом воды от„4 — 20 С (из
25 ство телла, теряемого в атмосферу. тепло -".:. естественных источников) до 30 — 35 С в хо-.
"проводностью от стекол 1, уменьшено во: -. лодильнике !3 и до 80 — 90 С в конденсато.столько раз, во сколько раз площадь стек-, ре 49: Поступление предварительно подогрела 1 в плане больШе площади всех точечных .. той воды в установку 10 и в конденсатор контактов стекол 1 и 40 (в пересечения Зц. 49 повышает экономичность расходования. ребер). Закрепление стекол 40 осуществля-. .. . тепла из теплоаккумуляторов 4 и 45. Дли :ется аналогично закреплению стекол 1, . тельние. : . (по ночам и в холодные времена .в пазах 30 двухканальных спецпрофилей.:: года) и кратковременные (при заходах салнТорцовые участки светоприемной панели : . ца за тучи) недостатки тепла в теплоакку-. ,закрываются планками 42 из термопластич-: : муляторе 4 восполняются помещенными в. ного материала, имеющими Т-образное ce 3s них автоматически включаемыми электро-, чение, как и выступы .26 у двухканальных . нагревателями 52. Электроэнергия, выраба; спецпрофилей, но не имеющими просверлен тываемая генераторами 16 и 48, использу-
:ных отверстий. Края стекол 1, 40. задел, ется для собственных нужд культиваторов. ваются герметично в пазах 29 и 30 имею., и гелиоэлектростанции (для азимутально:щихся в планках 42., ::, го слежения за Солнцем, для освещения . культиваторов ночью и т.д.), овцефермы и
С целью уменьшенйя. потерь тепловой,.: . теплицы, а также может отдаваться во внеш:энергйи в виде длинноволновых инфракрас-:. -: нюю сеть. При полной автономности рассматных лучей, испускаемых суспензией микро.- риваемого комплекса, например в удален- водорослей, на стекла 1 известным способоМ: ной горной местности (отсутствуют. внешние нанесены селективно,пропускающие покры= {45 потребители электроэнергии) избыточнаяэле тия в виде пленок 12 из двуокиси олова.j.. : ктроэнергия.может затрачиваться íà произяленок.19 из двуокиси .кремния.„ - "- = водство водорода и кислорода и использо- . ваться зимой в качестве дополнительного
Возможность круглосуточного фотосий.-;: . источника тепла для теплоаккумулятора 45; геза биомассы íà Предлагаемом-устройст .:".::, Предварительно подогретая вода транспорт" ,при отсутствии внешнего энергоснабжения тируется пс трубопроводу 53, поясняется примером (фиг. 7) с солнечной электростанцией, состоящей из гелиостатов Рассмбтрейныййрнмер использования сол
43, теплоприемника 44, .теплоаккумулятора нечной энергии может быть еще более про>
45, трубопровода 46 и высокотемпературного дуктивным, если вместо концентратореь 43 паротурбяяяою @яяла, включающего тур-. yg: использовать гелиостаты-фотоавтотрофиые бину 47, электронагреватель 48, конденса.- .... культиваторы, поскольку будут утилизиро тор 49 и замкнутый контур 50 для водц : ваться падающие на них солнечные луч .и ее- паров, циркулирующих от побудителя: видимого диапазона. 1
Функционирование устройства для выращивания микроводорослей осуществляет. я следующим образом.
Питательный раствор с исходными микроаодорослями, приготовленный в установке
l0,. побудителем 9 движения приводится в движение по замкнутому контуру 8 и через тройник 54 (через его центральное отверстие 55) вводится в канал 22, из него че. рез отверстия 31 входит в щелевидный культиватор 6, выходит в канал 23 и далее через теплоаккумулятор 4 и установку 10 возвращается в культиватор.б. Проходя через многочисленные лабиринты последнего, образованные турбулизатором 36, каждая из:. особей микроводорослей многократно побывает в зонах с наивысшей освещенностью как с верхней, так и с нижней стороны культиватора, чем и обеспечивается повышение продуктивности фотосинтеза биомассы. Дополнительное повышение продуктивности обеспечивается исключением влияния на микроводоросли перегревоЬ и вредоносных УФлучей, задерживаемых стеклами 1, для чего последние содержат специальные добавки, например окись церия. Газовая смесь кислорода и озона -в щелевидных полостях дополнительно поглощает. УФ- и ИК-лучи (т.е. подстраховывает стекла 1) и отводит тепло от стекол 1 (и от культиватора 6) в теплоаккумулятор 4. Непрерывная циркуляция газового теплоносителя обеспечивается побудителем 7 движения с регулируемой производительностью: в холодные времена года она наименьшая. В подводящий канал 24 газовая смесь поступает через несколько расположенных по окружности от« верстий 56 из кольцевой полости 57 в штуцер 58 - тройника .59 Таким же образом, йо в обратном. порядке, газовая смесь выходит из щелевидных полостей 2 через от. водящий канал 23, унося тепловую энергию
042690 в теплоаккумулятор 4. Контур 3 может включать в себя озонатор (не показан) для восполнения разлагающегося озона.
Производительность фотосинтеза биомас. сы повышается путем проведения процессов .в, оптимальных режимах, поскольку дли тельность облучения суспензии микроводорослей, температура и скорости циркуляции суспензии микроводорослей и. газообразного теплоносителя, насыщенность питательной средой и газами и другие параметры поддаются регулировке и управлению от ав томатической системы управления технологическими процессами (АСУ ТП).
Применение предЛагаемого устройства для 5 выращивания микроводорослей обеспечива- . ет более полное использование УФ- и ИКлучей наряду с утилизацией лучей видимого диапазона. Энергия, заключающаяся в УФлучах, на верхней границе атмосферы сощ ставляет 9 /р от солнечной постоянной полного солнечного излучения. За вычетом энергии УФ-лучей, поглощаемых озоном.в.верхних слоях атмосферы (с длиной волны до .0,28 мкм в южных широтах в осеннее время), предлагаемое устройство позволяет утилизовать дополнительно еще около 8% энергии. от солнечной постоянной полного солнечного излучения, так как именно в диапазоне 0,3 — 0,4 мкм заключена основная мощность потокв УФ-лучей. Г1овышается и производительность фотосинтеза биомассы, так как микроводоросли не затрачивают часть своей энергии на защиту от УФ-лучей с длиной волн 0,28-0,3 мкм, которые тормозят фотосинтез, Это позволяет pacrio. лагать заводы по производству хлореллы в высокогорных районах, где недостаток в зимней солнечной радиации ИК-лучей ком-. пенсируется увеличением УФ-лучей, которые зимой на 30 — 50 /р выше, чем летом.!
04269(!
l042690
Составитель Л. Лебедев редактор H:Даикулич,. ТехредИ. Верес Корректорд. Тяско
Вакаэ 7370(4 Тираж 721 Поднисное
ННЙИПИ Гбсударственного комитета СССР . но делам иэобретений и открытий, !3035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская иаб, д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4