[0003] 本发明针对背景技术中存在的问题提供一种固定化培养的微藻生物膜系统，实现微藻高密度养殖和微藻生物膜连续生产，微藻光合作用效率高，收取的微藻生物膜含水率低。
[0004] 本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种固定化培养的微藻生物膜系统，包括光生物反应器和脱膜设备，光生物反应器内置有载体和曝气管培育微藻生物膜，脱膜设备对载体脱膜，载体脱膜后返回光生物反应器培育微藻生物膜，上述设计可实现微藻细胞吸附在载体表面在培养液的作用下微藻细胞分裂增殖以形成微藻生物膜，并且微藻生物膜不断进行生长，在曝气管的作用下使生物反应器内形成循环水流，带动载体及载体表面的微藻细胞至水面附近进行光合作用，且载体分布均匀可实现高密度养殖微藻，定期将载体抽入脱膜设备，通过机械挤压方式收取微藻生物膜，简单方便且含水率低，载体脱膜后返回光生物反应器继续培养微藻生物膜，实现连续获取微藻生物膜，微藻培养产率达到了0.23 0.42g/（L·day），其产率高于常规的开放式跑道池或封闭式光反应器的产率，有利于~
大规模培养微藻及获取微藻生物膜。
[0005] 作为优选，曝气管安置在光生物反应器底面外连空压机，曝气强度为1.0-1.5 m3/(m3·d)，载体材质为纤维，形状为几何体，利用曝气管进行曝气在光生物反应器内形成内循环水流，曝气强度为1.0-1.5 m3/(m3·d)时的循环水流适中可带动藻体和载体形成内循环相互的碰撞损伤小，藻体在水面停留时间充足，各藻体的光合作用时间均一，并且及时向水体中通入空气，并利用空气中的CO2气体为培养补充碳，相比于通入大量CO2而言通入空气的成本低廉且能耗低，配合微藻培养液提高藻体对CO2的吸收利用率促进藻体光合作用的效果，提高培养藻体的产率，并且载体为不亲水的纤维材质，形状为几何形方便微藻细胞吸附，载体在2-3天内微藻的吸附率可达78% 85%，几何形状的载体表面粗糙，通过增大表面积~大利于提高微藻细胞的吸附量，并且利用机械挤压方式对载体表面的微藻生物膜进行采收，微藻细胞容易与纤维表面分离，采收方便，载体可再次利用，制造成本低廉且耐用。
[0006] 作为优选，微藻培育过程中定期添加培养液，培养液由以下成分及重量份组成：硝酸钠15-30份、磷酸二氢钾0.2-0.4份、硅酸钠5-15份、碳酸氢钠30-50份、柠檬酸铁0.04-0.06份、高铁酸盐0.4-0.7份、乙二胺四亚甲基膦酸钠0.01-0.02份、维生素B120.02-0.06份、维生素B10.3-0.5份、乙二胺四乙酸二钠0.01-0.03份、尿素2-4份、水70-100份，高铁酸盐与乙二胺四亚甲基膦酸钠的质量比为20-70:1，通过在培育水体中加入培养液提高培育微藻的细胞的快速吸收及利用培养液成分达到快速分裂的目的，便于在短期内培育大量高密度的微藻及防治藻体污染，培养液在水体中可释放二氧化碳利于微藻吸收二氧化碳以提高微藻光合作用的效率和效果，并且通过控制高铁酸盐与乙二胺四亚甲基膦酸钠的质量比，二者以上述比例连用使吸收了微藻培养液的微藻在细胞分裂过程起到降低水体中藻毒素的效果，当二者的质量比为35:1时，水体中的藻毒素含量处于较低状态。
[0007] 作为优选，光生物反应器内壁连接有发光体，光生物反应器内壁上方连接有杀菌灯，光生物反应器内置有反光球，由于微藻细胞或细胞团对光子的吸收以及散射作用，使得自然光由水体射入水中后的强度逐渐降低，产生了光衰减，通过在光生物反应器内壁连接发光体以提高水体中的微藻光转化率，并且在光生物反应器内放置反光球，反光球可随水流内循环流动，并且在转动过程中对发光体的光改变其空间分布，利于将光折射到光生物反应器内部各角落，并且反光球打乱微藻空间分布状态，避免微藻发生团聚现象，在反光球打乱微藻空间分布状态的同时可将光源折射到微藻上促进其光合作用，设有的杀菌灯可有效防止外界细菌入侵到光生物反应器中，并且在光生物反应器内无微藻清洗时可对光生物反应器内部进行杀菌处理，提高微藻养殖安全性，有效防御敌害。
[0008] 作为优选，反光球由醋酸纤维素层制成反光球中部内置膨胀蛭石柱，通过盖板封闭，绕膨胀蛭石柱设有环形空腔，反光球表面均设刷条，相邻刷条之间设有与反光球连接的导光条，导光条与刷条为弧形，两者对向布置，在光生物反应器内放置反光球，反光球可随水流内循环流动，并且在转动过程中对发光体的光改变其空间分布，利于将光折射到光生物反应器内部各角落，并且反光球打乱微藻空间分布状态，避免微藻发生团聚现象，在反光球打乱微藻空间分布状态的同时可将光源折射到微藻上促进其光合作用，导光条与刷条为弧形，两者对向布置利于将两者的作用最大化发挥，提升反光球的效果，避免两者的相互干涉，作用降低，反光球表面设有刷条微藻细胞不易吸附，反光球在随水流内循环时可利用表面的刷条对光生物反应器内部的部件表面堆积的污染物或水碱进行刷洗，并且在刷洗后由醋酸纤维素层对刷洗下来的污染物或水碱起到吸附作用，由于醋酸纤维素层具有很好的透水性，吸附的污染物或杂质向反光球内部的膨胀蛭石柱聚集，膨胀蛭石柱对污染物或杂质进一步吸附，定期取出反光球开启密封盖板更换膨胀蛭石柱即可很好的保存培育水体的清洁，并且膨胀蛭石柱在水体中还可缓慢的释放矿物质促进微藻生及培育品质。
[0009] 作为优选，脱膜设备包括机架，通过液压缸与机架连接的圆盘形上压板，与上压板配合的下压板，下压板为底部连接有收集管，下压板轴心底部为锥形，配合连接有转轴，转轴下方连接有传动轮，传动轮与电机配合连接，转轴底部连接轴承，轴承和电机均与机架底座连接，设计的脱膜设备可通过机械挤压载体并且在挤压的过程下压板进行旋转挤压载体，显著提高载体表面微藻生物膜的收取量，收取速度快且载体表面微藻生物膜残留量低，所得的微藻生物膜含水量为86.4% 90.5%，低于传统悬浮微藻经离心法收获后所得藻液的~含水率，并且可在与载体接触部件表面喷涂防粘涂料，进一步提高微藻生物膜的收取效率，收取微藻生物膜后载体可再次利用，并且进一步增加了载体表面的粗糙度以提高微藻细胞在载体表面吸附率和吸附面积。
[0010] 作为优选，下压板侧面连接挡板，挡板上侧均设吹气管，挡板下侧均设吸气管，采用的挡板为弯形，可避免在机械挤压过程中载体弹出脱膜设备，并且利于在进料时载体沿弯板形的挡板下落到下压板表面，提高放入载体的效率，在挡板上侧设置吹气管可保证在放入载体时通过吹气管吹气使载体均匀布置在下压板表面并且加快放入载体的速度，在放入载体时仅吹气管开启，吸气管闭合，在机械挤压结束后还可通过挡板改变吹气管的倾斜角度和启动的吹气管的数量实现对压板表面的载体发生位移，配合挡板下侧的吸气管将载体吸入实现载体的回收，实现了载体的放入及回收自动化操作，节省载体回收时的操作步骤和人工成本，提高脱膜设备的经济价值和推广价值。
[0011] 作为优选，上下压板表面设有波浪形纹路，下压板波浪形纹路的凹面底部开设有导流管，波浪形纹路凹面内嵌滚环，滚环配合孔下方开设有导流管，设计的载体为几何形常常采用的形状为球形或圆柱形或椭圆形等形状，通过设置的波浪形纹路以提高上下压板与载体的接触面积，利于提高微藻生物膜的采收量，并且设置导流管将从载体表面收取下来的微藻生物膜引流到下压板底部并由收集管进行统一收集，设有的滚环可提高对载体表面的接触面积及微藻生物膜的收取量，降低载体表面微藻生物膜的残留量，并且在收取微藻生物膜膜的过程中滚环与载体的摩擦有利于提高载体表面的粗糙度增大载体的表面积，利于提高载体表面微藻细胞的吸附量及微藻生物膜的收取量。
[0012] 作为优选，滚环表面环绕连接弹压块，弹压块表面设有凸块，弹压块上部内设腔体，腔体内连接有倒“八”形弹压板，通过在滚环表面设置弹压块提高对载体表面的接触面积及微藻生物膜的收取量，降低载体表面微藻生物膜的残留量，并且在收取微藻生物膜膜的过程中滚环与载体的摩擦有利于提高载体表面的粗糙度增大载体的表面积，同时在机械挤压过程中腔体及腔体内的弹压板收到挤压力对载体产生弹力，使其发生位移，可避免载体长时间处于同一位置，提高微藻生物膜的收取效率和收取量。
[0013] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0014] 1）利用光生物反应器内循环水流和载体实现微藻高密度培养，机械挤压收取微藻生物膜后载体可再次使用，降低微藻培养成本并连续获得微藻生物膜；
[0015] 2）所得微藻生物膜的含水率为86.4%-90.5%，低于传统悬浮微藻经离心法收获后所得藻液的含水率；
[0016] 3）通过在培育水体中加入培养液提高培育微藻的细胞的快速吸收及利用培养液成分达到快速分裂的目的，便于在短期内培育大量高密度的微藻及防治藻体污染；
[0017] 4）通过反光球打乱微藻空间分布状态，避免微藻发生团聚现象，在反光球打乱微藻空间分布状态的同时可将光源折射到微藻上促进其光合作用，还可净化培育水质；
[0018] 5）通过脱膜设备快速收取微藻生物膜，所得微藻生物膜含水率低，载体表面微藻生物膜残留量少且载体表面粗糙度和表面积得到增大，脱膜设备自动化程度高，利于微藻生物膜收取效益；
[0019] 6）固定化培养微藻生物膜系统可实现微藻大规模，高密度培养，连续生产微藻生物膜，具有很好的经济前景和推广价值。
