TWI531648B - 漂浮式光生物反應系統 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種漂浮式光生物反應系統，尤其是指一種利用水體做為微藻養殖基地的光生物反應系統，主要係藉由水體支撐整個光生物反應系統之培養槽，不僅可藉由水體自然浮動讓光生物反應系統內的藻液相互混合以產生熱傳導，以調節光生物反應系統內的溫度，更能有效降低反應器壁厚的要求，以及產業對土地的需求者。
按，綠色植物是碳循環中重要的關鍵，尤其是單細胞微藻(microalgae)的角色更是舉足輕重，由於微藻遍布於全球各水域當中，當微藻進行光合作用時會消耗大量的二氧化碳(CO2)，並將其轉換成有機生物質(biomass)與產生大量的氧氣(O2)，可有效降低環境中的二氧化碳含量而具有環保減碳之重大功效，其中有機生物質可用來作為各種技術領域的應用，例如健康食品、食品添加物、生化製藥、綠色能源、水產養殖或廢水處理等；使用微藻進行應用的優點在於微藻能不斷地將二氧化碳透過光能行光合作用來轉換儲存有機生物質，故可符合永續利用之綠色環保訴求；此外，微藻之生長大致僅需要來自空氣中的二氧化碳與太陽能，且生長快速、年收成次數多，因此，微藻之生產模式具有可再生性，可有效降低生產成本，以及減少工業汙染等優勢。
為了滿足大量生產微藻之需求，各式各樣的光生物反應器(photo-bioreactor)遂不斷推陳出新，用以生產各種微藻，第一代的光生物反應器主要係使用獨立的培養槽進行微藻之養殖，在袋體培養槽結構方面係使用由上往下架入之方式，以至於外部的光線無法有效而均勻照射至內部，使得培養槽內的微藻獲取率降低；有鑑於此，第二代的光生物反應器遂被研發以解決第一代光生物反應器的缺點，第二代光生物反應器係為一種具節能功效與多模組循環的微藻養殖系統，可同時有效控制多個培養槽，以增加微藻的產出率，並設置光照袋體，可在有效的距離將光線反射或折射，以使袋體可以充斥光線，讓藻類生長均勻受光與穩定循環，以提供藻類自營與異營的培養，有效提升微藻的獲取率；然而，由於第二代的光生物反應器同時設置有複數個培養槽，對大量的土地取得將是一個重要的課題；因此，如何有效降低光生物反應器對大量土地的需求，並兼顧光線可充足進入培養槽中，以加速微藻生產的準確性與效率性，仍是微藻養殖之光生物反應系統等開發業者與相關學術單位之研究人員需持續克服與解決之課題。
今，發明人即是鑑於傳統之光生物反應系統於實際實施時存在有上述等諸多缺失，於是乃一本孜孜不倦之精神，並藉由其豐富之專業知識及多年之實務經驗所輔佐，而加以改善，並據此研創出本發明。
本發明主要目的為提供一種漂浮式光生物反應系統，尤其是指一種利用水體做為微藻養殖基地的光生物反應系統，主要係藉由水體支撐整個光生物反應系統之培養槽，不僅可藉由水體自然浮動讓光生物反應系統內的藻液相互混合以產生熱傳導，以調節光生物反應系統內的溫度，更能有效降低反應器壁厚的要求，以及產業對土地的需求。
為了達到上述實施目的，本發明人提出一種漂浮式光生物反應系統，係為一種設置於水面上之微藻養殖系統，本發明之漂浮式光生物反應系統係至少包括有一第一支撐單元、一第二支撐單元、一循環蓄養槽器、一第一軟管，以及一第二軟管；第一支撐單元係包括有一第一中空管體、一固設於水底之第一支撐桿，以及複數個設置於第一中空管體周圍之第一漂浮體，其中第一中空管體係由第一支撐桿支撐，並藉由第一漂浮體漂浮於水面上，第一中空管體係包括有一第一開口，以及一與第一開口相連通之第二開口；第二支撐單元係包括有一第二中空管體、一固設於水底之第二支撐桿，以及複數個設置於第二中空管體周圍之第二漂浮體，其中第二中空管體係由第二支撐桿支撐，並藉由第二漂浮體漂浮於水面上，第二中空管體係包括有一第三開口，以及一與第三開口相連通之第四開口；循環蓄養槽器之二端部係各具有一開口，且各自套設於第一開口與第三開口，以藉由第一支撐單元與第二支撐單元漂浮於水面上，其中循環蓄養槽器內部係填充有含有微藻之藻液；第一軟管係貫穿循環蓄養槽器之內部，第一軟管係包括有一進氣口，以及一排氣口，其中空氣係由一第一泵浦經由進氣口連接第二開口注入第一軟管內，再經由第四開口連接排氣口與外界連通，而第一軟管表面係設置有複數個非週期性排列之氣孔，用以提供循環蓄養槽器內之藻液反應所需之空氣；第二軟管係貫穿循環蓄養槽器之內部，第二軟管係包括有一饋料口，以及一取料口，其中藻液係由一第二泵浦經由饋料口連接第二開口注入第二軟管內，再經由第四開口連接取料口與外界連通，而第二軟管表面係設置有複數個週期性排列之孔洞，以使藻液進入循環蓄養槽器內。
如上所述的漂浮式光生物反應系統，其中第一漂浮體係為氣囊或海綿體等其中之一種或兩者之組合，以使第一中空管體漂浮於水面上。
如上所述的漂浮式光生物反應系統，其中第二漂浮體係為氣囊或海綿體等其中之一種或兩者之組合，以使第二中空管體漂浮於水面上。
如上所述的漂浮式光生物反應系統，其中第一支撐單元之第二開口與第二撐單元之第四開口係開口處朝向水面，以防止外界汙染物經由第二開口與第四開口進入循環蓄養槽器而污染藻液。
如上所述的漂浮式光生物反應系統，其中循環蓄養槽器係由一二端部各具有一開口之塑膠套體所圍設而成。
如上所述的漂浮式光生物反應系統，其中第一軟管表面之複數個非週期性排列之氣孔係於對應第一開口處密度較疏，而漸往第三開口處呈密度較密之排列，用以保持循環蓄養槽器內之藻液均勻擾動。
藉此，本發明之漂浮式光生物反應系統係藉由水體支撐整個光生物反應系統之培養槽，可有效解決傳統光生物反應系統之培養槽各自獨立作業而造成效率不彰等問題，亦可有效降低傳統多模組微藻養殖產業對土地的大量需求、液流阻力大、溶解氧過飽和，以及溫度異常升高等問題，可大幅降低相關產業之產銷成本；此外，本發明之漂浮式光生物反應系統係藉由在水面上培養微藻，可有效利用水體支撐整個光生物反應系統，有效降低對光生物反應系統壁厚的要求，亦可有效節省整體系統配置的成本，亦可藉由水中魚類啃食光生物反應系統的表面結垢，減少光生物反應系統的清理次數；再者，本發明之漂浮式光生物反應系統係藉由水體自然浮動方式提供光生物反應系統內藻液相互混合之動能，以及有效產生熱傳導，不僅可調節光生物反應系統內的溫度，使光生物反應器有較穩定的養殖溫度，亦可有效解決光線無法照射至傳統光生物反應系統內部的缺點；最後，本發明之漂浮式光生物反應系統之循環蓄養槽器係由可透光之塑膠套體所構成，加上具有非週期性氣孔之軟管輸送微藻反應所需之氣體，可有效使藻液在循環蓄養槽器內均勻擾動，並進行光合作用，可有效延長微藻的作用時間，使微藻能快速並準確地成長，達成高效率養殖之目的。
本發明之目的及其結構設計功能上的優點，將依據以下圖面所示之較佳實施例予以說明，俾使審查委員能對本發明有更深入且具體之瞭解。
首先，請參閱第一圖所示，為本發明漂浮式光生物反應系統其一較佳實施例之立體架構示意圖，其中本發明之漂浮式光生物反應系統係為一種設置於水面上之微藻養殖系統，係至少包括有：
一第一支撐單元(1)，係包括有一第一中空管體(11)、一固設於水底之第一支撐桿(12)，以及複數個設置於第一中空管體(11)周圍之第一漂浮體(13)，其中第一中空管體(11)係由第一支撐桿(12)支撐，並藉由第一漂浮體(13)漂浮於水面上，第一中空管體(11)係包括有一第一開口(111)，以及一與第一開口(111)相連通之第二開口(112)；此外，第一漂浮體(13)係為氣囊或海綿體等其中之一種或兩者之組合，以使第一中空管體(11)漂浮於水面上；在本發明其一較佳實施例中，第一漂浮體(13)係為一海綿體，第一中空管體(11)係藉由裝設在兩側之兩個海綿體，並結合可活動之方式設置於第一支撐桿(12)上，以使第一中空管體(11)可隨著潮汐與水位上升與下降而上下移動，有效讓第一中空管體(11)漂浮於水面上；
一第二支撐單元(2)，係包括有一第二中空管體(21)、一固設於水底之第二支撐桿(22)，以及複數個設置於第二中空管體(21)周圍之第二漂浮體(23)，其中第二中空管體(21)係由第二支撐桿(22)支撐，並藉由第二漂浮體(23)漂浮於水面上，第二中空管體(21)係包括有一第三開口(211)，以及一與第三開口(211)相連通之第四開口(212)；此外，第二漂浮體(23)係為氣囊或海綿體等其中之一種或兩者之組合，以使第二中空管體(21)漂浮於水面上；在本發明其一較佳實施例中，第二漂浮體(23)係為一海綿體，第二中空管體(21)係藉由裝設在兩側之兩個海綿體，並結合可活動之方式設置於第二支撐桿(22)上，以使第二中空管體(21)可隨著潮汐與水位上升與下降而上下移動，有效讓第二中空管體(21)漂浮於水面上；
一循環蓄養槽器(3)，其二端部係各具有一開口(31)，且各自套設於第一開口(111)與第三開口(211)，以藉由第一支撐單元(1)與第二支撐單元(2)漂浮於水面上，其中循環蓄養槽器(3)內部係填充有含有微藻之藻液(4)；此外，循環蓄養槽器(3)係由一二端部各具有一開口(31)之塑膠套體所圍設而成；在本發明其一較佳實施例中，循環蓄養槽器(3)係使用可透光性之塑膠套體所圍設而成，並於內部填充有含有微藻之藻液(4)，藉由水體自然浮動提供光生物反應系統內藻液(4)相互混合之動能，以及有效產生熱傳導，不僅可調節光生物反應系統內的溫度，亦可有效解決光線無法照射至傳統光生物反應系統內部的缺點，有效讓藻液(4)進行光合作用，達成高效率養殖之目的；
一第一軟管(5)，係貫穿循環蓄養槽器(3)之內部，第一軟管(5)係包括有一進氣口(51)，以及一排氣口(52)，其中空氣係由一第一泵浦(6)經由進氣口(51)連接第二開口(112)注入第一軟管(5)內，再經由第四開口(212)連接排氣口(52)與外界連通，而第一軟管(5)表面係設置有複數個非週期性排列之氣孔(53)，用以提供循環蓄養槽器(3)內之藻液(4)反應所需之空氣；此外，請一併參閱第二圖所示，為本發明漂浮式光生物反應系統其一較佳實施例之第一軟管結構示意圖，其中第一軟管(5)表面之複數個非週期性排列之氣孔(53)係於對應第一開口(111)處密度較疏，而漸往第三開口(211)處呈密度較密之排列，用以保持循環蓄養槽器(3)內之藻液(4)均勻擾動，可有效延長藻液(4)之微藻的作用時間，使微藻能快速並準確地成長，達成高效率養殖目的；以及
一第二軟管(7)，係貫穿循環蓄養槽器(3)之內部，第二軟管(7)係包括有一饋料口(71)，以及一取料口(72)，其中藻液(4)係由一第二泵浦(8)經由饋料口(71)連接第二開口(112)注入第二軟管(7)內，再經由第四開口(212)連接取料口(72)與外界連通，而第二軟管(7)表面係設置有複數個週期性排列之孔洞(73)，以使藻液(4)進入循環蓄養槽器(3)內；在本發明其一較佳實施例中，複數個孔洞(73)係週期性均勻分布於第二軟管(7)上，加上第一軟管(5)之氣孔(53)的非週期性排列之設計，使藻液(4)之微藻可均勻分布於循環蓄養槽器(3)內，以均勻進行光合作用，達成高效率養殖之目的。
根據上述之漂浮式光生物反應系統於實際實施時，首先，於一第一中空管體(11)之周圍設置兩個第一漂浮體(13)之海綿體，再將第一中空管體(11)以可活動方式設置於一第一支撐桿(12)上，以形成一第一支撐單元(1)，其中第一中空管體(11)係至少包括有一第一開口(111)，以及一與第一開口(111)相連通之第二開口(112)；之後，以設置第一支撐單元(1)相同之方式，於一第二中空管體(21)之周圍設置兩個第二漂浮體(23)之海綿體，再將第二中空管體(21)以可活動方式設置於一第二支撐桿(22)上，以形成一第二支撐單元(2)，其中第二中空管體(21)係至少包括有一第三開口(211)，以及一與第三開口(211)相連通之第四開口(212)；接續，將以透明之塑膠套體所圍設而成的循環蓄養槽器(3)之二端部的開口(31)各套設於第一開口(111)與第三開口(211)上；接著，準備一第一軟管(5)，其中第一軟管(5)係包括有一進氣口(51)，以及一排氣口(52)，將排氣口(52)之一端由第一中空管體(11)之第二開口(112)進入第一中空管體(11)內，再由第一開口(111)進入循環蓄養槽器(3)，其設置方式如第三圖所示，為本發明漂浮式光生物反應系統其一較佳實施例之第一軟管運作示意圖，第一軟管(5)之排氣口(52)貫穿循環蓄養槽器(3)後，再由第三開口(211)進入第二中空管體(21)，最後由第四開口(212)與外界連通，而於第二開口(112)外側的進氣口(51)係連接有一第一泵浦(6)；接著，以第一軟管(5)相同的設置方式，準備一第二軟管(7)，其中第二軟管(7)係包括有一饋料口(71)，以及一取料口(72)，將取料口(72)之一端由第一中空管體(11)之第二開口(112)進入第一中空管體(11)內，再由第一開口(111)進入循環蓄養槽器(3)，貫穿循環蓄養槽器(3)後，再由第三開口(211)進入第二中空管體(21)，最後由第四開口(212)與外界連通，而於第二開口(112)外側的饋料口(71)係連接有一第二泵浦(8)；之後，將第一支撐桿(12)與第二支撐桿(22)固設於水面下之地底，並調整第一中空管體(11)與第二中空管體(21)之位置，以使循環蓄養槽器(3)漂浮於水面上；之後，啟動第二泵浦(8)以將含有微藻之藻液(4)注入第二軟管(7)內，由於第二軟管(7)之表面設置有複數個週期性排列之孔洞(73)，可使藻液(4)順利進入循環蓄養槽器(3)內進行微藻之養殖作業；最後，啟動第一泵浦(6)以將空氣注入第一軟管(5)內，由於第一軟管(5)之表面係設置有複數個非週期性排列之氣孔(53)，氣孔(53)之設置係於對應第一開口(111)處密度較疏，而漸往第三開口(211)處呈密度較密之排列，主要係用以保持循環蓄養槽器(3)內之藻液(4)可均勻擾動，有效延長藻液(4)之微藻的作用時間，使微藻能快速並準確地成長，以達成高效率養殖目的；此外，養殖者可以經由第二軟管(7)之取料口(72)將含有微藻之藻液(4)取出，以進行研究或販售之用途。
由上述之實施說明可知，本發明漂浮式光生物反應系統與現有技術相較之下，本發明具有以下優點：
1.本發明之漂浮式光生物反應系統係藉由水體支撐整個光生物反應系統之培養槽，可有效解決傳統光生物反應系統之培養槽各自獨立作業而造成效率不彰等問題，亦可有效降低傳統多模組微藻養殖產業對土地的大量需求、液流阻力大、溶解氧過飽和，以及溫度異常升高等問題，可大幅降低相關產業之產銷成本。
2.本發明之漂浮式光生物反應系統係藉由在水面上培養微藻，可有效利用水體支撐整個光生物反應系統，有效降低對光生物反應系統壁厚的要求，亦可有效節省整體系統配置的成本，亦可藉由水中魚類啃食光生物反應系統的表面結垢，減少光生物反應系統的清理次數。
3.本發明之漂浮式光生物反應系統係藉由水體自然浮動方式提供光生物反應系統內藻液相互混合之動能，以及有效產生熱傳導，不僅可調節光生物反應系統內的溫度，使光生物反應器有較穩定的養殖溫度，亦可有效解決光線無法照射至傳統光生物反應系統內部的缺點。
4.本發明之漂浮式光生物反應系統之循環蓄養槽器係由可透光之塑膠套體所構成，加上具有非週期性氣孔之軟管輸送微藻反應所需之氣體，可有效使藻液在循環蓄養槽器內均勻擾動，並進行光合作用，可有效延長微藻的作用時間，使微藻能快速並準確地成長，達成高效率養殖之目的。
綜上所述，本發明漂浮式光生物反應系統，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本發明亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。
惟，上述所揭之圖示及說明，僅為本發明之較佳實施例，非為限定本發明之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本發明之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之設計範疇。
(1)‧‧‧第一支撐單元
(11)‧‧‧第一中空管體
(111)‧‧‧第一開口
(112)‧‧‧第二開口
(12)‧‧‧第一支撐桿
(13)‧‧‧第一漂浮體
(2)‧‧‧第二支撐單元
(21)‧‧‧第二中空管體
(211)‧‧‧第三開口
(212)‧‧‧第四開口
(22)‧‧‧第二支撐桿
(23)‧‧‧第二漂浮體
(3)‧‧‧循環蓄養槽器
(31)‧‧‧開口
(4)‧‧‧藻液
(5)‧‧‧第一軟管
(51)‧‧‧進氣口
(52)‧‧‧排氣口
(53)‧‧‧氣孔
(6)‧‧‧第一泵浦
(7)‧‧‧第二軟管
(71)‧‧‧饋料口
(72)‧‧‧取料口
(73)‧‧‧孔洞
(8)‧‧‧第二泵浦
第一圖：本發明漂浮式光生物反應系統其一較佳實施例之立體架構示意圖
第二圖：本發明漂浮式光生物反應系統其一較佳實施例之第一軟管結構示意圖
第三圖：本發明漂浮式光生物反應系統其一較佳實施例之第一軟管運作示意圖
(1)‧‧‧第一支撐單元
(11)‧‧‧第一中空管體
(111)‧‧‧第一開口
(112)‧‧‧第二開口
(12)‧‧‧第一支撐桿
(13)‧‧‧第一漂浮體
(2)‧‧‧第二支撐單元
(21)‧‧‧第二中空管體
(211)‧‧‧第三開口
(212)‧‧‧第四開口
(22)‧‧‧第二支撐桿
(23)‧‧‧第二漂浮體
(3)‧‧‧循環蓄養槽器
(31)‧‧‧開口
(4)‧‧‧藻液
(5)‧‧‧第一軟管
(51)‧‧‧進氣口
(52)‧‧‧排氣口
(53)‧‧‧氣孔
(6)‧‧‧第一泵浦
(7)‧‧‧第二軟管
(71)‧‧‧饋料口
(72)‧‧‧取料口
(73)‧‧‧孔洞
(8)‧‧‧第二泵浦
Claims (6)
- 一種漂浮式光生物反應系統，係為一種設置於水面上之微藻養殖系統，至少包括有： 一第一支撐單元，係包括有一第一中空管體、一固設於水底之第一支撐桿，以及複數個設置於該第一中空管體周圍之第一漂浮體，其中該第一中空管體係由該第一支撐桿支撐，並藉由該等第一漂浮體漂浮於水面上，該第一中空管體係包括有一第一開口，以及一與該第一開口相連通之第二開口； 一第二支撐單元，係包括有一第二中空管體、一固設於水底之第二支撐桿，以及複數個設置於該第二中空管體周圍之第二漂浮體，其中該第二中空管體係由該第二支撐桿支撐，並藉由該等第二漂浮體漂浮於水面上，該第二中空管體係包括有一第三開口，以及一與該第三開口相連通之第四開口； 一循環蓄養槽器，其二端部係各具有一開口，且各自套設於該第一開口與該第三開口，以藉由該第一支撐單元與該第二支撐單元漂浮於水面上，其中該循環蓄養槽器內部係填充有含有微藻之藻液； 一第一軟管，係貫穿該循環蓄養槽器之內部，該第一軟管係包括有一進氣口，以及一排氣口，其中空氣係由一第一泵浦經由該進氣口連接該第二開口注入該第一軟管內，再經由該第四開口連接該排氣口與外界連通，而該第一軟管表面係設置有複數個非週期性排列之氣孔，用以提供該循環蓄養槽器內之藻液反應所需之空氣；以及 一第二軟管，係貫穿該循環蓄養槽器之內部，該第二軟管係包括有一饋料口，以及一取料口，其中藻液係由一第二泵浦經由該饋料口連接該第二開口注入該第二軟管內，再經由該第四開口連接該取料口與外界連通，而該第二軟管表面係設置有複數個週期性排列之孔洞，以使藻液進入該循環蓄養槽器內。
- 如申請專利範圍第1項所述之漂浮式光生物反應系統，其中該第一漂浮體係為氣囊或海綿體其中之一或兩者之組合，以使該第一中空管體漂浮於水面上。
- 如申請專利範圍第1項所述之漂浮式光生物反應系統，其中該第二漂浮體係為氣囊或海綿體其中之一或兩者之組合，以使該第二中空管體漂浮於水面上。
- 如申請專利範圍第1項所述之漂浮式光生物反應系統，其中該第一支撐單元之第二開口與該第二撐單元之第四開口係開口處朝向水面，以防止外界汙染物經由該第二開口與該第四開口進入該循環蓄養槽器而污染該藻液。
- 如申請專利範圍第1項所述之漂浮式光生物反應系統，其中該循環蓄養槽器係由一二端部各具有一開口之塑膠套體所圍設而成。
- 如申請專利範圍第1項所述之漂浮式光生物反應系統，其中該第一軟管表面之複數個非週期性排列之氣孔係於對應該第一開口處密度較疏，而漸往該第三開口處呈密度較密之排列，用以保持該循環蓄養槽器內之藻液均勻擾動。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW103145484A TWI531648B (zh) | 2014-12-25 | 2014-12-25 | 漂浮式光生物反應系統 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW103145484A TWI531648B (zh) | 2014-12-25 | 2014-12-25 | 漂浮式光生物反應系統 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI531648B true TWI531648B (zh) | 2016-05-01 |
| TW201623608A TW201623608A (zh) | 2016-07-01 |
Family
ID=56509176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW103145484A TWI531648B (zh) | 2014-12-25 | 2014-12-25 | 漂浮式光生物反應系統 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWI531648B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113174311A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-07-27 | 大连理工大学 | 漂浮式光生物反应器*** |
-
2014
- 2014-12-25 TW TW103145484A patent/TWI531648B/zh not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113174311A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-07-27 | 大连理工大学 | 漂浮式光生物反应器*** |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201623608A (zh) | 2016-07-01 |
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