技术领域
[0001] 本
发明涉及一种耦合微藻空气净化的室内生态养殖系统。
背景技术
[0002] 现代人约有60%以上的时间是在室内度过，但是室内污染有时要高于室外，因为除室外污染空气通过通
风进入室内的影响外，室内的
建筑材料、装饰装修材料、人造板材家具等还会散发有毒有害气体如甲
醛等，而且室内密闭性相对较高，有毒有害气体不能及时排出综合导致了室内污染甚至高于室外，因此室内空气中的污染物对人体健康产生很大影响。针对上述情况，对室内空气污染进行控制和治理是提高和改善人类健康状况的有效途径，但是现有的
空气净化器一般只能达到吸收污染物的作用，且成本较高，不利于维护。
[0003] 微藻具有光合效率高、生长速度快、生长周期短、固
碳效率高、抗逆性强和
吸附强度高且能吸附空气中大量悬浮颗粒物、重金属等特点，因此利用微藻吸收空气中CO2和其他有毒有害气体并产生
氧气以及吸附固定空气中的固体颗粒物和保持环境湿度是解决环境问题非常有前景的一项低成本高效率的新技术。而且微藻还可用于富含N、P
废水的处理，在传统的
鱼类养殖模式中，
水产养殖废水中由于鱼类的
摄食及排出
粪便等含有大量氮、磷化合物，这些化合物的长时间积累不仅会造成
水体富营养化，而且滋生的大量细菌不仅会消耗水体中有限的氧气，而且其分解这些化合物后还会释放一些毒素，这些都严重威胁着鱼类的生存和生长，因此养殖池中的水体需要定期更换。而定期换水不仅耗时、耗能、浪费水资源，还要投入不少的人
力成本，从而增加了养殖成本。微藻通过光合作用可以利用这些废水中的CO2以及氮、磷等营养物质积累
生物量并释放出O2，而经微藻处理过的废水中N、P含量显著下降并富含O2，又可以循环利用；另外，微藻也是一种优良的天然饵料，其体内富含各种营养物质和天然色素及活性物质，可充分满足鱼类生长的营养要求和增色要求，因此系统中积累的微藻生物量可作为鱼类饵料。综上所述，利用耦合微藻空气净化的室内生态养殖系统可有效降低养殖成本且绿色环保，具有很强的实用性和经济适用性。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种耦合微藻空气净化的室内生态养殖系统，能解决室内空气污染问题的同时降低水产养殖成本高、养殖废水不能循环利用等不足，将微藻净化技术与水产养殖有机结合，既有利于微藻净化被污染的室内空气和养殖废水，而且还节能环保，易于操作，便于维护。
[0005] 本发明目的是通过以下技术方案实现的。
[0006] 本发明的一种耦合微藻空气净化的室内生态养殖系统包括空气过滤组件、微藻反应单元、微藻分离装置和水族箱。所述的空气过滤组件包括过滤网、高
密度HEPA过滤网、进气风扇和灭菌灯箱。
[0007] 所述的微藻反应单元包括反应器、进气管、空气
压缩机、
排液管、藻液收集箱、缓冲管、检测仪、排气扇、补液箱、控制面板、光照
传感器、补光灯。所述的反应器为光
生物反应器，由3-8个上下呈锥状、中间为柱状的
单体反应器构成，中间柱体部分为玻璃材质，上下锥状为聚乙烯或聚丙烯材质，反应器的底端设有曝气头，底部一侧设有排液口，顶部设有排气管。所述的曝气头为微孔曝气头，其进气口与进气管连通，进气管的另一端连接空气压缩机的空气出口。所述的排液管连通反应器的排液口，将各个反应器联通为一体，排液管的另一端经过
阀门连接藻液收集箱，藻液收集箱内上部设有
液位传感器一。所述的缓冲管连通排气的排气管，缓冲管的另一端设有气体检测仪，检测仪后的管路分别连通排气扇和空气压缩机。所述的补液箱设在反应器一侧的上方，内侧上部设有液位传感器二，下部设有出液口，出液口经自动
开关阀与相邻单体反应器的上部连通。连接补液箱的单体反应器柱体内侧的中上部设有液位传感器三、柱体内侧的顶端设有液位传感器四。所述的光照传感器和补光灯设在反应器的上方。控制面板设有
中央处理器和多个端口，端口与各个传感器连接，对各传感器反馈来的
信号进行分析、检测和处理。
[0008] 所述的微藻分离装置设在微藻反应单元的一侧，与藻液收集箱经水
泵一连通，微藻分离装置内部的中下部设有
膜过滤器，膜
过滤器的上方设有出料口，膜过滤器的下方连通
真空泵，底部连通水泵二。
[0009] 所述的水族箱的
箱体顶盖为活动式，箱体侧面上部设有进水口，下方设有出水口，出水口经水泵三与补液箱的顶部连通，箱体内部中下部设有滤网。滤网为活动固定、彼此相距50-80 mm的双层滤网，上层滤网的孔径为8-10mm，下层滤网的孔径为0.5-1mm。
[0011] （1）通过整合微藻净化处理、高效微粒
空气过滤器（HEPA）、紫外光杀菌三种技术使空气过滤组件具有同时附着固定空气中的悬浮颗粒、固定二氧化碳并释放纯净氧气、保持空气湿度等多项功能，还可以具有杀灭病毒和杀菌的功能，节能环保。与传统空气净化器只采用一种空气净化技术，只能处理单一的污染物相比，能处理的污染物种类多、净化效果好。成本较低、控制方法易于操作且便于维护等优点，可用于
处理室内空气，稍加改进也可以用于工业废气等多种废气的处理，应用范围广。
[0012] （2）当微藻光生物反应单元的微藻长到一定浓度时，可以进行采收，采收后的微藻可以用于鱼类养殖的
饲料饵料，减少养殖成本；藻细胞还可以作为藻种重复使用，可以克服传统空气净化器需要频繁更换
滤芯的缺点，有效降低空气净
化成本。
[0013] （3）微藻生长可以利用鱼类养殖废水，微藻可以分解利用废水中的氮、磷等有机、无机成分，微藻净化后的水体中还富含氧气，可以循环利用于养殖用水，不仅节约用水，还可以变废为宝，降低养殖成本，可用于室内水族箱养殖，稍加改进也可用于规模水产养殖。
[0014] （4）本发明的整个系统相辅相成、生态环保，功能多样，操作简便，易于放大，可适合从家庭到工厂等各个规模的应用。
附图说明
[0015] 图1是本发明的结构示意图。
[0016] 图中，1、过滤网；2、高密度HEPA过滤网、3、进气风扇，4、灭菌灯箱，5、反应器，6、曝气头，7、排液口，8、排气管，9、进气管，10、空气压缩机，11、排液管，12、阀门，13、藻液收集箱，14、液位传感器一，15、缓冲管，16、检测仪，17、排气扇，18、补液箱，19、液位传感器二， 20、自动开关阀，21、液位传感器三，22、液位传感器四，23、控制面板，24、光照传感器，25、补光灯，26、微藻分离装置，27、水泵一，28、膜过滤器，29、出料口，30、
真空泵，31、水泵二，32、箱体，33、进水口，34、出水口，35、水泵三，36、滤网。
具体实施方式
[0017] 下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0018] 如图1所示，本发明的一种耦合微藻空气净化的室内生态养殖系统包括空气过滤组件、微藻反应单元、微藻分离装置和水族箱。
[0019] 所述的空气过滤组件包括过滤网1、高密度HEPA过滤网2、进气风扇3和灭菌灯箱4。进气风扇3将室内空气吸入空气过滤组件，被吸入的空气首先经过前置过滤网1，空气中粒径较大的颗粒物和部分灰尘等固形污染物可被除去，经过高密度HEPA过滤网2后，空气进一步得到净化，可除空气中绝大部分PM 2.5等细颗粒、细菌和病毒等有
机体以及花粉等过敏原。紫外光灭菌灯箱4位于进气风扇3之后，可进一步杀灭前置过滤后空气中残余的细菌和病毒等有机体，使空气得到充分净化。
[0020] 所述的微藻反应单元包括反应器5、进气管9、空气压缩机10、排液管11、藻液收集箱13、缓冲管15、检测仪16、排气扇17、补液箱18、控制面板23、光照传感器24、补光灯25。所述的反应器5为光生物反应器，由3-8个上下呈锥状、中间为柱状的单体反应器构成，中间柱体部分为玻璃材质，上下锥状为聚乙烯或聚丙烯材质，反应器5的底端设有曝气头6，底部一侧设有排液口7，顶部设有排气管8，所述的曝气头6为微孔曝气头6，其进气口与进气管9连通，进气管9的另一端连接空气压缩机10的空气出口。空气压缩机10收集通过空气过滤组件的空气并压缩，然后经进气管9、曝气头6进入反应器5，当空气通过曝气头6时对反应器5内培养的微藻细胞起到搅拌作用，防止微藻细胞沉积或贴壁。所述的排液管11连通反应器5的排液口7，将各个反应器5联通为一体，使所有反应器5液面保持在同一高度，排液管11的另一端经过阀门12连接藻液收集箱13，藻液收集箱13内上部设有液位传感器一14。当反应器5中的微藻生长到一定浓度时，打开阀门12，反应器5中的藻液通过排液管11排入反应器5下方的藻液收集箱13，当藻液收集箱13中的藻液超出一定容量时，液位传感器一14报警，提醒对藻液收集箱13进行清理和排出藻液。所述的缓冲管15连通排气的排气管8，缓冲管15的另一端设有气体检测仪16，检测仪16后的管路分别连通排气扇17和空气压缩机10。检测仪16用于检测缓冲管15的空气是否达到排放标准，达到排放标准时，由排气扇17排出，未达标时，由缓冲管15再送入空气压缩机10进行二次净化。所述的补液箱18设在反应器5一侧的上方，内侧上部设有液位传感器二19，下部设有出液口，出液口经自动开关阀20与相邻单体反应器5的上部连通。连接补液箱18的单体反应器5柱体内侧的中上部设有液位传感器三21、柱体内侧的顶端设有液位传感器四22，当反应器5中的液面下降到液位传感器三21时，通过控制面板23作用于自动开关阀20，补液箱18向反应器5中补充液体；当反应器5中的液面补充到液位传感器四22时，通过控制面板23作用于自动开关阀20，补液箱18停止向反应器5中补充液体。当补液箱18中液体不够时，液位传感器二19通过控制面板23报警，提醒增加液体。所述的光照传感器24和补光灯25设在反应器5的上方，当外界光强较强时，补光灯25不工作，当外界光强较弱或夜晚时，光照传感器24经控制面板23开启补光灯25，其强度能根据外界光照强弱进行调节，使微藻始终处于一定范围内的光照，确保光合反应顺利进行。控制面板23设有中央处理器和多个端口，端口与各个传感器连接，对各传感器反馈来的信号进行分析、检测和处理。
[0021] 所述的微藻分离装置26设在微藻反应单元的一侧，与藻液收集箱13经水泵一27连通，微藻分离装置26内部的中下部设有膜过滤器28，膜过滤器28的上方设有出料口29，膜过滤器28的下方连通真空泵30，底部连通水泵二31。采收藻液时，开启水泵一27，将藻液收集箱13的藻液泵入微藻分离装置26，通过真空泵30抽滤，藻细胞被拦截在滤过滤器28上，膜过滤器28下方不含藻细胞的培养液经水泵31泵入水族箱作循环使用。抽滤浓缩后的藻渣打开出料口29取出，用作养鱼饵料。
[0022] 所述的水族箱的箱体32顶盖为活动式，箱体32侧面上部设有进水口33，下方设有出水口34，出水口34经水泵三35与补液箱18的顶部连通，箱体32内部中下部设有滤网36。滤网36为活动固定、彼此相距50-80 mm的双层滤网，可以整体从箱体32顶部取出，便于清理水族箱。上层滤网的孔径为8-10mm，鱼类食物残渣和
排泄物等固形颗粒经自然沉降通过，可以避免鱼类活动将废弃物重新搅动从而造成水体混浊；下层滤网的孔径为0.5-1mm，下层滤网将固形颗粒截获，避免其进入微藻反应单元。当水族箱中的水体需要更换时，开启水泵三35将双层滤网过滤后的水体输送到自动补液箱18。
