本發明涉及經濟微藻人工培養，尤其是涉及一種室外光生物反應器規模化培育雨生紅球藻裝置與方法。
背景技術：
1、經濟微藻作為光能自養的生物，利用自然光資源高效安全開展生產，成為決定相關養殖模式成敗的關鍵。布局于室外區域的光生物反應器，往往是利用單向的光源，相比室內工廠化自動智能補光培養方式，具有更加充足而廉價的自然光資源，同時，需要承擔上下層相互遮光、培養液安全連通的問題，還面臨著不同時空不同負荷導致的不同底質不均一沉降的問題，以及灰塵沉積、大風荷載的挑戰。
2、開放式微藻培養池為室外大規模使用的初級形式，結構簡單操作方便、成本低廉，如螺旋藻循環水培養的跑道池。同時，開放式設施的培養過程受外界環境影響大且變化劇烈，難以提供適宜的培養條件；易被真菌、原生動物和其它藻類污染；培養液蒸發嚴重，co2供給及物質交換存在上下不一、局部不足的現象，光照僅被表面的培養物所吸收；往往屬于一次性培養與采收，上述因素導致培養的藻細胞密度低，單位面積的效率低。進行半連續或連續培養并具有高光能利用率的封閉式光生物反應器，可以與外界環境隔絕，避免雨生紅球藻培養液接觸空氣而產生污染，?并通過中央控制系統為藻細胞的生長提供固定的光照強度、溫度、ph?值、營養物質等等，對環境參數實現控制而適應培養的需求。目前，市面上存在多種光生物反應器，例如平板式光生物反應器、管道式光生物反應器、柱狀光生物反應器、薄膜式光生物反應器和半球體式光生物反應器等。考慮其光資源、空間資源綜合利用，立式的多層管道式光生物反應器的應用是首選。
3、為了節省材料、設計與制造的簡明及整體美觀，多采用同一管道規格、上下一致的垂直布設，即直立的支架上布設同樣規格的管道式光生物反應器進行培養生產實踐。相關的裝置存在著上下層遮光現象而導致下層管道式光生物反應器光照不足而生長率低的情況時有發生。灰塵沉積、大風荷載（＞20m/s）的挑戰，是常見的風險。通過增大管道式光生物反應器間距改善相互遮光，導致高度增加、結構成本高、穩定性差，增大了支撐材料與結構要求，同時抗風防災的往往也存在瓶頸，特別是通過接管所連接的上下層管道式光生物反應器，由于存在最大的水位勢能差，以及水流方向的360°急劇改變，極易出現接管的接口滲漏、破口等現象。
4、為了同步快速進行建設與工程的實施，往往采用單體基座。特別是在室外新開發的區域，不同區塊具有不同的沉降效應，不同時期產生不同負荷導致的不同底質不均一沉降的問題而出現基座上的支架不穩定，鑒于垂直的支架對于地面的直接壓力最大，產生的沉降作用也大，垂直的支架上布設管道式光生物反應器在風雨的影響下，出現左右搖晃，偏離重心，甚至于倒架；垂直的支架對于地面的沉降，引起不同位置基座的存在不同的穩定性及沉降性而影響管道式光生物反應器水平位移，可能引發連片相鄰的多層光生物反應器管道在空間分布錯亂，而影響到其中培養液的連通，引起局部空腔的出現，影響光合作用的效率及死細胞的貼壁沉積。
5、長期的室外培育，將出現大量的灰塵沉積，采用水沖洗時，上層管道式光生物反應器的污水直接滴到下層管道式光生物反應器，影響沖洗效果，進而影響管道式光生物反應器的透光率。如何保證規模化培養雨生紅球藻的生產安全性、簡明的管理與光資源的高效利用，在一定程度上影響室外光生物反應器培養模式的可持續高效發展。。
技術實現思路
1、鑒于以上所述現有技術需求，本發明提供一種室外光生物反應器規模化培育雨生紅球藻裝置與方法。通過如下技術方案予以實現：
2、一種室外光生物反應器規模化培育雨生紅球藻的裝置，包括人字形支架、管道式光生物反應器、藻液儲存罐、加液管、蠕動泵、基座連通段、基座、u型接管和采集管，所述基座設置若干，相鄰基座間通過基座連通段相互連接形成整體結構；所述基座上設置有人字形支架；所述多個管道式光生物反應器以橫向平行的方式布置并固定于所述人字形支架的兩個側面上；同一水平高度的管道式光生物反應器的端部通過所述u型接管相互連接，形成連續的培養液流路；所述培養液流路的近地面端連接藻液儲存罐和蠕動泵，通過蠕動泵驅動培養液在所述流路中循環流動，所述藻液儲存罐還連接有加液管和采集管。
3、優選的，所述基座為長方體混凝土，所述基座連通段為鋼筋混凝土。
4、優選的，所述人字形支架上有嵌合口，管道式光生物反應器安裝在嵌合口上。
5、優選的，所述蠕動泵與管道式光生物反應器間通過帶開關的接管連接。
6、優選的，所述人字形支架與地面的夾角為45°-75°。
7、本發明還提供一種使用上述裝置規模化培育雨生紅球藻的方法，包括以下步驟：
8、（1）向所述培養液流路中注入含有雨生紅球藻的培養液；
9、（2）啟動所述蠕動泵，使培養液在流路中循環流動；
10、（3）控制培養條件，使雨生紅球藻生長；
11、（4）當雨生紅球藻生長至目標濃度時，進行采收。
12、優選的，在注入培養液前，對所述管道式光生物反應器進行消毒處理。
13、優選的，在采收后，向所述培養液流路中補充營養液，以進行連續培養。
14、優選的，通過調節所述蠕動泵的流速來控制培養液在流路中的流動狀態。
15、優選的，所述管道式光生物反應器為東西方向布設。
16、本發明的有益效果為：
17、1.?結構穩固，抗沉降能力強：相互連接的斜向受力的基座具有優異的抗沉降性能，確保裝置在新建的場地、負荷不一致和滿負荷條件下不易斷裂或位移。
18、2.?無水位差的u型接管接口可降低水流沖擊力，減少局部受力導致的整體結構失效，適用于規模化培養系統。直徑與間距調節，布局于高海拔地區的光生物反應器，具有充分的光資源，同時需要承擔風荷載大（＞20m/s）的挑戰。
19、3.?人字型的結構所形成的穩定三角形，構成相互支撐而穩定的培養循環系統，能有效形成了抗風結構，減少了結構的晃動，雨生紅球藻培養區的使用壽命率提高70%-80%。
20、4.?經濟實用，適用性廣：連接的斜向受力的基座抵抗沉降，使用壽命長達5-8年，遠高于傳統單直立柱培養方法（1-2年需更換調整），同時避免使用有水位差的u型接管接口呈連續的密封的管道，提高了循環連續培養的成功率。
1.一種室外光生物反應器規模化培育雨生紅球藻的裝置，其特征在于，包括人字形支架（1）、管道式光生物反應器（3）、藻液儲存罐（5）、加液管（6）、蠕動泵（7）、基座連通段（8）、基座（9）、u型接管（10）和采集管（11），所述基座（9）設置若干，相鄰基座（9）間通過基座連通段（8）相互連接形成整體結構；所述基座（9）上設置有人字形支架（1）；所述多個管道式光生物反應器（3）以橫向平行的方式布置并固定于所述人字形支架（1）的兩個側面上；同一水平高度的管道式光生物反應器（3）的端部通過所述u型接管（10）相互連接，形成連續的培養液流路；所述培養液流路的近地面端連接藻液儲存罐（5）和蠕動泵（7），通過蠕動泵（7）驅動培養液在所述流路中循環流動，所述藻液儲存罐（5）還連接有加液管（6）和采集管（11）。
2.根據權利要求1所述的室外光生物反應器規模化培育雨生紅球藻的裝置，其特征在于：所述基座（9）為長方體混凝土，所述基座連通段（8）為鋼筋混凝土。
3.根據權利要求1所述的室外光生物反應器規模化培育雨生紅球藻的裝置，其特征在于：所述人字形支架（1）上有嵌合口（2），管道式光生物反應器（3）安裝在嵌合口（2）上。
4.根據權利要求1所述的室外光生物反應器規模化培育雨生紅球藻的裝置，其特征在于：所述蠕動泵（7）與管道式光生物反應器（3）間通過帶開關的接管（4）連接。
5.根據權利要求1所述的室外光生物反應器規模化培育雨生紅球藻的裝置，其特征在于：所述人字形支架（1）與地面的夾角為45°-75°。
6.一種使用如權利要求1-5任一項所述裝置規模化培育雨生紅球藻的方法，其特征在于，包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的規模化培育雨生紅球藻的方法，其特征在于，在注入培養液前，對所述管道式光生物反應器（3）進行消毒處理。
8.根據權利要求6所述的規模化培育雨生紅球藻的方法，其特征在于，在采收后，向所述培養液流路中補充營養液，以進行連續培養。
9.根據權利要求6所述的規模化培育雨生紅球藻的方法，其特征在于，通過調節所述蠕動泵（7）的流速來控制培養液在流路中的流動狀態。
10.根據權利要求6所述的規模化培育雨生紅球藻的方法，其特征在于，所述管道式光生物反應器（3）為東西方向布設。