1.藻類培養設備設計

1.立柱式反應器（一）

2. 立柱式反應器（二）

3. 跑道池反應器

4. 堆疊式管式藻類反應器

5. 螺旋式反應器

6.藻類規模化培養構想

2.培藻房設計

根據實際占地和要求設計

3.培養架設計

根據實際占地和要求設計

工藝流程

一級培養：主要用于保種，主要用的儀器是錐形瓶，其能夠完全消毒，所以應用在保種上面特别多。

二級培養：主要是用塑料白桶（聚丙烯材料），生産上也用20L的飲水桶，但是瓶口小，操作不方便，消毒也不徹底；而用氧氣袋又易破裂。在南方經常可以見到用玻璃制作的大型魚缸和氧氣袋。

三級培養：主要有小型的10 m3、20 m3、30m3左右的室内水泥池，采光良好，白色透明玻璃鋼瓦或塑料薄膜于車間頂部用于培育藻種。

培藻過程中所有的容器和工具，比如錐形瓶、礦泉水桶、攪拌棒等必須經過去污漬、肥皂等刷洗，之後再用消毒後的蒸餾水沖洗3-4遍。

消毒的方法一般有加熱消毒法、化學試劑消毒法、紫外線消毒法。

一般小型儀器用加熱消毒法，比如錐形瓶，方法是在錐形瓶瓶口放一培養皿，瓶中加水，煮沸，煮沸完之後，用牛皮紙或紗布包住，備用，這種方法能殺死營養體的部分芽孢。

大型儀器、工具、培養池用化學藥品消毒（漂白粉、酒精、高錳酸鉀、鉻酸洗液等），漂白粉的有效氯含量一般是30-35%，漂白精的有效氯的含量是漂白粉的2倍，消毒時按1/10000-3/10000的含量配成水溶液，浸泡容器、工具半小時，再用消毒水沖洗3-4次（消毒水既是煮沸、沉澱、過濾其中的水）。

水泥池的消毒可配成高濃度的漿糊狀漂白溶液，淋灑池壁，半小時後用消毒水沖洗幹淨。也可以用較低含量的漂白粉進行全池浸泡後，用消毒水沖洗，停放12小時後才可使用。

酒精消毒一般用于人為操作，如在活化藻種、搖瓶或者攪拌的時候，塗抹手，消毒小的儀器上使用。酒精一般是配置成70-75%左右，殺菌效果是最顯著的，使生物蛋白脫水變性凝固，故有殺菌效果。

海水的消毒，一般海水的消毒有過濾和加入化學消毒劑法。因為海水消毒主要用于三級培養，三級大規模培養時候主要用于殺滅有害生物，處理水必須無毒，對培養藻類的生長繁殖影響不大。水消毒必須簡單、經濟、易行，不然大規模運水特别多的時候培藻成本會加大。

補充：消毒海水時可根據培養的目的和方式選用以下方法之一。

1、加熱消毒法：經沉澱、過濾的海水，一般加溫至90℃左右維持5分鐘或達到沸騰即可。由于海水中的一些對藻類生長有促進作用的有機物在高溫時易遭破壞，所以加溫時間不宜太長。

2、過濾除菌法：把經沉澱的海水先經砂濾，把大型生物和非生物雜質去除，再用陶瓷過濾罐過濾，除去微小生物。

3、次氯酸鈉消毒法：按每立方米海水20毫克有效氯的量加入次氯酸鈉溶液，充氣10分鐘後停氣，經6~7小時消毒後，按每立方米水體25克的量加入硫代硫酸鈉，強充氣4~6小時，用硫酸-碘化鉀-澱粉溶液測試，若無餘氯即可使用。

4、紫外線消毒：有成型的紫外線消毒器可供選用。但此法不易殺滅較大的浮遊動物。最好和過濾法結合使用。

主要消毒方式是過濾除菌消毒，沉澱後的海水經過紗慮池紗慮大型的生物及非生物雜質出去，再經陶瓷過濾罐過濾，除去微小生物，也可兩次紗慮，兩次紗慮也可以起到比較好的效果。

漂白粉和漂白液消毒的時候，向水中加入漂白粉和漂白液，用硫代硫酸鈉中和餘氯，中和餘氯的過程以及操作流程的具體步驟如下：

氯含量測定

方法一：硫代硫酸鈉滴定法

需要的物品:

1%碘化鉀溶液 (1 g溶于100ml水中)

1.58%硫代硫酸鈉溶液 (1.58g溶于100ml水中 )

HCI 37%

樣品溶于一定數量的水中的溶液（即稀釋一定倍數）

程序

在滴定瓶中加50ml碘化鉀溶液，0.25ml HCI 和1ml樣品溶液，這時候瓶中溶液應該變為褐色用硫代硫酸鈉滴定，直到瓶中溶液變為澄清（沒有顔色）。

每ml硫代硫酸鈉可以中和3.55ppt的氯樣品溶液的氯濃度 = 硫代硫酸鈉的毫升數×3.55 ×100/1000(%) 樣品的氯含量=樣品溶液的氯濃度×樣品稀釋倍數

方法二

1． 試劑

（1）KI溶液：10%。

（2）澱粉溶液：0.5%。 稱取0.5克可溶性澱粉于小燒杯中，用少量水攪勻後加入 100ml的沸水中，加入後不斷攪拌，并煮沸至溶液透明為止。加熱時間不易過長且應迅速冷卻，以免降低澱粉指示劑的靈敏性能。如需久存，可加入少量的HgI2或ZnCl2等防腐劑。

（3）H2SO4溶液：2 mol/L。

（4）K2Cr2O7标準溶液：0.1000 mol/L。将K2Cr2O7在150-180℃烘幹2小時，放入幹燥器中冷卻至室溫。準确稱取1.2258克于100ml燒杯中，加蒸餾水溶解後轉入250ml容量瓶中，用水稀釋至刻度充分搖勻。

（5）Na2S2O3溶液：0.1 mol/L。将12.5克Na2S2O3 ·5H2O溶解在500毫升新煮沸冷卻後的水中，加入0.1克碳酸鈉，儲于棕色瓶中并搖勻，保存于暗處一周後标定使用。（低濃度的溶液需稀釋）

（6）丙二酸：20%溶液。

實驗步驟

（1） 硫代硫酸鈉溶液的标定

用25毫升移液管吸取0.1000 mol/L重鉻酸鉀标準溶液三份，分别置于250毫升碘量瓶中，加入5毫升6N鹽酸、5毫升20%KI，搖勻後在暗處放置約5min，待反應完全，用100毫升水稀釋。用硫代硫酸鈉溶液滴定至溶液由棕色到綠黃色，加入2毫升0.5%澱粉指示劑，繼續滴定至溶液由藍色至亮綠色即為終點。根據消耗的硫代硫酸鈉溶液的毫升數計算其濃度。（低濃度的溶液标定類似）

（2） 有效氯含量的測定

取10毫升待測消毒溶液，置于250毫升碘量瓶中，加入2 mol/L 硫酸 10毫升，10%碘化鉀溶液10毫升，此時溶液出現棕色。蓋上蓋并振搖混勻後加蒸餾水數滴于碘量瓶蓋緣，在暗處放置約5min。打開蓋，讓蓋緣蒸餾水流入瓶内。用硫代硫酸鈉溶液（裝于25毫升棕色滴定管中）滴定遊離碘，邊滴邊搖勻，待溶液呈淺棕黃色時，加入10滴0.5%澱粉指示劑，溶液立即變藍色，繼續滴定至溶液由藍色至無色即為終點。記錄消耗的硫代硫酸鈉溶液的毫升數（V，ml）。 重複測3次，取3次平均值進行以下計算。 因1 mol/L硫代硫酸鈉标準溶液

營養鹽

接下來說一下營養鹽的加法。以金藻為例，金藻的生長繁殖過程中必須每個營養元素都有一個最低量，如果低于這個最低量，生長繁殖則會受到抑制，如果某種營養的含量過高也會對藻類産生毒害作用，甚至死亡，因為含量過高會破壞滲透壓系統，讓藻脫水死亡。

今天我跟大家說一下金藻的營養鹽，一般主要的營養鹽配方是F/2，營養鹽有大量元素、微量元素以及維生素，大量元素一般都是硝酸鈉（NaNO3）、磷酸二氫鈉（ NaH2PO4），微量元素有鋅（Zn）、錳（Mn）、钼（Mo）、钴（Co）、銅（Cu）、鐵(Fe)，維生素有維生素B1（VB1）：主要是輔助糖類代謝，對能量起到積極的作用、維生素B12（VB12）：有利于鐵的利用，促進代謝等發育成熟、維生素B6（VB6）：活化多種酶，有助于VB12的吸收等、生物素（VBH）：脂肪和蛋白正常代謝不可或缺的物質，是一種維持生長、繁殖的營養素。

培藻過程中如果是人工繁殖時，在光照、營養鹽、PH适合的情況它會非常大規模的繁殖。此時，水體中的二氧化碳會成為藻類繁殖的限制因子。現在金藻和其它藻在人工繁殖的時候，碳源的補充是非常重要的，因為其它營養鹽可以通過正交分解得出最優的含量，而在藻體繁殖過程中光合作用需要大量的二氧化碳，從而導緻碳源的需求量增大，這時根據情況人為補充碳源的話會起到非常好的繁殖效果，可通過氣石、攪拌等方式補充二氧化碳。

培藻過程中如果是人工繁殖時，在光照、營養鹽、PH适合的情況它會非常大規模的繁殖。此時，水體中的二氧化碳會成為藻類繁殖的限制因子。現在金藻和其它藻在人工繁殖的時候，碳源的補充是非常重要的，因為其它營養鹽可以通過正交分解得出最優的含量，而在藻體繁殖過程中光合作用需要大量的二氧化碳，從而導緻碳源的需求量增大，這時根據情況人為補充碳源的話會起到非常好的繁殖效果，可通過氣石、攪拌等方式補充二氧化碳。

培養金藻的時候，一般一、二級用康維方，康維方一般基于F/2配方基礎上的一個配方，而三級培養的時候用金藻培養液。

金藻培養液：硝酸鈉溶液：磷酸二氫鉀溶液:檸檬酸鐵氨=100：10：1，1000ml滅菌海水。

在三級培養的時候，營養鹽的添加都是1:1000的添加，就是1毫升的營養鹽添加到1L的水體中。在生産時可以為了生産等便利，可以放大配方比例，在大規模的培養中1：10000的添加也是可以的。實驗結果當然是1:1000最好，但是實驗和實際生産中肯定有一定的誤差，在實際生産中1:10000也可以正常的培育出高密度的金藻。當然在大規模的培養中1：10000的添加，起到的效果稍微差一點，但也不會差到哪裡去。

接種

接下來就是接種，接種其實也是一個很簡單的操作，接下來我簡單說明下。

金藻在二級培養（高密度擴大培養的時候），能達到700——800萬個cell/ML，扁藻能達到100——150萬個cell/ML，小球藻也能達到1000萬個cell/ML。

接種就是把作為藻種的藻液接入新配好的培養液中，進行豐富培養。

接種的過程雖然簡單，但要注意藻種的質量、藻種的密度、接入藻液的數量以及接種的時間等問題。

藻種的質量我們可以根據藻細胞運動、附壁、沉澱、鏡檢顔色，觀察它的質量好壞。金藻是金褐色，矽藻是呈黃褐色，綠藻是鮮綠色，有運動能力會上浮，沒有運動能力均勻漂浮在水中。

附壁和沉澱：好的藻種一般沒有明顯的附壁，如果藻種受到環境因子等各方面的不适宜條件的時候，會大量的聚集沉澱。

鏡檢的時候一般都是觀察顔色和運動，有無雜藻，有無大的原生動物和蟲子，水體中的藻種是否過關。

接藻的時候，金藻培育從二級向三級接的時候，金藻藻細胞達到250萬/毫升的時候就可以接種了。

一級培養或小型培養可以是1:2或者1:3的接種，二級培養或生産培養可以是1:10、1:20、1:40的接種也可以正常生長。剛說的這些，1:20不清楚，我舉一些簡單的例子，假設5000Ml的錐形瓶，培養5000ML的藻液，可以接種1個 20L的礦泉水桶，3個20L的礦泉水桶可以接種1m3的保種池，1m3米的保種池可以接種2個5m3的生産池。

接種時間一般選擇在早上的8:00——10:00，這時候選擇接種是因為藻體的活性随着光照、環境溫度的上升，活性是最好的，接種的時候它能夠快速的進入到指數生長期。

培養工藝，金藻培養有一次性施肥、混合營養鹽的施肥和碳酸氫鈉分批次的施肥。金藻在國内現在應該是開放式半連續培養。

日常管理

日常管理是非常重要的一塊，跟消毒一樣。比如你培養了30m3的水池，如果你培養時從顔色等感覺還行，突然之間有可能全部死亡，可能是你日常管理不規範、不細緻，引起雜菌繁殖和無法探知的原因導緻培養的藻體全部死亡。

首先日常管理的第一步，攪拌和充氣，就像一級培養，一級培養就是保種，我會在保種間每天3次（早、中、晚）搖晃錐形瓶，使其均勻分布，不會粘黏器壁。二級培養需要增加氣石來補充二氧化碳的量，或者搖晃容器。三級培養需要攪拌棒和氣石給金藻補充二氧化碳搖晃、攪拌和充氣一般都是補充二氧化碳，防治藻之間産生菌膜，還有均勻受光、池底、礦泉水桶裡面的藻類上浮獲得光照。

攪拌充氣最好每天定時進行三次，每次大約在半分鐘左右就可以了。

調節光照這塊，一般的藻類不能忍受強烈的直射光照，車間頂部一般都是用透明玻璃鋼瓦采光。光弱的時候需要增加人工的光源，如日光燈、碘鎢燈。

根據藻種所需的最适光照強度範圍，1w的燈大概是12.6Lx左右的能量，像金藻需要的最适光照強度（球等鞭金藻7000-9000，湛江等邊金藻5000-11000）可以根據燈光計算出來所需多少瓦燈，直接補充多少的光照就可以正常生長。

高溫不利于生長，夏季室内培養的時候一般需要通風降溫，通風降溫在北方一般夏季用風扇，北方冬天氣溫低，一般室外也不能培養，室内一般采取水暖、氣暖等措施來供暖。

有條件的車間，會在天窗加蓋紗窗布，防止蚊蟲進入，在藻體的水體中産卵。如果發現其産卵或昆蟲的屍體，需要及時撈掉。刮大風的時候要盡量避免泥土、雜物等吹入培養池、因為泥土裡面含有大量的細菌等。

生長情況

最後一般都是生長情況的觀察。

生長情況的觀察首先是觀察顔色。金藻生長良好時呈金褐色。接種後，随着藻類的細胞濃度逐漸增加，正常情況顔色由淺變深。若顔色由深變淺則可能是由于環境因子不适宜引起的；若出現其他顔色，如藍色、黃色、乳白色等，說明被其它污染了。

藻體顔色保持原色的時候說明藻體沒有死亡，可能還在休眠，藻體是有自我保護機制得，有可能是環境因子導緻藻體自我保護了，如果環境較好的時候，活化一下，藻種還能正常生長。但如果藻體變成灰白色說明藻體已經開始死亡、腐敗。

接下來從藻種的運動和沉澱來看，金藻在顯微鏡下觀察時有鞭毛，但運動緩慢，一般不會迅速上浮，而是形成趨光帶，細胞群成線狀上浮。當環境不适時，藻類會下沉形成沉澱，當環境變好時則上浮。如果在環境條件正常時藻液大量沉底，出現沉澱，而且經過攪拌後又很快下沉，則是不正常現象。沉澱藻體的顔色如果保持原色，說明還沒有死亡，有可能恢複正常生長。如果藻體變成灰白色，則藻類已死亡。這就是我剛才說的藻體顔色判斷時候可能出現的情況。造成藻類沉澱的原因是多方面的，但主要的原因是環境不良或營養不足使藻類的生長受到抑制。

還有一個附壁現象，金藻我在培養的時候很少出現附壁現象，我在培養的時候扁藻、綠藻很容易出現附壁，聚集成團之後沉底的情況。如果聚集沉澱有可能是菌膜，即生物污染物（有細菌大量繁殖的時候，藻細胞可由菌膜互相粘黏而形成團塊狀）。

最後一步就是藻體培育成功之後的采收，采收現在一般都是用水泵直接抽取藻液，然後進行超濾過濾，最後收集濃縮藻液。現在的濃縮技術有抽濾、聚沉、上浮等。

單胞藻營養配方

配方來自于中國科學院海洋研究所海洋生物種質庫真實性有待考證。

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