一種電絮凝-氣浮聯(lián)用的微藻連續(xù)收獲裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種連續(xù)式微藻收獲的裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微藻的收獲成本過高一直是制約其大規(guī)模生產(chǎn)的瓶頸問題之一，目前微藻收獲的主要方法有膜過濾，離心及絮凝等。膜過濾法不僅生產(chǎn)效率很低，而且膜易污染堵塞，膜的再生或更新的成本也很高。因此不適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。離心是較為常用的方法，雖無需添加其它化學(xué)試劑，但是操作復(fù)雜，能耗大，成本高。中國發(fā)明專利“一種管式離心機(jī)微藻收集裝置(CN201220618371.2)”公開了一種管式離心機(jī)微藻收集裝置，其技術(shù)方案要點(diǎn)是:借助離心過濾從藻液中排除液體，藻液被引入一快速旋轉(zhuǎn)的網(wǎng)狀套筒中，通過高速離心作用，微藻被留在多孔的網(wǎng)上，液體則受離心作用從網(wǎng)孔中擠出。盡管該裝置結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)置有可拆卸的卸料套筒，提高了微藻的收獲率。但其微藻離心后需要卸料，拆洗和安裝均需要時間，而且離心是一個能耗巨大的過程，無形中增加了微藻的收獲成本，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0003]微藻的絮凝沉淀收獲法近年來也得到重視，例如中國發(fā)明專利“一種微藻絮凝沉降收獲方法(CN201410453206.X)”公開了一種利用季銨鹽陽離子淀粉作為絮凝劑并結(jié)合攪拌的方式使微藻充分絮凝沉降到絮凝罐底部加以收集的方法。盡管該方法工藝簡單，反應(yīng)時間短，絮凝效果好；但是其所需絮凝劑量過多，不僅會增加成本，還會對微藻收獲物以及水體造成一定的污染，每次絮凝都需要較長的靜置時間，不能連續(xù)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種微藻電絮凝-氣浮聯(lián)用的微藻連續(xù)收獲裝置及其方法，實現(xiàn)環(huán)境友好的微藻連續(xù)收獲方法，提高微藻的收獲效率，降低其生產(chǎn)成本。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0006]本發(fā)明所述的裝置包括依次相互連接的電絮凝氣浮區(qū)、收獲區(qū)、出水區(qū)和氣浮系統(tǒng)。
[0007]所述的電絮凝氣浮區(qū)由藻液入口( I)，溶氣釋放口( 2 )，電解板(3 )，擋板(4 )組成。
[0008]所述的收獲區(qū)由刮藻機(jī)(5 )，儲藻池(6 )，收藻口( 7 )，排渣口( 8 )，擋板(9 )組成。
[0009]所述的出水區(qū)由溢水口(17)，排水管(18)組成。
[0010]所述的氣浮系統(tǒng)由溶氣泵進(jìn)水管(10)，蝶閥(11)，溶氣進(jìn)氣管(12)，溶氣泵(13)，溶氣罐(14)，溶氣壓力表(15)，溶氣泵出液管(16)組成。
[0011]本發(fā)明裝置各部分的連接關(guān)系是:藻液入口(I)和溶氣釋放口(2)位于電絮凝氣浮區(qū)的最下方，溶氣釋放口(2)的上方是電解板(3)，電解板(3)的后面是擋板一(4)，擋板一(4)后面為收獲區(qū)，藻液流過擋板(4)進(jìn)入收獲區(qū)，收獲區(qū)頂部是刮藻機(jī)(5)，刮藻機(jī)(5)后下方是儲藻池(6)，收藻口(7)位于儲藻池(6)底部，排渣口(8)位于收獲區(qū)底部，收獲區(qū)后面是擋板二(9)，擋板二(9)后面為出水區(qū)，清水通過擋板二(9)下面的空隙進(jìn)入出水區(qū)，出水區(qū)中部是溢水口(17)，上部是排水管道(18)，底部是溶氣泵進(jìn)水口(10)，溶氣泵進(jìn)水管(10)上安裝有蝶閥(11 )，清水通過溶氣泵進(jìn)水口( 10)進(jìn)入到氣浮系統(tǒng)，溶氣泵進(jìn)水管與溶氣進(jìn)氣管(12)連接，再一同連接到溶氣泵(13)，溶氣泵(13)上端連接溶氣罐(14)，下端連接溶氣泵出液管(16)，溶氣泵出液管(16)上安裝有溶氣壓力表(15)，溶氣泵出液管(16)繼而與溶氣釋放口(2)相連。
[0012]本發(fā)明所述的一種電絮凝-氣浮聯(lián)用的微藻連續(xù)收獲方法按以下步驟。
[0013]步驟I)待收藻液準(zhǔn)備:從微藻光合反應(yīng)系統(tǒng)中按一定流速導(dǎo)出藻液，同時按一定流速從苦鹵水儲罐中導(dǎo)出苦鹵水，藻液與苦鹵水混合物流經(jīng)一個跑道池充分混合，進(jìn)入在跑道池的末端的深槽(為待收藻液)；將藻液與苦鹵水充分混合是為了提高藻液的電導(dǎo)率，降低收獲所需能耗。
[0014]步驟2)微藻絮凝:待收藻類從藻液入口(I)泵入并上升到電解板(3)，被電極釋放出來的鐵的氫氧化物膠體所絮凝。
[0015]步驟3)絮凝微藻氣浮收獲:被絮凝團(tuán)聚的微藻細(xì)胞團(tuán)，被溶氣釋放口(2)釋放出來的微氣泡所吸附上浮，微氣泡上升過程中爆裂產(chǎn)生作用力促使微藻細(xì)胞團(tuán)進(jìn)一步團(tuán)聚，微藻細(xì)胞團(tuán)隨主流流過擋板一(4)進(jìn)入收獲區(qū)，上升至液面，液體表面的微藻被刮藻機(jī)(5)刮入儲藻池(6)，所收集的藻漿通過儲藻池(6)底部的收藻口(7)進(jìn)行收集，送入下一步的脫水烘干工序。
[0016]步驟4)清水排放:收獲區(qū)底部的清水，通過擋板二(9)下部的空隙進(jìn)入出水區(qū)，若液面較高則通過溢水口( 17)，排水管(18)將清水排放(清水排放速度與待收藻液流入速度平衡)，大部分水通過溶氣泵進(jìn)水口(10)進(jìn)入氣浮系統(tǒng)并與溶氣進(jìn)氣管(12)進(jìn)氣混合通過溶氣泵(13) —部分混合液進(jìn)入溶氣罐(14)暫時儲存，一部分通過溶氣泵出液管(16)與溶氣釋放口(2)相連進(jìn)入電絮凝氣浮區(qū)，維持裝置內(nèi)的水位穩(wěn)定。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于。
[0018](I)本發(fā)明創(chuàng)造性地將電絮凝與氣浮分離兩個工藝結(jié)合在一起，在同一裝置內(nèi)完成，省去了一些繁瑣不必要的步驟，大大提高了微藻的收獲效率。該裝置投資少，占地面積小，操作簡單，具有低能耗高效率，環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，便于大規(guī)模生產(chǎn)。
[0019](2)該裝置電解板采用鐵材，且電解板浸入液面下方鉆孔，鉆孔可以增加電板與水體的接觸面積，提高電解效率。而且鐵不像鋁一樣有毒性作用，鐵價格也便宜僅僅是鋁四分之一左右。
[0020](3)溶氣氣浮機(jī)的溶氣釋放口由多個小管口組成，使微氣泡最大面積地覆蓋電解板，其目的是保證溶氣式氣浮產(chǎn)生的微氣泡充分與絮凝體接觸，將其帶到水體表面。
[0021](4)可加入苦鹵水提高電導(dǎo)率，電解產(chǎn)生的氫氧化鎂絮凝體有較強(qiáng)的吸附能力。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為本發(fā)明設(shè)備的右視圖。
[0024]圖中:A為電絮凝氣浮區(qū)，B為收獲區(qū)，C為出水區(qū)，D為氣浮系統(tǒng)。I為藻液入口，2為溶氣釋放口，3為電解板，4為擋板一，5為刮藻機(jī)，6為儲藻池，7為收藻口，8為排渣口，9為擋板二，10為溶氣泵進(jìn)水管，11為蝶閥，12為溶氣進(jìn)氣管，13為溶氣泵，14為溶氣罐，15為溶氣壓力表，16為溶氣泵出液管，17為溢水口，18為排水管。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0026]本發(fā)明所述的裝置如附圖1和附圖2所示。
[0027]本發(fā)明的微藻收獲方法是從微藻光合反應(yīng)系統(tǒng)中按一定按5L/MIN的流速導(dǎo)出藻液，同時按0.01L/MIN的流速從苦鹵水儲罐中導(dǎo)出苦鹵水，藻液與苦鹵水混合物流經(jīng)一個跑道池充分混合，進(jìn)入在跑道池的末端的深槽，是為待收藻液；啟動本發(fā)明的電絮凝-氣浮聯(lián)用的微藻連續(xù)收獲裝置，待收藻液通過藻液入口 I按5.01L/MIN的流速進(jìn)入電絮凝氣浮區(qū)，待裝置內(nèi)的液面剛好沒過電解板時，啟動電絮凝與氣浮裝置，調(diào)節(jié)電絮凝裝置電壓微12伏特、電流強(qiáng)度為20安培、調(diào)節(jié)溶氣泵進(jìn)水管蝶閥11與溶氣泵進(jìn)氣口閥門以及觀察溶氣泵進(jìn)氣速率表來控制進(jìn)水量與溶氣速率，使微氣泡呈密集乳白狀態(tài)，微藻絮凝漂浮在液面，并流經(jīng)收獲區(qū)，通過設(shè)備控制箱啟動刮藻機(jī)，將藻的絮凝物刮入儲藻池，再通過收藻口收獲微藻，送入后續(xù)加工程序。收獲區(qū)底部的清水，通過擋板二(9)下部的空隙進(jìn)入出水區(qū)，若液面較高則通過溢水口(17)，排水管(18)將清水排放，清水排放的流速控制為5.00L/MIN左右，使液面一直維持在刮藻機(jī)的工作區(qū)間。
【主權(quán)項】
1.一種電絮凝-氣浮聯(lián)用的微藻連續(xù)收獲裝置，其特征是包括依次相互連接的電絮凝氣浮區(qū)、收獲區(qū)、出水區(qū)和氣浮系統(tǒng)；電絮凝氣浮區(qū)由藻液入口(1)，溶氣釋放口(2)，電解板(3)，擋板(4)組成；收獲區(qū)由刮藻機(jī)(5)，儲藻池(6)，收藻口(7)，排渣口(8)，擋板(9)組成；出水區(qū)由溢水口(17)，排水管(18)組成；氣浮系統(tǒng)由溶氣泵進(jìn)水管(10)，蝶閥(11)，溶氣進(jìn)氣管(12)，溶氣泵(13)，溶氣罐(14)，溶氣壓力表(15)，溶氣泵出液管(16)組成； 藻液入口(I)和溶氣釋放口(2)位于電絮凝氣浮區(qū)的最下方，溶氣釋放口(2)的上方是電解板(3)，電解板(3)的后面是擋板一(4)，擋板一(4)后面為收獲區(qū)，藻液流過擋板(4)進(jìn)入收獲區(qū)，收獲區(qū)頂部是刮藻機(jī)(5)，刮藻機(jī)(5)后下方是儲藻池(6)，收藻口(7)位于儲藻池(6)底部，排渣口(8)位于收獲區(qū)底部，收獲區(qū)后面是擋板二(9)，擋板二(9)后面為出水區(qū)，清水通過擋板二(9)下面的空隙進(jìn)入出水區(qū)，出水區(qū)中部是溢水口(17)，上部是排水管道(18)，底部是溶氣泵進(jìn)水口( 10)，溶氣泵進(jìn)水管(10)上安裝有蝶閥(11)，清水通過溶氣泵進(jìn)水口( 10)進(jìn)入到氣浮系統(tǒng)，溶氣泵進(jìn)水管與溶氣進(jìn)氣管(12)連接，再一同連接到溶氣泵(13)，溶氣泵(13)上端連接溶氣罐(14)，下端連接溶氣泵出液管(16)，溶氣泵出液管(16)上安裝有溶氣壓力表(15)，溶氣泵出液管(16)繼而與溶氣釋放口(2)相連。
2.一種電絮凝-氣浮聯(lián)用的微藻連續(xù)收獲方法，其特征是按以下步驟: 步驟I):從微藻光合反應(yīng)系統(tǒng)中按一定流速導(dǎo)出藻液，同時按一定流速從苦鹵水儲罐中導(dǎo)出苦鹵水，藻液與苦鹵水混合物流經(jīng)一個跑道池充分混合，進(jìn)入在跑道池的末端的深槽； 步驟2):待收藻類從藻液入口(I)泵入并上升到電解板(3)，被電極釋放出來的鐵的氫氧化物膠體所絮凝； 步驟3):被絮凝團(tuán)聚的微藻細(xì)胞團(tuán)，被溶氣釋放口(2)釋放出來的微氣泡所吸附上浮，微氣泡上升過程中爆裂產(chǎn)生作用力促使微藻細(xì)胞團(tuán)進(jìn)一步團(tuán)聚，微藻細(xì)胞團(tuán)隨主流流過擋板一(4)進(jìn)入收獲區(qū)，上升至液面，液體表面的微藻被刮藻機(jī)(5)刮入儲藻池(6)，所收集的藻漿通過儲藻池(6)底部的收藻口(7)進(jìn)行收集，送入下一步的脫水烘干工序； 步驟4):收獲區(qū)底部的清水，通過擋板二(9)下部的空隙進(jìn)入出水區(qū)，若液面較高則通過溢水口( 17)，排水管(18)將清水排放，清水排放速度與待收藻液流入速度平衡，大部分水通過溶氣泵進(jìn)水口( 10)進(jìn)入氣浮系統(tǒng)并與溶氣進(jìn)氣管(12)進(jìn)氣混合通過溶氣泵(13) —部分混合液進(jìn)入溶氣罐(14)暫時儲存，一部分通過溶氣泵出液管(16)與溶氣釋放口(2)相連進(jìn)入電絮凝氣浮區(qū)，維持裝置內(nèi)的水位穩(wěn)定。
【專利摘要】一種電絮凝-氣浮聯(lián)用的微藻連續(xù)收獲裝置及其方法，包含依次相互連接的電絮凝氣浮區(qū)、收獲區(qū)、出水區(qū)和氣浮系統(tǒng)。將藻液與苦鹵水混合物流經(jīng)一個跑道池充分混合，進(jìn)入在跑道池的末端的深槽；待收藻類從藻液入口泵入并上升到電解板，被電極釋放出來的鐵的氫氧化物膠體所絮凝；被絮凝團(tuán)聚的微藻細(xì)胞團(tuán)，被溶氣釋放口釋放的微氣泡吸附上浮，并促使微藻細(xì)胞團(tuán)進(jìn)一步團(tuán)聚，流入收獲區(qū)，經(jīng)刮藻機(jī)刮入儲藻池，送入脫水烘干工序；收獲區(qū)底部的清水，通過擋板二下部的空隙進(jìn)入出水區(qū)。本發(fā)明大大提高了微藻的收獲效率。該裝置投資少，占地面積小，操作簡單，具有低能耗高效率，環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
【IPC分類】C02F9-06
【公開號】CN104803523
【申請?zhí)枴緾N201510169188
【發(fā)明人】劉玉環(huán), 王允圃, 鄒亞文, 巫小丹, 阮榕生, 鄭洪立, 萬益琴, 彭紅, 劉君英
【申請人】南昌大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月13日