CN104803523B - 一种电絮凝-气浮联用的微藻连续收获装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种电絮凝‑气浮联用的微藻连续收获装置及其方法，包含依次相互连接的电絮凝气浮区、收获区、出水区和气浮系统。将藻液与苦卤水混合物流经一个跑道池充分混合，进入在跑道池的末端的深槽；待收藻类从藻液入口泵入并上升到电解板，被电极释放出来的铁的氢氧化物胶体所絮凝；被絮凝团聚的微藻细胞团，被溶气释放口释放的微气泡吸附上浮，并促使微藻细胞团进一步团聚，流入收获区，经刮藻机刮入储藻池，送入脱水烘干工序；收获区底部的清水，通过挡板二下部的空隙进入出水区。本发明大大提高了微藻的收获效率。该装置投资少，占地面积小，操作简单，具有低能耗高效率，环保的优点，适合大规模生产。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域，涉及一种连续式微藻收获的装置及其方法。
背景技术
微藻的收获成本过高一直是制约其大规模生产的瓶颈问题之一，目前微藻收获的主要方法有膜过滤，离心及絮凝等。膜过滤法不仅生产效率很低，而且膜易污染堵塞，膜的再生或更新的成本也很高。因此不适合产业化生产应用。离心是较为常用的方法，虽无需添加其它化学试剂，但是操作复杂，能耗大，成本高。中国发明专利“一种管式离心机微藻收集装置（CN201220618371.2）”公开了一种管式离心机微藻收集装置，其技术方案要点是：借助离心过滤从藻液中排除液体，藻液被引入一快速旋转的网状套筒中，通过高速离心作用，微藻被留在多孔的网上，液体则受离心作用从网孔中挤出。尽管该装置结构简单，设置有可拆卸的卸料套筒，提高了微藻的收获率。但其微藻离心后需要卸料，拆洗和安装均需要时间，而且离心是一个能耗巨大的过程，无形中增加了微藻的收获成本，不利于工业化生产。
微藻的絮凝沉淀收获法近年来也得到重视，例如中国发明专利“一种微藻絮凝沉降收获方法（CN201410453206.X）”公开了一种利用季铵盐阳离子淀粉作为絮凝剂并结合搅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。尽管该方法工艺简单，反应时间短，絮凝效果好；但是其所需絮凝剂量过多，不仅会增加成本，还会对微藻收获物以及水体造成一定的污染，每次絮凝都需要较长的静置时间，不能连续化生产。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种微藻电絮凝-气浮联用的微藻连续收获装置及其方法，实现环境友好的微藻连续收获方法，提高微藻的收获效率，降低其生产成本。
本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明所述的装置包括依次相互连接的电絮凝气浮区、收获区、出水区和气浮系统。
所述的电絮凝气浮区由藻液入口（1），溶气释放口（2），电解板（3），挡板（4）组成。
所述的收获区由刮藻机（5），储藻池（6），收藻口（7），排渣口（8），挡板（9）组成。
所述的出水区由溢水口（17），排水管（18）组成。
所述的气浮系统由溶气泵进水管（10），蝶阀（11），溶气进气管（12），溶气泵（13），溶气罐（14），溶气压力表（15），溶气泵出液管（16）组成。
本发明装置各部分的连接关系是：藻液入口（1）和溶气释放口（2）位于电絮凝气浮区的最下方，溶气释放口（2）的上方是电解板（3），电解板（3）的后面是挡板一（4），挡板一（4）后面为收获区，藻液流过挡板（4）进入收获区，收获区顶部是刮藻机（5），刮藻机（5）后下方是储藻池（6），收藻口（7）位于储藻池（6）底部，排渣口（8）位于收获区底部，收获区后面是挡板二（9），挡板二（9）后面为出水区，清水通过挡板二（9）下面的空隙进入出水区，出水区中部是溢水口（17），上部是排水管道（18），底部是溶气泵进水口（10），溶气泵进水管（10）上安装有蝶阀（11），清水通过溶气泵进水口（10）进入到气浮系统，溶气泵进水管与溶气进气管（12）连接，再一同连接到溶气泵（13），溶气泵（13）上端连接溶气罐（14），下端连接溶气泵出液管（16），溶气泵出液管（16）上安装有溶气压力表（15），溶气泵出液管（16）继而与溶气释放口（2）相连。
本发明所述的一种电絮凝-气浮联用的微藻连续收获方法按以下步骤。
步骤1）待收藻液准备：从微藻光合反应系统中按一定流速导出藻液，同时按一定流速从苦卤水储罐中导出苦卤水，藻液与苦卤水混合物流经一个跑道池充分混合，进入在跑道池的末端的深槽（为待收藻液）；将藻液与苦卤水充分混合是为了提高藻液的电导率，降低收获所需能耗。
步骤2）微藻絮凝：待收藻类从藻液入口（1）泵入并上升到电解板（3），被电极释放出来的铁的氢氧化物胶体所絮凝。
步骤3）絮凝微藻气浮收获：被絮凝团聚的微藻细胞团，被溶气释放口（2）释放出来的微气泡所吸附上浮，微气泡上升过程中爆裂产生作用力促使微藻细胞团进一步团聚，微藻细胞团随主流流过挡板一（4）进入收获区，上升至液面，液体表面的微藻被刮藻机（5）刮入储藻池（6），所收集的藻浆通过储藻池（6）底部的收藻口（7）进行收集，送入下一步的脱水烘干工序。
步骤4）清水排放：收获区底部的清水，通过挡板二（9）下部的空隙进入出水区，若液面较高则通过溢水口（17），排水管（18）将清水排放（清水排放速度与待收藻液流入速度平衡），大部分水通过溶气泵进水口（10）进入气浮系统并与溶气进气管（12）进气混合通过溶气泵（13）一部分混合液进入溶气罐（14）暂时储存，一部分通过溶气泵出液管（16）与溶气释放口（2）相连进入电絮凝气浮区，维持装置内的水位稳定。
本发明的优点在于。
（1）本发明创造性地将电絮凝与气浮分离两个工艺结合在一起，在同一装置内完成，省去了一些繁琐不必要的步骤，大大提高了微藻的收获效率。该装置投资少，占地面积小，操作简单，具有低能耗高效率，环保的优点，便于大规模生产。
（2）该装置电解板采用铁材，且电解板浸入液面下方钻孔，钻孔可以增加电板与水体的接触面积，提高电解效率。而且铁不像铝一样有毒性作用，铁价格也便宜仅仅是铝四分之一左右。
（3）溶气气浮机的溶气释放口由多个小管口组成，使微气泡最大面积地覆盖电解板，其目的是保证溶气式气浮产生的微气泡充分与絮凝体接触，将其带到水体表面。
（4）可加入苦卤水提高电导率，电解产生的氢氧化镁絮凝体有较强的吸附能力。
附图说明
图1为本发明设备的结构示意图。
图2为本发明设备的右视图。
图中：A为电絮凝气浮区，B为收获区，C为出水区，D为气浮系统。1为藻液入口，2为溶气释放口，3为电解板，4为挡板一，5为刮藻机，6为储藻池，7为收藻口，8为排渣口，9为挡板二，10为溶气泵进水管，11为蝶阀，12为溶气进气管，13为溶气泵，14为溶气罐，15为溶气压力表，16为溶气泵出液管，17为溢水口，18为排水管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明所述的装置如附图1和附图2所示。
本发明的微藻收获方法是从微藻光合反应系统中按一定按5L/MIN的流速导出藻液，同时按0.01L/MIN的流速从苦卤水储罐中导出苦卤水，藻液与苦卤水混合物流经一个跑道池充分混合，进入在跑道池的末端的深槽，是为待收藻液；启动本发明的电絮凝-气浮联用的微藻连续收获装置， 待收藻液通过藻液入口1按5.01L/MIN的流速进入电絮凝气浮区，待装置内的液面刚好没过电解板时，启动电絮凝与气浮装置，调节电絮凝装置电压微12伏特、电流强度为20安培、调节溶气泵进水管蝶阀11与溶气泵进气口阀门以及观察溶气泵进气速率表来控制进水量与溶气速率，使微气泡呈密集乳白状态，微藻絮凝漂浮在液面，并流经收获区，通过设备控制箱启动刮藻机，将藻的絮凝物刮入储藻池，再通过收藻口收获微藻，送入后续加工程序。收获区底部的清水，通过挡板二（9）下部的空隙进入出水区，若液面较高则通过溢水口（17），排水管（18）将清水排放，清水排放的流速控制为5.00L/MIN左右，使液面一直维持在刮藻机的工作区间。
Claims (1)
1.一种电絮凝-气浮联用的微藻连续收获方法，所用装置包括依次相互连接的电絮凝气浮区、收获区、出水区和气浮系统；电絮凝气浮区由藻液入口（1），溶气释放口（2），电解板（3），挡板一（4）组成；收获区由刮藻机（5），储藻池（6），收藻口（7），排渣口（8），挡板二（9）组成；出水区由溢水口（17），排水管（18）组成；气浮系统由溶气泵进水口，蝶阀（11），溶气进气管（12），溶气泵（13），溶气罐（14），溶气压力表（15），溶气泵出液管（16）组成；藻液入口（1）和溶气释放口（2）位于电絮凝气浮区的最下方，溶气释放口（2）的上方是电解板（3），电解板（3）的后面是挡板一（4），挡板一（4）后面为收获区，藻液流过挡板一（4）进入收获区，收获区顶部是刮藻机（5），刮藻机（5）后下方是储藻池（6），收藻口（7）位于储藻池（6）底部，排渣口（8）位于收获区底部，收获区后面是挡板二（9），挡板二（9）后面为出水区，清水通过挡板二（9）下面的空隙进入出水区，出水区中部是溢水口（17），上部是排水管（18），底部是溶气泵进水口，溶气泵进水口上安装有蝶阀（11），清水通过溶气泵进水口进入到气浮系统，溶气泵进水管与溶气进气管（12）连接，再一同连接到溶气泵（13），溶气泵（13）上端连接溶气罐（14），下端连接溶气泵出液管（16），溶气泵出液管（16）上安装有溶气压力表（15），溶气泵出液管（16）继而与溶气释放口（2）相连；其特征是按以下步骤：
步骤1）：从微藻光合反应系统中按一定流速导出藻液，同时按一定流速从苦卤水储罐中导出苦卤水，藻液与苦卤水混合物流经一个跑道池充分混合，进入在跑道池的末端的深槽；
步骤2）：待收藻类从藻液入口（1）泵入并上升到电解板（3），被电极释放出来的铁的氢氧化物胶体所絮凝；
步骤3）：被絮凝团聚的微藻细胞团，被溶气释放口（2）释放出来的微气泡所吸附上浮，微气泡上升过程中爆裂产生作用力促使微藻细胞团进一步团聚，微藻细胞团随主流流过挡板一（4）进入收获区，上升至液面，液体表面的微藻被刮藻机（5）刮入储藻池（6），所收集的藻浆通过储藻池（6）底部的收藻口（7）进行收集，送入下一步的脱水烘干工序；
步骤4）：收获区底部的清水，通过挡板二（9）下部的空隙进入出水区，若液面较高则通过溢水口（17），排水管（18）将清水排放，清水排放速度与待收藻液流入速度平衡，大部分水通过溶气泵进水口进入气浮系统并与溶气进气管（12）进气混合通过溶气泵（13）一部分混合液进入溶气罐（14）暂时储存，一部分通过溶气泵出液管（16）与溶气释放口（2）相连进入电絮凝气浮区，维持装置内的水位稳定。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201116 Address after: 274300 west section of north outer ring road, Shan county, Heze City, Shandong Province Patentee after: Shanxian Xinkai Glass Fiber Co., Ltd Address before: 999 No. 330031 Jiangxi province Nanchang Honggutan University Avenue Patentee before: Nanchang University |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
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Effective date of registration: 20210317 Address after: 1301-1, Caixin building, No.3, Chengnan West Road, Tianxin District, Changsha, Hunan 410000 Patentee after: Hunan Xiangjiang water Co.,Ltd. Address before: 274300 west section of north outer ring road, Shan county, Heze City, Shandong Province Patentee before: Shanxian Xinkai Glass Fiber Co., Ltd |