[發(fā)明專利]一種微藻濃縮和收集的方法與裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910236378.0
• 申請(qǐng)日: 2009-10-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101693878A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭榮波;羅生軍;張亞杰;李瀟萍;范曉蕾;許曉暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島生物能源與過(guò)程研究所
• 主分類號(hào): C12N1/12
• 分類號(hào): C12N1/12;C12M1/12;C12M1/00;C12R1/89
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 周長(zhǎng)興

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于能源、水產(chǎn)、保健品、水處理、環(huán)境治理、保護(hù)和修復(fù)等 主要領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種可用于上述領(lǐng)域的微藻濃縮和收集的方法。

本發(fā)明還涉及一種用于上述方法的裝置。

背景技術(shù)

能源微藻規(guī)模培養(yǎng)不僅可以固定太陽(yáng)能，提供大量可再生能源需要的 生物質(zhì)原料，同時(shí)大量吸收溫室氣體二氧化碳，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，發(fā)展循環(huán) 經(jīng)濟(jì)。作為能源微藻產(chǎn)業(yè)鏈中最主要環(huán)節(jié)之一-微藻生物質(zhì)的濃縮和收 集，一直是微藻生產(chǎn)中的難點(diǎn)之一，也是造成生產(chǎn)成本居高不下原因之一。 因此開(kāi)發(fā)新型的、低耗能、高效率的微藻濃縮和收集方法和裝置成為了目 前能源微藻產(chǎn)業(yè)的研究焦點(diǎn)之一。除此之外，能源微藻規(guī)模培養(yǎng)過(guò)程中水 耗較大，生產(chǎn)1噸(t)藻粉需要2500～3000t水。因此，為了高效、可循 環(huán)利用水資源，需要開(kāi)發(fā)出在濃縮和收集微藻過(guò)程中不能污染培養(yǎng)水體的 收集方法，從而使微藻規(guī)模培養(yǎng)成為真正的環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。

常用收集微藻的方法有絮凝法，要添加一定量的絮凝劑，絮凝劑成本 較高，養(yǎng)殖用水回用困難，絮凝劑殘留還會(huì)對(duì)微藻產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響； 沉降法是利用沉降作用進(jìn)行收集，成本較低，但同時(shí)效率也較低，一般需 要一天甚至更長(zhǎng)的時(shí)間，微藻的品質(zhì)不好并且沉降時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致藻類腐 爛；離心法收集微藻的效果明顯但能耗巨大，成本太高；過(guò)濾法收集微藻， 由于微藻體積太小，普通濾布及濾紙無(wú)法收集，而常規(guī)的微濾及超濾通常 通過(guò)加壓或者抽真空實(shí)現(xiàn)過(guò)濾，由于微藻的沉積方向和水流方向相同，所 以導(dǎo)致沉積的微藻很容易堵塞濾孔而使過(guò)濾過(guò)程難以持續(xù)進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種濃縮和收集微藻的方法。

本發(fā)明的又一目的在于提供一種用于實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的濃縮和收集微藻的方法，是將微藻液 體中的水分過(guò)濾后通過(guò)虹吸排出并收集水分，以實(shí)現(xiàn)微藻和水分的分離。

本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)上述微藻濃縮和收集方法的裝置，主要包括：

微藻培養(yǎng)池，用于培養(yǎng)和收集微藻；

微濾器，置于微藻培養(yǎng)池中，微濾器中安裝有能通過(guò)水分的微濾膜， 用于過(guò)濾微藻中的水分和截流微藻；

虹吸管，其一端為三通管，其中的一通連接微濾器的出水口，用于水 的自吸，防止斷流，另一通連接水分收集池，將微藻培養(yǎng)池中的水分通過(guò) 虹吸管以自流的方式流向位于水分收集池，第三通連接為氣/液反沖入口；

在連接水分收集池的虹吸管上和氣/液反沖入口處均分別各安裝一電 磁閥，該電磁閥用于控制反沖，實(shí)現(xiàn)微藻濃縮和收集連續(xù)操作。

本發(fā)明的裝置中，微藻培養(yǎng)池的液面高度高于水分收集池液面的高 度。

本發(fā)明的裝置中，微濾器內(nèi)設(shè)置孔徑0.2～10μm的微濾膜和支撐微濾 膜的支撐部件，使微濾膜具有能夠承受反沖過(guò)程中產(chǎn)生的壓力的強(qiáng)度。

本發(fā)明的裝置中，微濾器中微濾膜為有機(jī)聚合物材料或者不銹鋼材 料；支撐部件為沙芯材料或者不銹鋼材料。

本發(fā)明的裝置中，在微濾器的微濾膜與虹吸管之間填充有絲狀物。

本發(fā)明的裝置中，填充的絲狀物為脫脂棉或紗布。

本發(fā)明的裝置中，虹吸管的內(nèi)徑為2～8mm。

本發(fā)明的裝置中，電磁閥通過(guò)繼電器或者PLC控制電磁閥的通閉實(shí)現(xiàn) 反沖。

本發(fā)明使微藻在過(guò)濾過(guò)程中的沉積方向與水流方向相異，使濾膜堵塞 現(xiàn)象大大緩解，從而實(shí)現(xiàn)低能耗的微藻與水分離。

本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是利用微藻培養(yǎng)池與微藻收集池液面間的壓 差，通過(guò)虹吸現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)無(wú)外界能量輸入的方式自流，實(shí)現(xiàn)“零”能耗，采 用水流方向自下而上過(guò)濾的方法，微藻由于自身的重力，大大緩解了濾膜 堵塞現(xiàn)象，相對(duì)較小的液位壓差使得微藻較難沉積到濾膜表面。本發(fā)明在 收集過(guò)程中再利用反沖作用，以很小的能耗實(shí)現(xiàn)微藻的連續(xù)收集和濃縮。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一種微藻收集方法和裝置的示意圖；

圖1A是圖1中微濾器的放大示意圖。

具體實(shí)施方式