[發明專利]一種微藻電絮凝反應收集裝置

有效

• 申請號: 201210171059.8
• 申請日: 2012-05-29
• 公開（公告）號: CN102703317A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 馮玉杰;李超;張大偉;初曉婉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C12M1/42
• 分類號: C12M1/42
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 高媛

技術領域

本發明涉及一種收集裝置，具體涉及一種通過電絮凝收集微藻的裝置。

背景技術

能源是人類社會生存與發展的重要物質基礎，也是國計民生的重中之重。在整個國家的能源結構中，化石能源，特別是石油占據了十分重要的地位。本世紀以來特別是近幾年，國際石油價格不斷攀升，化石能源又屬于不可再生能源，按照目前的消費速度，全球的石油已探明儲量只夠人類再使用二、三十年，因此尋找合適的替代能源已成為了十分迫切的任務。

由于生物柴油具有“碳平衡”的特性，因此能夠緩解全球溫室效應，而且其污染物排放水平較石化柴油要低，所以全球近年來生物柴油的產量出現了大幅提高，然而生物柴油高昂的成本和不足的原料供應，阻礙了生物柴油的進一步推廣應用。在生物柴油的生產成本中，原料所占比重最大，一般在70%-80%之間，目前世界各國主要以植物油或餐飲廢油作為原料進行生物柴油的工業化生產，這樣生產出來的生物柴油成本較石化柴油高，市場競爭力很低，而且產量也有限，無法滿足不斷增長的需求。微藻作為生物能源的原料，早已被提出并經過實驗驗證，不過受限于培養和收集等成本，還無法與石化能源進行競爭。

微藻產業的廣闊前景，都意味著高效、低成本的微藻收集方法十分必要且意義重大。這是因為，一方面微藻產業的迅猛發展使得微藻大規模產業化生產成為必然趨勢，而微藻收集工藝作為微藻產業鏈的重要環節之一，其收集效率的提高和收集成本的降低對整個微藻產業都有著重要的促進作用。因此，探索高效、低成本的微藻收集技術對促進微藻油的發展以至于緩解能源危機、全球變暖問題都至關重要。另一方面，除藻作為目前治理藻型富營養化最常用也是最直接有效的方法，面臨著治理水域大、除藻任務艱巨的難題。因此，研發廉價、高效的微藻收集工藝不僅十分必要，而且對改善水體環境、提高水質安全程度及減輕治理富營養化所帶來的負面影響意義重大。

目前，微藻收集主要是采用離心法或絮凝劑沉淀法，但是，離心法收集微藻，能耗較高，微藻收集的整體成本較高，絮凝劑沉淀法收集微藻，工序較多，不能連續作業，收集率較低。

發明內容

本發明的目的是為解決采用現有技術收集微藻存在收集率較低、能耗較高及整體收集成本較高的問題，進而提供一種微藻電絮凝反應收集裝置。

本發明為解決上述問題采取的技術方案是：本發明的一種微藻電絮凝反應收集裝置包括反應槽、攪拌裝置、刮渣板、溢流堰、集藻槽、第一排藻管、第二排藻管、電源、至少一個陽極板和至少一個陰極板，反應槽的上端面的中部設置有攪拌裝置，攪拌裝置的攪拌端部伸入反應槽內，反應槽內的上端設置有與攪拌裝置連接的刮渣板，位于刮渣板的下部設置有與反應槽連接的集藻槽，第一排藻管穿過反應槽與集藻槽連接，集藻槽和反應槽之間設置有與反應槽連接的溢流堰，溢流堰的上端面與刮渣板的上端面齊平，反應槽內的底端的兩側分別設置有多個陽極板和多個陰極板，陽極板和陰極板之間連接有使陽極板發生電解的電源，反應槽的底端的中部設置第二排藻管，第二排藻管上設置有排藻閥，反應槽的底端的側壁設置有進水口。

本發明的有益效果是：本發明裝置使用時將微藻培養液通過水泵或通過液位差流入反應槽內，陽極板在與電源接通的情況下，發生電解反應，向溶液中釋放Al³⁺或Fe²⁺等金屬離子和微氣泡，Al³⁺或Fe²⁺等金屬離子在溶液中發生水解等氧化過程，與藻細胞形成絮凝體，并在微氣泡的作用下上浮至液面形成絮凝體層，刮渣板在攪拌裝置的帶動下，將絮凝體層中含有微藻的絮凝體收集至集藻槽，并通過第一排槽管排出儲存，從而實現對微藻的收集。另外部分微藻絮凝后，可能會沉入底部，這部分微藻根據需要通過反應槽底端中部的第二排藻管和排藻閥間歇得到收集，攪拌裝置的攪拌，使微藻與Al³⁺或Fe²⁺等金屬離子和微氣泡能夠更好的實現混合，提高了收集效率；本發明用于微藻的收集，收集率高，能耗較低，整體收集成本較低，利用本發明收集裝置可以實現收集率為96%以上的微藻收集，絮體中的藻含量超過70%，而能耗小于3kWh/kg（干藻重）；利用本發明裝置收集到的微藻生物質可以直接進行油脂提取；本發明裝置通過進水口向反應槽內連續、半連續或間歇地輸入水，以調節培養液在反應槽內的pH，并同時使反應槽可以連續、半連續或間歇地進行微藻的收集，運行方式多樣且可靠穩定。