一種微藻收集和濃縮的方法與裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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，涉及一種可用于上述領(lǐng)域的微藻收集和濃縮的方法。
[0002]本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]生物柴油是一種具有較好發(fā)展前景的生物能源，微藻將是生物柴油的重要來源，由于微藻具有生長(zhǎng)速度快、油脂含量高、不占用耕地等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是替代化石燃料的最具潛力的生物柴油原料之一。現(xiàn)階段微藻制油的技術(shù)路線已經(jīng)完全建立，只是由于其較高的生產(chǎn)成本，在大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用中仍受到較大限制。優(yōu)化各個(gè)環(huán)節(jié)的效率，降低成本是微藻制油產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略方向。在微藻生產(chǎn)中，微藻細(xì)胞的收集和濃縮是必經(jīng)的流程，其成本往往可以占到微藻總生產(chǎn)成本的20-30%。因此，研制低成本高回收率的微藻收集方法，對(duì)于降低微藻的生產(chǎn)成本，提高微藻能源的競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。
[0004]目前常用的微藻收集和濃縮手段有多種，其中，離心法是通過離心力將微藻與水分分離，這種方法可以達(dá)到很好的收集效果，但其能耗大、成本高；絮凝法是在藻液中添加化學(xué)、生物等絮凝劑，加快微藻的聚集沉降，但絮凝劑除成本較高外，其殘留還會(huì)對(duì)微藻產(chǎn)品的品質(zhì)有影響，另外也會(huì)影響?zhàn)B殖用水的重復(fù)利用；過濾法是采用微孔濾膜過濾，但是，薄膜成本高，容易堵塞，影響大規(guī)模收集，收集過程緩慢，薄膜容易造成污染，不能長(zhǎng)期重復(fù)使用(更換造成了成本增加)。針對(duì)這樣的情況，有必要研制出一種新的微藻收集裝置，實(shí)現(xiàn)操作簡(jiǎn)單、低成本，低耗能，高效率地收集微藻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種收集和濃縮微藻的方法。
[0006]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。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的收集和濃縮微藻的方法，是將含微藻的液體注入微孔不銹鋼網(wǎng)做成的網(wǎng)桶中，因水面提高產(chǎn)生自然壓力使水分通過微孔排出，而微藻留在桶中，達(dá)到收集和濃縮微藻的目的。
[0008]一種實(shí)施權(quán)利要求1所述微藻收集和濃縮方法的裝置，主要包括:
(1)微藻收集桶，該桶由三部分組成，上部和下部為中空?qǐng)A筒，中部為微孔不銹鋼網(wǎng)圓筒，微孔不銹鋼圓筒與上下部密封連接并固定；
(2)微藻養(yǎng)殖容器，可以是任何形式的微藻養(yǎng)殖容器；
(3)藻液泵，負(fù)責(zé)將藻液從養(yǎng)殖容器中轉(zhuǎn)移到微藻收集桶中；
(4)液面控制裝置，該裝置可以根據(jù)液面高度自動(dòng)控制藻液泵的開關(guān)，保證藻液在微藻收集桶中有適當(dāng)?shù)母叨?，以形成壓力?br>[0009]根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，微孔不銹鋼網(wǎng)的目數(shù)為500-3000目。
[0010]根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，微藻收集桶的上部和下部可為任何硬質(zhì)材料，如不銹鋼、塑料、玻璃等，使用透明的材質(zhì)可便于觀察微藻的收集與濃縮情況。
[0011]根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，微藻收集桶不銹鋼網(wǎng)的下沿應(yīng)高于微藻培養(yǎng)池液面，微藻收集桶中的液面應(yīng)高于微藻培養(yǎng)池液面。
[0012]本發(fā)明裝置中，除微孔不銹鋼網(wǎng)外，沒有任何濾紙、紗布、脫脂棉及其它絲狀物，除上部和下部的中空材料外，也不需要任何額外的支持材料，從而易于安裝、拆卸、維護(hù)和標(biāo)準(zhǔn)化，且易于清洗和反復(fù)使用。
[0013]本發(fā)明裝置中，微孔不銹鋼網(wǎng)的出水方向與微藻的沉降方向垂直，所以微藻收集對(duì)出水的影響較小。
[0014]本發(fā)明裝置中，利用微藻聚集對(duì)下部網(wǎng)孔的堵塞實(shí)現(xiàn)了對(duì)微藻的收集；
本發(fā)明裝置中，大于微孔直徑的網(wǎng)孔是允許的，微藻從收集桶的部分滲漏有助于微藻的連續(xù)培養(yǎng)；
本發(fā)明裝置置于微藻培養(yǎng)容器中，液體自然回流，重復(fù)使用；
本發(fā)明裝置置于微藻培養(yǎng)容器中，及時(shí)收集培養(yǎng)容器中高濃度的微藻，不中斷微藻的培養(yǎng)過程，且由于微藻濃度可控制在一定范圍內(nèi)，有利于保證微藻培養(yǎng)的效率；
本發(fā)明裝置中，微藻的轉(zhuǎn)移可采用液體泵實(shí)現(xiàn)，微藻泵的進(jìn)水口可置于微藻培養(yǎng)容器的底部，液體轉(zhuǎn)移過程同時(shí)也是攪拌過程，因?yàn)檗D(zhuǎn)移過程是斷續(xù)的，耗能很低；
本發(fā)明裝置可根據(jù)需求，任意擴(kuò)大尺寸，以適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室、中試及大規(guī)模生產(chǎn)等不同的需要；
本發(fā)明裝置可根據(jù)微藻的種類和特性，通過調(diào)整使用不銹鋼網(wǎng)微孔的規(guī)格，滿足不同的需要；
本裝置收集的微藻仍然是有活性的，可以進(jìn)行轉(zhuǎn)移、運(yùn)輸、改變培養(yǎng)條件(比如脅迫處理)等；
本裝置是將大體積溶液中的微藻收集到小體積的收集器中，不是將大體積容器中的水分吸出而將微藻保留。
[0015]本發(fā)明是利用垂直放置的微孔不銹鋼過濾網(wǎng)收集微藻，通過不斷向收集桶中補(bǔ)充含有微藻的液體，在積累微藻的同時(shí)，形成壓差，促進(jìn)水分的排出，整個(gè)過程不中斷微藻的培養(yǎng)，甚至可以將微藻的濃度控制在合適的范圍內(nèi)，有利于微藻的生產(chǎn)，該裝置使用簡(jiǎn)單材料，成本低，易于維護(hù)，運(yùn)行過程能耗極低，可適用于不同規(guī)模的微藻收集與濃縮。
[0016]【附圖說明】:
圖1是本發(fā)明的一種微藻收集方法和裝置的示意圖；
圖2是本發(fā)明的另一種微藻收集方法和裝置的示意圖。
[0017]圖中:1微藻培養(yǎng)容器；2微藻蠕動(dòng)泵；3微孔不銹鋼網(wǎng)收集桶-上部中空管；4微孔不銹鋼網(wǎng)；5微孔不銹鋼網(wǎng)收集桶-下部中空有底管；6液面高度控制裝置，控制蠕動(dòng)泵的開關(guān)。
[0018]具體實(shí)施方法:
本發(fā)明是將含有低濃度微藻的液體泵入由垂直放置的微孔不銹鋼濾網(wǎng)組成的收集桶中，其中水分經(jīng)微孔排出收集桶，微藻沉降在底部，從而實(shí)現(xiàn)微藻的收集。本方法的優(yōu)點(diǎn)有不中斷微藻培養(yǎng)過程；排出的水分可重復(fù)利用；利用液面壓差加速液體的排出，能耗低；利用微孔不銹鋼材料，維護(hù)容易；可適合不同規(guī)模的微藻富集等。
[0019]本發(fā)明的用于實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置，主要包括:
微藻培養(yǎng)容器1，負(fù)責(zé)從培養(yǎng)容器底部吸取含藻液體的管路2和蠕動(dòng)泵3，主要由微孔不銹鋼濾網(wǎng)組成的的收集桶4和根據(jù)液面高度控制蠕動(dòng)泵開關(guān)的液位計(jì)5。
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例中的方法與裝置進(jìn)行說明。附圖僅用于幫助理解實(shí)施例的方案。在實(shí)際操作中，根據(jù)實(shí)際情況，遵循本設(shè)計(jì)的基本原理即可，而不限于附圖所示的形式。
[0021]實(shí)施例一 1000目
采用1000目的微孔不銹鋼濾網(wǎng)(直徑15cm，高度25cm)，與同直徑的圓筒相連，底部高度20cm，上部高度20cm，將培養(yǎng)容器中的小球藻(0D750=1.0)泵入收集桶中，每次排空收集桶中液體所需時(shí)間約為120分鐘，連續(xù)運(yùn)行10個(gè)小時(shí)，獲得收集桶中的藻液密度約為20g/L0
[0022]實(shí)施例二 700目
采用700目的微孔不銹鋼濾網(wǎng)(直徑15cm，高度25cm)，與同直徑的圓筒相連，底部高度20cm，上部高度20cm，將培養(yǎng)容器中的小球藻(0D750=1.0)泵入收集桶中，每次排空收集桶中液體所需時(shí)間約為90分鐘，連續(xù)運(yùn)行10個(gè)小時(shí)，獲得收集桶中的藻液密度約為15 g/L?
[0023]本發(fā)明采用純物理方法收集和濃縮微藻，可實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行，水分可重復(fù)利用，微藻仍保持活力，可做進(jìn)一步處理，使用不同微孔的不銹鋼濾網(wǎng)，可對(duì)不同大小的微藻進(jìn)行收集，能耗低，易于自動(dòng)化，可解決微藻培養(yǎng)中的收集與濃縮問題。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微藻收集和濃縮方法，是將含微藻的液體注入微孔不銹鋼網(wǎng)做成的網(wǎng)桶中，因水面提高產(chǎn)生自然壓力使水分通過微孔排出，而微藻留在桶中，達(dá)到收集和濃縮微藻的目的。
2.一種實(shí)施權(quán)利要求1所述微藻收集和濃縮方法的裝置，主要包括: (1)微藻收集桶，該桶由三部分組成，上部和下部為中空?qǐng)A筒，中部為微孔不銹鋼網(wǎng)圓筒(或圓錐筒)，微孔不銹鋼圓筒(或圓錐筒)與上下部連接并固定； (2)微藻養(yǎng)殖容器； (3)藻液泵，負(fù)責(zé)將藻液從養(yǎng)殖容器中轉(zhuǎn)移到微藻收集桶中； (4)液面控制裝置，該裝置可以根據(jù)液面高度自動(dòng)控制藻液泵的開關(guān)，保證藻液在微藻收集桶中有適當(dāng)?shù)母叨取?br>3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，微孔不銹鋼網(wǎng)的目數(shù)為500-2000目。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，微藻收集桶的上部和下部可為任何硬質(zhì)材料，如不銹鋼、塑料、玻璃等，使用透明的材質(zhì)便于觀察微藻的收集與濃縮情況。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，微藻收集桶不銹鋼網(wǎng)的下沿應(yīng)高于微藻培養(yǎng)容器的液面或者沒在微藻培養(yǎng)容器的液面下一定距離，但微藻收集桶中的液面應(yīng)高于微藻培養(yǎng)容器液面。
【專利摘要】一種微藻收集和濃縮的方法，是將含微藻的液體注入微孔不銹鋼網(wǎng)做成的網(wǎng)桶中，因水面提高產(chǎn)生自然壓力使水分通過微孔排出，而微藻留在桶中，達(dá)到收集和濃縮微藻的目的。本發(fā)明的裝置包括：（1）微藻收集桶，該桶由三部分組成，上部和下部為中空?qǐng)A筒（或圓錐筒），中部為垂直放置的微孔不銹鋼網(wǎng)圓筒（或圓錐筒），微孔不銹鋼圓筒（或圓錐筒）與上下部連接并固定；（2）微藻養(yǎng)殖池容器；（3）藻液泵，負(fù)責(zé)將藻液從養(yǎng)殖容器中轉(zhuǎn)移到微藻收集桶中；（4）液面控制裝置，該裝置可以根據(jù)收集桶中的液面高度控制藻液泵的開關(guān)，保證藻液在微藻收集桶中有適當(dāng)?shù)母叨取Ｔ撗b置中微藻的自然沉降方向與液體的流動(dòng)方向垂直（或大于90°），利用了微藻對(duì)下部網(wǎng)孔的堵塞和上部網(wǎng)孔的不堵塞，實(shí)現(xiàn)了微藻的收集與濃縮。
【IPC分類】C12M1-00, C12M1-12, C12N1-12
【公開號(hào)】CN104630066
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510047123
【發(fā)明人】劉國(guó)振, 柴帥杰, 史佳楠, 郭美岑, 李莉云, 劉麗娟, 竇世娟, 魏健
【申請(qǐng)人】河北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年1月30日