CN104630066A - 一种微藻收集和浓缩的方法与装置 - Google Patents

Abstract

一种微藻收集和浓缩的方法，是将含微藻的液体注入微孔不锈钢网做成的网桶中，因水面提高产生自然压力使水分通过微孔排出，而微藻留在桶中，达到收集和浓缩微藻的目的。本发明的装置包括：（1）微藻收集桶，该桶由三部分组成，上部和下部为中空圆筒（或圆锥筒），中部为垂直放置的微孔不锈钢网圆筒（或圆锥筒），微孔不锈钢圆筒（或圆锥筒）与上下部连接并固定；（2）微藻养殖池容器；（3）藻液泵，负责将藻液从养殖容器中转移到微藻收集桶中；（4）液面控制装置，该装置可以根据收集桶中的液面高度控制藻液泵的开关，保证藻液在微藻收集桶中有适当的高度。该装置中微藻的自然沉降方向与液体的流动方向垂直（或大于90°），利用了微藻对下部网孔的堵塞和上部网孔的不堵塞，实现了微藻的收集与浓缩。

Description

一种微藻收集和浓缩的方法与装置

技术领域

本发明属于能源、水产、保健品、水处理、环境治理、保护和修复等主要领域，具体地说，涉及一种可用于上述领域的微藻收集和浓缩的方法。

本发明还涉及一种用于实现上述方法的装置。

背景技术

生物柴油是一种具有较好发展前景的生物能源，微藻将是生物柴油的重要来源，由于微藻具有生长速度快、油脂含量高、不占用耕地等优势，被认为是替代化石燃料的最具潜力的生物柴油原料之一。现阶段微藻制油的技术路线已经完全建立，只是由于其较高的生产成本，在大规模工业化生产及应用中仍受到较大限制。优化各个环节的效率，降低成本是微藻制油产业的战略方向。在微藻生产中，微藻细胞的收集和浓缩是必经的流程，其成本往往可以占到微藻总生产成本的20-30%。因此，研制低成本高回收率的微藻收集方法，对于降低微藻的生产成本，提高微藻能源的竞争力具有重要意义。

目前常用的微藻收集和浓缩手段有多种，其中，离心法是通过离心力将微藻与水分分离，这种方法可以达到很好的收集效果，但其能耗大、成本高；絮凝法是在藻液中添加化学、生物等絮凝剂，加快微藻的聚集沉降，但絮凝剂除成本较高外，其残留还会对微藻产品的品质有影响，另外也会影响养殖用水的重复利用；过滤法是采用微孔滤膜过滤，但是，薄膜成本高，容易堵塞，影响大规模收集，收集过程缓慢，薄膜容易造成污染，不能长期重复使用（更换造成了成本增加）。针对这样的情况，有必要研制出一种新的微藻收集装置，实现操作简单、低成本，低耗能，高效率地收集微藻。

发明内容

本发明的目的在于提供一种收集和浓缩微藻的方法。

本发明的又一目的在于提供一种用于实现上述方法的装置。

为实现上述目的，本发明提供的收集和浓缩微藻的方法，是将含微藻的液体注入微孔不锈钢网做成的网桶中，因水面提高产生自然压力使水分通过微孔排出，而微藻留在桶中，达到收集和浓缩微藻的目的。

 一种实施权利要求1所述微藻收集和浓缩方法的装置，主要包括：

（1）微藻收集桶，该桶由三部分组成，上部和下部为中空圆筒，中部为微孔不锈钢网圆筒，微孔不锈钢圆筒与上下部密封连接并固定；

（2）微藻养殖容器，可以是任何形式的微藻养殖容器；

（3）藻液泵，负责将藻液从养殖容器中转移到微藻收集桶中；

（4）液面控制装置，该装置可以根据液面高度自动控制藻液泵的开关，保证藻液在微藻收集桶中有适当的高度，以形成压力。

根据权利要求2所述的装置，其中，微孔不锈钢网的目数为500-3000目。

根据权利要求2所述的装置，其中，微藻收集桶的上部和下部可为任何硬质材料，如不锈钢、塑料、玻璃等，使用透明的材质可便于观察微藻的收集与浓缩情况。

根据权利要求2所述的装置，其中，微藻收集桶不锈钢网的下沿应高于微藻培养池液面，微藻收集桶中的液面应高于微藻培养池液面。

本发明装置中，除微孔不锈钢网外，没有任何滤纸、纱布、脱脂棉及其它丝状物，除上部和下部的中空材料外，也不需要任何额外的支持材料，从而易于安装、拆卸、维护和标准化，且易于清洗和反复使用。

本发明装置中，微孔不锈钢网的出水方向与微藻的沉降方向垂直，所以微藻收集对出水的影响较小。

本发明装置中，利用微藻聚集对下部网孔的堵塞实现了对微藻的收集；

本发明装置中，大于微孔直径的网孔是允许的，微藻从收集桶的部分渗漏有助于微藻的连续培养；

本发明装置置于微藻培养容器中，液体自然回流，重复使用；

本发明装置置于微藻培养容器中，及时收集培养容器中高浓度的微藻，不中断微藻的培养过程，且由于微藻浓度可控制在一定范围内，有利于保证微藻培养的效率；

本发明装置中，微藻的转移可采用液体泵实现，微藻泵的进水口可置于微藻培养容器的底部，液体转移过程同时也是搅拌过程，因为转移过程是断续的，耗能很低；

本发明装置可根据需求，任意扩大尺寸，以适应实验室、中试及大规模生产等不同的需要；

本发明装置可根据微藻的种类和特性，通过调整使用不锈钢网微孔的规格，满足不同的需要；

本装置收集的微藻仍然是有活性的，可以进行转移、运输、改变培养条件（比如胁迫处理）等；

本装置是将大体积溶液中的微藻收集到小体积的收集器中，不是将大体积容器中的水分吸出而将微藻保留。

本发明是利用垂直放置的微孔不锈钢过滤网收集微藻，通过不断向收集桶中补充含有微藻的液体，在积累微藻的同时，形成压差，促进水分的排出，整个过程不中断微藻的培养，甚至可以将微藻的浓度控制在合适的范围内，有利于微藻的生产，该装置使用简单材料，成本低，易于维护，运行过程能耗极低，可适用于不同规模的微藻收集与浓缩。

附图说明：

图1是本发明的一种微藻收集方法和装置的示意图；

图2是本发明的另一种微藻收集方法和装置的示意图。

图中：1 微藻培养容器；2 微藻蠕动泵；3 微孔不锈钢网收集桶-上部中空管；4 微孔不锈钢网；5 微孔不锈钢网收集桶-下部中空有底管；6 液面高度控制装置，控制蠕动泵的开关。

 具体实施方法：

本发明是将含有低浓度微藻的液体泵入由垂直放置的微孔不锈钢滤网组成的收集桶中，其中水分经微孔排出收集桶，微藻沉降在底部，从而实现微藻的收集。本方法的优点有不中断微藻培养过程；排出的水分可重复利用；利用液面压差加速液体的排出，能耗低；利用微孔不锈钢材料，维护容易；可适合不同规模的微藻富集等。

本发明的用于实现上述方法的装置，主要包括：

微藻培养容器1，负责从培养容器底部吸取含藻液体的管路2和蠕动泵3，主要由微孔不锈钢滤网组成的的收集桶4和根据液面高度控制蠕动泵开关的液位计5。

下面结合附图对本发明的实施例中的方法与装置进行说明。附图仅用于帮助理解实施例的方案。在实际操作中，根据实际情况，遵循本设计的基本原理即可，而不限于附图所示的形式。

实施例一  1000目

采用1000目的微孔不锈钢滤网（直径15cm，高度25cm），与同直径的圆筒相连，底部高度20cm，上部高度20cm，将培养容器中的小球藻（OD750=1.0）泵入收集桶中，每次排空收集桶中液体所需时间约为120分钟，连续运行10个小时，获得收集桶中的藻液密度约为20g/L。

实施例二  700目

采用700目的微孔不锈钢滤网（直径15cm，高度25cm），与同直径的圆筒相连，底部高度20cm，上部高度20cm，将培养容器中的小球藻（OD750=1.0）泵入收集桶中，每次排空收集桶中液体所需时间约为90分钟，连续运行10个小时，获得收集桶中的藻液密度约为15 g/L。

本发明采用纯物理方法收集和浓缩微藻，可实现整个系统连续运行，水分可重复利用，微藻仍保持活力，可做进一步处理，使用不同微孔的不锈钢滤网，可对不同大小的微藻进行收集，能耗低，易于自动化，可解决微藻培养中的收集与浓缩问题。

Claims (5)

1.一种微藻收集和浓缩方法，是将含微藻的液体注入微孔不锈钢网做成的网桶中，因水面提高产生自然压力使水分通过微孔排出，而微藻留在桶中，达到收集和浓缩微藻的目的。

2. 一种实施权利要求1所述微藻收集和浓缩方法的装置，主要包括：

（1）微藻收集桶，该桶由三部分组成，上部和下部为中空圆筒，中部为微孔不锈钢网圆筒（或圆锥筒），微孔不锈钢圆筒（或圆锥筒）与上下部连接并固定；

（2）微藻养殖容器；

（3）藻液泵，负责将藻液从养殖容器中转移到微藻收集桶中；

（4）液面控制装置，该装置可以根据液面高度自动控制藻液泵的开关，保证藻液在微藻收集桶中有适当的高度。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，微孔不锈钢网的目数为500-2000目。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，微藻收集桶的上部和下部可为任何硬质材料，如不锈钢、塑料、玻璃等，使用透明的材质便于观察微藻的收集与浓缩情况。

5.根据权利要求2所述的装置，其中，微藻收集桶不锈钢网的下沿应高于微藻培养容器的液面或者没在微藻培养容器的液面下一定距离，但微藻收集桶中的液面应高于微藻培养容器液面。