CN109354257A - 一种水体中微藻的原位收集装置及方法 - Google Patents

一种水体中微藻的原位收集装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水体中微藻的原位收集装置及方法，该装置包括船体以及设置在船体上的微纳米气泡产生装置、旋流式微纳米气泡布气矩阵、微藻收集装置和运送装置。本发明所述的收集方法为：对微纳米气泡进行改性，制备能高效捕获微藻细胞的微纳米气泡；对所述改性微纳米气泡进行旋流布气，使气泡在除垂直方向外还形成微旋涡流，进而形成微藻细胞气浮层；将所述微藻细胞气浮层刮出水面，收获或去除水体中的微藻。本发明装置结构简单，使用方便，可以大规模、高效率的对水体中微藻进行处理。

Description

一种水体中微藻的原位收集装置及方法
技术领域
本发明涉及水体中微藻的处理，具体是一种水体中微藻的原位收集装置及方法。
背景技术
随着湖泊、河流等水体富营养化的日益严重，导致大量的水体经常性暴发藻类水华，造成水生生态环境的破坏，严重威胁人类的健康和阻碍经济的发展。解决藻类水华的根本性措施是控制污染源的排放，以及调整水体的生态环境结构。但这类方法见效较慢，一般需要5-10年。然而，已富营养化的水体会突发性或季节性地暴发大规模的藻类，通常需要一种应急的除藻方法，以避免对周边生态环境造成严重的影响。
另外，近几年，微藻生物质的应用(饲料、保健品、肥料、生物柴油等)已成为研究热点。在这些微藻生物产品生产过程中的一个重要环节是从大量的培养液中分离出微藻细胞，也即微藻生物量收获。由于微藻细胞个体小、浓度低、稳定悬浮于培养基中等原因，使其收获较为困难，并且成本较高，严重制约了微藻产业的发展。
目前，针对微藻去除或收获的方法研究较多，其中，气浮法被广泛认为是最有潜力实现微藻的大规模、高效率、低成本收获或去除的方法，并且已在饮用水处理、藻类暴发水体的应急处理等方面进行工业应用。传统气浮法收获或去除微藻的工艺流程主要包括微藻絮凝和气浮分离两步，即先在原藻水中加入混凝药剂，使微藻细胞絮凝，从而生成尺寸较大的絮体；然后通入大量的微气泡，通过静电吸附、网捕、托举等作用与微藻絮凝粘附，使其浮出水面，从而实现微藻收获或去除。然而，现有的微藻气浮系统主要是将原藻水抽上岸或抽到气浮船上进行“异位处理”，无法做到“原位处理”。异位处理通常需要对大面积的水体进行分区处理，分区设置拦藻网的成本投稿较大。另外，由于需要处理的水体量大、水域面积较广(尤其是藻类暴发的水体)，使得混凝剂的用量较大，水体中混凝剂残余量较多，原藻水抽提、絮凝搅拌、微气泡制备等环节能耗较高，从而导致气浮处理成本较高，并且可能会对水质造成二次污染。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的问题，提供一种水体中微藻的原位收集及方法。
为实现上述发明目的，本发明具体通过以下技术方案实现：
一种水体中微藻的原位收集装置，包括船体，在船体的中部横向安装有平推式刮渣机，以平推式刮渣机为分界线在船体尾部一侧安装有微纳米气泡机、搅拌桶和水泵，所述的微纳米气泡机、搅拌桶和水泵依次通过管道连通，所述的微纳米气泡机与旋流式微纳米气泡布气矩阵连通，所述的旋流式微纳米气泡布气矩阵设置在船头；在船体尾部的另一侧安装有带式运送机、过滤机和干燥装袋机，所述的带式运送机、过滤机和干燥装袋机依次通过输送管道连通，所述的平推式刮渣机的出口与带式运送机的入口连通。
所述的搅拌桶上还连接有微纳米气泡原水预改性智能系统。
所述的水泵通过水管取水，所述的水管的端部设置有取水过滤头。
所述的旋流式微纳米气泡布气矩阵为中空的矩形结构，在矩形结构的表面环绕设置有布气孔，所述的旋流式微纳米气泡布气矩阵设置有船体头部中央。
所述的船体以平推式刮渣机为分界线的头部为骨架结构，未安装底板。
本发明的另一目的在于提供一种水体中微藻的原位收集方法，具体包括以下步骤：
1)对微纳米气泡进行改性，制备能高效捕获微藻细胞的微纳米气泡；
2)对所述改性微纳米气泡进行旋流布气，使气泡在除垂直方向外还形成微旋涡流，进而形成微藻细胞气浮层；
3)将所述微藻细胞气浮层刮出水面，收获或去除水体中的微藻。
所述的对微纳米气泡进行改性的方法为在制备气泡水中加入气泡改性药剂。
所述的气泡改性药剂选自Al3+或Fe3+盐、CTAB或壳聚糖。
所述的微纳米气泡为通过微纳米气泡机制备得到的带正电性的水泡。
本发明的有益效果为：
本发明提供了一种水体中微藻的处理装置，该装置结构简单，操作方便，可以大规模、高效率的对水体中微藻进行处理，且具有成本低的特点，该装置还具有收集微藻的作用，便于对微藻的进一步利用，具有实际应用价值。
附图说明
图1是本发明装置的俯视结构示意图；
图2是是本发明装置的侧视结构示意图；
图中：1、取水过滤头，2、水泵，3、搅拌桶，4、微纳米气泡原水预改性智能系统，5、微纳米气泡机，6、旋流式微纳米气泡布气矩阵，7、平推式刮渣机，8、带式运送机，9、过滤机，10、干燥装袋机，11、船体。
具体实施方式
下面将结合本发明具体的实施例，对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1和图2所示，一种水体中微藻的原位收集装置，包括船体11，在船体11的中部横向安装有有平推式刮渣机7，以平推式刮渣机7为分界线将船体11分为船尾和船头两部分，船体11船头部分为骨架结构，未安装底板，在船头的中央部委设置有旋流式微纳米气泡布气矩阵6，该旋流式微纳米气泡布气矩阵6为矩形结构，在矩形结构的表面环绕设置有布气孔。
在船尾部分依次安装有微纳米气泡机5、搅拌桶3和水泵2，其中微纳米气泡机5、搅拌桶3和水泵2依次通过管道连通，在搅拌桶3上还连接有微纳米气泡原水预改性智能系统4，水泵2通过水管取水，在水管的端部设置有取水过滤头1，微纳米气泡机5与旋流式微纳米气泡布气矩阵6连通；在船体11尾部的另一侧安装有带式运送机8、过滤机9和干燥装袋机10，带式运送机8、过滤机9和干燥装袋机10依次通过输送管道连通，平推式刮渣机7的出口与带式运送机8的入口连通。
本实施例装置在使用时，通过水泵2取水，将水抽至搅拌桶3进行改性处理，经过微纳米气泡机5起泡后输送至旋流式微纳米气泡布气矩阵6，使气泡在除垂直方向外还形成微旋涡流，进而形成微藻细胞气浮层，通过平推式刮渣机7将微藻细胞气浮层经过顾虑干燥后收集。
实施例2
本实施例提供了一种水体中微藻的原位收集方法，具体包括以下步骤：
首先在制备气泡水中加入一定量的Al3+或Fe3+盐、CTAB、壳聚糖等气泡改性药剂，利用NaOH溶液调节pH，然后通过微纳米气泡机5制备表面带正电性的微纳米气泡，并且这类微纳米气泡表面覆盖一层改性药剂或中间体，使其能高效捕获微藻细胞；
对所述改性微纳米气泡进行旋流布气，使气泡在除垂直方向外还形成微旋涡流，进而形成微藻细胞气浮层；
将所述微藻细胞气浮层刮出水面，收获或去除水体中的微藻。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种水体中微藻的原位收集装置，其特征在于，包括船体(11)，在船体(11)的中部横向安装有平推式刮渣机(7)，以平推式刮渣机(7)为分界线在船体(11)尾部一侧安装有微纳米气泡机(5)、搅拌桶(3)和水泵(2)，所述的微纳米气泡机(5)、搅拌桶(3)和水泵(2)依次通过管道连通，所述的微纳米气泡机(5)与旋流式微纳米气泡布气矩阵(6)连通，所述的旋流式微纳米气泡布气矩阵(6)设置在船头；在船体(11)尾部的另一侧安装有带式运送机(8)、过滤机(9)和干燥装袋机(10)，所述的带式运送机(8)、过滤机(9)和干燥装袋机(10)依次通过输送管道连通，所述的平推式刮渣机(7)的出口与带式运送机(8)的入口连通。
2.根据权利要求1所述的一种水体中微藻的原位收集装置，其特征在于，所述的搅拌桶(3)上还连接有微纳米气泡原水预改性智能系统(4)。
3.根据权利要求1所述的一种水体中微藻的原位收集装置，其特征在于，所述的水泵(2)通过水管取水，所述的水管的端部设置有取水过滤头(1)。
4.根据权利要求1所述的一种水体中微藻的原位收集装置，其特征在于，所述的旋流式微纳米气泡布气矩阵(6)为中空的矩形结构，在矩形结构的表面环绕设置有布气孔。
5.根据权利要求4所述的一种水体中微藻的原位收集装置，其特征在于，所述的旋流式微纳米气泡布气矩阵(6)设置有船体(11)头部中央。
6.根据权利要求1所述的一种水体中微藻的原位收集装置，其特征在于，所述的船体(11)以平推式刮渣机(7)为分界线的头部为骨架结构，未安装底板。
7.一种水体中微藻的原位收集方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)对微纳米气泡进行改性，制备能高效捕获微藻细胞的微纳米气泡；
2)对所述改性微纳米气泡进行旋流布气，使气泡在除垂直方向外还形成微旋涡流，进而形成微藻细胞气浮层；
3)将所述微藻细胞气浮层刮出水面，收获或去除水体中的微藻。
8.根据权利要求7所述的一种水体中微藻的处理方法，其特征在于，所述的对微纳米气泡进行改性的方法为在制备气泡水中加入气泡改性药剂。
9.根据权利要求8所述的一种水体中微藻的处理方法，其特征在于，所述的气泡改性药剂选自Al3+或Fe3+盐、CTAB或壳聚糖。
10.根据权利要求7所述的一种水体中微藻的处理方法，其特征在于，所述的微纳米气泡为通过微纳米气泡机制备得到的带正电性的水泡。
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