CN110791420B - 可调斜面的微藻采收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微藻采收技术领域，具体地说是一种可调斜面的微藻采收装置，包括藻液输出管、过滤膜、过滤网孔板、采收支撑架、斜面调节机构、藻泥收集槽和藻液收集池，其中多个过滤网孔板呈阶梯状设于采收支撑架上，在各个过滤网孔板上设有过滤膜，且最高的过滤网孔板输入端上侧设有藻液输出管，最低的过滤网孔板输出端外侧设有藻泥收集槽，在所述采收支撑架下侧设有藻液收集池，所述过滤网孔板的输入端与采收支撑架铰接，并且所述过滤网孔板与采收支撑架之间设有斜面调节机构。本发明的过滤网孔板斜度可根据微藻采收的藻泥含水率和过滤脱水情况进行调整，确保微藻采收脱水率的基本稳定。
Description
技术领域
本发明涉及微藻采收技术领域，具体地说是一种可调斜面的微藻采收装置。
背景技术
微藻在自然环境中分布广泛，并且富含蛋白质、不饱和脂肪酸、维生素和色素等动物生长生活不可或缺的高附加值物质，随着微藻的规模化养殖发展，可以通过定向培育方式获得特定高附加值的药品、化妆品原料、功能食品等产品，这也是未来生物制造的代表性方向。
然而，由于藻细胞体积微小，造成了微藻采收困难和采收成本高，这成为制约微藻行业发展和规模化推广的难点问题之一。现有技术中，常用的微藻采收方法主要有絮凝沉降、过滤、离心分离等方法，其中絮凝沉降需要加入絮凝剂，这会造成养殖废水回收困难、成本高、环保压力大等问题，而离心分离成本高，其要求提供高速旋转的动能装置，采收能耗较大，主要是实验室小规模采收分析使用，因此过滤成了微藻采收的主要有效措施。
国内外小规模的过滤采收方法是通过人工控制的筛网器具来完成的，如螺旋藻采用300～380目的软滤网制成平筛、兜筛或倾斜筛等无动力筛具，通过单级斜面滤床或多级斜面滤床实现采收。这种采收系统，藻液如瀑布一般从斜面滤床流过，藻泥堆积在过滤膜表面，培养液和更细小的藻微粒则透过过滤膜而分离出去，这种膜分离采收装置需要足够的斜面长度以确保充足的膜过滤面积和采收藻液在膜表面的滞留时间，另外膜表面的水力冲刷清理膜表面的藻泥堆积以确保过滤通畅也非常重要，如专利号为201821536056.9、名称为“一种微藻细胞的采收装置”的中国实用新型专利中就公开了一种漏斗形固定床变斜面采收装置，其实现了根据采收藻液浓度和流速变化的采收斜面和过滤膜面积的调节问题，但这种结构仍然属于固定床的范畴，也即一旦采收床制造安装完毕，微藻采收的过滤斜面斜度不可调节。
固定床斜面采收装置最大的优势是结构相对简单，但随着采收过程的持续和过滤孔的堵塞，还有微藻的微粒大小变化，固定床单一斜度的斜面采收装置所采收的藻泥含水率会出现较大变化，藻泥会出现过干或过稀的情况，而过干或过稀的藻泥对微藻后续处理造成工艺稳定性困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可调斜面的微藻采收装置，过滤网孔板斜度可根据微藻采收的藻泥含水率和过滤脱水情况进行调整，确保微藻采收脱水率的基本稳定。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种可调斜面的微藻采收装置，包括藻液输出管、过滤膜、过滤网孔板、采收支撑架、斜面调节机构、藻泥收集槽和藻液收集池，其中多个过滤网孔板呈阶梯状设于采收支撑架上，在各个过滤网孔板上设有过滤膜，且最高的过滤网孔板输入端上侧设有藻液输出管，最低的过滤网孔板输出端外侧设有藻泥收集槽，在所述采收支撑架下侧设有藻液收集池，所述过滤网孔板的输入端与采收支撑架铰接，并且所述过滤网孔板与采收支撑架之间设有斜面调节机构。
所述斜面调节机构包括第一连杆、第二连杆和牵引件，其中第一连杆一端与对应的过滤网孔板滑动连接，另一端铰接于采收支撑架上，第二连杆一端与第一连杆铰接，另一端与采收支撑架滑动连接并通过所述牵引件驱动移动。
所述第一连杆和第二连杆形成人字形结构，其中第二连杆上端与第一连杆中部铰接。
所述第一连杆和第二连杆形成三角形结构，其中第一连杆上端和第二连杆上端同轴铰接，且铰轴与对应的过滤网孔板滑动连接。
所述第一连杆和第二连杆形成交叉形结构，其中第一连杆中部和第二连杆中部通过中间铰轴铰接，第一连杆上端和第二连杆上端均与对应的过滤网孔板滑动连接。
所述牵引件为牵引杆，在采收支撑架侧边设有导槽，且牵引杆置于导槽中，第二连杆下端设有第二下铰轴与对应侧导槽内的牵引杆铰接。
采收支撑架上设有驱动装置，所述驱动装置包括手轮和丝杠，且所述丝杠通过手轮驱动转动，在牵引杆上设有丝母与所述丝杠配合。
所述牵引件为钢丝绳，采收支撑架侧边设有支撑梁滑槽，第二连杆下端设有第二下铰轴穿过对应的支撑梁滑槽后与钢丝绳固连。
采收支撑架上设有驱动装置，所述驱动装置包括电机和滚轮，所述滚轮通过电机驱动旋转，所述钢丝绳缠绕于所述滚轮上。
所述过滤网孔板两侧设有用于支撑板体的孔板支板，所述孔板支板设有孔板滑槽，第一连杆上端设有第一上铰轴置于对应过滤网孔板的孔板滑槽中。
本发明的优点与积极效果为：
1、本发明设有多个呈阶梯状布置的过滤网孔板，且各个过滤网孔板斜度均可根据微藻采收的藻泥含水率和过滤脱水情况进行调节，确保微藻采收脱水率的基本稳定。
2、本发明的过滤网孔板斜度可采用人工的手轮调节方式实现调整，也可以采用电机驱动的自动调节方式实现调整，另外斜面调节机构可以根据需要选择人字形、三角形、交叉形等结构，设计灵活方便，利于推广应用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图，
图2为图1中的采收支撑架结构示意图，
图3为图1中驱动装置采用手轮驱动时的示意图，
图4为图1中斜面调节机构的一个实施例结构示意图，
图5为图4中斜面调节机构的剖视图，
图6为图1中斜面调节机构的另一实施例结构示意图，
图7为图6中斜面调节机构的剖视图，
图8为图1中斜面调节级机构的又一个实施例结构示意图，
图9为图1中的驱动装置采用电机钢丝绳驱动时的斜面调节机构示意图，
图10为图9中第一支撑梁内部的钢丝绳示意图。
其中，1为藻液输出管，2为过滤膜，3为过滤网孔板，31为孔板滑槽，32为孔板支板，4为采收支撑架，41为支撑立柱，42为第二支撑梁，43为第一支撑梁，431为支撑梁滑槽，5为斜面调节机构，51为第一连杆，511为第一下铰轴，512为第一上铰轴，52为第二连杆，521为第二下铰轴，522为第二上铰轴，53为牵引杆，54为导槽，55为中间铰轴，56为钢丝绳，6为藻泥收集槽，7为藻液收集池，8为驱动装置，81为手轮，82为丝杠。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～10所示，本发明包括藻液输出管1、过滤膜2、过滤网孔板3、采收支撑架4、斜面调节机构5、藻泥收集槽6和藻液收集池7，其中多个过滤网孔板3呈阶梯状设于采收支撑架4上，在各个过滤网孔板3上设有过滤膜2，且最高的过滤网孔板3输入端上侧设有藻液输出管1，最低的过滤网孔板3输出端外侧设有藻泥收集槽6，在所述采收支撑架4下侧设有藻液收集池7，所述过滤网孔板3的输入端与采收支撑架4铰接，所述过滤网孔板3靠近输出端一侧与采收支撑架4之间设有斜面调节机构5。
本实施例中，所述藻液输出管1上设有多个液体排出孔用于输出藻液，所述过滤膜2为膜孔200～600目的过滤布，所述过滤网孔板3为具有一定强度的多孔平板，过滤膜2平铺在过滤网孔板3上，且过滤膜2斜度随着过滤网孔板3斜度变化而变化。如图2所示，所述采收支撑架4包括支撑立柱41、第一支撑梁43和第二支撑梁42，大跨度的支撑还包括多组斜支撑梁，其中第一支撑梁43按一定斜度沿着藻液流动方向设置，第二支撑梁42垂直于藻液流动方向设置，每个过滤网孔板3的输入端可铰接于对应的第二支撑梁42上，在每个过滤网孔板3两侧与采收支撑架4两侧的第一支撑梁43之间均设有所述斜面调节机构5。本发明工作时，藻液由藻液输出管1输出后由高到低依次经过各个过滤网孔板3，小于过滤膜2膜孔径的水和小颗粒微藻透过过滤膜2落入藻液收集池7中，滞留在过滤膜2表面的藻液脱水后变成含水量较少的藻泥，并被冲洗向下流动落入藻泥收集槽6中，各个过滤网孔板5斜度可通过斜面调节机构5调节。
如图4～9所示，所述斜面调节机构5包括第一连杆51、第二连杆52和牵引件，其中第一连杆51一端与对应的过滤网孔板3滑动连接，另一端铰接于采收支撑架4上，第二连杆52与第一连杆51铰接，且第二连杆52下端与采收支撑架4滑动连接，并且第二连杆52下端通过所述牵引件驱动移动。所述第一连杆51和第二连杆52可以组成人字形、三角形或交叉形结构，如图1所示，在所述采收支撑架4上设有驱动所述牵引件的驱动装置8，所述牵引件可采用牵引杆53或钢丝绳56，且不同形式的牵引件通过不同结构的驱动装置8牵引驱动。
如图4～5所示，所述第一连杆51和第二连杆52可形成人字形结构，且第二连杆52下端可通过牵引杆53驱动移动，在过滤网孔板3侧边设有孔板滑槽31，在采收支撑架4侧边缘的第一支撑梁43上设有导槽54，且所述导槽54内设有牵引杆53，所述第一连杆51上端设有第一上铰轴512置于对应过滤网孔板3的孔板滑槽31中，且第一上铰轴512沿着所述孔板滑槽31滑动，所述第一连杆51下端设有第一下铰轴511与对应侧的第一支撑梁43铰接，所述第二连杆52上端设有第二上铰轴522与对应的第一连杆51中部铰接，所述第二连杆52下端设有第二下铰轴521与对应侧导槽54内的牵引杆53铰接，且所述第二下铰轴521通过所述牵引杆53驱动移动。另外由于采收支撑架4侧边缘的第一支撑梁43具有一定斜度，所述第二下铰轴521高于第一下铰轴511。
如图6～7所示，所述第一连杆51和第二连杆52可形成三角形结构，其中第一连杆51下端设有第一下铰轴511与对应侧的第一支撑梁43铰接，第二连杆52下端设有第二下铰轴521与对应侧导槽54内的牵引杆53铰接，且所述第二下铰轴521通过所述牵引杆53驱动移动，所述第一连杆51上端和第二连杆52上端同轴铰接，且铰轴置于对应过滤网孔板3的孔板滑槽31中并沿着所述孔板滑槽31滑动。由于采收支撑架4侧边缘的第一支撑梁43具有一定斜度，所述第二下铰轴521高于第一下铰轴511。
如图8所示，所述第一连杆51和第二连杆52可形成交叉形结构，其中第一连杆51下端设有第一下铰轴511与对应侧的第一支撑梁43铰接，第二连杆52下端设有第二下铰轴521与对应侧导槽54内的牵引杆53铰接，且所述第二下铰轴521通过所述牵引杆53驱动移动，所述第一连杆51中部和第二连杆52中部通过中间铰轴55铰接，所述第一连杆51上端的第一上铰轴512和第二连杆52上端的第二上铰轴522均置于对应过滤网孔板3的孔板滑槽31中并沿着所述孔板滑槽31滑动。由于采收支撑架4侧边缘的第一支撑梁43具有一定斜度，所述第二下铰轴521高于第一下铰轴511。
当驱动第二连杆52移动的牵引件为牵引杆53时，如图3所示，所述驱动装置8包括手轮81和丝杠82，其中所述丝杠82一侧的光轴部分通过轴承支承安装于一个支架上实现转动，所述支架可安装于所述采收支撑架4上，所述丝杠82的光轴端部设有所述手轮81，所述丝杠82另一侧为螺纹段并与设于所述牵引杆53内的丝母配合。调节时操作者旋转所述手轮81即驱动所述丝杠82转动，进而通过与所述丝杠82配合的丝母带动所述牵引杆53移动，实现调节各个过滤网孔板3斜度的目的，另外如图5和图7所示，所述牵引杆53截面可为方形或长方形，容置所述牵引杆53的导槽54采用与牵引杆53截面相配合的槽钢等制成，并焊接于采收支撑架4侧边缘的第一支撑梁43上。
如图9～10所示，当驱动斜面调节机构5中的第二连杆52移动的牵引件为钢丝绳56时，所述驱动装置8包括电机和滚轮，所述滚轮通过电机驱动旋转，采收支撑架4两侧均设有钢丝绳56，且所述钢丝绳56均缠绕于所述滚轮上，各个斜面调节机构5中的第二连杆52下端的第二下铰轴521均与对应侧的钢丝绳56固连，在采收支撑架4侧边缘的第一支撑梁43上设有支撑梁滑槽431，且所述第二下铰轴521穿过所述支撑梁滑槽431后与对应的钢丝绳56连接，所述第二下铰轴521沿着所述支撑梁滑槽431移动。当电机驱动滚轮转动收起钢丝绳56时，钢丝绳56带动第二连杆52下端移动并驱动过滤网孔板3升起，当电机驱动滚轮反转释放钢丝绳56时，过滤网孔板3在自身重力作用下自动下降。
如图5和图7所示，所述过滤网孔板3两侧设有用于支撑板体的孔板支板32，所述孔板支板32可采用角钢或槽钢等结构，所述孔板滑槽31设于对应的孔板支板32上。
位于采收支撑架4同一侧的各个第二连杆52下端可通过同一个牵引件驱动移动，以实现各个过滤网孔板3同步调整，也可以在采收支撑架4上设置多个驱动装置8，每个斜面调节机构5中的第二连杆52分别通过对应的驱动装置8单独驱动移动，从而实现单个过滤网孔板3的单独调节。
本发明的工作原理为：
本发明工作时，藻液由藻液输出管1输出后由高到低依次经过各个过滤网孔板3，小于过滤膜2膜孔径的水和小颗粒微藻透过过滤膜2落入藻液收集池7中，滞留在过滤膜2表面的藻液脱水后变成含水量较少的藻泥，并被冲洗向下流动落入藻泥收集槽6中，各个过滤网孔板5斜度可通过斜面调节机构5调节，其中斜面调节机构5中的第一连杆51一端与对应的过滤网孔板3滑动连接，另一端铰接于采收支撑架4上，第二连杆52与第一连杆51铰接，且第二连杆52下端与采收支撑架4滑动连接，并且第二连杆52下端通过牵引件驱动移动。本发明可根据需要选择第一连杆51和第二连杆52的结构形式，所述第一连杆51和第二连杆52可以组成人字形、三角形或交叉形结构，另外也可以根据需要选择驱动装置8和牵引件，驱动装置8可采用手动的手轮81和丝杠丝母结构，也可以采用自动的电机和滚筒结构，牵引件可采用牵引杆53或钢丝绳56驱动第二连杆52下端移动，设计灵活方便，利于推广应用。
Claims (4)
1.一种可调斜面的微藻采收装置，其特征在于：包括藻液输出管(1)、过滤膜(2)、过滤网孔板(3)、采收支撑架(4)、斜面调节机构(5)、藻泥收集槽(6)和藻液收集池(7)，其中多个过滤网孔板(3)呈阶梯状设于采收支撑架(4)上，在各个过滤网孔板(3)上设有过滤膜(2)，且最高的过滤网孔板(3)输入端上侧设有藻液输出管(1)，最低的过滤网孔板(3)输出端外侧设有藻泥收集槽(6)，在所述采收支撑架(4)下侧设有藻液收集池(7)，所述过滤网孔板(3)的输入端与采收支撑架(4)铰接，并且所述过滤网孔板(3)与采收支撑架(4)之间设有斜面调节机构(5)；
所述斜面调节机构(5)包括第一连杆(51)、第二连杆(52)和牵引件，其中第一连杆(51)一端与对应的过滤网孔板(3)滑动连接，另一端铰接于采收支撑架(4)上，第二连杆(52)一端与第一连杆(51)铰接，另一端与采收支撑架(4)滑动连接并通过所述牵引件驱动移动；
所述牵引件为牵引杆(53)，在采收支撑架(4)侧边设有导槽(54)，且牵引杆(53)置于导槽(54)中，第二连杆(52)下端设有第二下铰轴(521)与对应侧导槽(54)内的牵引杆(53)铰接；
采收支撑架(4)上设有驱动装置(8)，所述驱动装置(8)包括手轮(81)和丝杠(82)，且所述丝杠(82)通过手轮(81)驱动转动，在牵引杆(53)上设有丝母与所述丝杠(82)配合；
所述过滤网孔板(3)两侧设有用于支撑板体的孔板支板(32)，所述孔板支板(32)上设有孔板滑槽(31)，第一连杆(51)上端设有第一上铰轴(512)置于对应过滤网孔板(3)的孔板滑槽(31)中。
2.根据权利要求1所述的可调斜面的微藻采收装置，其特征在于：所述第一连杆(51)和第二连杆(52)形成人字形结构，其中第二连杆(52)上端与第一连杆(51)中部铰接。
3.根据权利要求1所述的可调斜面的微藻采收装置，其特征在于：所述第一连杆(51)和第二连杆(52)形成三角形结构，其中第一连杆(51)上端和第二连杆(52)上端同轴铰接，且铰轴与对应的过滤网孔板(3)滑动连接。
4.根据权利要求1所述的可调斜面的微藻采收装置，其特征在于：所述第一连杆(51)和第二连杆(52)形成交叉形结构，其中第一连杆(51)中部和第二连杆(52)中部通过中间铰轴(55)铰接，第一连杆(51)上端和第二连杆(52)上端均与对应的过滤网孔板(3)滑动连接。
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2019
- 2019-12-06 CN CN201911238201.4A patent/CN110791420B/zh active Active
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