一种微藻细胞的采收装置及采收方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种微藻细胞的采收装置及方法，包括进液管、滤渣床、采收床、喷水清洗管、培养液收集槽、藻泥输出口、废液排出口、清水泵、滤渣收集槽、滤渣清扫杆、清水箱、转动轮、滤渣排出口、排渣通道、转动轴等，所述进液管与滤渣床连接，滤渣床、藻泥输出口分别与采收床连接，采收床与培养液收集槽连接，喷水清洗管设置在采收床内部，滤渣收集槽与滤渣床连接，滤渣排出口设置在滤渣收集槽中，转动轴与清水箱、转动轮连接。本发明专利技术通过倾斜角由0°向90°连续变化或梯次变化的采收床对微藻细胞进行快速采收，既保证了微藻细胞与培养液的彻底分离和充分清洗，又有效地避免了微藻细胞排出不畅的问题，实现了微藻细胞的高效采收。

【技术实现步骤摘要】
一种微藻细胞的采收装置及采收方法
本专利技术涉及微藻的采收
，尤其涉及一种微藻细胞的采收装置及采收方法。
技术介绍
微藻是一种在自然环境中广泛分布的自养植物，不仅可以通过光合作用，合成油脂、蛋白质、甘油葡萄糖苷等高附加值的化合物，而且，由于光合效率高、生长快、单位亩产高等特点，被国际粮农组织认为是可能的人类未来最重要粮食资源之一。然而，由于藻细胞体积微小，造成了采收困难和采收成本高，成为制约微藻行业发展和规模化推广的难点问题之一。常用的微藻采收方法主要有絮凝沉降、过滤或离心分离等，絮凝沉降需要加入絮凝剂，造成养殖废水回用困难，造成水资源污染和浪费，工业化微藻采收难以采用。离心分离成本高，要求高速旋转的动能，采收能耗极高，主要是实验室小规模采收分析使用。因此，过滤成了主要的微藻采收手段，国内外主要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。这种采收装置，藻液如瀑布一般从斜面滤床流过，水分透过滤网而藻泥附着在网面上，需要利用水流的冲刷，这种结构的装置，不仅采收装置占地面积很大，建设成本也较高，而且需要不间断水流冲刷，防止藻泥堆积影响采收，无人化管理难度大。另外，这种平筛或倾斜筛平台所采收的藻泥需要首先流入一个采收池，需要利用活塞泵等额外动力转输到藻泥脱水机或其他干燥设备或容器进行深加工，工艺流程长，采收效率低下。为解决平筛或倾斜筛装置的采收效率低下和占地面积大的现实问题，中国专利申请CN102696340A提出了一种倾斜式转筒过滤机相串联的藻液采收和脱水装置，其核心就是利用滚筒的驱动装置，带动多级滚筒转动分离藻液藻泥，让泵入的藻液在滚筒过滤机内旋转移动。与现有无动力平面筛具相比，需要利用大功率的驱动装置带动笨重的采收膜平台转动，由于采收膜装置大而笨拙，采收动力能耗大幅增加，与目前常用的无动力多级平筛相比，技术优势并不明显，反而会因为藻泥在滚筒过滤膜表面堆积，造成采收不畅的问题。综上，现有的微藻细胞的采收装置及方法仍然存在采收成本高、效率低等问题，因此，有必要研究一种新的微藻细胞的采收装置。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术旨在提供一种微藻细胞的采收装置及方法。本专利技术通过倾斜角由0°向90°连续变化或梯次变化的采收床对微藻细胞进行快速采收，既保证了微藻细胞与培养液的彻底分离和充分清洗，又有效地避免了微藻细胞排出不畅，堆积在采收床中的问题，大幅度提高了微藻细胞的采收效率，实现了微藻细胞的高效采收。本专利技术的目的之一是提供一种微藻细胞的采收装置。本专利技术的目的之二是提供一种微藻细胞的采收方法。本专利技术的目的之三是提供一种采收合成甘油葡萄糖苷的螺旋藻的方法。为实现上述专利技术目的，具体的，本专利技术公开了下述技术方案：首先，本专利技术提供一种微藻细胞的采收装置，包括：滤渣床、采收床，所述滤渣床设置在采收床上方，且两者的中心轴线重合；所述滤渣床为下端面直径大于上端面直径的圆锥台状结构，其侧面形成过滤结构的床面，即滤渣床床面，以便于对采收的微藻细胞和培养液混合物中的大颗粒杂质进行过滤。所述采收床为变曲面喇叭漏斗型结构，其侧壁形成膜孔过滤结构的床面，即采收床床面，床面相对于水平面的倾斜角α由0°向90°连续变化或梯次变化。经过滤渣床滤除杂质的微藻细胞和培养液进入采收床床面，流动过程中，大部分培养液从采收床床面的膜孔滤掉而微藻细胞被截留在床面上，实现微藻细胞和培养液的快速分离，分离掉大部分培养液的微藻细胞形成藻泥，汇集后从采收床底部的藻泥输出口中排出。优选的，所述采收床床面相对于水平面的倾斜角α梯次变化分为4个梯度：5°、15°、45°、85°，这种梯度变化的特点是床面的起始坡度较缓，使床面分离面积较大，有利于对大量培养液的快速分离，随着培养液的快速分离，采收床面坡度快速增大，床面分离面积快速收缩，这样有利于微藻细胞流动和快速排出采收床，防止微藻细胞堆积。进一步地，所述采收装置还包括进液管，所述进液管呈环形固定在滤渣床的床面的上端，且进液管上设置有若干射流方向朝向滤渣床的布液孔，布液孔的设置实现了含有微藻细胞的培养液在滤渣床床面上的均衡分配。优选的，所述滤渣床床面为膜孔过滤结构，所述膜孔过滤结构由膜孔10-100目的硬质或软质过滤材料制成；这种孔径范围的滤渣床既可以使微藻细胞顺利通过，又可以将杂质过滤在滤渣床床面上，实现微藻细胞和杂质的有效分离。优选的，所述采收床床面为膜孔过滤结构，所述膜孔过滤结构由膜孔100-800目的硬质或软质过滤材料制成；这种孔径范围的采收床既可以将微藻细胞留在采收床床面上，又不影响微藻细胞中液体的通过，可以有效实现对微藻细胞的采收。进一步地，所述采收装置还包括滤渣收集槽、滤渣清扫杆、转动轮、滤渣排出口、排渣通道、转动轴；所述滤渣收集槽设置在滤渣床的下端面的外周，并与滤渣床紧密连接，滤渣排出口设置在滤渣收集槽中，排渣通道与滤渣排出口连接，所述滤渣清扫杆与转动轴连接，并能够在转动轴的驱动下沿着滤渣收集槽做圆周转动，以便于对滤渣床过滤下来的杂质不间断清理，并依次经过滤渣排出口、排渣通道排出，防止杂质在滤渣收集槽中堆积影响过滤效果；且转动轴、滤渣床、采收床三者的中心轴线重合。所述转动轴的一端位于采收床内，另一端穿过滤渣床后与转动轮连接，且转动轴、滤渣床、采收床三者的中心轴线重合，所述转动轮的作用是为转动轴提供驱动力，所述滤渣收集槽用于收集从微藻细胞和培养液中过滤出来的杂质。优选的，所述滤渣排出口为一个或多个适合形状的开孔，以便于将杂质排到指定的区域。更优选的，所述滤渣排出口为2个圆形孔，对称地分布在滤渣收集槽的底面上，可有效提高滤渣的排出速度和效率。进一步地，所述采收装置还包括清洗喷水管，所述清洗喷水管位于采收床中，清洗喷水管上设置有喷水孔，喷水孔的射流方向面向采收床，且与采收床床面或微藻细胞流动的方向呈倾斜角度。清洗喷水管主要用于清洗和冲刷采收床床面上的微藻细胞表面的营养盐、菌群等异物，在清洗微藻细胞的同时，将微藻细胞冲刷到藻泥输出口排出采收床。优选的，所述喷水孔的射流方向与采收床床面或微藻细胞流动方向之间的倾斜角为45°-90°。进一步地，所述采收装置还包括清水箱，清水箱设置在采收装置外部，且清水箱与清洗喷水管的一端连接，清洗喷水管的另一端位于采收床中，所述清水箱中的清水为不含盐或与培养液等浓度的含盐洁净水，当采收含有甘油葡萄糖苷的藻细胞时，需采用与培养液等浓度的含盐洁净水作为清洗液，防止藻细胞内的甘油葡萄糖苷向清洗液中分泌，造成甘油葡萄糖苷的损失。进一步地，所述转动轴为中空结构，转动轴的一端位于采收床内部，另一端穿过滤渣床与转动轮连接后再与清水箱连通，所述清洗喷水管的一端或两端均与转动轴位于采收床中的部分连通，且清洗喷水管能够随转动轴一起转动，并向采收床面喷射出清洗水。进一步地，所述采收装置还包括支撑架、清水泵、清水输入口、动密封部件，所述清水箱固定在支撑架上，清水箱上设置有清水输入口，转动轴和清水箱之间通过动密封部件连接，所述清水输入口与清水泵连接。优选的，所述动密封部件包括填料密封、机械密封的动密封结构。进一步地，所述采收装置还包括培养液收集槽，所述培养液收集槽设置在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微藻细胞的采收装置，其特征在于：所述采收系统由滤渣床、采收床构成；所述滤渣床设置在采收床上方，且两者的中心轴线重合；采收床的下端形成藻泥输出口；所述滤渣床为下端面直径大于上端面直径的圆锥台状结构，圆锥台的侧面形成过滤结构的滤渣床床面；所述采收床为变曲面喇叭漏斗型结构，其侧壁形成过滤结构的采收床床面，采收床床面相对于水平面的倾斜角α由0°向90°连续变化或梯次变化。

【技术特征摘要】
1.一种微藻细胞的采收装置，其特征在于：所述采收系统由滤渣床、采收床构成；所述滤渣床设置在采收床上方，且两者的中心轴线重合；采收床的下端形成藻泥输出口；所述滤渣床为下端面直径大于上端面直径的圆锥台状结构，圆锥台的侧面形成过滤结构的滤渣床床面；所述采收床为变曲面喇叭漏斗型结构，其侧壁形成过滤结构的采收床床面，采收床床面相对于水平面的倾斜角α由0°向90°连续变化或梯次变化。2.如权利要求1所述的微藻细胞的采收装置，其特征在于：所述采收装置还包括进液管，进液管呈环形固定在滤渣床床面的上端，且进液管上设置有若干射流方向朝向滤渣床的布液孔；或，所述滤渣床的床面为膜孔过滤结构，优选为由膜孔10-100目的硬质或软质膜材料制成；或，所述采收床床面为膜孔过滤结构，优选为由膜孔100-800目的硬质或软质膜材料制成；或，所述采收床床面相对于水平面的倾斜角α梯次变化分为4个梯度：5°、15°、45°、85°。3.如权利要求1或2所述的微藻细胞的采收装置，其特征在于：所述采收系统还包括滤渣收集槽、滤渣清扫杆、转动轮、滤渣排出口、排渣通道、转动轴；所述滤渣收集槽设置在滤渣床的下端面的外周，并与滤渣床紧密连接，所述滤渣排出口设置在滤渣收集槽中，排渣通道与滤渣排出口连接，所述滤渣清扫杆与转动轴连接，并能够在转动轴的驱动下沿着滤渣收集槽做圆周转动，所述转动轴的一端位于采收床内，另一端穿过滤渣床后与转动轮连接，且转动轴、滤渣床、采收床三者的中心轴线重合。4.如权利要求3所述的微藻细胞的采收装置，其特征在于：所述采收装置还包括清洗喷水管，所述清洗喷水管位于采收床中，清洗喷水管上设置有喷水孔，喷水孔的射流方向面向采收床，且喷水孔的射流方向与采收床床面或微藻细胞流动的方向呈倾斜角度；优选的，所述采收装置还包括清水箱，清水箱设置在采收装置外部，且清水箱与清洗喷水管的一端连接，清洗喷水管的另一端位于采收床中。5.如权利要求4所述的微藻细胞的采收装置，其特征在于：所述转动轴为中空结构，转动轴的一端位于采收床内部，另一端穿过滤渣床与转动轮连接后再与清水箱连通，所述清洗喷水管的一端或两端均与转动轴位于采收床中的部分连通，且清洗喷水管能够随转动轴一起转动，并向采收床面喷射出清洗水。6.如权利要求5所述的微藻细胞的采...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴怀之，吕雪峰，段仰凯，张凯，刘祥，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37