一种微藻磁絮凝采分设备及其采分方法技术

一种微藻磁絮凝采分设备及其采分方法，包括：架体、光圈阀机构、电机丝杠机构、电磁穿孔盘、进出液系统、弹簧插销机构；在架体上还设置有分隔板，分隔板和光圈阀机构将采分设备分成顶部注药腔、中部混合腔和底部分离腔，架体中轴线方向上，设置有电机丝杠机构，电机丝杠机构包括伺服电机、升降螺母和丝杠，在升降螺母的外侧固定安装有电磁穿孔盘，分隔板上设置有弹簧插销机构，在分隔板上相对电磁穿孔盘的通孔位置设置有锥孔，在锥孔内插接有插销，插销的总高度与对应架体内能够容纳的微藻藻液量呈正相关。通过该技术方案，解决了现有技术中的磁絮凝法难以回收纳米磁粉、需要设置外部磁场、成本较高的问题。成本较高的问题。成本较高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种微藻磁絮凝采分设备及其采分方法


[0001]本专利技术涉及水处理领域，尤其涉及一种微藻磁絮凝采分设备及其采分方法。

技术介绍

[0002]微藻在污水处理领域具有良好的功能性。首先由于在生长过程中微藻可以大量吸收氮磷等营养元素，其在脱氮除磷，降解 COD 方面有极高的效率，其对污水的净化效果甚至强于一些工程菌。除此之外，微藻还可以固定污水中的二氧化碳，提高 pH，消灭病原微生物，最后微藻可以去除水中残留的重金属，还可以对吸附后的重金属实现解析和回收。因此，利用污水培养微藻，实际上就是取代了相同量污水的水处理过程。微藻在吸收氮磷碳同时，微藻可以生产萜类天然产物，异戊二烯，法尼稀，鲨烯，柠檬烯等高价值产品，合成反应为微藻中的甘油三脂和醇类在特定催化剂作用下经过酯交换得到的甘油三酯，用于生产微藻生物柴油。基于以上两种微藻的用途，产生了利用污水培养微藻进而生产生物柴油的工艺。污水培养微藻生产生物柴油工艺不仅避免了新鲜水，氮肥磷肥的消耗，还通过水处理过程的取代实现了环境效益的进一步增加，实现了双赢。
[0003]在微藻提油工艺中，微藻收获工艺优化是微藻生物柴油工业化和提高经济费效比的关键环节。微藻收获可以采用离心法、气浮法、过滤法等方式，近年来，研究人员研究了磁絮凝法实现微藻的采收，但是其采用的磁絮凝纳米材料造价较高，因此需要设计一套可以针对磁絮凝采收工艺的可回收纳米材料设备。同时，磁絮凝法在应用中通常需要设置外加磁场，同样增加了该工艺的使用成本，基于此，需要设计一套可以降低磁絮凝工艺使用成本的微藻磁絮凝采分设备。<br/>
技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种微藻磁絮凝采分设备及其采分方法，以解决现有技术中的磁絮凝法难以回收纳米磁粉、需要设置外部磁场、成本较高的技术问题。
[0005]本专利技术为实现上述目的，采用以下技术方案：一种微藻磁絮凝采分设备，包括：架体、光圈阀机构、电机丝杠机构、电磁穿孔盘、进出液系统、弹簧插销机构；架体由上部罩和底座构成，上部罩的最底侧具有外翻的上圈座，底座的最顶部设置有外翻的下圈座，光圈阀机构设置在上圈座和下圈座之间，上部罩内部靠上位置，还设置有分隔板，分隔板和光圈阀机构将采分设备分成顶部注药腔和中部混合腔以及底部分离腔三部分，架体中轴线方向上，设置有电机丝杠机构，电机丝杠机构包括伺服电机、升降螺母以及丝杠，在升降螺母的外侧，固定安装有电磁穿孔盘，在电磁穿孔盘的盘面上，嵌套有多个圆形的电磁铁，电磁铁内部布置有线圈，线圈通电会产生磁场，在每个电磁铁的中心设置有通孔，在分隔板上，设置有弹簧插销机构，在分隔板上每个相对电磁穿孔盘的通孔位置，设置有锥孔，在每个锥孔内，插接有插销，插销具有三部分，分别为顶部锥体、中间圆柱体以及底部阻塞柱，在插销顶部锥体的顶部，设置有压缩弹簧，弹簧的一端固定在插销顶部，另一端固定在顶部注药腔的顶壁上，插销的总高度与对应架体内能够容
纳的微藻藻液量呈正相关。
[0006]在上部罩和底座的内壁上，设置有导向条，电磁穿孔盘呈圆盘状且其外径与上部罩和底座的内径相匹配，并且在电磁穿孔盘的外周设置有与导向条匹配的导向槽，当光圈阀叶片完全打开后，叶片被收进上圈座和下圈座之间的空间内，由此可以保证电磁穿孔盘可下降从中部混合腔进入底部分离腔，导向条在光圈阀处被分隔成两段，分隔的距离等于光圈阀叶片的厚度，光圈阀叶片的厚度小于电磁穿孔盘的厚度。
[0007]顶部锥体的锥度大于锥孔的锥度，锥体的最大外径定于锥孔的最大孔径，中间圆柱体的外径小于锥孔的最小孔径，底部阻塞柱外径小于中间圆柱体的外径，并且底部阻塞柱的外径等于电磁穿孔盘上通孔的内径，阻塞柱可以自由的插入通孔内部，阻塞柱由可被磁铁吸附的钢材制成。
[0008]进出液系统包括在顶部注药腔的上部的上部罩顶端面上，开设有注药孔，注药孔直通顶部注药腔，在中部混合腔周侧的上部罩侧壁上，开设有注液孔，注液孔直通中部混合腔，在底座的侧壁上，开设有进液孔和出液孔。
[0009]在电磁穿孔盘盘面的两侧上，还设置有距离传感器，位于电磁穿孔盘顶部的距离传感器可以检测盘面至分隔板之间的距离，位于电磁穿孔盘底部的距离传感器可以检测盘底距离藻液液面之间的距离。
[0010]一种微藻磁絮凝采分方法，其采用前述的微藻磁絮凝采分设备，其特征在于：该采分方法具体包括以下步骤：S1：初始待机状态；在该初始待机状态下，电磁穿孔盘停留在最顶部位置，光圈阀呈打开状态以连通中部混合腔和底部分离腔，电磁穿孔盘上距离传感器检测到盘面具分隔板距离为0，电磁穿孔盘上电磁铁通电，每个插销上的阻塞柱被磁性吸引至电磁穿孔盘上的通孔内，同时插销被电磁穿孔盘顶起，锥孔呈打开状态；S2：加注磁性粉末和藻液；通过注药孔向顶部注药腔内灌入纳米磁性粉末，通过注液孔向中部混合腔内注入藻液，待电磁穿孔盘盘底的距离传感器检测到盘底至液面距离为L时停止；该距离L大于等于插销的总高度；S3：磁性粉末提取；驱动电机带动电磁穿孔盘下降距离L后停止，由此使的磁性粉末通过锥孔和插销的间隙从顶部注药腔进入到分隔板与电磁穿孔盘盘面之间的空间内；S4：粉液混合；对电磁穿孔盘上电磁铁断电，电磁穿孔盘磁性消失后，驱动电机运行，带动电磁穿孔盘下降，当下降至架体底部最低位置后，再驱动电机反转使电磁穿孔盘返回至该步骤的初始位置处；S5：絮凝物采收；重新开启电磁穿孔盘上的电磁铁，驱动电机正反转，进而使电磁穿孔盘不断在藻液内部升降，完成对磁絮凝物的吸附收集，最终将电磁穿孔盘将至最低位置，使吸附有磁絮凝物的电磁穿孔盘完全处于底部分离腔内部，随后关闭电磁穿孔盘上的电磁铁；S6：絮凝物分离；关闭光圈阀机构，使得光圈阀将中部混合区和底部分离区完全分离；打开出液孔放掉底部分离腔内的多余液体；随后从进液孔通入分离溶剂，将絮凝物上的磁性粉末溶解至分离溶剂内部，随后再将该分离溶剂从出液孔排出；排除后的分离溶剂再经过质液分离工序即可完成对纳米磁性粉末的回收；此时底部分离腔内仅留存有采收到的微藻细胞絮凝物，再从进液孔通入微藻细胞提取液，并从出液口流出通入提油工序装置，实
现藻细胞的采收。
[0011]本专利技术的有益效果是:1、升降式电磁穿孔盘的设置以及电磁穿孔盘上电磁铁以及通孔的设置既实现了纳米磁粉与藻液的混合，也实现了对磁粉的定量量取，还实现了对磁絮凝法过程中外加磁场的产生，无需再设置外加磁场装置，极大的降低了该工艺的使用成本。
[0012]2、通过将架体分成顶部注药腔和中部混合腔以及底部分离腔三部分，使得在同一个架体内部可以同时实现纳米磁粉的量取、微藻与磁粉的混合以及磁粉与微藻絮凝物的分离，简化该设备结构；3、由于电磁穿孔盘上通孔的设置，随着电磁穿孔盘在藻液中升降，藻液会通过该通孔进行流动，从而促进纳米磁性粉末与微藻细胞的混合，也方便电磁穿孔盘进行升降运动；4、锥孔的锥口朝向顶部注药腔逐渐增加，顶部锥体的锥度大于锥孔的锥度，锥体的最大外径定于锥孔的最大孔径，中间圆柱体的外径小于锥孔的最小孔径，由此保证插销可以完全封堵主锥孔而不被纳米磁性粉末堵塞；5、底部阻塞柱外径小于中间圆柱体的外径，并且底部阻塞柱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微藻磁絮凝采分设备，包括：架体、光圈阀机构、电机丝杠机构、电磁穿孔盘、进出液系统、弹簧插销机构；架体由上部罩和底座构成，上部罩的最底侧具有外翻的上圈座，底座的最顶部设置有外翻的下圈座，光圈阀机构设置在上圈座和下圈座之间，上部罩内部靠上位置，还设置有分隔板，分隔板和光圈阀机构将采分设备分成顶部注药腔和中部混合腔以及底部分离腔三部分，架体中轴线方向上，设置有电机丝杠机构，电机丝杠机构包括伺服电机、升降螺母以及丝杠，在升降螺母的外侧，固定安装有电磁穿孔盘，在电磁穿孔盘的盘面上，嵌套有多个圆形的电磁铁，电磁铁内部布置有线圈，线圈通电会产生磁场，在每个电磁铁的中心设置有通孔，在分隔板上，设置有弹簧插销机构，在分隔板上每个相对电磁穿孔盘的通孔位置，设置有锥孔，在每个锥孔内，插接有插销，插销具有三部分，分别为顶部锥体、中间圆柱体以及底部阻塞柱，在插销顶部锥体的顶部，设置有压缩弹簧，弹簧的一端固定在插销顶部，另一端固定在顶部注药腔的顶壁上，插销的总高度与对应架体内能够容纳的微藻藻液量呈正相关。2.如权利要求1所述的一种微藻磁絮凝采分设备，其特征在于：在上部罩和底座的内壁上，设置有导向条，电磁穿孔盘呈圆盘状且其外径与上部罩和底座的内径相匹配，并且在电磁穿孔盘的外周设置有与导向条匹配的导向槽，当光圈阀叶片完全打开后，叶片被收进上圈座和下圈座之间的空间内，由此可以保证电磁穿孔盘可下降从中部混合腔进入底部分离腔，导向条在光圈阀处被分隔成两段，分隔的距离等于光圈阀叶片的厚度，光圈阀叶片的厚度小于电磁穿孔盘的厚度。3.如权利要求2所述的一种微藻磁絮凝采分设备，其特征在于：顶部锥体的锥度大于锥孔的锥度，锥体的最大外径定于锥孔的最大孔径，中间圆柱体的外径小于锥孔的最小孔径，底部阻塞柱外径小于中间圆柱体的外径，并且底部阻塞柱的外径等于电磁穿孔盘上通孔的内径，阻塞柱可以自由的插入通孔内部，阻塞柱由可被磁铁吸附的钢材制成。4.如权利要求3所述的一种微藻磁絮凝采分设备，其特征在于：进出液系统包括在顶部注药腔的上部的上部罩顶端面上，开设有注药孔，注药孔直通顶部注药腔，在中部混合腔周侧的上部罩侧壁上，开设有注液孔，注液孔直通中部混合腔，在底座的侧壁上，开设有进液孔和...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦成满，
申请(专利权)人：德州六顺电气自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：