[发明专利]一种基于死端正渗透技术的藻液脱水装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于死端正渗透技术的藻液脱水装置及方法，脱水装置包括渗透装置、搅拌装置和汲取液循环系统，渗透装置包括正渗透膜、上箱体和下箱体，上箱体和下箱体通过螺栓相互连接，上箱体内上下贯通设置有藻液存储槽，下箱体上表面设置有汲取液循环槽，上箱体和下箱体之间设置有密封圈，正渗透膜夹置于上箱体和下箱体之间；搅拌装置包括驱动电机、连接杆和搅拌桨，驱动电机的输出轴与连接杆一端相连，连接杆另一端连接位于藻液存储槽内底部的搅拌桨；汲取液循环系统包括蠕动泵、连接管道及汲取液存储器，应用该脱水装置的藻类脱水方法，使藻液可以用较低能量消耗，浓缩得到较低含水率的滤饼层。

技术领域

本发明涉及藻液脱水领域，特别是涉及一种基于死端正渗透原理的藻液脱水装置及方法。

背景技术

微藻是低等植物,其种类繁多、分布极其广泛,海洋、淡水湖泊等水域均有微藻存在。其特有的化学组成和结构使其成为最有潜力的生物柴油和生物质油的优良原料。化石能源蕴藏量逐渐下降,温室气体排放日益严重,发展微藻生物能源被认为是一种最具前景替代能源。微藻浓缩脱水是微藻生物能源生产中的关键技术之一。

现有的微藻浓缩脱水技术,一般采用浓缩和脱水串联处理的方式,浓缩方法主要有膜过滤法、气浮法和沉淀法，其中膜滤法以其不会对藻液造成二次污染而被广泛研究和应用。膜虑法有错流和死端两种操作方式。错流即水流在膜表面产生两个分力，一个是垂直于膜面的法向力，使水分子透过膜面，另一种是垂直于膜面的切向力，把膜面的截留冲刷掉。死端即水流在膜面上方只产生垂直于膜面的力，随着过滤时间增长，被截留颗粒将在膜表面形成污染层，使过滤阻力增加。

现有使用膜进行藻浓缩技术中，一般使用错流系统对藻进行浓缩，即藻液侧通过管道和泵对藻液循环，在膜面上形成剪切力，进而降低浓差极化和膜污染。然而在错流系统中，藻液侧的管路中持有大量藻液，为了达到循环，管道中仅能为流态，因而当藻液浓缩到一定浓度后将无法进一步循环脱水。因此现有的膜浓缩藻技术仅停留在藻浓缩层面，还需要经过浓缩后的藻液中的含水率仍然高达以上,需要再进一步做脱水处理。

在脱水阶段主要有离心脱水法和机械压滤法,进行进一步脱水可以使藻液中的含水率降到85％左右。离心脱水使利用藻液中微藻与培养液比重不同从而具有不同离心力的原理使微藻和培养液脱离，离心脱水主要问题是能耗过高；机械压滤是通过对藻液施加外加压力，利用压滤机中滤布或筛网具有不同的透过孔径，对藻液中的微藻进行拦截过滤，而水分子由于具有更小的体积，故而通过小孔而进行脱水，机械压滤存在的主要问题是运行密封性低，容易造成污染，滤布或筛网的清洗需要大量的水源，耗水量大。另外，用这两种方法对藻液脱水时也可能要掺入絮凝剂，影响微藻产业附加产品的纯度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有膜法浓缩脱水微藻技术中因管路持有量而无法进行进一步脱水，而现有藻类脱水技术能耗高，以及膜虑技术中死端操作方式膜污染严重等技术问题，提供一种基于死端正渗透技术的藻液脱水装置及方法，死端操作方式可以有效减少错流操作方式中管路对藻液的持有量，使藻液可以进一步在正渗透的渗透压驱动下脱水至含水率较低的滤饼层。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于死端正渗透技术的藻液脱水装置，包括渗透装置、搅拌装置和汲取液循环系统，所述渗透装置包括正渗透膜、上箱体和下箱体，所述上箱体和下箱体通过螺栓相互连接，所述上箱体内上下贯通设置有藻液存储槽，所述下箱体上表面设置有汲取液循环槽，所述上箱体和下箱体之间设置有密封圈，所述正渗透膜夹置于上箱体和下箱体之间；

所述搅拌装置包括驱动电机、连接杆和搅拌桨，所述驱动电机的输出轴与连接杆一端相连，连接杆另一端连接位于藻液存储槽内底部的搅拌桨；

所述汲取液循环系统包括蠕动泵、连接管道及汲取液存储器，所述汲取液循环槽内两侧开设有长方形凹槽，所述长方形凹槽通过连接管道与汲取液存储器相连通形成一条循环管路，所述蠕动泵用于为该循环管路提供循环动力。