[发明专利]一种利用磁性纳米颗粒连续分离、收集微藻的装置

说明书

本发明公开一种利用磁性纳米颗粒连续分离、收集微藻的装置，包括水泵、混合系统、分离系统、收集系统和控制系统；混合系统包括储水箱、置于储水箱内的搅拌装置和设在储水箱上方的磁性纳米颗粒存储释放装置；分离系统包括U型分离槽、刮板、驱动装置，U型分离槽倾斜设置，其两端分别通过软管与储水箱连通；两个微藻收集罐分别位于半圆形分离槽与直管连接处的正下方。通过磁场作用使磁性纳米颗粒与微藻结合，使微藻从水‑藻混合液中分离。通过外部磁场的作用，磁‑藻混合物定向移动的过程中，将结合物吸附在管壁，最后利用刮板刮取完成收集，实现藻‑水分离。整个装置运行无须投加絮凝剂、能够实现精细化控制，具有效率高、能耗低、经济适用的优势。

技术领域

本发明涉及微藻收集分离装置技术领域，具体为一种利用磁性纳米颗粒连续分离、收集微藻的装置。

背景技术

微藻是一类分布广泛、个体小、繁殖快、营养丰富且光合利用度高的自养型微生物，其油脂面积产率高，单位面积的产油率是其他油料作物的20-400倍，且微藻大多分布在江海湖泊中，不与农作物争地，条件适宜情况下可整年生长。在环境保护上，高密度藻水体的藻类生物质快速收集处理是应对突发水环境问题的瓶颈问题；在能源转型上，藻类生物质的资源化利用对缓解能源危机具有重要意义。因此，无论是在环境还是在能源层面上，高效收集微藻生物质具有深远的现实意义。微藻细胞体积微小(3-30μm)，藻细胞表面带有负电荷，常规的采收难度和成本较高。目前有关收集微藻的方法大多效率低下或成本较高。

目前藻类生物质的收集方式有絮凝法、过滤法、离心法和沉淀法等。絮凝法需要添加絮凝剂，不仅价格昂贵而且可能对水体产生污染；过滤法因为微藻极小不能使用普通滤布和滤纸，只能采用微滤和超滤方式，但效率低下，容易堵塞滤孔；离心法多采用高剪切机，使用中成本过高，噪音较大，使用区域狭隘；沉淀法虽然比较经济环保，但用时过长，效率低下；沉淀法虽然比较经济环保，但沉淀时间过长，效率低下。再比如专利号CN102453669A(微藻收集装置和微藻收集方法)所示的装置，不同于传统沉淀法，它运用三根杠杆和十四个集板通过控制倾斜角度来收集沉降后的微藻，虽然可以避免沉淀时间过长或减少沉降时间导致沉降的微藻数目过少的问题，但是并没有改变一般微藻自然沉降的概率——静置24小时只有60％左右的沉降效果。此外，外界环境容易扰动水体影响最终沉降效果。另有专利号CN108569816A(一种水处理微藻收集装置)介绍的处理装置包括微藻吸附罐、微藻收集罐、磁介质分离罐和磁介质清洗回收罐等。该装置工程量较大，技术要求较高，只能用于工厂化生产。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种利用磁性纳米颗粒连续分离、收集微藻的装置，基于磁性纳米颗粒对微藻的吸附性，结合往复式刮板结构和精确控制系统，较好地解决了传统方法工程量大、效率低、能耗高、不经济的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种利用磁性纳米颗粒连续分离、收集微藻的装置，包括水泵、混合系统、分离系统、收集系统和控制系统；

所述混合系统包括储水箱、置于储水箱内的搅拌装置和设在储水箱上方的磁性纳米颗粒存储释放装置，用于定时、定量向储水箱释放磁性纳米颗粒，与储水箱中的微藻形成磁-藻混合物；

所述分离系统包括U型分离槽、刮板、驱动装置，所述U型分离槽倾斜设置，其两端分别通过软管与储水箱连通，在U型分离槽于储水箱的连通处均设有电磁阀；所述U型分离槽包括半圆形分离槽和设在半圆形分离槽两端的直管；所述半圆形分离槽内设有水位报警装置，底部设有磁场强度可调的电磁铁；所述刮板垂直置于半圆形分离槽内并与其内壁相切，所述刮板与驱动装置传动连接；