CN208933346U - 一种微藻细胞的采收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种微藻细胞的采收装置，属于微藻的采收技术领域。所述采收装置包括进液管、滤渣床、采收床、喷水清洗管、培养液收集槽、藻泥输出口、液体排出口、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。本实用新型通过设计的特殊结构的采收装置和采收床，既保证了微藻细胞与培养液的快速分离和充分清洗，又有效地避免微藻细胞排出不畅的问题，大幅度提高了采收效率。

Description

一种微藻细胞的采收装置

技术领域

本实用新型涉及微藻的采收技术领域，尤其涉及一种微藻细胞的采收装置。

背景技术

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。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型旨在提供一种微藻细胞的采收装置。本实用新型通过设计的特殊结构的采收装置和采收床，既保证了微藻细胞与培养液的彻底分离和充分清洗，又有效地避免微藻细胞排出不畅，堆积在采收床中的问题，大幅度提高了采收效率。

为实现上述发明目的，具体的，本实用新型公开了下述技术方案：

一种微藻细胞的采收装置，包括：滤渣床、采收床，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。

所述转动轮设置在转动轴上，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。

进一步地，所述转动轴为中空结构，且转动轴的中心轴线与采收床中心轴线重合，转动轴的一端位于采收床内，另一端与清水箱连通，所述清洗喷水管位于采收床内，清洗喷水管的一端与转动轴连通或两端均与转动轴连通，且能够随转动轴一起转动，并向采收床面喷射出清洗水；所述清水箱设置在转动轴的上方。

进一步地，所述采收***还包括支撑架、清水泵、清水输入口，所述清水箱设置在转动轴的上方，且固定在支撑架上，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采收床的床面下部，用于收集从采收床中过滤下来的液体，采收床的下端形成的藻泥输出口贯穿培养液收集槽的底面，且藻泥输出口与培养液收集槽底面接触的部位密封连接，防止培养液收集槽中的培养液泄漏后再次与微藻细胞混合。

经过滤渣床滤除杂质的微藻细胞和培养液进入采收床的床面，流动过程中，培养液和微藻细胞快速分离，微藻细胞汇集后从采收床底部的藻泥输出口中排出，而培养液则通过采收床床面上的膜孔过滤结构进入培养液收集槽。

进一步地，所述培养液收集槽的下部设置有废液排出口，便于将培养液收集槽中的培养液收集后统一排出。

进一步地，所述采收装置还包括藻液输送泵，所述进液管与藻液输送泵连接，用于将微藻细胞和培养液输送到进液管中。

与现有技术相比，本实用新型取得的有益效果是：与传统的采收床相比，本实用新型采用滤渣床与采收床上下叠层结构，节省了装备布置的占地面积，滤渣床过滤出的大颗粒杂质通过清扫杆及时清理出去，提高了装置处理废弃物的能力。另外，将采收床床面结构采用倾斜角为由0-90°连续或梯次变化的变曲面喇叭漏斗形结构，其特点是：微藻细胞和培养液刚进入床面时，床面的坡度较缓，床面分离面积较大，有利于大量培养液的快速分离，随着培养液的快速分离，采收床面快速收缩，床面的倾斜角也不断增大，有利于微藻细胞流动和快速排出采收床，防止微藻细胞堆积问题，从而大幅度提高采收效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实用新型微藻细胞的采收装置结构示意图。

图2为实施例1中滤渣床和采收床的结构示意图。

图3为实施例2中滤渣床和采收床的结构示意图。

图4为本实用新型清水箱与转动轴填料密封连接示意图。

附图中标记分别代表：1-进液管、2-滤渣床、3-采收床、4-喷水清洗管、5-培养液收集槽、 6-藻泥输出口、7-废液排出口、8-清水泵、9-滤渣收集槽、10-滤渣清扫杆、11-清水箱、12-转动轮、13-滤渣排出口、14-藻液输送泵、15-转动轴、16-支撑架、17-动密封部件、18-清水输入口、19-排渣通道。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步地说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有的微藻细胞的采收装置仍然存在采收成本高、效率低等问题，因此，本实用新型提出了一种微藻细胞的采收装置，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步地说明。

实施例1

如图1、2、4所示，一种微藻细胞的采收装置，包括：进液管1、滤渣床2、采收床3、喷水清洗管4、培养液收集槽5、藻泥输出口6、液体排出口7、清水泵8、滤渣收集槽9、滤渣清扫杆10、清水箱11、转动轮12、滤渣排出口13、藻液输送泵14、转动轴15、支撑架16、动密封部件17、清水输入口18、排渣通道19。

所述进液管1与藻液输送泵14连接，所述滤渣床2为下端面直径大于上端面直径的圆锥台状结构，且圆锥台的侧面形成了过滤结构的床面，进液管1呈环形固定在滤渣床的床面上端，且进液管1上设置有射流方向朝向滤渣床2的布液孔。所述滤渣床2床面为膜孔过滤结构，由膜孔50目的软质过滤布制成。

所述滤渣床2设置在采收床3的上方，采收床3的下端形成藻泥输出口6；所述滤渣床2 的下端面外周设置有滤渣收集槽9，滤渣收集槽9的底面上设置有滤渣排出口13，排渣通道 19与滤渣排出口13连接。

所述滤渣收集槽9中设置有与转动轴15连接，并能够在转动轴15的驱动下沿着滤渣收集槽9做圆周转动的滤渣清扫杆10。

所述采收床3为漏斗型结构，其侧壁形成了过滤结构的床面，床面相对于水平面的倾斜角α由0-90°连续变化，经过滤渣床2滤除杂质的微藻细胞和培养液进入采收床3的床面，流动过程中，培养液和微藻细胞快速分离，微藻细胞汇集从采收床3底部的藻泥输出口6中排出，而培养液则通过床面上的膜孔过滤结构进入培养液收集槽5，所述采收床3的床面为膜孔过滤结构，由膜孔300目的硬质过滤布制成。

所述喷水清洗管4设置在采收床3中，所述转动轴15为中空结构，且转动轴15的中心轴线与采收床3的中心轴线重合，转动轴15的一端位于采收床3内，喷水清洗管4与转动轴15伸入采收床3中的部分连通，且喷水清洗管4上设置有若干喷水孔，喷水孔的射流方向面向采收床3，且与微藻细胞流动的方向呈45°倾斜角度；转动轴15的另一端与清水箱连通，所述清水箱11设置在转动轴15的上方，且固定在支撑架16上，清水箱11上设置有清水输入口18，转动轴15和清水箱11之间通过动密封部件连接，所述清水输入口18与清水泵8 连接，所述动密封部件17为填料密封的动密封结构。

所述转动轮12设置在转动轴15上，为转动轴15的转动提供驱动力，清水箱11中的清水通过中空的转动轴15后进入喷水清洗管，所述清洗喷水管的一端与转动轴连通或两端均与转动轴连通，随着转动轴15的转动，清水从喷水清洗管4的喷水孔喷出后对采收床床面上的微藻细胞进行均匀的清洗，并在清洗微藻细胞的同时，将微藻细胞冲刷到藻泥输出口6排出采收床3。

所述培养液收集槽5设置在采收床3的床面下部，采收床3的下端形成的藻泥输出口6 贯穿培养液收集槽5的底面，且藻泥输出口6与培养液收集槽5底面接触的部位密封连接。

所述培养液收集槽5的下部设置有废液排出口7，培养液经过废液排出口7排出。

实施例2

如图3所示，一种微藻细胞的采收装置，同实施例1，区别在于：(1)所述滤渣床2的床面由膜孔为80目的硬质膜材料制成。

(2)所述采收床3的床面由膜孔为100目的软质过滤布制成。

(3)所述采收床3的床面相对于水平面的倾斜角α梯次变化分为4个梯度，依次为α₁＝5°、α₂＝15°、α₃＝45°、α₄＝85°。

一种微藻细胞的采收装置，同实施例1，区别在于：(1)所述滤渣床2的床面由膜孔为 30目的硬质膜材料制成。

(2)所述采收床3的床面由膜孔为400目的软质过滤布制成。

(3)所述喷水清洗管4上喷水孔的射流方向与藻泥流动的方向呈90°倾斜角度。

(4)所述动密封部件17为机械密封的动密封结构。

实施例4

一种微藻细胞的采收装置，同实施例1，区别在于：(1)所述滤渣床2的床面由膜孔为 100目的软质过滤布材料制成。

(2)所述采收床3的床面由膜孔为600目的软质过滤布制成。

(3)所述喷水清洗管4上喷水孔的射流方向与藻泥流动的方向呈60°倾斜角度。

(4)所述动密封部件17为机械密封的动密封结构。

实施例5

一种微藻细胞的采收装置，同实施例1，区别在于：所述滤渣床2的床面由膜孔为200 目的硬质膜材料制成。所述采收床3的床面由膜孔为800目的软质膜制成。所述喷水清洗管4 上喷水孔的射流方向与藻泥流动的方向呈75°倾斜角度。所述动密封部件17为机械密封的动密封结构。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微藻细胞的采收装置，其特征在于：所述采收***由滤渣床和采收床构成；所述滤渣床设置在采收床上方，且采收床和滤渣床装配后密封连接，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，圆锥台的侧面形成了过滤结构的床面；

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***还包括：进液管、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、清洗喷水管、清水箱、清水泵、支撑架、清水输入口、培养液收集槽、废液排出口、动密封部件；

所述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；

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的底面上，排渣通道与滤渣收集槽连接，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，所述转动轮套设在转动轴上，为转动轴提供驱动力；

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，且与微藻细胞流动的方向呈倾斜角度；

所述清水箱设置在转动轴的上方，且与支撑架固定连接，转动轴和清水箱之间通过动密封部件连接，所述转动轴为中空结构，转动轴的一端位于采收床内部，另一端与清水箱连通，所述清洗喷水管的一端与转动轴连通或两端均与转动轴连通，且能够随转动轴一起转动；清水箱上设置有清水输入口，清水输入口与清水泵连接；

所述培养液收集槽套设在采收床外部，采收床的上端口与培养液收集槽的上端口密封连接，采收床的下端形成的藻泥输出口贯穿培养液收集槽的底面，且藻泥输出口与培养液收集槽底面接触的部位密封连接；

所述培养液收集槽的下部设置有废液排出口。

3.如权利要求2所述的微藻细胞的采收装置，其特征在于：所述滤渣床的床面为膜孔过滤结构。

4.如权利要求3所述的微藻细胞的采收装置，其特征在于：所述滤渣床的床面由膜孔10-200目的硬质膜材料制成。

5.如权利要求3所述的微藻细胞的采收装置，其特征在于：所述滤渣床的床面由膜孔10-200目的软质膜材料制成。

6.如权利要求2所述的微藻细胞的采收装置，其特征在于：所述采收床的床面为膜孔过滤结构。

7.如权利要求6所述的微藻细胞的采收装置，其特征在于：所述采收床的床面由膜孔200-800目的硬质膜材料制成。

8.如权利要求5所述的微藻细胞的采收装置，其特征在于：所述采收床的床面由膜孔200-800目的软质膜材料制成。

9.如权利要求2-8任一项所述的微藻细胞的采收装置，其特征在于：所述喷水孔的射流方向与微藻细胞流动方向之间的倾斜角为45°-90°。

10.如权利要求8所述的微藻细胞的采收装置，其特征在于：所述动密封部件包括填料密封、机械密封的动密封结构。