一種采收微藻的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采收微藻的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微藻是一類在水中生長(zhǎng)的種類繁多且分布極其廣泛的低等植物，它是由陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)的細(xì)胞工廠，通過(guò)微藻細(xì)胞高效的光合作用，吸收C02，將光能轉(zhuǎn)化為脂肪或淀粉等碳水化合物的化學(xué)能，并放出02。利用微藻生產(chǎn)生物能源與化學(xué)品可以同時(shí)達(dá)到“替代化石能源、減少co2排放、凈化廢氣與污水”三個(gè)目的?！拔⒃迳锛夹g(shù)”的優(yōu)勢(shì)在于以下幾個(gè)方面:①微藻是光合效率最高的原始植物，與農(nóng)作物相比，單位面積的產(chǎn)率高出數(shù)十倍。微藻也是自然界中生長(zhǎng)最為迅速的一種植物，通常在24h內(nèi)，微藻所含生物質(zhì)可以翻倍，在其“指數(shù)生長(zhǎng)期”內(nèi)其生物量翻倍時(shí)間可以縮短到3.5h。②微藻可以生長(zhǎng)在高鹽、高堿環(huán)境的水體中，可充分利用灘涂、鹽堿地、沙漠進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng)，也可利用海水、鹽堿水、工業(yè)廢水等非農(nóng)用水進(jìn)行培養(yǎng)，因此微藻可以不同農(nóng)作物爭(zhēng)地、爭(zhēng)水。③產(chǎn)油率高，微藻干細(xì)胞的含油量可高達(dá)70%，微藻沒(méi)有高等植物的根莖葉等細(xì)胞分化，在缺氮等條件下，某些單細(xì)胞微藻可大量積累油脂，是最有前景的產(chǎn)油生物。④微藻的培養(yǎng)需要利用工業(yè)廢氣中的C02，緩解溫室氣體的排放，也可以吸收工業(yè)廢氣中的N0X，減少環(huán)境的污染。⑤生產(chǎn)微藻生物柴油的同時(shí)，還可以生產(chǎn)相當(dāng)數(shù)量的微藻生物質(zhì)，還可進(jìn)一步獲得蛋白質(zhì)、多糖、脂肪酸等高價(jià)值產(chǎn)品。
[0003]微藻可分為原核藻類和真核藻類，原核藻類以藍(lán)藻為主，含葉綠素a、不形成細(xì)胞器、能進(jìn)行光合作用，細(xì)胞中蛋白質(zhì)含量高，可達(dá)干重的70%，脂肪含量低，為5%左右；真核藻類種類比較多，是主要的生物燃料藻種的來(lái)源。常見的微藻主要?dú)w于以下八個(gè)門類:娃藻門(Bacillar1phyta)、綠藻門(Chlorophyta)、金藻門(Chrysophyta)、藍(lán)藻門(Cyanophyta)、甲藻門(Pyrroptata)、紅藻門(Rhodophyta)、隱藻門(Cryptophyta)和黃藻門(Xanthophyta)。其中，娃藻門、綠藻門和金藻門是最具潛力的生物柴油藻種來(lái)源。
[0004]微藻高效規(guī)模化養(yǎng)殖技術(shù)，即通過(guò)研究開發(fā)微藻規(guī)?；B(yǎng)殖的新設(shè)備與新工藝來(lái)高效、低成本地獲得微藻生物量，是微藻生物技術(shù)的核心之一。如何高效率、低成本地采收微藻一直是微藻生物技術(shù)中的難題，主要原因是:微藻個(gè)體微小(通常小于20微米)且藻液濃度很低(在采收濃度下，通常不到藻液質(zhì)量的3%。)。
[0005]現(xiàn)有的微藻采收方法主要是絮凝法、過(guò)濾法、離心法和沉降法。其中，絮凝法、過(guò)濾法和離心法的工藝較復(fù)雜、成本較高。沉降法具有操作簡(jiǎn)便、節(jié)省能源等優(yōu)點(diǎn)，如CN101748068公開了一種微藻收獲方法，該方法利用重力學(xué)原理，針對(duì)高密度連續(xù)培養(yǎng)光合生物反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行不完全收獲，對(duì)于濃度大于107個(gè)每毫升的藻液(相當(dāng)于0D_ =1.0)，沉降率一般可達(dá)60%以上，沉降后分離出的上層清液返回光反應(yīng)系統(tǒng)繼續(xù)利用。該方法仍存在以下不足:輕微的擾動(dòng)就會(huì)使微藻重新分散，不利于分離沉降后的清液，且沉降率低。
[0006]中國(guó)專利CN102453669A中公開了一種微藻采收的裝置與方法，其特征是通過(guò)多個(gè)上下方向上相互隔開的收集板來(lái)沉降微藻，所述收集板的第一端支撐在第一桿上，第二段支撐在第二桿上，每層收集板的第一端處形成有防止沉積的微藻流出的凸起角部，每層收集板的第二端為有利于微藻流出的開放端；在沉積微藻時(shí)，向上拉起第二桿使每層收集板相對(duì)于水平方向傾斜成第一傾斜角度，從而使微藻沉積在每層收集板第一端處的凸起角部；并且在收集微藻時(shí)，向上拉起第一桿使每層收集板相對(duì)于水平方向傾斜成第二傾斜角度，從而使沉積的微藻從每層收集板的開放的第二端流入光生物反應(yīng)器中。然而由于微藻通常會(huì)粘滯在收集板上，因此上述方法在收集時(shí)會(huì)帶來(lái)操作上的困難，且較為繁瑣。
[0007]因此，迫切需要開發(fā)新的微藻沉降采收方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種沉降率高、沉降后易收集的新的采收微藻的方法。
[0009]本發(fā)明的發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，將藻液置于包括至少一層沉降采收盤的沉降采收器中，沉降采收盤具有通過(guò)結(jié)構(gòu)，在沉降采收器中設(shè)置有與通過(guò)結(jié)構(gòu)適配的刮除結(jié)構(gòu)，使微藻通過(guò)重力自沉降作用進(jìn)行沉降，通過(guò)刮除結(jié)構(gòu)將沉降在沉降采收盤上的微藻泥刮落并經(jīng)通過(guò)結(jié)構(gòu)離開沉降采收盤，收集沉降得到的微藻泥，可極大提高微藻的沉降率，并使沉降后的微藻易收集，并且收集到的為微藻泥，對(duì)于微藻的某些加工領(lǐng)域，省去了除去濃縮微藻液中的水的后續(xù)操作，可直接對(duì)微藻泥加以利用。
[0010]因此，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種采收微藻的方法，該方法包括:
[0011](1)將待采收的微藻液置于包括至少一層沉降采收盤的沉降采收器中，所述沉降采收盤具有通過(guò)結(jié)構(gòu)，在所述沉降采收器中設(shè)置有與所述通過(guò)結(jié)構(gòu)適配的刮除結(jié)構(gòu)；
[0012](2)在重力自沉降條件下，使微藻通過(guò)重力自沉降作用進(jìn)行沉降，使微藻與水分離；
[0013](3)通過(guò)刮除結(jié)構(gòu)將沉降在所述沉降采收盤上的微藻泥刮落并經(jīng)所述通過(guò)結(jié)構(gòu)離開所述沉降采收盤；
[0014](4)收集沉降得到的微藻泥。
[0015]優(yōu)選地，所述沉降采收盤為至少兩層，且相鄰的每?jī)蓪娱g隔開一定的距離。所述距離優(yōu)選為50mm-500mm,更優(yōu)選為100-200mm。
[0016]優(yōu)選地，所述通過(guò)結(jié)構(gòu)為縫隙，所述縫隙的開口寬彡2_，優(yōu)選為5-20_。
[0017]優(yōu)選地，所述沉降采收盤的邊緣具有向上的圍擋。
[0018]優(yōu)選地，所述刮除結(jié)構(gòu)為貼合沉降采收盤上表面的刮刀。所述刮刀的材質(zhì)優(yōu)選為橡膠。
[0019]優(yōu)選地，所述沉降采收器包括位于沉降采收盤中心的用于固定沉降采收盤與刮除結(jié)構(gòu)的軸，以所述軸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)刮除結(jié)構(gòu)刮除微藻泥。
[0020]優(yōu)選地，在沉降采收器的底部設(shè)有出水口。
[0021]優(yōu)選地，所述重力自沉降條件包括:所述待采收的微藻液的光密度值0D_ > 1，優(yōu)選為2-8 ;pH值彡7，優(yōu)選為8-9 ;溫度彡40°C，優(yōu)選為25_35°C ;在避光的條件下進(jìn)行沉降；沉降至與微藻分離后的水的0D_ < 0.5。
[0022]本發(fā)明的采收微藻的方法，沉降率高；本發(fā)明方法由于采用了通過(guò)結(jié)構(gòu)和刮除結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，因此可以方便、高效地采收粘滯的藻泥；收集到的為微藻泥，對(duì)于微藻的某些加工領(lǐng)域，省去了除水的后續(xù)操作，可直接對(duì)微藻泥加以利用。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單易行、效率高。
[0023]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明方法所用裝置的一種優(yōu)選實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2是沉降采收盤的一種優(yōu)選實(shí)施方式的俯視圖。
[0026]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0027]a沉降采收器；b沉降采收盤；bl通過(guò)結(jié)構(gòu)；b2圍擋；c刮除結(jié)構(gòu)；d軸；e出水口。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0029]本發(fā)明提供了一種采收微藻的方法，該方法包括:
[0030](1)將待采收的微藻液置于包括至少一層沉降采收盤b的沉降采收器a中，沉降采收盤b具有通過(guò)結(jié)構(gòu)bl，在沉降采收器a中設(shè)置有與通過(guò)結(jié)構(gòu)bl適配的刮除結(jié)構(gòu)c ；
[0031](2)在重力自沉降條件下，使微藻通過(guò)重力自沉降作用進(jìn)行沉降，使微藻與水分離；
[0032](3)通過(guò)刮除結(jié)構(gòu)c將沉降在沉降采收盤b上的微藻泥刮落并經(jīng)通過(guò)結(jié)構(gòu)bl離開沉降采收盤b;
[0033](4)收集沉降得到的微藻泥。
[0034]本發(fā)明中，對(duì)于沉降采收器a的形狀無(wú)特殊要求，可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所能想到的各種形狀，優(yōu)選為圓柱形，相應(yīng)地，沉降采收盤b優(yōu)選為圓形盤。對(duì)于沉降采收器a的大小無(wú)特殊要求，可以根據(jù)實(shí)際使用需要確定。
[0035]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，本發(fā)明方法是通過(guò)微藻的重力自沉降作用進(jìn)行沉降，因此，沉降采收器a應(yīng)該垂直放置，即沉降采收器a的底面與水平面平行，沉降采收盤b也與水平面平行。
[0036]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，本發(fā)明中，沉降采收器a中包括至少一層沉降采收盤b，是為了擴(kuò)大微藻的沉降面積，使得微藻在沉降采收盤b上和沉降采收器a的底面上均可沉降，因此，沉降采收盤b的直徑應(yīng)該小于沉降采收器a的底面直徑，如圖1所示。
[0037]本發(fā)明中，為了進(jìn)一步提高沉降率，沉降采收盤b優(yōu)選為至少兩層，例如可以為
3-5層，如圖1所示，且相鄰的每?jī)蓪娱g隔開一定的距離。為了使微藻更好更多地沉降，并充分利用沉降采收器a中的空間，相鄰的沉降采收盤b間間隔的距離優(yōu)選為50-500_，更優(yōu)選為100-200mm。該距離指的是相鄰兩層沉降采收盤b在垂直方向上的距離。
[0038]本發(fā)明中，通過(guò)結(jié)構(gòu)bl即是指可使微藻泥通過(guò)的結(jié)構(gòu)，當(dāng)然也可以使分離后的水通過(guò)。對(duì)于通過(guò)結(jié)構(gòu)bl的具體形狀和大小無(wú)特殊要求，但為了使微藻有更大的沉降面積，并使沉降后的微藻泥更完全地通過(guò)沉降采收盤b，通過(guò)結(jié)構(gòu)bl優(yōu)選為縫隙，當(dāng)沉降采收盤b為圓形盤，且刮除結(jié)構(gòu)c沿著沉降采收盤b的半徑刮落微藻泥時(shí)，縫隙優(yōu)選為沿沉降采收盤b的半徑設(shè)置，即縫隙的長(zhǎng)優(yōu)選等于沉降采收盤b的半徑，縫隙的開口寬優(yōu)選> 2mm，更優(yōu)選為 5_20mm。
[0039]本發(fā)明中，為了使微藻在沉降采收盤b上更多更好地沉降，沉降采收盤b的邊緣優(yōu)選具有向上的圍擋b2，如圖1所示。對(duì)于圍擋b2的高度，優(yōu)選為10-20mm。
[0040]本發(fā)明中，刮除結(jié)構(gòu)c優(yōu)選為貼合沉降采收盤b上表面的刮刀。為了更完全地刮落微藻泥，刮刀的材質(zhì)優(yōu)選具有一定的剛性和韌性，例如可以為橡膠。
[0041 ] 本發(fā)明中，為了更方便刮除結(jié)構(gòu)c刮落沉降采收盤b上的微藻泥，沉降采收器a優(yōu)選包括位于沉降采收盤b中心的用于固定沉降采收盤b與刮除結(jié)構(gòu)c的軸d，如圖1所示，以軸d為中心轉(zhuǎn)動(dòng)刮除結(jié)構(gòu)c刮除微澡泥。
[0042]本發(fā)明中，以軸d為中心轉(zhuǎn)動(dòng)刮除結(jié)構(gòu)c刮除微藻泥，可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所能想到的各種方式轉(zhuǎn)動(dòng)刮除結(jié)構(gòu)c，例如，刮除結(jié)構(gòu)c可隨軸d的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，雖然沉降采收盤b也固定在軸d上，當(dāng)刮除結(jié)構(gòu)c隨軸d的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，沉降采收盤b不隨軸d的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，即沉降采收盤b是靜止不動(dòng)的