一种弱碱性絮凝-泡沫分离采收微藻的方法及分离装置的制造方法_2

文档序号:8959310阅读:来源:国知局
· 3cm/s。
[0038] 上述方法中,步骤2)中,还包括向所述上清液中通入富含CO2的空气,使所述上清 液的pH恢复至8. 0~8. 5,再将其返回培养系统循环使用,其中,所述富含0)2的空气中CO2 的体积分数为0.5% -12%。
[0039] 上述方法中,步骤3)中,还包括将所述泡沫分离塔中的清液导入到脱泡罐中,进 行脱泡,得到脱泡液和泡沫,再将脱泡液导入沉降池,泡沫导入到所述环流泡沫塔中的泡沫 富集段。
[0040] 本发明所提供的实现上述微藻采收的方法的一种具体的分离装置,包括沉降池和 环流泡沫塔,其中,所述沉降池中的絮凝藻液出口通过所述中间储罐与所述环流泡沫塔中 的藻液入口相连。
[0041] 上述装置中,所述沉降池为竖流式沉降池,由料液入口导管、沉降槽、溢流出口和 絮凝藻液出口构成,其中,所述料液入口导管的上端部裸漏于所述沉降槽的顶部外,剩余部 分位于所述沉降槽的内部;所述溢流出口位于所述沉降槽的中上部或顶部;所述絮凝藻液 出口位于所述沉降槽的底部。
[0042] 上述装置中,所述沉降槽的高径比为3~5,并保证藻液在沉淀槽中的表观沉降速 率不高于〇. 〇5cm/s ;料液入口导管直径应保证藻液在其中流速不超过5cm/s。
[0043] 上述装置中,所述环流泡沫塔由环流段(液层)和泡沫富集段(泡沫层)构成,其 中,所述环流段由塔体、导流筒和气体分布器构成,所述泡沫富集段由泡沫槽,泡沫溢流堰 和泡沫出口构成。
[0044] 所述导流筒位于所述塔体的内部,与所述塔体的内塔壁形成环隙,通过导流筒将 环流段分成上升区和下降区,上升区位于所述导流筒的内部,下降区位于环隙。
[0045] 所述气体分布器位于所述塔体的内底部和所述导流筒的内部的下部或底部。
[0046] 所述所述塔体的中下部或底部开有藻液入口,所述藻液入口位于所述导流筒的底 部和气体分布器的上方。
[0047] 所述塔体的中下部或底部开有助剂入口,所述助剂入口位于所述导流筒与所述塔 体的内塔壁形成的环隙的下部。
[0048] 所述塔体的中上部开有清液出口,所述清液出口位于所述导流筒与所述塔体的内 塔壁形成的环隙的中上部。
[0049] 上述装置中,所述环流泡沫塔中的环流段的高径比为(5~9) : 1。
[0050] 所述泡沫槽和所述环流泡沫塔中的环流段的高度比为(1~2) :3,直径比为(1~ 2. 8) :1〇
[0051] 所述环流泡沫塔中的泡沫溢流堰高度和所述泡沫槽高度之比为(1~2) :3。
[0052] 所述泡沫分离塔中的静液位高于所述导流筒上端部10~50cm。
[0053] 所述泡沫溢流堰和所述塔体的直径具体可相同。环流段导流筒直径和塔体的直径 按常规设计。
[0054] 上述装置中,还包括如下附属设备:絮凝pH调节池、中和罐、中间储罐、泡沫收集 罐和脱泡罐,
[0055] 其中,所述絮凝pH调节池和所述沉降池中的料液入口导管相连;所述中和罐和所 述沉降池中的溢流出口相连;所述泡沫收集罐和所述环流泡沫塔中的泡沫出口相连;所述 脱泡罐的入口与所述环流泡沫塔中的清液出口相连,所述脱泡罐的出口分别与所述沉降池 中的料液入口导管和所述环流泡沫塔中的泡沫富集段相连。
[0056] 本发明采用了逐级浓缩的方法,以成本非常低的弱碱性絮凝为初步浓缩,在此基 础上进行环流泡沫分离,由于第1步的浓缩也可达10倍左右,因此环流泡沫分离塔的体积、 能耗和助剂消耗可大幅度减小,充分发挥了泡沫浮选的优势;本发明采用的以NH3水调节 pH絮凝沉降的方法,无需大量无机絮凝剂,不仅降低成本,更减小了系统了无机离子的积 累,真正实现了清液的循环;本发明采用的环流泡沫分离塔,和传统以鼓泡塔为基础的泡沫 浮选装置相比,气液固接触传质得到了强化,分离的效率得到提高。由于这些工艺和装置的 优点,使本发明的技术,和现有技术方案对比,具有如下的的技术优势:
[0057] 1)回收率和浓缩比高。两步总的回收率大于95%,浓缩比超过150倍。
[0058] 2)可进行连续操作,分离时间短,适合大工业生产,产能高。连续操作时,两步总分 离时间小于4h,在大部分情况下不超过2h,即可达到上述分离效果。
[0059] 3)实现了水的循环利用,分离的清液通过通入CO2调节pH即可返回培养系统循环 使用。
[0060] 4)分离过程的成本较低。分离过程的设备能耗小,助剂价格低廉,用量小。
【附图说明】
[0061] 图1为本发明中弱碱性絮凝-泡沫分离微藻采收的连续流程和装置。
[0062] 图2为本发明中环流泡沫塔的操作和流动示意图。
【具体实施方式】
[0063] 下面通过具体实施例对本发明进行说明,但本发明并不局限于此。
[0064] 下述实施例中所述实验方法,如无特殊说明,均为常规方法;所述试剂和材料,如 无特殊说明,均可从商业途径获得。
[0065] 下述实施例具体可通过如下弱碱性絮凝-泡沫分离采收微藻的分离装置来实现。
[0066] 从图1可得知:该分离装置,包括絮凝pH调节池 I、沉降池 II、中和罐III、中间储 罐IV、环流泡沫塔V、泡沫收集罐VI和脱泡罐VII,其中,所述絮凝pH调节池 I和所述沉降 池 II中的料液入口导管1相连;所述中和罐III和所述沉降池 II中的溢流出口 3相连;所 述中间储罐IV分别与所述沉降池 II中的絮凝藻液出口 4和所述环流泡沫塔V中的藻液入 口 8相连;所述泡沫收集罐VI和所述环流泡沫塔V中的泡沫出口 13相连;所述脱泡罐VII 分别与所述环流泡沫塔V中的清液出口 10、所述沉降池 II中的料液入口导管1和所述环流 泡沫塔V中的泡沫富集段相连。
[0067] 所述沉降池 II为竖流式沉降池,由料液入口导管1、沉降槽2、溢流出口 3和絮凝 藻液出口 4构成,其中,所述料液入口导管1的上端部裸漏于所述沉降槽2的顶部外,剩余 部分位于所述沉降槽2的内部;所述溢流出口 3位于所述沉降槽2的中上部或顶部;所述絮 凝藻液出口 4位于所述沉降槽2的底部。
[0068] 所述环流泡沫塔V由环流段(液层)和泡沫富集段(泡沫层)构成,其中,所述环 流段由塔体5、导流筒6和气体分布器7构成,所述泡沫富集段由泡沫槽11,泡沫溢流堰12 和泡沫出口 13构成。
[0069] 所述导流筒6位于所述塔体5的内部,与所述塔体5的内塔壁形成环隙,通过导流 筒将环流段分成上升区和下降区,上升区位于所述导流筒6的内部,下降区位于环隙。
[0070] 所述气体分布器7位于所述塔体5的内底部和所述导流筒6的内部的下部或底 部。
[0071] 所述塔体5的中下部或底部开有藻液入口 8,所述藻液入口 8位于所述导流筒6的 底部和气体分布器7的上方。
[0072] 所述塔体5的中下部或底部开有助剂入口 9,所述助剂入口 9位于所述导流筒6与 所述塔体5的内塔壁形成的环隙的下部。
[0073] 所述塔体5的中上部开有清液出口 10,所述清液出口 10位于所述导流筒6与所述 塔体5的内塔壁形成的环隙的中上部。
[0074] 为了实现下述实施例中的效果,所述沉降槽2的高径比为3~5,并保证藻液在沉 淀槽中的表观沉降速率不高于〇. 〇5cm/s ;料液入口导管1直径应保证藻液在其中流速不超 过 5cm/s〇
[0075] 所述环流泡沫塔V中的环流段的高径比为(5~9) : 1。
[0076] 所述泡沫槽和所述环流泡沫塔V中的环流段的高度比为(1~2) : 3,直径比为 (1 ~2. 8) : 1〇
[0077] 所述环流泡沫塔中的泡沫溢流堰高度和所述泡沫槽高度之比为(1~2) :3。
[0078] 所述泡沫溢流堰12和所述塔体5的直径相同。环流段导流筒直径和塔体的直径 按常规设计。
[0079] 实施例1、弱碱性絮凝-泡沫分离连续采收微藻:
[0080] 1)海生小球藻(Marine Chlorella),直径为3~8 μ m,于海生小球藻培养液(米 用f/2改良海水培养基,培养液的pH值为8. 4,简称藻培养液)中进行培养,培养结束时海 生小球藻培养液中藻细胞浓度为4. 5 X IO7个/mL ;
[0081] 2)采用连续操作的操作方式,将上述培养有海生小球藻的藻培养液注入到pH调 节池 I中,并加入氨水(质量分数20 % )调节其pH至10~10. 5 ;再通过料液入口导管1 以60L/h的流量流入沉降槽2中(水力停留时间为Ih),分成絮凝浓藻液和上清液,絮凝浓 藻液经沉降槽2的池底部出口 4流出,通过中间储罐IV流入环流泡沫塔V(通过环流段底 部藻液入口 8进入)中,而上清液经沉降槽2的上部溢流出口 3导出,进入中和罐III,并向 其中通入富CO2的空气(12%,体积比),使得pH恢复到8. 0~8. 5,然后返回培养系统循环 使用,继续培养微藻;
[0082] 其中,沉降槽2的体积为68L,主要结构参数如下:高980mm,直径(内径)300mm(高 径比为3. 3),进水导管内径为30mm。
[0083] 3)通过环流泡沫塔V底部的气体分布器7将空气鼓入其中,空塔气速为 0. 06-0. 3cm/s,根据气升式环流的原理,使流入环流泡沫塔V中的絮凝浓藻液形成围绕导 流筒6的环流,并在助剂入口 9连续流加表面活性剂(其中,表面活性剂为SDS和Tween 20 的混合物,流加比例为每Im3絮凝浓藻液流加30~120g的SDS和20~60g的Tween 20) 和分离助剂(分离助剂为FeCl3,流加比例为:每Im3絮凝浓藻液流加40~80g的FeC
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