专利名称：一种制备固定化藻珠的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种固定化藻珠的制备装置。
背景技术：
藻类固定化的应用早期主要在于生物监测和废水处理两个方面，其具有藻细胞密度高、反应速度快、运行稳定可靠、微生物流失少、不需分离、能提纯和保存高效菌株等优势。在藻类固定化技术中，可以人工调节微藻细胞浓度至所需浓度，一般此浓度可以达到一个较高的数量级，比悬浮态微藻的数量级要高很多，因此，藻类固定化技术可以增加微藻细胞的相对浓度，达到一个相对较高的反应速度，以此来缩短污水处理的反应时间。研究表明，藻类固定化技术中，载体凝胶可保护微藻细胞免受重金属等有毒物质的伤害，提高微藻细胞对于众多些胁迫条件的耐受性，同时微藻细胞可以在载体凝胶中正 常生长，因此，藻类固定化技术可以增加微藻的生理代谢活性，提高微藻放氧量，使其对工业污水的净化效率比悬浮态微藻的净化效率相对要高。此外，藻类固定化技术还能够大大提高微藻对于重金属、有机物等污水中各项指标的富集、吸收、转化等多种作用，有效实现净化、改善污水水质的效果。目前，常用的固定化藻珠制备方法为滴落法与切割法。滴落法是将藻液与包埋剂均匀混合，混合液滴落入交联剂中，达到固定化的目的。其优点在于用料及方法简单易操作，成本较为低廉。缺点是藻珠制备完成后需加分离步骤以将固定化藻珠与交联剂分离、流程较多、用时较长、难以实现工业化生产。切割法是将藻液、包埋剂、交联剂及其他辅助试剂一起均匀混合，放入模具中，静置一段时间，然后将此大块凝胶切割成小藻珠。其优点在于制作方法易于产业化大批量生产，生产后藻珠可直接投入使用，缺点在于用料试剂较多、工业化生产需要大型切割设备辅助、成本较高。
实用新型内容本实用新型是为了克服采用现有的方法制备固定化藻珠时，存在分离不便、用时较长、难以实现工业化生产的缺陷，而提供一种便于分离、用时较短、容易实现工业化生产的制备固定化藻珠的装置。本实用新型提供了一种制备固定化藻珠的装置，其中，该装置包括设置在上部的混合器I和设置在下部的反应器3，以及贯穿上部混合器I和下部反应器3的搅拌轴2，所述搅拌轴2上设置有多个搅拌器，且所述搅拌器分别位于上部的混合器I和下部的反应器3中；所述上部混合器I的出口与下部反应器3的入口相连通；所述反应器3包括内筒5和外筒6，所述内筒5和外筒6之间具有空腔，且所述内筒5的筒壁上具有孔，所述孔直径的大小不允许固定化藻珠通过。在采用本实用新型的制备固定化藻珠的装置进行微藻的固定化处理时，当所述搅拌轴2转动时，可同时带动位于混合器I和位于反应器3内的搅拌器的搅拌作用，将位于所述混合器I中的藻液和包埋剂混合均匀，并将位于所述反应器3中的交联剂与从混合器I滴落的藻液和包埋剂混合均匀，可大大缩短反应时间。更为重要的是，所述反应器3包括内筒5和外筒6，且所述内筒5的筒壁上具有孔，所述孔直径的大小不允许固定化藻珠通过，因此，当藻珠制备完成后，只需将内筒5取出，或者将外筒6抽出即可实现固定化藻珠与剩余的交联剂的分离，之后可以方便地直接将固定化藻珠或将装有固定化藻珠的内筒5置于污水处理反应器中即可实现污水的处理，极具工业化前景。优选地，所述内筒5的筒壁上的孔的孔直径为0. 5-1. 5毫米。优选地，所述混合器I还包括设置在混合器I出口处的多个锥形滴管7，以及控制 由锥形滴管7中流滴的液体速度的控速阀门4 ;进一步优选地，所述多个锥形滴管7成环形均匀分布。优选地，所述混合器I为漏斗形。优选地，所述反应器3为圆柱形。优选地，所述搅拌器为旋桨式搅拌器。
附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式
一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中图I为本实用新型提供的一种优选实施方式的制备固定化藻珠的装置的示意图。附图标记说明I-混合器；2_搅拌轴；3_反应器；4_控速阀门；5_内筒；6_外筒；7_锥形滴管；8-第一搅拌器；9_第二搅拌器。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式
仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。根据本实用新型，如图I所示，所述装置包括设置在上部的混合器I和设置在下部的反应器3，以及贯穿上部混合器I和下部反应器3的搅拌轴2，所述搅拌轴2上设置有多个搅拌器，且所述搅拌器分别位于上部的混合器I和下部的反应器3中；所述上部混合器I的出口与下部反应器3的入口相连通；所述反应器3包括内筒5和外筒6，所述内筒5和外筒6之间具有空腔，且所述内筒5的筒壁上具有孔，所述孔直径的大小不允许固定化藻珠通过。微藻是广泛分布在陆地、海洋中，光合利用度高的自养型植物，其能够将水中的氨氮等无机物通过光合作用合成多糖、蛋白质、色素等，在食品、医药、基因工程、液体燃料等领域具有很好的开发前景。微藻固定化是将游离的微藻细胞固定或包埋在载体上，细胞处于相对静止状态，培养液具有相对流动状态的一种培养方式。例如，可以将微藻和包埋剂的混合物滴入交联剂中，通过包埋剂与交联剂之间的反应而实现将微藻包埋于其中的目的。对微藻进行固定化处理后，可以人工调节微藻细胞浓度至所需浓度，一般此浓度可以达到一个较高的数量级，比悬浮态微藻的数量级要高很多，因此，藻类固定化技术可以增加微藻细胞的相对浓度，达到一个相对较高的反应速度，以此来缩短污水处理的反应时间。此外，微藻固定化技术还具有运行稳定可靠、微生物流失少、不需分离、能提纯和保存高效菌株等优势，极具工业应用前景。本实用新型提供的制备固定化藻珠的装置，在进行微藻的固定化时，可以将微藻与包埋剂置于混合器I中，在搅拌器的搅拌下实现微藻与包埋剂的混合。混合均匀后的微藻与包埋剂通过所述混合器I的出口引入反应器3中。优选情况下，所述混合器I还包括设置在混合器I出口处的多个锥形滴管7，以及控制由锥形滴管7中流滴的液体速度的控速阀门4，从而更有利于通过控速阀门4控制从与上部混合器连通的锥形滴管7中流出的微藻与包埋剂的混合物的滴落速率，实现对与下部反应器中的交联剂混合得到的固定化藻珠中微藻的数量与分布进行有效控制的目的。更优选地，所述多个锥形滴管7成环形均匀分布，由于成环形均匀分布的锥形滴管7能够将微藻和包埋剂的混合物均匀滴落进入反应器中，因此，能够得到微藻分布更为均匀的固定化藻珠。本实用新型对所述混合器I的形状、材质和容积没有特别限定，可以为各种形状，并可以根据需要采用适当的材质并制成合适的容积大小，优选情况下，所述混合器I为漏 斗形；所述漏斗形的混合器I的形状为上部较宽下部较窄的形状，如此得到的混合器I更有利于将微藻与包埋剂的混合物滴入下部的反应器3中。根据本实用新型，所述混合器I可以是密闭的，也可以是敞口的。在进行微藻的固定化处理时，微藻与包埋剂的混合物具有较大的粘度，在滴落进入下部的反应器3的过程中，极有可能堵塞所述混合器I的出口，因此，优选情况下，所述混合器I是密闭的，且所述装置还包括与混合器I的连通的加压泵。当所述加压泵开启时，能够增大混合器I中的液体压力，从而顺利地将微藻与包埋剂的混合物压入下部的反应器3中。根据本实用新型，所述反应器3具有双层结构，其中，所述内筒5的筒壁上具有孔。本实用新型对所述孔直径的大小没有特别地限制，可以根据固定化处理后微藻的大小适当选择，只要能够将固定化藻珠拦截，使其能够与剩余的交联剂相分离即可，例如，所述孔直径可以为0. 5-1. 5毫米，优选为0. 5-1毫米。本实用新型对所述反应器3的形状、材质和容积没有特别限定，可以为各种形状，并可以根据需要采用适当的材质并制成合适的容积大小，优选情况下，所述反应器3为圆柱形，所述圆柱形的反应器3不仅容易与上部的混合器I紧密配合，还有利于固定在水平位置上。相应地，本实用新型对所述搅拌器的叶片形状没有特别地限制，可以为现有的各种形状，但是由于混合器I优选为漏斗形，而反应器3优选为圆柱形，因此，相应地，优选情况下，位于所述混合器I中的第一搅拌器8的叶片为三角形，位于所述反应器3中的第二搅拌器9的叶片为长方形。
以下结合附图，对本实用新型的制备固定化藻珠的装置进行进一步详细描述，如图I所示，所述装置包括设置在上部的漏斗形的混合器I和设置在下部的圆柱形的反应器3，以及贯穿上部混合器I和下部反应器3的搅拌轴2，所述搅拌轴2上设置有两个搅拌器，且所述搅拌器分别位于上部的混合器I和下部的反应器3中；所述混合器I还包括设置在混合器I出口处的多个锥形滴管7，以及控制由锥形滴管7中流滴的液体速度的控速阀门4，上部混合器I的出口通过多个滴管7与下部反应器3的入口相连通；所述反应器3包括内筒5和外筒6，且所述内筒5的筒壁上具有孔，所述孔直径的大小不允许固定化藻珠通过。将微藻与包埋剂加入所述漏斗形的混合器I中，并将交联剂加入所述圆柱形的反应器3中；开启搅拌，所述搅拌轴2上的两个搅拌器(位于上部混合器I中的第一搅拌器7和位于下部反应器3中的第二搅拌器8)同时转动，将上部混合器I中的微藻与包埋剂混合均匀；打开控速阀门4，将经混合后的微藻与包埋剂的混合物缓慢滴入反应器3中，滴加速率可以通过控速阀门4得以控制；通过下部反应器3中的第二搅拌器8的搅拌作用，使所述微藻和包埋剂的混合物与交联剂在所述反应器3中均匀混合并反应，将微藻固定化，得到固定化藻珠与剩余交联剂的混合物。随后，可以将所述反应器3的内筒5缓慢取出，剩余交联剂通过内筒5的筒壁上的孔流出，而固定化藻珠则被留在内筒5中，从而实现了固定化藻珠与剩余交联剂的分离，完成固定化藻珠的制备；或者也可以直接将外筒6抽出，以实现分离。以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式
中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
权利要求1.一种制备固定化藻珠的装置，其特征在于，该装置包括设置在上部的混合器(I)和设置在下部的反应器(3)，以及贯穿上部混合器(I)和下部反应器(3)的搅拌轴(2)，所述搅拌轴(2)上设置有多个搅拌器，且所述搅拌器分别位于上部的混合器(I)和下部的反应器⑶中；所述上部混合器⑴的出口与下部反应器⑶的入口相连通；所述反应器⑶包括内筒(5)和外筒(6)，所述内筒(5)和外筒(6)之间具有空腔，且所述内筒(5)的筒壁上具有孔，所述孔直径的大小不允许固定化藻珠通过。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述孔直径为0.5-1. 5毫米。
3.根据权利要求I或2所述的装置，其特征在于，所述混合器(I)还包括设置在混合器(I)出口处的多个锥形滴管(7)，以及控制由锥形滴管(7)中流滴的液体速度的控速阀门⑷。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述多个锥形滴管(7)成环形均匀分布。
5.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述混合器(I)为漏斗形。
6.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述反应器(3)为圆柱形。
7.根据权利要求1、2、4或5所述的装置，其特征在于，所述搅拌器为旋桨式搅拌器。
专利摘要本实用新型提供了一种制备固定化藻珠的装置，其中，该装置包括设置在上部的混合器(1)和设置在下部的反应器(3)，以及贯穿上部混合器(1)和下部反应器(3)的搅拌轴(2)，所述搅拌轴(2)上设置有多个搅拌器，且所述搅拌器分别位于上部的混合器(1)和下部的反应器(3)中；所述上部混合器(1)的出口与下部反应器(3)的入口相连通；所述反应器(3)包括内筒(5)和外筒(6)，所述内筒(5)和外筒(6)之间具有空腔，且所述内筒(5)的筒壁上具有孔，所述孔直径的大小不允许固定化藻珠通过。采用本实用新型的装置制备固定化藻珠时，分离简便、容易实现工业化生产。
文档编号C02F3/34GK202542957SQ201220088178
公开日2012年11月21日 申请日期2012年3月9日 优先权日2012年3月9日
发明者丁一, 于广欣, 卿人韦, 汪乐霓, 纪钦洪 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油新能源投资有限责任公司, 四川大学