一種工業化用氣助藻水分離收集的電絮凝裝置的製作方法

2023-08-03 15:16:36 2

專利名稱：一種工業化用氣助藻水分離收集的電絮凝裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種微藻電絮凝裝置，特別涉及到一種工業化用氣助藻水分離收集的電絮凝裝置及方法。
背景技術：
從生物能源應用領域來看，微藻培養己經被廣泛的應用於海產養殖、食品、製藥和能源等領域，然而微藻的分離和收集成為制約微藻培養大規模放大主要因素之一。從環境保護領域來看，隨著城市化進度加快和工業發展，水體中氨氮磷類營養物質不斷增加，湖泊水體中，藍藻等微生物藻類大面積爆發性繁殖，向水體排放有毒的代謝物質，給生態環境和人類的生產、生活帶來不利的影響，對人類的健康構成嚴重威脅。如何對富含微藻的水體進行藻水分離處理，對淨化水體具有積極的意義。目前微藻的分離和收集的方法主要包括 離心、過濾、絮凝。由於微藻體粒度極細，採用離心方法不僅效率低下且需要昂貴的固定資產 (離心機)投資及較大能耗；採用過濾方法的膜容易堵塞、操作難度大；採用絮凝方法分離和收集微藻需要使用各種絮凝劑，容易造成目標產物的汙染或水體的二次汙染。
近年來，採用電絮凝進行藻水分離的工藝引起了人們極大關注。電絮凝分離微藻的機理主要有①電氧化對微藻生物體破壞導致團聚絮凝潔性金屬電極使用時從電極溶解出的金屬離子作為絮凝劑產生絮凝作用；③水電解過程中產生的氫氣和氧氣對微藻氣浮分離。與其他藻水分離方法相比，電絮凝具有分離效率高、無需添加化學絮凝劑、操作簡便和工藝過程可控等優點。電絮凝己經被嘗試用於不同微藻水體的分離Alfafara和Nakano等採用電絮凝的方法除去湖水中的微囊藻(Microcrystissp) (Alfafara C. G. , Nakano K. , Nomura N. , Igarashi T. , Matsumura M. ]. Chem. Technol. Biotechnol. , 2002, 77, 871) ；Poelman和DePauw等通過實驗驗證了電絮凝用於各種不同綠藻、娃藻等微藻的回收(Poelman E. , DePauw N. , Jeurissen B. , Resour. Conserv. Recy.，1997，19，I )。然而，微藻的電絮凝分離過程仍存在問題①微藻細胞絮凝後在電極表面沉澱，吸附在電極表面，有效電極極板面積降低導致電絮凝效率下降。若採用槽式裝置， 由於操作過程中需要經常對電極表面進行除垢處理，連續化操作難度大。②電解產氣量不大，氣浮效率低。③槽式電絮凝裝置的工業化放大也不利，設備結構複雜，檢修不易。
微藻電絮凝常採用槽式裝置，由於操作過程中需要經常對電極表面進行除垢處理，所以進行槽式微藻電絮凝連續操作的難度大；同時，這對於微藻電絮凝的工業化放大也是不利的，目前尚未有微藻電絮凝工業化的報導。
轉盤萃取塔是萃取操作中的一種常用設備，其基本原理是通過塔內中心軸上，安裝一種平行設置的若干塔板，由設在塔頂的轉動裝置帶動板串平行轉動輸入機械能。塔板旋轉的轉速及塔板大小可以調節。轉盤塔具有如下特點①通量大且效率高；②由於塔板一直處於旋轉運動狀態，因而易於處理含固體原料；③結構簡單，容易放大；④維修及操作費用較低。
CN 102234 613 A公開了一種工業化用微藻分離收集的電絮凝裝置，包括機械傳動系統、塔體、若干篩板和輔助設備；所述的機械傳動系統中的連杆系統帶動塔體內的篩板一起隨之上下振動；其特徵在於，所述的連杆系統包括兩根主軸，所述的主軸的材質為導電金屬材質，分別連接直流電源的正負極；所述的若干篩板串連套設於兩主軸上，所述的兩主軸與篩板接觸處依次每層左右交錯用絕緣層包覆，以使篩板在塔體內呈正負極交錯分布。 但是該電絮凝裝置採用的是震動篩板裝置，機械震動過程中克服重力和阻力做往復運動會消耗較大的機械能，對偏心輪的磨損也比較嚴重。
CN 101811757 A公開了一種氣助電絮凝藻水分離裝置及其使用方法，該裝置包括塔體、主軸、同心圓筒電極板、機械傳動裝置、連杆機構、浮球裝置、氣體分布器、脈衝送氣裝置等部分。該裝置採用偶數對同心圓筒作為電絮凝的陰陽極，交錯分布，極板表面積大，電絮凝效率高，並可有效防止微藻在電極表而的吸附沉澱。塔內液體流動方向與微藻的沉降力一向相反，形成錯流，可增強傳質，提高電絮凝效率。浮球裝置可使塔內主軸及陰陽極同心圓筒電極板等運動部件處於浮遊狀態，可降低傳動電機的運轉負荷。但是該裝置採用的是同心滾筒做電極板，同心滾筒在轉動過程中阻力較大且容易對流體產生較大擾動，且容易發生非同心偏轉，引起氣浮電絮凝的效率降低。
由此可見，開發一種穩定、高效、低能耗的的微藻電絮凝的連續化裝置具有十分重要的意義，也只有開發出能適應工業上連續生產要求的微藻電絮凝設備，才能發揮電絮凝在微藻分離中的優勢，使其具有推廣應用價值。發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的之一在於提供一種氣助藻水分離收集的電絮凝裝置，以克服目前微藻電絮凝設備效率低、能耗高、不穩定的缺陷。
所述電 絮凝裝置包括塔體10、主軸1、側連杆5、轉盤電極板8、環狀電極板9、氣體分布器12和送氣裝置14，所述主軸I位於塔體10內，主軸I上固定有至少I個同極轉盤電極板8，側連杆5緊鄰塔體10內壁，側連杆5上固定有至少I個同極環狀電極板9，所述轉盤電極板8與環狀電極板9交錯分布，主軸I和轉盤電極板8可在外部動力的帶動下轉動；所述的主軸I與側連杆5為導電材質，分別與塔體10外直流電源19的兩極相連接；氣體分布器12位於塔體10下部，與主軸I底部連接，氣體分布器12與位於塔體10外的送氣裝置14連接。
所述直流電源為直流穩壓電源。
優選地，所述直流電源19的電壓為4 30伏特，進一步優選為5 27伏特，特別優選為6 24伏特。
優選地，所述直流電源19的電流為O. 6 2安培，進一步優選為O. 8 1. 8安培， 特別優選為I 1. 5安培。
優選地，所述主軸I為導電金屬材質。
優選地,所述側連杆5為導電金屬材質。
優選地，所述塔體10上部設有料液進口 17和藻體出口 6，且料液進口 17位於轉盤電極板8和環狀電極板9的上方，藻體出口 6位於料液進口 17上方。
優選地，所述塔體10下部設有料液出口 15，所述料液出口 15位於氣體分布器12 下方。
優選地，所述塔體10底部設有放料口 16。
所述塔體10的形狀可由所屬領域技術人員根據需要選擇，例如，可以為圓柱形、 長方體、立方體或其它形狀；優選地，所述塔體10為封閉型圓柱形結構。
優選地,所述塔體10為絕緣材料,特別優選為玻璃或塑料。
優選地，所述塔體10上部或/和下部設有擴大段；藻體出口 6位於上部擴大段3 的側面，料液進口 17位於上部擴大段3下方，且在轉盤電極板8和環狀電極板9的上方；所述料液出口 15位於氣體分布器12下方,且在下部擴大段4的上方。
同極轉盤電極板8是指當主軸I與塔體10外直流電源相連時，由於主軸I是導電材質，因此與主軸I連接的所有轉盤電極板8同極，都為正極或負極。同極環狀電極板9的意思與之類似。
主軸I上同極轉盤電極板8的個數可以為2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9 個、10個、11個、15個、20個、40個等，優選至少3個。
偵彳連杆5上同極環狀電極板9的個數可以為2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、 9個、10個、11個、15個、20個、40個等，優選至少3個。
所述外部動力為電機；主軸I與電機相連，當電機轉動時，主軸I隨之轉動，並帶動固定在主軸I上的轉盤電極板8轉動。本發明所採用的電極板表面積大，電絮凝效率高，且轉盤電極板8處於轉動狀態，可有效防止微藻在電極表面的吸附沉澱。主軸I及固定在主軸I上的轉盤電極板8與電機組成機械轉動系統。
所述主軸I上端設有固定軸套2，用於固定主軸端頭，下端通過連接套件與氣體分布器12相連。
優選地，所述氣 體分布器12由氣體分布頭和防護罩11連接組成，防護罩11位於氣體分布頭上方，防護罩11與主軸I底部連接，氣體分布頭與位於塔體10外的送氣裝置14 連接；所述防護罩11為多孔結構或網狀結構，用於保護氣體分布頭，防止氣體分布頭被料液中的微藻堵塞，防護罩11可隨主軸I轉動，也可不隨主軸I轉動，特別優選防護罩11不隨主軸I轉動；優選地，所述氣體分布頭為陶瓷基多孔材料；氣體分布頭內腔空心與送氣管道13相連，由送氣裝置14將氣體從氣體分布頭鼓泡送出。
優選地，所述送氣裝置14由脈衝交流電源供電，以間歇方式向氣體分布器12供氣，即，所述送氣裝置14為脈衝送氣裝置；優選地，所述送氣裝置14的供氣間隔為100秒以下，進一步優選為20 80秒，特別優選為30 60秒；優選地，所述送氣裝置14每次的供氣時長為O. 5 10分鐘，進一步優選為O. 8 8分鐘，特別優選為I 5分鐘。
優選地，所述送氣裝置14的氣壓為O. 6 7MPa，進一步優選為O. 8 6MPa，特別優選為I 4MPa。
所述轉盤電極板8可以為任意形狀，所屬領域技術人員可根據需要進行選擇；優選地，所述轉盤電極板8為圓形篩板。
優選地，所述轉盤電極板8為導電金屬或石墨。
優選地，所述環狀電極板9為導電金屬或石墨。
優選地，所述電絮凝裝置包括塔體10、主軸1、側連杆5、轉盤電極板8、環狀電極板9、氣體分布器12和送氣裝置14，所述塔體10為封閉型圓柱形結構，上部和下部均設有擴大段，上部擴大段3的側面設有藻體出口 6，上部擴大段3與電極板之間設有料液進口17，氣體分布器12與下部擴大段4之間設有料液出口 15，下部擴大段4底部設有放料口 16 ； 所述主軸I位於塔體10內，主軸I上固定有至少I個同極轉盤電極板8，側連杆5緊鄰塔體 10內壁，側連杆5上固定有至少I個同極環狀電極板9，所述轉盤電極板8與環狀電極板9 交錯分布，主軸I和轉盤電極板8可在外部動力的帶動下轉動；所述的主軸I與側連杆5為導電材質，分別與塔體10外直流電源的兩極相連接；氣體分布器12位於塔體10下部，由氣體分布頭和防護罩11組成，防護罩11位於氣體分布頭上方，防護罩11與主軸I底部連接， 氣體分布頭與位於塔體10外的送氣裝置14連接。
本發明的目的之一還在於提供一種氣助藻水分離收集的方法。
所述方法包括含有微藻的料液從料液進口 17進入，固定連接在主軸I上的轉盤電極板8在外部動力帶動下，相對於固定連接在側連杆5上的環狀電極板9做旋轉運動，所述的主軸I與側連杆5為導電材質，分別與塔體10外直流電源的兩極相連接；通電後，料液中的微藻在電場作用下產生絮凝團聚沉降；送氣裝置14經塔體10下部氣體分布器12送氣，產生氣泡；上升氣泡表面吸附絮凝的微藻後攜帶微藻向塔體10上方運動；團聚的微藻由氣泡帶至塔體10上部的液體表面；塔體10上部液面高度在藻體出口 6以下、料液進口 17 以上,液面上富集的微藻從藻體出口 6流出並收集，而除去了微藻的清液從塔體10下部的料液出口 15流出，料液在電絮凝和氣浮兩種作用下完成藻水分離。
優選地，所述方法採用本發明所述裝置。
優選地，所述送氣裝置14為脈衝式間歇送氣；優選地，所述脈衝式間歇送氣的供氣間隔為100秒以下，進一步優選為20 80秒，特別優選為30 60秒；優選地，所述脈衝式間歇送氣每次的供氣時長為0. 5 10分鐘，進一步優選為0. 8 8分鐘，特別優選為 I 5分鐘。
優選地，料液進口 17和料液出口 15的流速比為1:0. 75 1:0. 98，進一步優選為 1:0. 80 1:0. 96，特別優選為 1:0. 85 1:0. 95。
本發明的優點在於
(1)採用一系列轉盤電極板8進行轉動、塔體10下部氣體分布器12送氣(特別是作脈衝式間歇送氣)，能有效防止隨氣泡上升的微藻在電極表面吸附沉澱，提高電絮凝效率。
(2)採用一系列轉盤電極板8作為電絮凝裝置的陰極(或陽級)電極板，與相對應的陽極(或陰級)環形電極板相互交錯，可以儘可能增大電極表面積，以提高電絮凝效率。
(3)塔內液體流動方向與團聚絮凝沉降的微藻運動方向相反，形成錯流，可以增強傳質，提高電絮凝效率。
(4)塔體10上端設有一藻體出口 6，可在電絮凝分離的同時收集獲得的藻體，可以實現微藻分離收集的連續操作。
(5)將轉盤萃取塔的基本結構 引入電絮凝裝置，有利於工業上的放大，適用於大規模工業化生產。在一定塔腔容積條件下，控制料液進口 17和料液出口 15的流速比、控制陰陽極電極板外加電壓和電流的大小、控制送氣裝置14的供氣間隔時長及氣量大小，可對設備的處理能力進行控制。


圖1為本發明的工業化用微藻分離收集的電絮凝裝置的一種實施方案的結構示意圖2為圖1沿A-A線的剖面圖3為本發明的氣體分布器12的結構示意圖的俯視圖。
附圖標記如下
I—主軸；4一上部擴大段 7 —閥門；10—塔體；13—送氣管道；16—放料口；19 一直流電源。
具體實施方式
為便於理解本發明，本發明列舉實施例如下。本領域技術人員應該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本發明，不應視為對本發明的具體限制。
實施例1 :小球藻培養液中微藻的藻水電絮凝分離與氣浮收集
本實施例採用以下裝置裝置包括塔體10、主軸1、側連杆5、轉盤電極板8、環狀電極板9、氣體分布器12和送氣裝置14 ;主軸I上固定的同極轉盤電極板8，與塔體內壁緊鄰的側連杆5固定的同極環狀電極板9交錯分布，主軸I與轉盤電極板8可在電機的帶動下轉動；主軸I與側連杆5分別通過銅導線18連接直流電源19的正負極；氣體分布器12設置於塔體10下部同心圓筒下方，與主軸I底部連接；送氣裝置14由脈衝交流電源供電，以間歇方式向氣體分布器12供氣；塔體10的上部擴大段3的側面設有一藻體出口 6與閥門相連，該上端擴大段3下方、且位於轉盤電極板8和環狀電極板9的上方設有一料液進口 17 與閥門相連；塔體10的下部擴大段4的上方，氣體分布器12下方設有一料液出口 15與閥門相連；塔體10的底部設有一放料口 16與閥門相連；電機帶動主軸的上端，其上端設有固定軸套2 ;主軸I的下端通過連接套件與氣體分布器12相連；氣體分布器12由氣體分布頭和防護罩11組成，防護罩11設於氣體分布頭上方，防護罩11連接在主軸上，氣體分布頭由陶瓷基多孔材料製造，氣體分布頭內腔空心與送氣管道相連，由送氣裝置14將氣體從氣體分布頭鼓泡送出。
含有小球藻的培養液從料液進口 17進入，固定連接在主軸I上的轉盤電極板8在外部動力帶動下，相對於固定連接在側連杆5上的環狀電極板9做旋轉運動；通電後，料液中的小球藻在電場作用下產生絮凝團聚沉降；送氣裝置14經塔體10下部氣體分布器12送氣，產生氣泡；上升氣泡表面吸附絮凝的小球藻後攜帶小球藻向塔體10上方運動；團聚的82—固定軸套； 5—側連杆；8—轉盤電極板; 11—防護罩；14 一送氣裝置；17—料液進口；3一上部擴大段；6—藻體出口 ；9一環狀電極板；12一氣體分布器; 15—料液出口； 18—銅導線；小球藻由氣泡帶至塔體10上部的液體表面；塔體10上部液面高度在藻體出口 6以下、料液進口 17以上，液面上富集的小球藻從藻體出口 6流出並收集，而除去了小球藻的清液從塔體10下部的料液出口 15流出，料液在電絮凝和氣浮兩種作用下完成藻水分離，其中，料液進口 17和料液出口 15的流速比為1:0. 95，直流電源19的外加電壓12伏特，電流1. 5安培， 送氣裝置14的每次供氣時長3分鐘，間隔I分鐘，氣壓2MPa，小球藻的藻體回收率為99%。
實施例2 :螺旋藻培養液中藻體的藻水電絮凝分離藻水電絮凝分離
本實施例採用的裝置與實施例1相同。
實驗過程如下含有螺旋藻的培養液從料液進口 17進入，固定連接在主軸I上的轉盤電極板8在外部動力帶動下，相對於固定連接在側連杆5上的環狀電極板9做旋轉運動；通電後，料液中的螺旋藻在電場作用下產生絮凝團聚沉降；送氣裝置14經塔體10下部氣體分布器12送氣，產生氣泡；上升氣泡表面吸附絮凝的螺旋藻後攜帶螺旋藻向塔體10上方運動；團聚的螺旋藻由氣泡帶至塔體10上部的液體表面；塔體10上部液面高度在藻體出口 6以下、料液進口 17以上，液面上富集的螺旋藻從藻體出口 6流出並收集，而除去了螺旋藻的清液從塔體10下部的料液出口 15流出，料液在電絮凝和氣浮兩種作用下完成藻水分離，其中，料液進口 17和料液出口 15的流速比為1:0. 9，直流電源19的外加電壓10伏特，電流1. 2安培，送氣裝置14的每次供氣時長5分鐘，間隔I分鐘，氣壓1. 5MPa，螺旋藻的藻體回收率為98%。
實施例3 昆明滇池藍藻水體的藻水電絮凝分離與氣浮收集
本實施例採用的裝置與實施例1相同。
實驗過程如下含有藍藻的滇池水從料液進口 17進入，固定連接在主軸I上的轉盤電極板8在外部動力帶動下，相對於固定連接在側連杆5上的環狀電極板9做旋轉運動； 通電後，水中的藍藻在電場作用下產生絮凝團聚沉降；送氣裝置14經塔體10下部氣體分布器12送氣，產生氣泡；上升氣泡表面吸附絮凝的藍藻後攜帶藍藻向塔體10上方運動；團聚的藍藻由氣泡帶至塔體10上部的液體表面；塔體10上部液面高度在藻體出口 6以下、料液進口 17以上，液面上富集的藍藻從藻體出口 6流出並收集，而除去了藍藻的清液從塔體 10下部的料液出口 15流出，料液在電絮凝和氣浮兩種作用下完成藻水分離，其中，料液進口 17和料液出口 15的流速比為1:0. 85，直流電源19的外加電壓24伏特，電流1. 5安培， 送氣裝置14的每次供氣時長2分鐘，間隔30秒，氣壓3MPa，藍藻的藻體回收率為99. 5%。
實施例4 :小球藻培養液中微藻的藻水電絮凝分離與氣浮收集
本實施例採用以下裝置裝置包括塔體10、主軸1、側連杆5、轉盤電極板8、環狀電極板9、氣體分布器12和送氣裝置14 ;主軸I上固定的同極轉盤電極板8，與塔體內壁緊鄰的側連杆5固定的同極環狀電極板9交錯分布，主軸I與轉盤電極板8可在電機的帶動下轉動；主軸I與側連杆5分別通過銅導線18連接直流電源19的正負極；氣體分布器12設置於塔體10下部同心圓筒下方，與主軸I底部 連接；塔體10的上部設有一藻體出口 6與閥門相連，該藻體出口 6下方、且位於轉盤電極板8和環狀電極板9的上方設有一料液進口 17 與閥門相連；氣體分布器12下方設有一料液出口 15與閥門相連；塔體10的底部設有一放料口 16與閥門相連；電機帶動主軸的上端，其上端設有固定軸套2 ;主軸I的下端通過連接套件與氣體分布器12相連；氣體分布器12由氣體分布頭和防護罩11組成,防護罩11設於氣體分布頭上方，防護罩11連接在主軸上，氣體分布頭由陶瓷基多孔材料製造，氣體分布頭內腔空心與送氣管道相連，由送氣裝置14將氣體從氣體分布頭鼓泡送出；送氣裝置14由直流電源供電，以連續方式向氣體分布器12供氣。
含有小球藻的培養液從料液進口 17進入，固定連接在主軸I上的轉盤電極板8在外部動力帶動下，相對於固定連接在側連杆5上的環狀電極板9做旋轉運動；通電後，料液中的小球藻在電場作用下產生絮凝團聚沉降；送氣裝置14經塔體10下部氣體分布器12送氣，產生氣泡；上升氣泡表面吸附絮凝的小球藻後攜帶小球藻向塔體10上方運動；團聚的小球藻由氣泡帶至塔體10上部的液體表面；塔體10上部液面高度在藻體出口 6以下、料液進口 17以上，液面上富集的小球藻從藻體出口 6流出並收集，而除去了小球藻的清液從塔體10下部的料液出口 15流出，料液在電絮凝和氣浮兩種作用下完成藻水分離，其中，料液進口 17和料液出口 15的流速比為1:0. 75，直流電源19的外加電壓4伏特，電流O. 6安培， 送氣裝置14的供氣氣壓O. 6MPa，小球藻的藻體回收率為98. 7%。
實施例5 :螺旋藻培養液中藻體的藻水電絮凝分離藻水電絮凝分離
本實施例採用的裝置與實施例4相同，區別在於，送氣裝置14由交流電源供電，以脈衝方式向氣體分布器12供氣。
實驗過程如下含有螺旋藻的培養液從料液進口 17進入，固定連接在主軸I上的轉盤電極板8在外部動力帶動下，相對於固定連接在側連杆5上的環狀電極板9做旋轉運動；通電後，料液中的螺旋藻在電場作用下產生絮凝團聚沉降；送氣裝置14經塔體10下部氣體分布器12送氣，產生氣泡；上升氣泡表面吸附絮凝的螺旋藻後攜帶螺旋藻向塔體10上方運動；團聚的螺旋藻由氣泡帶至塔體10上部的液體表面；塔體10上部液面高度在藻體出口 6以下、料液進口 17以上，液面上富集的螺旋藻從藻體出口 6流出並收集，而除去了螺旋藻的清液從塔體10下部的料液出口 15流出，料液在電絮凝和氣浮兩種作用下完成藻水分離，其中，料液進口 17和料液出口 15的流速比為1:0. 98，直流電源19的外加電壓30伏特，電流2安培，送氣裝置14的每次供氣時長O. 5分鐘，間隔20秒，氣壓IMPa，螺旋藻的藻體回收率為97. 9%。
實施例6 昆明滇池藍藻水體的藻水電絮凝分離與氣浮收集
本實施例採用的裝置與實施例4相同，區別在於，送氣裝置14由交流電源供電，以脈衝方式向氣體分布器12供氣。
實驗過程如下含有藍藻的滇池水從料液進口 17進入，固定連接在主軸I上的轉盤電極板8在外部動力帶動下，相對於固定連接在側連杆5上的環狀電極板9做旋轉運動； 通電後，水中的藍藻在電場作用下產生絮凝團聚沉降；送氣裝置14經塔體10下部氣體分布器12送氣，產生氣泡；上升氣泡表面吸附絮凝的藍藻後攜帶藍藻向塔體10上方運動；團聚的藍藻由氣泡帶至塔體10上部的液體表面；塔體10上部液面高度在藻體出口 6以下、料液進口 17以上，液面上富集的藍藻從藻體出口 6流出並收集，而除去了藍藻的清液從塔體10 下部的料液出口 15流出，料液在電絮凝和氣浮兩種作用下完成藻水分離，其中，料液進口 17和料液出口 15的流速比為1:0. 80，直流電源19的外加電壓5伏特，電流O. 8安培，送氣裝置14的每次供氣時長10分鐘，間隔100秒，氣壓7MPa，藍藻的藻體回收率為99. 1%。
申請人聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細工藝設備和工藝流程， 但本發明並不局限於上述詳細工藝設備和工藝流程，即不意味著本發明必須依賴上述詳細工藝設備和工藝流程才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發明的任何改進，對本發明產品各原料的等 效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護範圍和公開範圍之內。
權利要求
1.一種氣助藻水分離收集的電絮凝裝置，包括塔體(10)、主軸(I)、側連杆(5)、轉盤電極板(8)、環狀電極板(9)、氣體分布器(12)和送氣裝置(14)，所述主軸(I)位於塔體 (10)內，主軸(I)上固定有至少I個同極轉盤電極板(8)，側連杆(5)緊鄰塔體(10)內壁， 側連杆(5)上固定有至少I個同極環狀電極板(9)，所述轉盤電極板(8)與環狀電極板(9) 交錯分布，主軸(I)和轉盤電極板(8)可在外部動力的帶動下轉動；所述的主軸(I)與側連杆(5)為導電材質，分別與塔體(10)外直流電源(19)的兩極相連接；氣體分布器(12)位於塔體(10 )下部，與主軸(I)底部連接，氣體分布器(12 )與位於塔體(10 )外的送氣裝置(14) 連接。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述直流電源(19)的電壓為4 30伏特， 進一步優選為5 27伏特，特別優選為6 24伏特；優選地，所述直流電源(19)的電流為O. 6 2安培，進一步優選為O. 8 1. 8安培，特別優選為I 1. 5安培；優選地,所述主軸(I)為導電金屬材質；優選地，所述側連杆(5)為導電金屬材質；所述塔體(10 )上部設有料液進口( 17 )和藻體出口( 6 )，且料液進口( 17 )位於轉盤電極板(8)和環狀電極板(9)的上方，藻體出口(6)位於料液進口(17)上方；優選地，所述塔體(10)下部設有料液出口(15)，所述料液出口(15)位於氣體分布器 (12)下方;優選地，所述塔體(10 )底部設有放料口( 16 )。
3.如權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，所述塔體(10)為絕緣材料，特別優選為玻璃或塑料；優選地，所述塔體(10)上部或/和下部設有擴大段；藻體出口(6)位於上部擴大段(3) 的側面，料液進口(17)位於上部擴大段(3)下方，且在轉盤電極板(8)和環狀電極板(9)的上方；所述料液出口(15)位於氣體分布器(12)下方,且在下部擴大段(4)的上方。
4.如權利要求1-3任一項所述的裝置，其特徵在於，所述氣體分布器(12)由氣體分布頭和防護罩(11)連接組成，防護罩(11)位於氣體分布頭上方，防護罩(11)與主軸(I)底部連接，氣體分布頭與位於塔體(10)外的送氣裝置(14)連接；優選地，所述氣體分布頭為陶瓷基多孔材料。
5.如權利要求1-4任一項所述的裝置，其特徵在於，所述送氣裝置(14)為脈衝送氣裝置；優選地，所述送氣裝置(14)的供氣間隔為100秒以下，進一步優選為20 80秒，特別優選為30 60秒；優選地，所述送氣裝置(14)每次的供氣時長為O. 5 10分鐘，進一步優選為O. 8 8 分鐘，特別優選為I 5分鐘；優選地，所述送氣裝置(14)的氣壓為O. 6 7MPa，進一步優選為O. 8 6MPa，特別優選為I 4MPa。
6.如權利要求1-5任一項所述的裝置，其特徵在於，所述轉盤電極板(8)為導電金屬或石墨；優選地，所述環狀電極板(9)為導電金屬或石墨。
7.如權利要求1-6任一項所述的裝置，其特徵在於，所述包括塔體(10)、主軸(I)、 側連杆(5)、轉盤電極板(8)、環狀電極板(9)、氣體分布器(12)和送氣裝置(14)，所述塔體 (10)為封閉型圓柱形結構，上部和下部均設有擴大段，上部擴大段(3)的側面設有藻體出口 (6)，上部擴大段(3)與電極板之間設有料液進口(17)，氣體分布器(12)與下部擴大段(4) 之間設有料液出口( 15 )，下部擴大段(4 )底部設有放料口( 16 );所述主軸(I)位於塔體(10 ) 內，主軸(I)上固定有至少I個同極轉盤電極板(8)，側連杆(5)緊鄰塔體(10)內壁，側連杆 (5)上固定有至少I個同極環狀電極板(9)，所述轉盤電極板(8)與環狀電極板(9)交錯分布，主軸(I)和轉盤電極板(8)可在外部動力的帶動下轉動；所述的主軸(I)與側連杆(5) 為導電材質，分別與塔體(10)外直流電源的兩極相連接；氣體分布器(12)位於塔體(10)下部，由氣體分布頭和防護罩(11)組成，防護罩(11)位於氣體分布頭上方，防護罩(11)與主軸(I)底部連接，氣體分布頭與位於塔體(10)外的送氣裝置(14)連接。
8.一種氣助藻水分離收集的方法，包括含有微藻的料液從料液進口(17)進入，固定連接在主軸(I)上的轉盤電極板(8 )在外部動力帶動下，相對於固定連接在側連杆(5 )上的環狀電極板(9 )做旋轉運動，所述的主軸(I)與側連杆(5 )為導電材質，分別與塔體(10 )外直流電源的兩極相連接；通電後，料液中的微藻在電場作用下產生絮凝團聚沉降；送氣裝置(14)經塔體(10)下部氣體分布器(12)送氣，產生氣泡；上升氣泡表面吸附絮凝的微藻後攜帶微藻向塔體(10)上方運動；團聚的微藻由氣泡帶至塔體(10)上部的液體表面；塔體(10)上部液面高度在藻體出口(6)以下、料液進口(17)以上，液面上富集的微藻從藻體出口(6)流出並收集，而除去了微藻的清液從塔體(10)下部的料液出口(15)流出，料液在電絮凝和氣浮兩種作用下完成藻水分離。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述送氣裝置(14)為脈衝式間歇送氣；優選地，所述脈衝式間歇送氣的供氣間隔為100秒以下，進一步優選為20 80秒，特別優選為30 60秒；優選地，所述脈衝式間歇送氣每次的供氣時長為O. 5 10分鐘，進一步優選為O. 8 8分鐘，特別優選為I 5分鐘。
10.如權利要求8或9所述的方法，其特徵在於，料液進口(17)和料液出口( 15)的流速比為1:0. 75 1:0. 98，進一步優選為1:0. 80 1:0. 96，特別優選為1:0. 85 1:0. 95。
全文摘要
本發明涉及一種工業化用氣助藻水分離收集的電絮凝裝置及其使用方法。該裝置包括塔體、主軸、側連杆、轉盤電極板、環狀電極板、氣體分布器、送氣裝置和輔助設備。所述的主軸上固定的同極轉盤電極板，與塔體邊側連杆固定的同極環狀電極板交錯分布，主軸與轉盤電極板可在機械轉動裝置的帶動下轉動，所述的主軸與側連杆的材質為導電金屬材質，分別連接直流電源的兩極。所述的極板表面積大，電絮凝效率高，且篩板處於轉動狀態，可有效防止微藻在電極表面的吸附沉澱。塔內液體流動方向與微藻的沉降方向相反，形成錯流，可增強傳質，提高電絮凝效率，適用於大規模工業生產。
文檔編號C02F1/463GK103043755SQ20121056699
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月24日 優先權日2012年12月24日
發明者楊良嶸, 邢慧芳, 王麗, 李昊劍, 劉會洲 申請人:中國科學院過程工程研究所