一種采收微藻的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種采收微藻的方法。
【背景技術】
[0002]微藻是一類在水中生長的種類繁多且分布極其廣泛的低等植物，它是由陽光驅動的細胞工廠，通過微藻細胞高效的光合作用，吸收C02，將光能轉化為脂肪或淀粉等碳水化合物的化學能，并放出02。利用微藻生產生物能源與化學品可以同時達到“替代化石能源、減少co2排放、凈化廢氣與污水”三個目的。“微藻生物技術”的優勢在于以下幾個方面:①微藻是光合效率最高的原始植物，與農作物相比，單位面積的產率高出數十倍。微藻也是自然界中生長最為迅速的一種植物，通常在24h內，微藻所含生物質可以翻倍，在其“指數生長期”內其生物量翻倍時間可以縮短到3.5h。②微藻可以生長在高鹽、高堿環境的水體中，可充分利用灘涂、鹽堿地、沙漠進行大規模培養，也可利用海水、鹽堿水、工業廢水等非農用水進行培養，因此微藻可以不同農作物爭地、爭水。③產油率高，微藻干細胞的含油量可高達70%，微藻沒有高等植物的根莖葉等細胞分化，在缺氮等條件下，某些單細胞微藻可大量積累油脂，是最有前景的產油生物。④微藻的培養需要利用工業廢氣中的C02，緩解溫室氣體的排放，也可以吸收工業廢氣中的N0X，減少環境的污染。⑤生產微藻生物柴油的同時，還可以生產相當數量的微藻生物質，還可進一步獲得蛋白質、多糖、脂肪酸等高價值產品。
[0003]微藻可分為原核藻類和真核藻類，原核藻類以藍藻為主，含葉綠素a、不形成細胞器、能進行光合作用，細胞中蛋白質含量高，可達干重的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源。常見的微藻主要歸于以下八個門類:娃藻門(Bacillar1phyta)、綠藻門(Chlorophyta)、金藻門(Chrysophyta)、藍藻門(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源。
[0004]微藻高效規模化養殖技術，即通過研究開發微藻規模化養殖的新設備與新工藝來高效、低成本地獲得微藻生物量，是微藻生物技術的核心之一。如何高效率、低成本地采收微藻一直是微藻生物技術中的難題，主要原因是:微藻個體微小(通常小于20微米)且藻液濃度很低(在采收濃度下，通常不到藻液質量的3%。)。
[0005]現有的微藻采收方法主要是絮凝法、過濾法、離心法和沉降法。其中，絮凝法、過濾法和離心法的工藝較復雜、成本較高。沉降法具有操作簡便、節省能源等優點，如CN101748068公開了一種微藻收獲方法，該方法利用重力學原理，針對高密度連續培養光合生物反應系統進行不完全收獲，對于濃度大于107個每毫升的藻液(相當于0D_ =1.0)，沉降率一般可達60%以上，沉降后分離出的上層清液返回光反應系統繼續利用。該方法仍存在以下不足:輕微的擾動就會使微藻重新分散，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，其特征是通過多個上下方向上相互隔開的收集板來沉降微藻，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，向上拉起第二桿使每層收集板相對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，向上拉起第一桿使每層收集板相對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器中。然而由于微藻通常會粘滯在收集板上，因此上述方法在收集時會帶來操作上的困難，且較為繁瑣。
[0007]因此，迫切需要開發新的微藻沉降采收方法。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是為了克服現有技術的上述缺陷，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]本發明的發明人在研究中發現，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結構，在沉降采收器中設置有與通過結構適配的刮除結構，使微藻通過重力自沉降作用進行沉降，通過刮除結構將沉降在沉降采收盤上的微藻泥刮落并經通過結構離開沉降采收盤，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，對于微藻的某些加工領域，省去了除去濃縮微藻液中的水的后續操作，可直接對微藻泥加以利用。
[0010]因此，為了實現上述目的，本發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結構，在所述沉降采收器中設置有與所述通過結構適配的刮除結構；
[0012](2)在重力自沉降條件下，使微藻通過重力自沉降作用進行沉降，使微藻與水分離；
[0013](3)通過刮除結構將沉降在所述沉降采收盤上的微藻泥刮落并經所述通過結構離開所述沉降采收盤；
[0014](4)收集沉降得到的微藻泥。
[0015]優選地，所述沉降采收盤為至少兩層，且相鄰的每兩層間隔開一定的距離。所述距離優選為50mm-500mm,更優選為100-200mm。
[0016]優選地，所述通過結構為縫隙，所述縫隙的開口寬彡2_，優選為5-20_。
[0017]優選地，所述沉降采收盤的邊緣具有向上的圍擋。
[0018]優選地，所述刮除結構為貼合沉降采收盤上表面的刮刀。所述刮刀的材質優選為橡膠。
[0019]優選地，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構的軸，以所述軸為中心轉動刮除結構刮除微藻泥。
[0020]優選地，在沉降采收器的底部設有出水口。
[0021]優選地，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，優選為2-8 ;pH值彡7，優選為8-9 ;溫度彡40°C，優選為25_35°C ;在避光的條件下進行沉降；沉降至與微藻分離后的水的0D_ < 0.5。
[0022]本發明的采收微藻的方法，沉降率高；本發明方法由于采用了通過結構和刮除結構的設計，因此可以方便、高效地采收粘滯的藻泥；收集到的為微藻泥，對于微藻的某些加工領域，省去了除水的后續操作，可直接對微藻泥加以利用。本發明方法簡單易行、效率高。
[0023]本發明的其它特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發明方法所用裝置的一種優選實施方式的結構示意圖。
[0025]圖2是沉降采收盤的一種優選實施方式的俯視圖。
[0026]附圖標記說明
[0027]a沉降采收器；b沉降采收盤；bl通過結構；b2圍擋；c刮除結構；d軸；e出水口。
【具體實施方式】
[0028]以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0029]本發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具有通過結構bl，在沉降采收器a中設置有與通過結構bl適配的刮除結構c ；
[0031](2)在重力自沉降條件下，使微藻通過重力自沉降作用進行沉降，使微藻與水分離；
[0032](3)通過刮除結構c將沉降在沉降采收盤b上的微藻泥刮落并經通過結構bl離開沉降采收盤b;
[0033](4)收集沉降得到的微藻泥。
[0034]本發明中，對于沉降采收器a的形狀無特殊要求，可以為本領域技術人員所能想到的各種形狀，優選為圓柱形，相應地，沉降采收盤b優選為圓形盤。對于沉降采收器a的大小無特殊要求，可以根據實際使用需要確定。
[0035]本領域技術人員應該理解的是，本發明方法是通過微藻的重力自沉降作用進行沉降，因此，沉降采收器a應該垂直放置，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]本領域技術人員應該理解的是，本發明中，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的直徑應該小于沉降采收器a的底面直徑，如圖1所示。
[0037]本發明中，為了進一步提高沉降率，沉降采收盤b優選為至少兩層，例如可以為
3-5層，如圖1所示，且相鄰的每兩層間隔開一定的距離。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間間隔的距離優選為50-500_，更優選為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]本發明中，通過結構bl即是指可使微藻泥通過的結構，當然也可以使分離后的水通過。對于通過結構bl的具體形狀和大小無特殊要求，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沉降采收盤b，通過結構bl優選為縫隙，當沉降采收盤b為圓形盤，且刮除結構c沿著沉降采收盤b的半徑刮落微藻泥時，縫隙優選為沿沉降采收盤b的半徑設置，即縫隙的長優選等于沉降采收盤b的半徑，縫隙的開口寬優選> 2mm，更優選為 5_20mm。
[0039]本發明中，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的邊緣優選具有向上的圍擋b2，如圖1所示。對于圍擋b2的高度，優選為10-20mm。
[0040]本發明中，刮除結構c優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，刮刀的材質優選具有一定的剛性和韌性，例如可以為橡膠。
[0041 ] 本發明中，為了更方便刮除結構c刮落沉降采收盤b上的微藻泥，沉降采收器a優選包括位于沉降采收盤b中心的用于固定沉降采收盤b與刮除結構c的軸d，如圖1所示，以軸d為中心轉動刮除結構c刮除微澡泥。
[0042]本發明中，以軸d為中心轉動刮除結構c刮除微藻泥，可以采用本領域技術人員所能想到的各種方式轉動刮除結構c，例如，刮除結構c可隨軸d的轉動而轉動，但本領域技術人員應該理解的是，雖然沉降采收盤b也固定在軸d上，當刮除結構c隨軸d的轉動而轉動時，沉降采收盤b不隨軸d的轉動而轉動，即沉降采收盤b是靜止不動的