[发明专利]一种混凝剂可循环使用的净化经混凝收获的微藻生物质净化及混凝剂回收的方法

说明书

本发明涉及一种混凝剂可循环使用的净化经混凝收获的微藻生物质的方法，包括洗脱、转化和回收步骤。洗脱是指向混凝收获后的微藻生物质中加入酸性洗脱液，并采用均质化操作使二者形成一混合物；经离心或静置，分别收集清液和微藻生物质；转化是指向所述清液中加入强碱，清液中形成难溶性或不溶性氢氧化物；回收是指分离所述难溶性或不溶性氢氧化物，用酸液中和获得高浓度的混凝剂，从而实现混凝剂的回收。本发明的方法不仅可使生物质净化，还可以使混凝剂回用，且经循环回用的混凝剂具有显著增强的混凝收获效率。本发明还提供一种具高效混凝效果的混凝剂和微藻混凝收获方法。

技术领域

本发明属于微藻养殖领域，尤其是关于微藻收获及资源的回收再利用技术。

背景技术

微藻养殖中一个重要的环节就是微藻的收获。由于微藻是单细胞生物，通常体积微小，一般细胞直径大小范围仅在几个微米到十几个微米之间，因而其在水体中培养至成熟后，采收的难度和能耗成本均较大，这也是制约微藻产业化应用的一个原因。

微藻混凝收获法应用于微藻细胞的采收具有多方面的好处，首先是操作简便易行，不需任何昂贵的专门设备系统，属于成本低的无耗能过程。关键在于应确保采用的混凝剂对环境不会造成危害，安全无毒，同时具有良好的浓缩微藻细胞的效果。微藻的混凝收获法又包括混凝-沉降法、混凝气浮法、混凝离心法、混凝膜过滤法等。无论是哪一种方法，首先都是利用混凝剂加入到微藻培养池中，使微藻利用藻细胞和絮凝剂之间的各种作用力而达到分离的目的。最初所使用的絮凝剂均为无机絮凝剂，即各种易水解的金属盐和聚合金属盐。它们水解生成带正电荷的产物，通过吸附电中和作用与带负电荷的微藻细胞形成聚集体，再以网捕形式作用于藻细胞，使微藻细胞絮凝沉降(水处理化学,北京:化学工业出版社,2002:29-36.)。

混凝收获法主要用于大规模养藻过程中藻的初步浓缩，使大水体中的藻能够快速形成大絮团以便进行初步的浓缩，例如浓缩至原体积的10％，后期(视藻生物质的具体用途)再利用其他方法将呈絮团的微藻生物质中的混凝剂分离出来，由于被处理的物质体量已经相对于原水体已大幅缩小，因此减小后期处理的难度和成本。

然而在混凝收获过程中，混凝剂的成本占收获成本的40％以上，且混凝收获后混凝剂残留在微藻生物质和培养液中，对微藻食品、饲料以及生物能源的生产具有负面的影响。因此，一种高效地净化微藻生物质以及其中混凝剂的回收方法，不仅可以解决微藻生物质中混凝剂的残留问题，还可以循环再利用混凝剂和降低收获成本，对混凝收获法的广泛性应用是一个重要的技术完善和补充。

目前，已经有一些研究者提出了混凝剂的回收方法。如专利号 CN 104520452 A公开了一种金属浸提和回收的方法，被提取的对象是含有金属氧化物的金属矿石，利用高浓度的酸液来提取金属离子，但并未考虑高浓度酸液对被处理物料的影响，且被处理物中金属例子的浓度较低，还额外需在第二步固液分离中添加有机聚合物絮凝剂以增加金属浓度。CN 1709812A公开了利用一种在酸性环境下可生成二氧化氯气体或氯气的含氯盐类化合物，使高分子混凝剂从金属污泥中释放出来，以回收高分子混凝剂。该方法的含氯盐类为氯酸钠，次氯酸钠等盐类，具有氧化性，成本高而且保存困难，产生的二氧化氯气体等虽然被收集并再利用，但是气体收集的操作复杂性，会导致气体发生泄漏等安全性问题。

因此，关于混凝收获法分离得到的微藻生物质中混凝剂的回收技术，有待进一步探讨和研究。

发明内容

本发明的目的之一是，提出一种方法，能够将混凝收获法分离得到的微藻生物质中的混凝剂从微藻生物质中分离出来，使微藻生物质得到净化，不至于影响微藻生物质后期利用和深加工。

本发明的目的之二是，提出一种方法，能够将混凝收获法分离得到的微藻生物质中的混凝剂从微藻生物质中分离出来，使混凝剂能够再生成为新的混凝剂，再次利用到下一批的微藻收获处理中。

本发明的目的之三是，是能够将微藻混凝收获过程中，残留在微藻培养液中过量的混凝剂能够从培养液中分离出来，以便将培养液再次用来养藻。