一种新型蛋白质分离器

1.本发明涉及水处理设备的技术领域，特别涉及一种能够通过菌、藻培养净化水质并自动维持动态平衡的新型蛋白质分离器。


背景技术：

2.现有的蛋白质分离器一般通过起泡泵来实现泡沫产生，以将水中的污染物带出并分离，其中现有的蛋白质分离器在运行时，由于泡沫浮选后进行直接分离，其分离污染物的含水量受工作水体的表面张力、工作水位影响，当水体中污染物浓度相对低而导致水体表面张力下降时，为继续完成对污染物的分离往往不得不提高设备内的水位使设备继续工作，此时分离的泡沫水分相对高、污染物浓度相对低、分离物中污染物浓度低水分多，不仅给污染物的处理增加了更多负担和成本，同时还会带走部分所需处理水体，造成水体水位下降，尤其应用于养殖水体的循环过滤时，水位的加速下降会使得养殖水体不得不频繁补水，对于水质变化敏感的水产易造成负面影响；并且现在的蛋白质分离器对水处理效率低。
3.同时现有蛋白质分离器缺乏对污染物进行利用的手段，而水处理在污染物的处理常见使用菌落、微藻进行污染物降解的方法，菌藻培养常见生物膜法、过滤法分离培养后的菌、藻，成本较高的同时还容易造成水体中菌、藻的密度剧烈起伏，造成水质、污染物吸收降解能力的不稳定，并可能造菌、藻及其次生代谢物对水体的二次污染。


技术实现要素：

4.本发明目的在于提供一种新型蛋白质分离器，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
5.为解决上述技术问题所采用的技术方案：
6.本发明提供一种新型蛋白质分离器，其包括：机壳、连接于机壳底部的气水发生装置、位于机壳内部水位上方的分离构件，所述机壳的上部设有位于分离构件上方的排污口，所述机壳的下部设有出水口，所述分离构件包括呈上下连接的锥形管和直管，所述锥形管内径从下往上逐渐减小，所述直管下端与锥形管上端连接，所述分离构件设有一个或以上的呈竖直延伸的缺口，所述缺口贯通分离构件内外侧。
7.本发明的有益效果是：在使用时，气水发生装置产生泡沫并往上吹气，其中分离构件的的功能在于对污染物的富集分离，带有较高水分的泡沫由下自上吹起时，其首先锥形管和直管内壁接触，利用泡沫的黏性与分离构件内壁的摩擦力对泡沫形成阻力，促进泡沫的破裂聚合，聚合的过程中由于表面张力作用使得污染物在泡沫的尺寸扩大、泡沫表面液层受表面张力支撑力下降，泡沫表面液体难以通过表面张力拮抗重力时，泡沫表面液层水分在表面张力对可溶性有机物的吸附力与液层重力的作用下大分子有机物与水分分离下使水分向下汇集而有机物向上汇集，以此使污染物随气泡的直径增加向上分离而使部分水分回流，达到对污染物的浓缩与富集，而当污染物泡沫上升至直管的缺口位置时，进一步通过缺口吹出体积大粘度高的泡沫富集污染物分离水分，当分离构件上方泡沫粘度足够形成
气泡柱向上抵达上方分离构件或排污口时则高浓度污染物被排出，当分离构件上方泡沫粘度不足以形成气泡柱时，则通过分离构件上的缺口渗入分离构件内侧进行进一步的浓缩富集。利用分离构件对污染物进行反复富集、浓缩脱水处理，能够大大缩减所分离出污染物的体积、提高其浓度，对于污染物的降低处理成本及回收利用都具备积极意义。
8.作为上述技术方案的进一步改进，所述直管设有所述缺口，至少有一个所述缺口往上延伸至直管上端。
9.作为上述技术方案的进一步改进，至少有一个所述缺口往上延伸至锥形管与直管衔接处。
10.作为上述技术方案的进一步改进，所述锥形管设有所述缺口。
11.作为上述技术方案的进一步改进，所述锥形管和/或直管设有所述缺口，当锥形管或直管中的缺口分别设有两个以上时，所述缺口呈环形均布设置。
12.作为上述技术方案的进一步改进，所述锥形管和直管内壁设有点状、网状、条状、板状、柱状或海绵状的凸起结构。凸起结构用以增加锥形管和直管的内表面积，提高与泡沫的接触面积，以提高分离构件内壁的摩擦力。
13.作为上述技术方案的进一步改进，所述分离构件为多个，多个分离构件上下间隔设于机壳内部。
14.作为上述技术方案的进一步改进，还包括设于分离构件与排污口之间的微藻培养装置，所述微藻培养装置包括菌藻培养部分。
15.本技术还设置了菌藻培养部分来对有机物等污染物进行吸收降解，通过得到气浮分离中泡沫中携带的有机物、营养盐、二氧化碳，同时分离所得污染物与微藻次生代谢物供养有益菌种、藻种如海洋红酵母、海水小球藻、等鞭金藻等。
16.通过对分离构件与菌藻培养部分的使用，使本技术方案同时实现了水体动态平衡，实现氨氮、硝酸盐、磷酸盐的吸收固定与分离，具体：菌种、藻种的防老化及其密度的动态平衡，其中高密度的微小泡沫能够通过表面张力对水体中可溶性有机物与悬浮颗粒进行吸附分离，而其中菌藻培养部分可形成菌膜、微藻群落对其中有机物等污染物进行吸收降解，同时部分气浮排出；实现氨氮、硝酸盐、磷酸盐的吸收固定与分离，部分微藻、有益菌可通过缺口渗流回流入污水水体，进入污水水体后的微藻与有益菌能够进行指数增长吸收水体中的营养盐与氨氮，期间维持气浮分离循环可以将吸收营养盐、氨氮后转化形成的微藻、有益菌及其次生代谢物分离出水体；实现菌种、藻种的防老化及其密度的动态平衡，通过气浮固定微藻、有益菌后，由于固定率不可能达到百分百，故而养殖水体中能够持续保持低浓度而呈指数分裂的有益菌藻，菌藻密度低时水体表面张力低分离率降低保证菌藻的留存与繁殖，菌藻密度高时水体表面张力高分离率提高避免水体富营养化带来的负面影响与菌藻次生代谢物累积带来的菌种、藻种的老化，保持其活性。
17.被浓缩富集后的污染物能够更高效的用于微藻、菌落的培养，高粘度泡沫受气流推动穿过菌藻培养部分，将水中的无机盐、有机物高浓度传输至微生物附着部分，带走菌、藻的代谢废物和过多的微生物群落，防止其菌种、藻种发生老化，保证其繁殖速率同时使其吸收污染物进行高效降解，并同时进一步对水分进行拦截，拦截的水分携带少量菌与藻向下至分离构件回流进入循环水体中直接对水中污染物进行利用。
18.进入水体中的微藻与菌落能够利用水体中营养盐、有机污染物等进行指数增长，
快速降低水中除大分子有机物外其他污染物的浓度，而微藻与菌落同时受蛋白质分离器持续分离，其密度与次生代谢物提高时，水体表面张力增大，蛋白质分离器分离效率则同步提高，保持水中微藻菌落的密度控制避免其高密度带来的水体富营养化与菌种、并避免藻种因次生代谢物浓度高而发生老化。
19.作为上述技术方案的进一步改进，在所述菌藻培养部分穿插有多个光纤或完全由光纤编织而成，所述光纤外的部分可由具有反光或导光能力材质的颗粒、板状、网格状、海绵结构、纺织结构任意一种或多种组成。
20.通过多个光纤较大的发光面积，使得微藻得以大面积受光并得到气浮分离中泡沫中携带的有机物、营养盐、二氧化碳。
21.当培养非藻类不具有光合作用能力的菌种时，可不具备光纤。
22.作为上述技术方案的进一步改进，所述分离构件设有两个，菌藻培养部分设于两个分离构件之间。
23.菌藻培养部分通常设于两个分离构件之间，当其只具备一个分离构件时，菌藻培养部分位于分离构件以上、排污口以下位置。
24.作为上述技术方案的进一步改进，所述分离构件为多个，多个分离构件上下间隔设于机壳内部。
25.同一设备上不同高度的分离构件，其尺寸、缺口形状可根据情况进行改变。
26.本方案设置多个分离构件，以形成多级分离，而当水体中污染物浓度低，泡沫经过分离构件后依然具有较高的泌水率，不足以形成分离构件与上级的分离构件之间垂直高度距离的气泡柱时，受下方泡沫的支撑会使高湿度泡沫在分离构件上方堆积，其泌水率较高的泡沫破裂后表面张力支撑逐步减少受重力势能影响造成的流动越大，压强随水体的堆积逐渐提高，此时在重力势能作用下由缺口向锥形管和直管的内壁渗透，通过缺口中由下而上吹起的泡沫对污染物进行浓缩脱水、渗漏液体穿过缺口后污染物浓度降低，再与上行泡沫的接触面积，持续分离其中增加液体表面张力成分，最终成为低表面张力水流回到水体，而污染物则通过反复脱水浓缩富集增加浓度，使得气泡柱黏性与表面张力足够强得以向上到达上方结构。进而能够在更为广泛的污染物浓度环境中保持较高的分离效率与污染物富集效果，减小了部分情况下泡沫泌水率高对污水处理效果的影响。
27.作为上述技术方案的进一步改进，所述分离构件设有两个，菌藻培养部分设于两个分离构件之间。
28.本发明的有益效果是：通过可溶性有机物对水体的表面张力的影响，同时达到分离污染物、降解污染物、限制水体富营养化、保持水体有益菌、藻的活性避免水体藻相、菌落失衡。
附图说明
29.下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；
30.图1是本发明所提供的新型蛋白质分离器，其一实施例的结构示意图；
31.图2是本发明所提供的分离构件，其一实施例的结构示意图；
32.图3是本发明所提供的分离构件，其一实施例的剖视图；
33.图4是本发明所提供的分离构件，其内壁的凸起结构为板状时的示意图。
具体实施方式
34.本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
35.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
36.在本发明的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。
37.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
38.参照图1～图4，本发明的新型蛋白质分离器作出如下实施例：
39.本实施例的新型蛋白质分离器包括机壳100、安装于机壳100底部的气水发生装置200、位于机壳100内部水位上方的分离构件300，其中气水发生装置200可采用气水混合泵或其他曝气设备，气水混合泵的进口与污水供水管路连接，使用其他曝气设备时则无需污水供水管路和污水供水管路，气水混合泵的出口位于机壳100内，在机壳100底部内形成集水槽，所述机壳100的下部设有出水口120，集水槽与出水口120连接。
40.而所述机壳100的上部形成有收集杯，收集杯设有位于分离构件300上方的排污口110，污染物通过排污口110进行收集。
41.所述分离构件300包括呈上下连接的锥形管310和直管320，所述锥形管310的内径从下往上呈逐渐减小设置，所述直管320的下端与锥形管310的上端连接，所述分离构件300壁体设有缺口，缺口呈竖直延伸设置。
42.其中对于缺口的设置，本实施例提供多种结构形式，在侧面视角上，缺口可为条形状、v形状、又或者其它异形结构，其形成有内壁面既可。
43.在一些实施中，只在所述直管320设有所述缺口，其中其中的至少一个所述缺口往上延伸至直管320上端，以及至少有一个所述缺口往上延伸至锥形管310与直管320衔接处，一般在直管320上设置多个所述缺口，多个所述缺口环形均布。
44.在一些实施中，只在所述锥形管310设有所述缺口。
45.在一些实施例中，在所述锥形管310和直管320上均设有所述缺口，当锥形管310和直管320中的缺口分别设有两个以上时，所述缺口也呈环形均布设置。
46.在使用时，气水发生装置200产生泡沫并往上吹气，其中分离构件300的的功能在于对污染物的富集分离，带有较高水分的泡沫由下自上吹起时，其首先锥形管310和直管320内壁接触，利用泡沫的黏性与分离构件300内壁的凸起结构提供摩擦力对泡沫形成阻力，促进泡沫的破裂聚合，聚合的过程中由于表面张力作用使得污染物在泡沫的尺寸扩大、泡沫表面液层受表面张力支撑力下降，泡沫表面液体难以通过表面张力拮抗重力时，泡沫表面液层水分在表面张力对可溶性有机物的吸附力作用下大分子有机物与水分分离下使
水分向下汇集而有机物向上汇集，以此使污染物随气泡的直径增加向上分离而使部分水分回流，达到对污染物的浓缩与富集，而当污染物泡沫上升至直管320的缺口位置时，进一步通过缺口吹出体积大粘度高的泡沫富集污染物分离水分，当污染物浓度不足水分较大时，则通过缺口进入分离构件内侧进行反复浓缩，利用分离构件300对污染物进行反复富集、浓缩脱水处理，能够大大缩减所分离出污染物的体积、提高其浓度，对于污染物的降低处理成本及回收利用都具备积极意义。
47.其中本实施例的缺口为条形状，对于缺口的设置，本实施例有多种组合，在多个缺口中，其包括包括有若干第一缺口330，所述第一缺口330下端往下延伸到锥形管310的外周壁上，第一缺口330的上端延伸至直管320上端，以使所述锥形管310外壁形成形成有条形的落水槽360，第一缺口330可使得回流的水沿第一缺口330的内壁往下渗透至锥形管310的内壁，提高回流效果。
48.以及在多个缺口中，还包括有若干第二缺口340，所述第二缺口340下端往下延伸到锥形管310上端，第二缺口340的上端延伸至直管320上端，第二缺口340可使得回流的水向直管320下部内壁回流，以令直管320内壁快速形成水膜。
49.此外，还包括若干第三缺口350，第三缺口350下端往下延伸到直管320下端的上部，第三缺口350与第二缺口340配合，可使得直管320上下部的内部快速形成水膜，使得回流的水往下更好的往下渗透。
50.在一些实施例中，根据实际情况调整缺口长度。
51.进一步地，在所述锥形管310和直管320内壁设置有凸起结构。凸起结构用以增加锥形管310和直管320的内表面积，提高与泡沫的接触面积，以提高分离构件300内壁的摩擦力，凸起结构不限点状、网状、条状、板状、柱状、海绵状的突起结构。
52.本实施例的锥形管310下端外沿连接有与机壳100内壁套接的连接套环370。
53.在一些实施例中，所述分离构件300为多个，多个分离构件300上下间隔设在机壳100内部，多个分离构件300，以形成多级分离，而当水体中污染物浓度低，泡沫经过分离构件300后依然具有较高的泌水率，不足以形成分离构件300与上级的分离构件300之间垂直高度距离的气泡柱时，受下方泡沫的支撑会使高湿度泡沫在分离构件300上方堆积，其泌水率较高的泡沫破裂后表面张力支撑逐步减少受重力势能影响造成的流动越大，压强随水体的堆积逐渐提高，此时在重力势能作用下由缺口向锥形管310和直管320的内壁渗透，通过缺口中由下而上吹起的泡沫对污染物进行浓缩脱水、渗漏液体穿过缺口后污染物浓度降低，再与上行泡沫的接触面积，持续分离其中增加液体表面张力成分，最终成为低表面张力水流回到水体，而污染物则通过反复脱水浓缩富集增加浓度，使得气泡柱黏性与表面张力足够强得以向上到达上方结构。进而能够在更为广泛的污染物浓度环境中保持较高的分离效率与污染物富集效果，减小了部分情况下泡沫泌水率高对污水处理效果的影响。
54.进一步，本实施例还包括设于分离构件300与排污口110之间的微藻培养装置，所述微藻培养装置包括附着有菌藻的菌藻培养部分400，菌藻培养部分400为透光海绵、网格板等立体结构。本实施例设置了菌藻培养部分400来对有机物等污染物进行吸收降解，通过得到气浮分离中泡沫中携带的有机物、营养盐、二氧化碳，同时分离所得污染物与微藻次生代谢物供养有益菌种如海洋红酵母等。
55.同时实现了水体动态平衡，实现氨氮、硝酸盐、磷酸盐的吸收固定与分离，具体：菌
种、藻种的防老化及其密度的动态平衡，其中高密度的微小泡沫能够通过表面张力对水体中可溶性有机物与悬浮颗粒进行吸附分离，而其中菌藻培养部分400可形成菌膜、微藻群落对其中有机物等污染物进行吸收降解，同时部分气浮排出；实现氨氮、硝酸盐、磷酸盐的吸收固定与分离，部分微藻、有益菌可通过缺口渗流回流入污水水体，进入污水水体后的微藻与有益菌能够进行指数增长吸收水体中的营养盐与氨氮，期间维持气浮分离循环可以将吸收营养盐、氨氮后转化形成的微藻、有益菌及其次生代谢物分离出水体；实现菌种、藻种的防老化及其密度的动态平衡，通过气浮固定微藻、有益菌后，由于固定率不可能达到百分百，故而养殖水体中能够持续保持低浓度而呈指数分裂的有益菌藻，菌藻密度低时水体表面张力低分离率降低保证菌藻的留存与繁殖，菌藻密度高时水体表面张力高分离率提高避免水体富营养化带来的负面影响与菌藻次生代谢物累积带来的菌种、藻种的老化，保持其活性。
56.本实施例的所述分离构件300设有两个，菌藻培养部分400设于两个分离构件300之间。
57.更进一步地，所述菌藻培养部分400穿插有多个光纤410。通过多个光纤410较大的发光面积，使得微藻得以大面积受光并得到气浮分离中泡沫中携带的有机物、营养盐、二氧化碳。
58.在一些实施例中，菌藻培养部分400完全由光纤410编织而成，当培养非藻类不具有光合作用能力的菌种时，可不具备光纤410。
59.光纤410外的部分可由具有反光或导光能力材质的颗粒、板状、网格状、海绵结构、纺织结构任意一种或多种组成。
60.本技术通过可溶性有机物对水体的表面张力的影响，同时达到分离污染物、降解污染物、限制水体富营养化、保持水体有益菌、藻的活性避免水体藻相、菌落失衡。通过设备设计根据实施案例调整自行达到动态平衡，以保证水质的稳定性。
61.以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。

技术特征：
1.一种新型蛋白质分离器，其特征在于：其包括：机壳(100)、连接于机壳(100)底部的气水发生装置(200)、位于机壳(100)内部水位上方的分离构件(300)，所述机壳(100)的上部设有位于分离构件(300)上方的排污口(110)，所述机壳(100)的下部设有出水口(120)，所述分离构件(300)包括呈上下连接的锥形管(310)和直管(320)，所述锥形管(310)内径从下往上逐渐减小，所述直管(320)下端与锥形管(310)上端连接，所述分离构件(300)设有一个或以上的呈竖直延伸的缺口，所述缺口贯通分离构件(300)内外侧。2.根据权利要求1所述的一种新型蛋白质分离器，其特征在于：所述直管(320)设有所述缺口，至少有一个所述缺口往上延伸至直管(320)上端。3.根据权利要求2所述的一种新型蛋白质分离器，其特征在于：至少有一个所述缺口往上延伸至锥形管(310)与直管(320)衔接处。4.根据权利要求2所述的一种新型蛋白质分离器，其特征在于：所述锥形管(310)设有所述缺口。5.根据权利要求1所述的一种新型蛋白质分离器，其特征在于：所述锥形管(310)和/或直管(320)设有所述缺口，当锥形管(310)或直管(320)中的缺口分别设有两个以上时，所述缺口呈环形均布设置。6.根据权利要求1所述的一种新型蛋白质分离器，其特征在于：所述锥形管(310)和直管(320)内壁设有点状、网状、条状、板状、柱状或海绵状的凸起结构。7.根据权利要求1至6任一所述的一种新型蛋白质分离器，其特征在于：所述分离构件(300)为多个，多个分离构件(300)上下间隔设于机壳(100)内部。8.根据权利要求1所述的一种新型蛋白质分离器，其特征在于：还包括设于分离构件(300)与排污口(110)之间的微藻培养装置，所述微藻培养装置包括菌藻培养部分(400)。9.根据权利要求8所述的一种新型蛋白质分离器，其特征在于：在所述菌藻培养部分(400)穿插有多个光纤(410)或完全由光纤(410)编织而成，所述光纤(410)外的部分可由具有反光或导光能力材质的颗粒、板状、网格状、海绵结构、纺织结构任意一种或多种组成。10.根据权利要求9所述的一种新型蛋白质分离器，其特征在于：所述分离构件(300)设有两个，菌藻培养部分(400)设于两个分离构件(300)之间。

技术总结
本发明公开了一种能够通过菌、藻培养净化水质并自动维持动态平衡的新型蛋白质分离器，其包括：机壳、连接于机壳底部的气水发生装置、位于机壳内部水位上方的分离构件与菌藻培养部分，机壳的上部设有位于分离构件上方的排污口，机壳的下部设有出水口，分离构件包括呈上下连接的锥形管和直管，锥形管内径从下往上逐渐增大，直管下端与锥形管上端连接，分离构件具有一个或以上呈竖直延伸的缺口，缺口上端延伸至直管上端。利用分离构件对污染物进行反复富集、浓缩脱水处理，并通过菌藻培养部分实现设备内与处理水体中菌落藻类的动态平衡能够大大缩减所分离出污染物的体积、提高其浓度并进行利用，对于污染物的降低处理成本及回收利用都具备积极意义。用都具备积极意义。用都具备积极意义。


技术研发人员：陈雪安 罗连 朱月琪
受保护的技术使用者：广东环境保护工程职业学院
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/10/8