具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：请参阅图1-14，本发明提供技术方案：一种基于渗透压的蓝藻深度脱水处理系统，包括反应池1，反应池1底部设有可旋转进料腔2，反应池1顶部设有出料口11，反应池1内部装有渗透压溶液，渗透压溶液的压力大于细胞液的压力，渗透压溶液用于脱去物料的胞内水；

通过反应池1内部的渗透压溶液与蓝藻充分混合，基于渗透压原理，蓝藻与溶液混合的同时，蓝藻细胞内的水会向外渗出，细胞内水渗出的同时也就完成了蓝藻的深度脱水，此时是脱蓝藻的胞内水，将渗透压原理应用到蓝藻脱水当中，使得蓝藻的脱水效率得到极大的提升，经渗透压溶液与蓝藻混合后，蓝藻细胞的体积较进料前蓝藻体积较进料前显著减少。

反应池1顶部设有刮渣组件4和提升组件5，提升组件5设于刮渣组件4一侧，反应池1一侧设有离心机，另一侧设有反渗透装置；刮渣组件4用于将渗透压溶液表面的物料传输至提升组件5，提升组件5用于将物料传输至离心机，离心机外侧设有集液槽，集液槽与离心机可拆卸连接，离心机用于脱去物料的胞外水，集液槽用于收集离心机脱去的胞外水，反应池1与反渗透装置7之间设有传输管道，反应池1顶部设有液位报警器8和密度计9，液位报警器8用于检测渗透压溶液是否溢出，密度计9用于检测反应池1内部渗透压溶液的浓度；

刮渣组件4用于除去累积到一定程度的悬浮杂质，在该脱水处理系统中，刮渣组件4用于将漂浮在渗透压溶液表面的蓝藻从远离提升组件5的一侧向靠近提升组件5的一侧集中，起到推移蓝藻的作用。此时利用提升组件5将集中的蓝藻从反应池1内部提升并传输至离心机，通过离心机可以分离蓝藻与蓝藻表面的溶液，集液槽用于收集经离心机分离出的蓝藻细胞外的渗透压溶液，经过拆卸集液槽将收集起来的溶液回倒至反应池1内部，用于保证反应池1内部溶质的量在一定范围内不会丢失太多；此时反应池1内部是渗透压溶液以及蓝藻脱出的胞内水，此时反渗透装置用于加压析出胞内水，使得析出胞内水的渗透压溶液回到反应池内部，便于进行下一次操作；若是反应池1内加的蓝藻量超过一定的范围，此时反应池1内的渗透压溶液液位会随之升高，此时通过液位报警器8来检测渗透压溶液的液位位置，可以有效地避免反应池1内出现溶液溢出的问题，通过密度计9可以实时测量渗透压溶液的密度，从而测量渗透压溶液的浓度值，从而可以维持渗透压溶液的浓度在一定范围内。

刮渣组件4包括第一传输带41和刮板42，刮板42一端与第一传输带41固定连接，第一传输带41两端均设有转动轴43，转动轴43与第一传输带41传动连接，转动轴43两端均与反应池1转动连接，提升组件5包括第二传输带51和若干个送料板52，第二传输带51倾斜设置，第二传输带51一端设有第一转轮53，另一端设有第二转轮54；若干个送料板52一端均与第二传输带51固定连接，相邻两个送料板52之间的距离与第一转轮53的周长相同设置，第一转轮53上设有凸块55；

通过电机带动起其中一个转动轴43转动，使得第一传输带41带动刮板42往复运动，实现将蓝藻从一侧向提升组件5处集中的功能，第二传输带51倾斜设置用于将反应池1内部的蓝藻提升并传输至离心机，也是通过电机驱动第一转轮实现第二传输带51的运转，第二转轮54可以设置在反应池内壁上，第二传输带51和第一转轮53可以设置在其他支撑部件上，这里不做赘述，运动至第二传送带51E位置的送料板52用于承接蓝藻将蓝藻提升，运动至第二传送带51D位置的送料板52用于倒料至离心机，凸块55用于产生高低起伏差，因为第一转轮53有一部分是与第二传输带51接触，有一部分没有与第二传输带51接触，当凸块55随着第一转轮53从接触第二传输带51至不接触第二传输带51的位置时，也就是在C点凸块55瞬间与第二传输带51的接触点脱离，使得送料板52在倒料时瞬间产生一个高低落差，此时给送料板52一个单次的振动力，有利于蓝藻与送料板52的脱离，达到减少蓝藻附着在送料板52上的效果，使得蓝藻全部进入到离心机内部，相邻两个所述送料板52之间的距离L与第一转轮53的周长相同设置可以使得凸块55随着第一转轮53每转动一圈就可以在A点顶起一个送料板52，而当凸块55转动至C点的时候送料板52在D点正好处于倒料状态并且正好卸掉凸块55顶起的力，有利于提高每一个送料板52的倒料效率。

送料板52包括两块支撑板521和集料网522，两块支撑板521底部均与第二传送带51固定连接，两块支撑板521的对应面上均开设有滑槽523，集料网522两侧与滑槽523滑动连接；

支撑板521用于固定集料网522，集料网522用于承接反应池1中集中过来的蓝藻并将水滤回反应池1，滑槽便于集料网522的滑动，运动至第二传输带51左端最底部的送料板52，由于蓝藻的重力使得集料网522下滑在滑槽523最低端，运动至第二传输带51右端最顶部的送料板52由于蓝藻的倾倒以及集料网522的重力，集料网522会滑动至滑槽523的另一端，其实这时也是在滑槽523的最低端(中间有一个上下翻转的过程)，利用集料网522在滑槽523一端至另一端的滑动可以进一步的对蓝藻起到抖动作用，达到进一步防止蓝藻附着在集料网522的效果，同时，当送料板52在倒料时也是凸块55对送料板52的单次振动还可以对送料板52起到振动作用，用于防止集料网522在滑槽523内部出现卡壳状态，防止蓝藻堵塞在集料网522和滑槽523之间。

可旋转进料腔2包括底座21和腔体22，底座21与反应池1底部固定连接，腔体22的纵截面为圆形，底座21与腔体可旋转2连接，底座21上开设有槽口211，腔体22上开口有进料口一221，反应池1底部开设有进料口二12，进料口二12与腔体22外壁滑动连接；反应池1内部设有若干个挡板3，若干个挡板3一端均与反应池1内壁固定连接，若干个挡板3之间纵向形成S形的通道；

可旋转进料腔2用于将蓝藻加入到反应池1内部，可旋转进料腔2设置在反应池1底部是使得蓝藻从下至上与渗透压溶液充分混合，通过挡板3可以进一步地增加蓝藻的脱水时间，使得蓝藻在反应池1内部的通过路线呈现S形，从而保证蓝藻得到充分地脱水，进一步保证了蓝藻的脱水质量，槽口211和进料口一221用于加入蓝藻，腔体22内部用于装填蓝藻，将腔体22通过人工旋转使得进料口一221与进料口二12对齐，此时反应溶液可以使得蓝藻漂浮起来，腔体22回转用于下一次进料，此时可以通过人工的方法使得腔体22内部的反应溶液回到反应池1内，挡板3用于增加蓝藻在反应池1内部的上升时间，由于反应环境是渗透压溶液，蓝藻一进入到反应池1内部就会迅速漂浮起来，通过挡板3可以减缓蓝藻的上升时间，使得蓝藻在渗透压溶液的浓度下得到充分脱水，挡板3与水平面的最佳倾斜角度为45°，此时由于悬浮的蓝藻收到挡板3向下和向左(或者向右)的水平力相同，在保证蓝藻与溶液有充分反应时间的情况下，也不会阻挡蓝藻向上漂浮。

一种基于渗透压的蓝藻深度脱水处理方法，该处理方法包括以下步骤：

S1、对蓝藻进行初步脱水，得到浓藻浆；该步骤S1中的初步脱水方式采用人工粗过滤、鳃式仿生过滤、机械精细过滤、絮凝气浮、絮凝磁分离中的一种；

S2、将S1中的浓藻浆投放至渗透压溶液中，对浓藻浆进行深度脱水；渗透压溶液为无机盐溶液中的一种或多种；渗透压溶液可以是比较常见的蔗糖溶液、氯化钠溶液等，也可以是钠盐、镁盐、钙盐等溶液，当然也可以不是盐溶液，只要是渗透压渗溶液均可，如果条件允许甚至可以是海水，渗透压溶液也就是高渗溶液，将细胞或者生物体浸入某种溶液时，水从细胞外部渗出，这种溶液显示高渗性，称为高渗溶液，渗透压溶液制备简单易获取且无污染，蓝藻进入到渗透压溶液后会漂浮起来；具体为：制备渗透压溶液，渗透压溶液中溶质粒子物质的量浓度为0.1-2.0mol/L，将S1中的蓝藻与渗透压溶液混合，直至蓝藻漂浮在渗透压溶液表面，得到脱去胞内水的蓝藻。

S3、对S2中完成深度脱水的蓝藻经过离心进行再次脱水，得到分离溶液和干燥的蓝藻；分离溶液是指蓝藻的胞外水。

S4、将S3中的分离溶液回倒至S2的渗透压溶液中；

S5、经过反渗透加压析出S4中渗透压溶液中的淡水；具体为经过加压析出S4中渗透压溶液中蓝藻脱出的胞内水。

步骤S2中的渗透压溶液比蓝藻细胞液的渗透压高，渗透压溶液的渗透压π通过以下公式计算得到：

π＝cRT

其中c为溶质粒子物质的量浓度，R为理想气体常数，T为环境温度，溶质粒子物质的量浓度c的取值范围为0.1-2.0mol/L；

c在0.1-2.0mol/L的浓度范围内用于保证不破坏蓝藻细胞结构，同时还用于利用细胞膜内外渗透压力差达到深度脱除蓝藻细胞液内水分的效果；溶质粒子是指所有能溶解进水的物质，不同溶质在水中的电离程度、溶解程度是不一样的，不管是什么溶质，溶液中溶质分子、电离后的溶质离子的总物质的量浓度c在范围内就可以作为本发明中的渗透压溶液，本发明选用的氯化钠溶液在0.1-2.0mol/L的浓度范围内既可以脱去蓝藻的胞内水又可以避免蓝藻细胞遭到破坏。

本实施例中整个实验操作过程为：

蓝藻初步脱水脱去胞外水，减少对反应池反应环境的影响→蓝藻与渗透压溶液反应脱去胞内水→刮板将蓝藻传输至送料板→送料板将蓝藻传输至离心机进行再次脱去胞外水→得到干燥的蓝藻(只含有少量胞内水)→集液槽将蓝藻含有部分溶质的胞外水回倒至反应池→反渗透装置析出反应池内部的蓝藻脱出的胞内水→进行下一批蓝藻脱胞内水。

蓝藻最初的含水情况包括含胞外水和胞内水，蓝藻从水中捞起来后进行初步脱水，此时仅仅只是能脱掉蓝藻的胞外水，而不能脱掉蓝藻的胞内水，之后由于蓝藻存在于渗透压溶液的环境下，蓝藻细胞内的水会从细胞内渗出至细胞外，此时是脱掉了蓝藻的胞内水，且由于蓝藻还是在渗透压溶液的环境中，此时蓝藻细胞内只有少量胞内水并且细胞外有水，这个细胞外水就是渗透压溶液，通过离心机可以将脱掉蓝藻细胞外的水，也就是部分渗透压溶液，此时蓝藻脱水完毕，经过离心机脱水后的蓝藻，通过集液槽可以将经离心机分离出来的蓝藻细胞外的渗透压溶液收集起来，然后将集液槽拆下将溶液倒回反应池，替代了以往析出或者分离出的溶液需要向外环境排出的方式，可以有效地避免渗透压溶液的浓度外环境造成影响，对环境保护有重要的作用；当蓝藻在反应池内部自下而上漂浮在渗透压溶液表面的时候，是蓝藻胞细胞内水脱水完成，此时蓝藻细胞内的水分渗出至细胞外，也就是说蓝藻的胞内水渗出与渗透压溶液融合在一起了，此时渗透压溶液的浓度会相对降低，且有一部分溶质被蓝藻带走，浓度降低的渗透压溶液会对后面的蓝藻脱水造成影响，此时通过抽水泵和传输管道将反应池内部的溶液抽吸至反渗透装置内，利用反渗透装置的泵对浓度降低了的渗透压溶液进行加压，可以使得水从浓度高的一方渗透到浓度低的一方，通过排出渗透压溶液中的部分水，并将排出水的渗透压溶液回至反应池内部，从而实现维持渗透压溶液浓度在一定范围内的功能，便于下一次的蓝藻脱水。

设置集液槽有两个目的：其一是可以替代以往析出或者分离出的溶液需要向外环境排出的方式，对环境保护有重要的作用；其二是使得渗透压溶液的总量在反应池内维持在一定范围内，因为经离心机脱掉的水含有一部分溶质，将溶质回倒至反应池内部，再经过后面的反渗透压装置操作时可以保证原渗透压溶液的浓度与原有相差不大；设置反渗透装置目的有两个：其一是维持渗透压溶液的浓度在一定范围内，使得后面的蓝藻还是在有渗透压差的反应环境下进行，利用反渗透装置7的反渗透膜在压力下渗出部分溶剂，从而实现维持渗透压溶液浓度的效果(不一定会回到原来的浓度值)，即可连续地实现多批蓝藻脱水的效果；其二是避免反应池1内的渗透压溶液越来越多，导致后面加蓝藻的时候会出现渗透压溶液溢出反应池1的问题。

将蓝藻加入反应池中浸泡，根据不同的高渗透压溶液做了以下实验，采用质量浓度为2％－5％的NaCl溶液作为高渗透压溶液，对比情况均为不加溶质的水，利用该脱水处理方法步骤对蓝藻进行脱水，经过浸泡(浸泡时间为15min)、显微测量蓝藻体积变化、收集、取样、测量、称重，得到的蓝藻含水率值有以下变化：

该实施例1中采用质量浓度为2％的氯化钠溶液，与野外采集的藻液经初步脱水后按2:1混合，利用40×10光学显微镜随机观测10个蓝藻细胞的直径，并统计平均体积：

实施例2：采用质量浓度为3％的氯化钠溶液，其余与实施例1内容相同；

实施例3：采用质量浓度为5％的氯化钠溶液，其余与实施例1内容相同；

将未经处理的藻液与5％氯化钠溶液处理过的藻液分别过滤后，利用热重分析方法测量细胞壁内的含水率，发现实现采集的蓝藻细胞内含水率为80％，而经过氯化钠溶液处理过的蓝藻细胞内的含水率为48％，脱水率达32％，经过多次重复实验，脱水率可以达30％左右，例如图13是再次实验前微囊藻形态情况图，图14是采用浓度为5％的氯化钠溶液实验后微囊藻形态情况图，二者作为对比，蓝藻细胞在实验后的脱水率达30％。

以上实施例中不同浓度的氯化钠溶液配方：

根据实施例中的三个不同浓度(2％、3％、5％的氯化钠溶液)的试验(每个试验包括10个小组)，得到以下总体对比表格：

根据上述实验得到以下结论：

根据上述数据和附图11可知：在氯化钠溶液的渗透压作用下，蓝藻细胞脱去细胞内的水，直径减少体积缩小，其中采用2％氯化钠溶液浸泡的蓝藻与初始情况相比，经取样观察，微囊藻为优势种群，经渗透压溶液浸泡后体积从4.11μm³减少到3.27μm³；采用3％氯化钠溶液浸泡的蓝藻与初始情况相比，经取样观察，微囊藻体积从4.11μm³减少到2.45μm³；采用5％氯化钠溶液浸泡的蓝藻与初始情况相比，经取样观察，微囊藻直径从2.23减少到1.74，体积从4.11μm³减少到2.42μm³；由此可知：提高氯化钠溶液的浓度，可加剧蓝藻细胞的脱水程度，但是蓝藻内微囊藻细胞体积的减少量在高浓度溶液(超过5％的氯化钠溶液)中变缓，同时增加了细胞壁破裂的可能性，所以为了使得蓝藻的细胞壁不会因为溶液浓度过高而受到破坏，同时达到理想的脱水效果，适宜采用质量浓度范围在2％-5％的氯化钠溶液，其中5％氯化钠溶液的脱水效果最佳。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。