污泥蛋白提取同时制备蛋白插层水滑石材料的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种污泥蛋白提取同时制备蛋白插层水滑石材料的装置及方法，属于剩余污泥处理技术领域。包括通过管路顺次相连的反应釜、卧式离心机及不锈钢桶，在不添加任何化学药剂的情况下，借助声空化和辐照作用达到反应物料高效破解，同时避免了化学药剂混入污泥蛋白中造成污泥蛋白的过度破坏及后续分离程序；污泥蛋白液进入装有水滑石过滤器的不锈钢桶中，借助水滑石与蛋白较强的亲和力，制备蛋白插层水滑石材料，还能够通过调节温度和压力大小调控蛋白插层水滑石材料结构。本发明专利技术不仅可以实现剩余污泥的有效破解，达到剩余污泥的减量化处理，还可以实现剩余污泥的资源化利用。该装置结构新颖、绿色环保、使用方便、效率高。

Device and method for the simultaneous preparation of protein intercalated hydrotalcite by the extraction of sludge protein

The invention discloses a device and a method for preparing and preparing the protein intercalated water talcum material by the extraction of sludge protein, which belongs to the technical field of residual sludge treatment. Including connected orderly through pipes of the reactor, horizontal centrifuge and stainless steel barrel, without adding any chemicals, by means of acoustic cavitation and irradiation effect to the reaction materials, crack, and avoid chemicals mixed with sludge in the sludge caused by protein protein excessive damage and subsequent separation process; sludge protein liquid into the stainless steel barrels hydrotalcite filter, with strong affinity of hydrotalcite and protein, preparation of protein intercalated hydrotalcite materials, but also by adjusting the temperature and pressure of the size of regulatory protein intercalated LDHs stone material structure. The invention can not only realize the effective solution of the remaining sludge, achieve the reduction treatment of the remaining sludge, but also realize the resource utilization of the remaining sludge. The device has the advantages of novel structure, green environmental protection, convenient use and high efficiency.

【技术实现步骤摘要】
污泥蛋白提取同时制备蛋白插层水滑石材料的装置及方法
本专利技术属于剩余污泥处理
，涉及一种污泥蛋白提取同时制备蛋白插层水滑石材料的装置及方法。
技术介绍
随着资源枯竭的日益严重，废弃资源回收再利用已成为世界性的发展趋势。剩余污泥(活性污泥系统中从二沉池排出系统外的活性污泥)是一种呈固态、半固态及液态且含量巨大的废弃物，环境污染十分严重。调查显示剩余污泥中含有大量的有机物、氮磷等营养物、重金属以及病原菌和致病菌等，其中有机物含量约为55％～60％，而在这些有机成分中含量最高的是微生物单细胞蛋白质，这些蛋白质具有品质好、氨基酸种类齐全等优点，不仅是开发发泡剂的优良原料、还可开发多种化工功能材料。从剩余污泥中获取蛋白质，符合污泥资源化政策，是现今国内外研究的热点课题之一。若想提取污泥蛋白质，首先必须对污泥进行有效破解，使细胞内容物流出进入水相，然后再于水相分离提纯蛋白质。目前常用的方法有化学法、生物法、热处理法、物理法以及这些方法的组合。研究结果显示这些方法均可在一定程度上促进剩余污泥微生物细胞的破解，加快胞内有机物的溶解与释放。但是，这些方法或存在效率低，或存在设备陈旧、生产周期长，或是二次分离程序复杂、蛋白质破坏严重等问题，致使污泥蛋白难以普遍推广应用。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种污泥蛋白提取同时制备蛋白插层水滑石材料的装置及方法，该装置结构设计合理，使用方便，能够实现剩余污泥的有效破解，达到剩余污泥的减量化处理；该方法操作简单，在破解剩余污泥蛋白的同时能够制得蛋白插层水滑石功能材料。本专利技术是通过以下技术方案来实现：本专利技术公开了一种污泥蛋白提取同时制备蛋白插层水滑石材料的装置，包括反应釜、卧式离心机及不锈钢桶，剩余污泥罐的出料口通过管路与反应釜相连，在该管路上设有第一球阀和第一螺杆泵；反应釜的出料口通过管路与卧式离心机的进料口相连，在该管路上设有第二球阀和第二螺杆泵；卧式离心机的出液口通过管路与不锈钢桶的进液口相连，在该管路上设有第三球阀；不锈钢桶的滤液出口通过管路连接至剩余污泥罐，在该管路上设有第四球阀；在反应釜的上端设有能够对剩余污泥施加空化作用的超声波单元，在反应釜的下端设有能够对剩余污泥施加辐照作用的电子加速器；在不锈钢桶中填装有若干层水滑石过滤器。优选地，所述超声波单元由超声波转换器和超声波发生器组成，超声波转换器和超声波发生器电连接；超声波转换器上的超声变幅杆能够伸入反应釜内。进一步优选地，超声波转换器上还开设有冷却水通道，冷却水通过冷却水入口进入冷却水通道并从冷却水出口流出，形成水冷系统。优选地，还包括设置在不锈钢桶外的温度控制单元和压力控制单元；温度控制单元包括加热器以及与加热器相连的温度控制器；压力控制单元包括通过管路与不锈钢桶相连的氩气钢瓶，在该管路上设有第五球阀和流量计。优选地，在卧式离心机的底部设有用于排除污泥泥渣的排泥口。优选地，电子加速器的辐照剂量在30kGy以下。本专利技术还公开了采用上述装置提取污泥蛋白同时制备蛋白插层水滑石材料的方法，包括以下步骤：1)打开第一球阀和第一螺杆泵，将剩余污泥罐中的剩余污泥输送至反应釜中，通过第一球阀调节污泥进料流量；2)启动超声波单元和电子加速器，对污泥进行超声波和辐照处理，待污泥充分破解后，打开第二球阀和第二螺杆泵，使破解的污泥溶液进入卧式离心机中进行固液分离，在离心力作用下，固体泥渣与污泥上清液分离，泥渣排出，污泥蛋白溶入水相；3)启动第三球阀，使污泥蛋白进入不锈钢桶中，在水滑石过滤器的吸附与过滤作用下，污泥蛋白进入水滑石结构间隙中，打开第四球阀，使滤液流出不锈钢桶返回至剩余污泥罐的原料入口，收集水滑石过滤器中的固体物，即蛋白插层水滑石材料。优选地，蛋白插层水滑石材料的空间结构能够通过设置在不锈钢桶外的温度控制单元和压力控制单元进行调控。优选地，所述水滑石过滤器由以下方法制得：将镁铝水滑石与聚乙烯醇按照质量比1:3混合，得到混合液；取若干条不锈钢桶内径大小相当的海绵，将海绵浸泡于混合液中，待海绵饱和后取出海绵，然后于55±2℃烘干，反复浸泡、烘干处理5次；将最后一次烘干的海绵于950±30℃处理4小时，冷却，得到水滑石过滤器。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术公开的污泥蛋白提取同时制备蛋白插层水滑石材料的装置，通过在反应釜上设置超声波单元和电子加速器，在不添加任何化学药剂的情况下，借助声空化和辐照作用达到反应物料高效破解，同时避免了化学药剂混入污泥蛋白中造成污泥蛋白的过度破坏及后续分离程序。同时，经过处理的污泥蛋白液进入装有水滑石过滤器的不锈钢桶中，借助水滑石与蛋白较强的亲和力，能够制备蛋白插层水滑石材料。本专利技术不仅可以实现剩余污泥的有效破解，达到剩余污泥的减量化处理，还可以实现剩余污泥的资源化利用，制得的蛋白插层水滑石材料即可作为吸附剂应用于废水处理、又可作为催化剂应用于能源转化上。且不锈钢桶排出滤液能够返回剩余污泥罐的原料入口，能够对剩余污泥进行稀释，加快蛋白释放速率，过程不需要外加水，节约了有限的淡水源。本装置结构设计合理、绿色环保、使用方便、效率高、经济效益显著。进一步地，还包括设置在不锈钢桶外的温度控制单元和压力控制单元，能够通过调节温度和压力大小调控蛋白插层水滑石材料结构。进一步地，在卧式离心机的底部设有用于排除污泥泥渣的排泥口，排除的泥渣收集后根据物化性质分析结果做相应物性调节，调节后可作为建筑材料或绿化用土。附图说明图1为本专利技术的剩余污泥蛋白提取装置结构示意图。其中：1为第一球阀；2为第一螺杆泵；3为电子加速器；4为反应釜；5为超声波转换器；6为超声波发生器；7为第二球阀；8为第二螺杆泵；9为卧式离心机；10为流量计；11为第五球阀；12为氩气钢瓶；13为温度控制器；14为加热器；15为水滑石过滤器；16为不锈钢桶；17为第四球阀；18为第三球阀。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参见图1，本专利技术公开的剩余污泥蛋白提取装置，包括反应釜4，剩余污泥在螺杆泵2的作用下，进入反应釜4，污泥流量大小由第一球阀1调节。反应釜4上设置有超声波单元，超声波单元由超声波转换器5和超声波发生器6组成，可对剩余污泥施加声空化作用；反应釜4下设置有电子加速器3，可对污泥施加辐照作用。在声空化和辐照共同作用下实现剩余污泥的高效破解，加快污泥蛋白的释放速度。破解后的剩余污泥在第二螺杆泵8的作用下进入卧式离心机9，进行固液分离，流量大小由第二球阀7调节。分离后的上清液进入不锈钢桶16，流量大小由第三球阀18调节，不锈钢桶16内含有若干层水滑石过滤器15，污泥蛋白在水滑石材料吸附作用下进入水滑石材料层间，形成蛋白插层水滑石材料。蛋白插层水滑石材料的空间结构可通过温度控制单元和压力控制单元调节，其中温度控制单元由温度控制器13和加热器14组成，压力控制单元由流量计10、第五球阀11和氩气钢瓶12组成。最终滤液返回原料入口，流量大小由第四球阀17调节。整套装置所涉及的所有接口处均由机械密封部件密封连接。其中，超声波转换器5上安装有超声变幅杆，且超声变幅杆伸入反应釜4内。超声波转换器5上开设有冷却水通道，冷却水通过冷却水入口进入冷却水通道并从冷却水出口流出，形成水冷系统。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种污泥蛋白提取同时制备蛋白插层水滑石材料的装置，其特征在于，包括反应釜(4)、卧式离心机(9)及不锈钢桶(16)，剩余污泥罐的出料口通过管路与反应釜(4)相连，在该管路上设有第一球阀(1)和第一螺杆泵(2)；反应釜(4)的出料口通过管路与卧式离心机(9)的进料口相连，在该管路上设有第二球阀(7)和第二螺杆泵(8)；卧式离心机(9)的出液口通过管路与不锈钢桶(16)的进液口相连，在该管路上设有第三球阀(18)；不锈钢桶(16)的滤液出口通过管路连接至剩余污泥罐，在该管路上设有第四球阀(17)；在反应釜(4)的上端设有能够对剩余污泥施加空化作用的超声波单元，在反应釜(4)的下端设有能够对剩余污泥施加辐照作用的电子加速器(3)；在不锈钢桶(16)中填装有若干层水滑石过滤器(15)。

【技术特征摘要】
1.一种污泥蛋白提取同时制备蛋白插层水滑石材料的装置，其特征在于，包括反应釜(4)、卧式离心机(9)及不锈钢桶(16)，剩余污泥罐的出料口通过管路与反应釜(4)相连，在该管路上设有第一球阀(1)和第一螺杆泵(2)；反应釜(4)的出料口通过管路与卧式离心机(9)的进料口相连，在该管路上设有第二球阀(7)和第二螺杆泵(8)；卧式离心机(9)的出液口通过管路与不锈钢桶(16)的进液口相连，在该管路上设有第三球阀(18)；不锈钢桶(16)的滤液出口通过管路连接至剩余污泥罐，在该管路上设有第四球阀(17)；在反应釜(4)的上端设有能够对剩余污泥施加空化作用的超声波单元，在反应釜(4)的下端设有能够对剩余污泥施加辐照作用的电子加速器(3)；在不锈钢桶(16)中填装有若干层水滑石过滤器(15)。2.根据权利要求1所述的污泥蛋白提取同时制备蛋白插层水滑石材料的装置，其特征在于，所述超声波单元由超声波转换器(5)和超声波发生器(6)组成，超声波转换器(5)和超声波发生器(6)电连接；超声波转换器(5)上的超声变幅杆能够伸入反应釜(4)内。3.根据权利要求2所述的污泥蛋白提取同时制备蛋白插层水滑石材料的装置，其特征在于，超声波转换器(5)上还开设有冷却水通道，冷却水通过冷却水入口进入冷却水通道并从冷却水出口流出，形成水冷系统。4.根据权利要求1所述的污泥蛋白提取同时制备蛋白插层水滑石材料的装置，其特征在于，还包括设置在不锈钢桶(16)外的温度控制单元和压力控制单元；温度控制单元包括加热器(14)以及与加热器(14)相连的温度控制器(13)；压力控制单元包括通过管路与不锈钢桶(16)相连的氩气钢瓶(12)，在该管路上设有第五球阀(11)和流量计(10)。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：相玉琳，相玉秀，那振香，殷立军，胡志斐，张宇波，
申请(专利权)人：榆林学院，
类型：发明
国别省市：陕西,61