细胞壁或细胞膜破碎装置及该装置的使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种细胞壁或细胞膜破碎装置，其包括：固定盘、旋转盘、驱动该旋转盘的旋转轴、减压单元和壳体；固定盘和旋转盘中的至少一组相对设置，固定盘的中心部具有比通过该中心部的旋转轴的外径更大的空洞部；旋转盘和固定盘之间产生的剪切力应用于投入所述装置内的含水率89％以上的对象物的流体；细胞壁或细胞膜破碎装置内的压力利用减压单元减压到‑0.08MPa以下，该装置破碎有机污泥等含有的微生物、藻类等具有的细胞壁和/或细胞膜。该装置能够有助于生物气体的增量、污泥的减量、藻类的培养、植物栽培、水产物的培养等，分离例如CH4、CO2并连接到资源。

Cell wall or cell membrane breaking device and its application method

The invention provides a cell wall or cell membrane breaking device, which comprises a fixed disk, a rotating disc, a rotating axis, a decompression unit and a shell driving the rotating disc; at least one set of relative settings in the fixed disk and the rotating disc, and the central part of the fixed disc has a cavity larger than the outer diameter of the rotating axis passing through the central part; and the shear force generated between the rotating disc and the fixed disc is applied to the rotating disc. The pressure in the cell wall or cell membrane crushing device is reduced to less than 0.08MPa by a decompression unit. The device crushes cell walls and/or cell membranes of microorganisms, algae, etc. contained in organic sludge. The device can contribute to the increment of biogas, sludge reduction, algae cultivation, plant cultivation, aquatic products cultivation, etc. Separation of CH4, CO2 and connection to resources.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】细胞壁或细胞膜破碎装置及该装置的使用方法
本专利技术涉及破碎微生物、藻类等具有的细胞壁和/或细胞膜的装置及该装置的使用方法。
技术介绍
有机污泥等中含有的微生物和藻类等含有各种有用的资源(例如，蛋白质、脂肪、碳水化合物)。但是，为了回收这种有用的资源，需要破碎构成微生物等的细胞壁和/或细胞膜(以下，也会称为“细胞壁等”)。构成微生物等的细胞壁等由非常牢固的膜构成，因此为了破碎该细胞壁等，通常需要先进的技术和复杂的设备。因此，传统方法和设备导致运行成本增加。例如，专利文献1公开了一种污泥破碎装置，该污泥破碎装置是用于破碎由有机废水的生物处理产生的污泥的污泥破碎装置，其包括高速旋转的旋转盘和驱动该旋转盘的驱动装置，其还包括面向所述旋转盘并在其中心部分具有污泥吸入口的固定盘，在所述固定盘和所述旋转盘之间设置大约5mm或更大的盘间隙，并且所述污泥主要由所述旋转盘的旋转剪切力被破碎。专利文献2公开了一种污泥处理方法，该污泥处理方法为污水处理中产生的污泥在污泥降解步骤中降解，然后在超声处理步骤中超声处理并在沼气发酵步骤中处理。【先行技术文献】【特许文献】【专利文献1】日本专利第3731204号公报【专利文献2】日本专利特开2002-336898号公报
技术实现思路
【专利技术要解决的技术问题】期望利用微生物、藻类等生成生物气体(甲烷、氢气等)和油；回收CO2、磷、氮等成分；以及制造食品或化妆品等。例如，还期望含有微生物、藻类等的污泥的减容化，材料化，绿地还原化等。因此，强烈需要连续破碎和降解微生物、藻类等并且以低成本有效地消化和/或回收这些所具有的成分的技术。例如，活性污泥的浓缩槽的剩余污泥中的有机污泥的消化通过污泥中的微生物等的溶解和水解以产生水和二氧化碳来进行。但是，由于微生物等中含有的蛋白质、有机酸、脂质、碳水化合物等细胞内大分子物质的溶出和通过这些物质的水解实现的低分子化成为限速，在活性污泥的浓缩槽中的有机污泥的消化需要很长的消化时间。因此，为了提高活性污泥的浓缩槽内的剩余污泥和一次沉淀(初沉)污泥的消化效率，期望破碎污泥中的微生物等的细胞壁等，使其低分子化且可溶化的技术。破碎细胞壁等以使其低分子化和溶解的现有技术举例来说有超声波等的高能量破碎方法；臭氧氧化和碱处理等的化学降解方法；使用匀浆器、研磨器的机械破碎法等。为了易于破碎细胞壁等，还存在进一步采用50℃以上的加热手段的情况。然而，使用超声波、臭氧和碱的方法存在设备的维护和管理成本增加的问题。使用匀浆器、研磨器的机械破碎法，由于其处理效率低，需要制造复杂的大型装置，因此，同样存在成本增加的问题。因此，本公开提供了一种能够以低成本高效地破碎微生物等具有的细胞壁等的装置以及该装置的使用方法。【解决技术问题的手段】根据本公开的一个实施方式，提供了一种细胞壁或细胞破碎装置，其包括固定盘、旋转盘、用于驱动旋转盘的旋转轴、减压单元和壳体，其中固定盘和旋转盘中的至少一组被设置成彼此相对，固定盘的中心部分具有比通过中心部分的旋转轴的外径更大的空腔部分，并且旋转盘和固定盘之间产生的剪切力适用于导入装置内的水分含量为89％以上的对象物的流体，通过减压单元，细胞壁或细胞膜破碎装置内的压力通过减压单元减压至-0.08MPa以下。根据本专利技术的另一实施方式，提供细胞壁或细胞膜破碎装置，其包括：固定盘、旋转盘、用于驱动该旋转盘的旋转轴、利用陆地泵和/或潜水泵的抽吸力的减压单元和壳体，其中固定盘和旋转盘中的至少一组被设置成彼此相对，固定盘的中心部分具有比通过中心部分的旋转轴的外径更大的空腔部分，并且旋转盘和固定盘之间产生的剪切力适用于导入装置内的水分含量为89％以上的对象物的流体，在使用陆地泵的情况下，该陆地泵设置在装置的喷出口之后，在使用潜水泵的情况下，该潜水泵设置在装置内的最终固定盘之后的喷出口侧。根据本公开的另一个实施方式，提供了一种污泥的减容化方法，其包括利用上述的细胞壁或细胞膜破碎装置处理污泥的步骤。根据本公开的另一个实施方式，提供了一种污泥的肥料制备方法，其包括利用上述细胞壁或细胞膜破碎装置处理污泥的步骤，以及将从处理污泥的步骤获得的处理污泥肥料化的步骤。根据本公开的另一个实施方式，提供了一种污泥的培养液的制备方法，其包括利用上述细胞壁或细胞膜破碎装置处理污泥的步骤，以及将从污泥处理步骤获得的处理分离液收集为培养液的步骤。根据本公开的另一实施方式，提供了一种除臭方法，其包括利用上述细胞壁或细胞膜破碎装置处理污水和/或污泥或臭味食品的步骤。根据本公开的另一个实施方式，提供了一种生物气体的发酵方法，其包括通过上述细胞壁或细胞膜破碎装置处理污泥的步骤，以及将从处理污泥的步骤获得的处理污泥和/或处理分离液提供到生物气体发酵槽中的步骤。根据本公开的另一个实施方式，提供了一种食品、饮料、医疗用品、补充剂或化妆品的制造方法，其包括利用上述细胞壁或细胞膜破碎装置，处理对象物的步骤，该对象物含有选自菌类、微生物、藻类和植物组(以下，有时称为“微生物组”)中的至少一种。根据本公开的另一个实施方式，提供一种油成分回收方法，其包括利用上述细胞壁或细胞膜破碎装置，处理对象物(例如，污泥)的步骤，该对象物含有选自菌类、微生物、藻类和植物的至少一种的油成分。【発明的効果】由于本专利技术的细胞壁或细胞膜破碎装置仅需要至少具有固定盘，旋转盘，用于驱动旋转盘的旋转轴，减压单元和壳体的简单构造，装置的维护和管理较容易，可以提供低成本的装置。在以往的装置中，为了破碎细胞壁等，需要另外设置碱处理、50℃以上的加热处理等设备。然而，由于本公开的细胞壁或细胞膜破碎装置包括减压单元，所以不需要具备碱处理、50℃以上的加热处理等设备。因此，与以往的装置和设备相比，运行成本可以大大降低。本专利技术的细胞壁或细胞膜破碎装置可以用于污泥减的容化方法，污泥的肥料制备方法，污泥的培养液制备方法，除臭方法，生物气体发酵方法，食品、饮料、药品、补充剂类或化妆品的制造方法，油成分回收方法等。由于本公开的细胞壁或细胞膜破碎装置可以充分破碎微生物等的细胞壁等而不会不利地影响微生物等中包含的有效成分，因此可以提高上述各个方法的效率。应该注意的是，以上记载不应该被认为是公开了本专利技术的所有实施方式以及与本专利技术有关的所有优点。附图说明图1是本公开的细胞壁或细胞膜破碎装置的示意性横截面图。图2A是图1中的A-A'面的放大截面图。图2B是图1中的A-A'附近的旋转盘的放大图。图3A是离心浓缩后的污泥的显微镜照片(150倍)。图3B是细胞壁或细胞膜破碎装置处理后的污泥的显微镜照片(150倍)。图4A是显示在厌氧条件下的间歇式试验中甲烷气体累积生成量的图。图4B是显示在厌氧条件下的间歇式试验中对甲烷气体的转化效率的图。图5A是显示在厌氧条件下的连续式试验中甲烷气体累积生成量的图。图5B是显示在厌氧条件下的连续式试验中对甲烷气体的转化效率的图。图6是显示在好氧条件下的连续式试验中剩余污泥的生成量的图。图7A是显示破碎处理时间(分钟)与从1g左右干燥藻体中的油脂回收量(mg)之间的相关性的图。图7B是显示破碎藻体与从1g左右干燥藻体中的氢生成量(mL)之间的相关性的图。图8A是包含本公开的细胞壁或细胞膜破碎装置的设备步骤的第一示意图。图8B是包含本公开的细胞壁或细本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种细胞壁或细胞膜破碎装置，其包括：固定盘、旋转盘、用于驱动该旋转盘的旋转轴、减压单元和壳体；所述固定盘和所述旋转盘中的至少一组相对设置，所述固定盘的中心部具有比通过该中心部的所述旋转轴的外径大的空洞部；所述旋转盘和所述固定盘之间产生的剪切力应用于投入所述装置内的含水率89％以上的对象物的流体；所述细胞壁或细胞膜破碎装置内的压力通过所述减压单元减压到‑0.08MPa以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.27 JP PCT/JP2016/0658081.一种细胞壁或细胞膜破碎装置，其包括：固定盘、旋转盘、用于驱动该旋转盘的旋转轴、减压单元和壳体；所述固定盘和所述旋转盘中的至少一组相对设置，所述固定盘的中心部具有比通过该中心部的所述旋转轴的外径大的空洞部；所述旋转盘和所述固定盘之间产生的剪切力应用于投入所述装置内的含水率89％以上的对象物的流体；所述细胞壁或细胞膜破碎装置内的压力通过所述减压单元减压到-0.08MPa以下。2.一种细胞壁或细胞膜破碎装置，其包括：固定盘、旋转盘、驱动该旋转盘的旋转轴、利用陆地泵和/或潜水泵的吸力的减压单元和壳体；所述固定盘和所述旋转盘中的至少一组相对设置，所述固定盘的中心部具有比通过该中心部的所述旋转轴的外径大的空洞部；所述旋转盘和所述固定盘之间产生的剪切力应用于投入所述装置内的含水率89％以上的对象物的流体；使用陆地泵的情况下，该陆地泵设置在所述装置的排出口之后；使用潜水泵的情况下，该潜水泵设置在所述装置内的最终固定盘之后的排出口侧。3.如权利要求2所述的细胞壁或细胞膜破碎装置，其中，所述陆地泵是单轴螺旋式泵。4.如权利要求1-3中任一项所述的细胞壁或细胞膜破碎装置，其中，所述旋转盘以10m/s以上的圆周速度旋转。5.如权利要求1-4中任一项所述的细胞壁或细胞膜破碎装置，其中，所述细胞壁或细胞膜破碎装置具有2个以上所述固定盘和/或所述旋转盘。6.如权利要求1-5中任一项所述的细胞壁或细胞膜破碎装置，其中，所述固定盘和旋转盘之间的间隙为5mm～30mm。7.如权利要求1-6中任一项所述的细胞壁或细胞膜破...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅田洪日，
申请(专利权)人：日环特殊株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP