[發(fā)明專利]一種聚焦脈沖電場提取污泥蛋白的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911030086.1
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110835210B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭剛;林青山;王宗平;李昭陵;陳磊
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00;B01D11/02;C07K1/36;C07K1/34;C07K1/30
• 代理公司: 北京太兆天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11108
• 代理人: 王宇

本發(fā)明公開了一種聚焦脈沖電場提取污泥蛋白的方法及系統(tǒng)。所述方法和系統(tǒng)將均質(zhì)后可流動的污泥流過聚焦脈沖電場污泥反應(yīng)器中由陰極板和陽極板相互交錯產(chǎn)生的不同電場區(qū)域，處置后污泥從反應(yīng)器流出后經(jīng)過循環(huán)泵循環(huán)回流，處理完全后經(jīng)過高速離心機(jī)分離，通過調(diào)節(jié)pH值蛋白析出沉淀，再冷凍真空帶式過濾機(jī)得到蛋白固體。本發(fā)明利用聚焦脈沖電場對生物細(xì)胞的電穿孔，造成污泥細(xì)胞破碎，有效的將生物細(xì)胞中的蛋白釋放出來，具有能耗低，反應(yīng)快，藥劑消耗小，而且提取得到的生物蛋白的純度高，無副反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于污泥資源化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種聚焦脈沖電場提取污泥蛋白的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

城鎮(zhèn)生活污水廠處置污水都會排放大量的活性污泥，據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計，2018年，我國的廢水排放總量為708.8億噸，城鎮(zhèn)生活廢水占比為74.4％，我國的85％以上城市污水廠都采用的活性污泥作為主要處置方式，但是這種處置方式會產(chǎn)生大量的污泥，按照每萬噸廢水產(chǎn)生1.2噸絕干污泥計算，就會產(chǎn)生538.62萬噸絕干污泥。這龐大的剩余污泥的直接填埋處理不僅會產(chǎn)生巨額的處置費(fèi)用，而且會帶來一系列的環(huán)境問題和土地問題。而這些剩余污泥中含有大量的可回收資源，大量的生命體就是污泥中中一項重要的可回收資源，如果這些資源加以利用，不僅可以減少剩余污泥的量，同時也提供了額外的經(jīng)濟(jì)價值。這些生命體主要包含：細(xì)菌、藻類、原生動物、后生動物等。而構(gòu)成生命體最重要和最多的成分就是生物蛋白，而生物蛋白占剩余污泥的20％～55％。污泥生物蛋白可以加工成泡沫混凝土發(fā)泡劑、泡沫滅火劑、醫(yī)用蛋白縫合線以及飼料等，具有廣泛的作用。而傳統(tǒng)的從污泥中提取蛋白的方法主要有物理方法、生物酶方法，以及化學(xué)方法。傳統(tǒng)的物理方法以及生物酶方法最大的缺點(diǎn)就是提取率底，反應(yīng)時間長，純度低；傳統(tǒng)的化學(xué)方法主要有兩種：主要是酸法和堿法，最大的缺點(diǎn)就是化學(xué)試劑的浪費(fèi)，能耗高，蛋白損失率高，提取過程容易發(fā)生副反應(yīng)等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種聚焦脈沖電場提取污泥蛋白的方法及系統(tǒng)，利用聚焦脈沖電場對生物細(xì)胞的電穿孔，造成污泥細(xì)胞破碎，有效的將生物細(xì)胞中的蛋白釋放出來，具有能耗低，反應(yīng)快，藥劑消耗小，而且提取得到的生物蛋白的純度高，無副反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)方案如下：

一種聚焦脈沖電場提取污泥蛋白的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)污泥和加入水的體積比例為1:1～1:2，均質(zhì)攪拌至可流動狀態(tài)；

2)均質(zhì)后可流動的污泥流過聚焦脈沖電場污泥反應(yīng)器中由陰極板和陽極板相互交錯產(chǎn)生的不同電場區(qū)域，處置后污泥從反應(yīng)器流出后經(jīng)過循環(huán)泵循環(huán)回流，溫度控制在20～30℃，循環(huán)處理時間為30～45min，陰極板和陽極板之間的距離為1～2cm，聚焦脈沖電場反應(yīng)器的電源為高壓脈沖發(fā)生電源，電源基本參數(shù)為：電壓20～30kV，頻率為100HZ，矩形波脈沖的寬度為0～10μS；

3)處理完全后的污泥經(jīng)高速離心機(jī)將污泥殘渣剩余物和蛋白質(zhì)液體進(jìn)行分離，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速4000～5000r/min，將富含蛋白質(zhì)的液體流入到pH調(diào)節(jié)池中，pH值控制在5～6，使蛋白質(zhì)完全沉淀析出；

4)含有蛋白質(zhì)沉淀的混合液體通過冷凍真空帶式過濾機(jī)在4℃下進(jìn)行真空過濾，壓力差控制在0.08～0.1MPa，過濾精度30μm，分離得到蛋白質(zhì)固體。

一種聚焦脈沖電場提取污泥蛋白的系統(tǒng)，包括：污泥均質(zhì)攪拌系統(tǒng)，聚焦脈沖電場污泥反應(yīng)器，高速離心機(jī)，pH調(diào)節(jié)池和冷凍真空帶式過濾機(jī)，其中：

污泥均質(zhì)攪拌系統(tǒng)將體積比例為1:1～1:2的污泥和水的均質(zhì)攪拌至可流動狀態(tài)；