專利名稱：用于角蛋白廢物微生物水解反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于角蛋白廢物微生物水解反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
我國擁有豐富的角蛋白資源，尤其是在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，大規(guī)模的家禽養(yǎng)殖產(chǎn)生了大量角蛋白廢物，它們大多未被充分利用，有的甚至污染環(huán)境，造成公害。若加以妥善處理，可使之轉(zhuǎn)化成很好的資源。近年來，隨著氨基酸的應(yīng)用范圍的拓寬，傳統(tǒng)氨基酸原料(蛋白質(zhì))短缺嚴(yán)重。因此，妥善處理并利用這些廢物資源，對(duì)于緩解氨基酸原料的供求矛盾具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
角蛋白的水解方法很多，目前在我國常用的有化學(xué)處理法、高溫蒸煮法、擠壓膨化法、熔煉法等和微生物酶解法。由于種種原因，理化法有很大的缺陷，而微生物酶解法目前國內(nèi)外還未見生產(chǎn)性應(yīng)用。先經(jīng)熱壓處理，再采用角蛋白降解菌厭氧或好氧水解角蛋白廢物，根據(jù)不同要求，采取不同的方法收集、分離、純化降解產(chǎn)物，最終得到產(chǎn)品。這樣不但可以節(jié)省動(dòng)力和能源，還可以提高氨基酸的消化率或利用率，并有效保護(hù)熱敏氨基酸，從而改善必需氨基酸的平衡性。因此，研究和開發(fā)高效角蛋白微生物水解反應(yīng)器具有重要意義。
角蛋白廢物是一種固體廢棄物，因此在考慮處理工藝和裝置時(shí)，可以借鑒傳統(tǒng)的垃圾處理。傳統(tǒng)垃圾處理包括衛(wèi)生填埋、堆肥處理和焚燒處理。顯然，衛(wèi)生填埋和焚燒處理無法實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)質(zhì)廢物的資源化利用，堆肥處理就成了唯一可以借鑒的方法。堆肥處理是將垃圾廢物進(jìn)行堆置，借助垃圾中的各種微生物的作用，使有機(jī)廢物轉(zhuǎn)化成腐熟有機(jī)肥的過程。若采用堆肥技術(shù)來處理角蛋白廢物，存在諸多缺點(diǎn)①堆肥技術(shù)一般采用分批發(fā)酵，不能連續(xù)獲取產(chǎn)品；②堆肥過程包括升溫階段、高溫階段、降溫階段和保肥階段，其中高溫階段會(huì)破壞熱敏氨基酸；③堆肥產(chǎn)物只能用作肥料或飼料，從中提取有效成分(如蛋白質(zhì)和氨基酸)比較困難。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種用于角蛋白廢物微生物水解反應(yīng)器。
它具有反應(yīng)器本體，反應(yīng)器本體頂部設(shè)有反應(yīng)器蓋，在反應(yīng)器蓋上設(shè)有進(jìn)水管、出氣管，反應(yīng)器本體內(nèi)依次設(shè)有布水器、角蛋白填料、過濾篩，反應(yīng)器本體下部設(shè)有出水管、輸氣管、回流出水管，反應(yīng)器本體上部側(cè)面設(shè)有回流進(jìn)水管，反應(yīng)器本體中部側(cè)面設(shè)有取樣口。
本實(shí)用新型經(jīng)過加熱預(yù)處理的角蛋白廢物(微生物的唯一碳、氮源)作為“填料”放置在反應(yīng)器中段，菌株接種于角蛋白填料內(nèi)使其形成生物膜。微生物所需的無機(jī)營(yíng)養(yǎng)液從裝置頂部噴淋至角蛋白廢物上，氧氣從裝置底部引入進(jìn)行好氧發(fā)酵。含水溶蛋白的發(fā)酵液由裝置底端流出。該反應(yīng)器具有很好的角蛋白水解性能，轉(zhuǎn)化率達(dá)40％，容積負(fù)荷6.67kg/m3·d，容積產(chǎn)品(可溶蛋白)產(chǎn)率2.4kg/m3·d。


圖1是用于角蛋白廢物微生物水解反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型反應(yīng)器蓋結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型下部設(shè)有的出水管、輸氣管、回流出水管平面剖視圖。
具體實(shí)施方式
用于角蛋白廢物微生物水解反應(yīng)器具有反應(yīng)器本體，反應(yīng)器本體頂部設(shè)有反應(yīng)器蓋11，在反應(yīng)器蓋上設(shè)有進(jìn)水管1、出氣管2，反應(yīng)器本體內(nèi)依次設(shè)有布水器10、角蛋白填料4、過濾篩9，反應(yīng)器本體下部設(shè)有出水管6、輸氣管7、回流出水管8，反應(yīng)器本體上部側(cè)面設(shè)有回流進(jìn)水管3，反應(yīng)器本體中部側(cè)面設(shè)有取樣口5。
輸氣管7埋設(shè)于反應(yīng)器底部，與反應(yīng)器底面相距15～25mm。出水管6與回流出水管8在同一水平面上，距底部15～25mm?；亓鬟M(jìn)水管3置于反應(yīng)器上部，距反應(yīng)器頂部250～350mm。布水器10置于回流進(jìn)水管下端15～25mm處。反應(yīng)器采用鋼材或耐熱壓材料構(gòu)建。
如圖所示，反應(yīng)器本體可由鋼材或其它耐熱壓材料構(gòu)建，需預(yù)先經(jīng)過高溫滅菌，以保證發(fā)酵過程不受污染。反應(yīng)器中部填充經(jīng)熱壓處理的角蛋白廢物(微生物的唯一碳、氮源)，從反應(yīng)器頂部噴淋無機(jī)營(yíng)養(yǎng)液至角蛋白廢物上，菌株接種于角蛋白填料內(nèi)使其形成生物膜，從反應(yīng)器底部引入氧氣進(jìn)行好氧發(fā)酵，含水溶蛋白的發(fā)酵液由反應(yīng)器底部流出，為提高反應(yīng)器的水停留時(shí)間，發(fā)酵液由底部至頂部進(jìn)行適度循環(huán)。
活性生物滴濾(ABF)技術(shù)是有機(jī)廢水生物處理中的常用技術(shù)。其原理是讓微生物附著生長(zhǎng)在填料表面，當(dāng)廢水流過時(shí)，生物膜以有機(jī)污染物為養(yǎng)料，將其轉(zhuǎn)化為無害的終產(chǎn)物。
若將堆肥技術(shù)與ABF技術(shù)相結(jié)合，以角蛋白廢物取代ABF滴濾池中的填料，則相當(dāng)于在滴濾塔中設(shè)置了“堆肥”，可為微生物的生長(zhǎng)和代謝提供一個(gè)良好的環(huán)境；將水解液回流，則可控制“堆肥”的升溫和發(fā)酵的進(jìn)程，及時(shí)帶出水解產(chǎn)物；產(chǎn)物溶于水相，便于分離提純；發(fā)酵殘?jiān)缓鞍?，可用作飼料?br> 試驗(yàn)證明，據(jù)此開發(fā)的羽毛瀝濾床反應(yīng)器具有很好的水解角蛋白的性能。在pH8～9，反應(yīng)溫度25～30℃的條件下，容積負(fù)荷6.67kg/m3·d，羽毛轉(zhuǎn)化率達(dá)40％，容積產(chǎn)品(可溶蛋白)產(chǎn)率2.4kg/m3·d，供氣量1195.2m3/m3·d，瀝濾量0.3m3/m3·d，回流量6.72m3/m3·d。
權(quán)利要求1.一種用于角蛋白廢物微生物水解反應(yīng)器，其特征在于它具有反應(yīng)器本體，反應(yīng)器本體頂部設(shè)有反應(yīng)器蓋(11)，在反應(yīng)器蓋上設(shè)有進(jìn)水管(1)、出氣管(2)，反應(yīng)器本體內(nèi)依次設(shè)有布水器(10)、角蛋白填料(4)、過濾篩(9)，反應(yīng)器本體下部設(shè)有出水管(6)、輸氣管(7)、回流出水管(8)，反應(yīng)器本體上部側(cè)面設(shè)有回流進(jìn)水管(3)，反應(yīng)器本體中部側(cè)面設(shè)有取樣口(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于角蛋白廢物微生物水解反應(yīng)器，其特征在于所說輸氣管(7)埋設(shè)于反應(yīng)器底部，與反應(yīng)器底面相距15～25mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于角蛋白廢物微生物水解反應(yīng)器，其特征在于所說出水管(6)與回流出水管(8)在同一水平面上，距底部15～25mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于角蛋白廢物微生物水解反應(yīng)器，其特征在于所說回流進(jìn)水管(3)置于容器上部，距頂部250～350mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于角蛋白廢物微生物水解反應(yīng)器，其特征在于所說布水器(10)置于回流進(jìn)水管下端15～25mm處。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于角蛋白廢物微生物水解反應(yīng)器，其特征在于所說反應(yīng)器采用鋼材或耐熱壓材料構(gòu)建。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于角蛋白廢物微生物水解反應(yīng)器。它具有反應(yīng)器本體，反應(yīng)器本體頂部設(shè)有反應(yīng)器蓋，在反應(yīng)器蓋上設(shè)有進(jìn)水管、出氣管，反應(yīng)器本體內(nèi)依次設(shè)有布水器、角蛋白填料、過濾篩，反應(yīng)器本體下部設(shè)有出水管、輸氣管、回流出水管，反應(yīng)器本體上部側(cè)面設(shè)有回流進(jìn)水管，反應(yīng)器本體中部側(cè)面設(shè)有取樣口。本實(shí)用新型經(jīng)過加熱預(yù)處理的角蛋白廢物(微生物的唯碳、氮源)作為“填料”放置在反應(yīng)器中段，菌株接種于角蛋白填料內(nèi)使其形成生物膜。微生物所需的無機(jī)營(yíng)養(yǎng)液從裝置頂部噴淋至角蛋白廢物上，氧氣從裝置底部引入進(jìn)行好氧發(fā)酵。含水溶蛋白的發(fā)酵液由裝置底端流出。該反應(yīng)器具有很好的角蛋白水解性能，轉(zhuǎn)化率達(dá)40％，容積負(fù)荷6.67kg/m3·d，容積產(chǎn)品(可溶蛋白)產(chǎn)率2.4kg/m3·d。
文檔編號(hào)C12M1/00GK2654612SQ03255790

公開日2004年11月10日 申請(qǐng)日期2003年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月18日
發(fā)明者鄭平, 譚盈盈, 胡寶蘭 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)