本实用新型属于剩余污泥处理技术领域，涉及一种剩余污泥蛋白提取装置。
背景技术：
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。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种剩余污泥蛋白提取装置，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。
本实用新型是通过以下技术方案来实现：
本实用新型公开了一种剩余污泥蛋白提取装置，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；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；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。
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，在剩余污泥罐与反应釜相连的管路上设有第一螺杆泵，在反应釜与卧式离心机相连的管路上设有第二螺杆泵。
优选地，电子加速器的辐照剂量在30kGy以下。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
本实用新型公开的剩余污泥蛋白提取装置，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。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。本实用新型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为本实用新型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
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
参见图1，本实用新型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。
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。
电子加速器3的辐照剂量在30kGy以下即可。
卧式离心机9底部设有用于排除污泥泥渣的排泥口，分离出的泥渣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。
污泥蛋白分子中含有-OH、-NH2和-SH等极性官能团，易与不锈钢桶内含有无极阳离子和阴离子的水滑石过滤器产生强烈的作用力，进行形成蛋白插层水滑石材料，该作用力大小可通过升降温度和压力加以影响，进而实现蛋白插层水滑石材料空间结构的调控。
蛋白插层水滑石材料的物化性能可通过XRD、FT-IR、SEM等分析手段进行分析确定，根据确定结果进行温度控制单元和压力控制单元的调整。
本实用新型中设置于不锈钢桶16中的若干层水滑石过滤器可以自制，方法如下：
将市售镁铝水滑石与聚乙烯醇按照质量比1:3混合，取不锈钢桶内径大小海绵若干，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，然后在浸泡于混合液中，饱和后55±2℃烘干，反复5次；最后将烘干海绵于950±30℃处理4小时，冷却，即得水滑石过滤器。
本实用新型的染料废水处理装置，在使用时：
首先打开第一球阀1，启动第一螺杆泵2，剩余污泥从剩余污泥罐中输送至反应釜4中，污泥进料流量通过调节第一球阀1控制，然后启动超声波发生器6和电子加速器3，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7，启动第二螺杆泵8，破解的污泥溶液进入卧式离心机9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，泥渣由卧式离心机9底部的排泥口排出，污泥蛋白溶入水相，启动第三球阀18，污泥蛋白进入不锈钢桶16中，在水滑石过滤器15的吸附于过滤作用下，污泥蛋白进入水滑石结构间隙中，打开第四球阀17，滤液流出不锈钢桶16返回剩余污泥罐的原料入口。蛋白插层水滑石材料空间结构能够通过温度控制器13、加热器14、流量计10、球阀11和氩气钢瓶12进行调控，通过对蛋白插层水滑石材料进行XRD、FT-IR、SEM等物化性质分析，根据分析结果进一步调节温度控制单元和压力控制单元，得到所需蛋白插层水滑石材料。
本实用新型中反应釜4内物料的搅拌由超声波实现，其中的超声变幅杆插入反应釜4内物料层下，在反应过程中，超声波发生器6一直工作，使剩余污泥充分反应。
本实用新型通过提取物污泥蛋白制备蛋白插层水滑石材料，通过不锈钢桶16上的温度控制器13和加热器14控制温度，通过流量计10、球阀11和氩气钢瓶12控制压力，进而调控蛋白插层水滑石材料的空间结构；通过对进行蛋白插层水滑石材料进行取样分析，根据材料物化性质分析结果确定不锈钢桶内工作状态，最终获得所需蛋白插层水滑石功能材料。
综上所述，本实用新型具有以下优点：
1、本实用新型采用剩余污泥为原料，通过超声波和电子束辐照作用，破解剩余污泥，释放污泥蛋白质，进入水相的污泥蛋白通过不锈钢桶，在不锈钢桶内水滑石过滤器的吸附作用下，进入水滑石结构中，形成蛋白插层水滑石材料，蛋白插层水滑石材料的结构可通过温度控制系统和压力调节系统进行调控。该装置即达到了剩余污泥的破解，又能够获得蛋白插层水滑石功能材料，可谓是一举两得。
2、本实用新型在剩余污泥处理过程中不用添加任何化学药剂，即可达到污泥的高效破解，获得的污泥蛋白分子破坏程度低、不含化学药剂，不用复杂的后续分离程序，减轻了环境负担。
3、本实用新型装置可实现剩余污泥的减量化处理和资源化利用，制得的蛋白插层水滑石材料又可增加该处理过程的经济效益，使处理成本显著降低，该装置做到了剩余污泥的减量化、资源化、稳定化处理，积极地相应了国家节能减排的号召。