【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及污泥资源化处置，具体涉及一种基于细菌趋化性的污泥生物干化多靶点蛋白酶调控方法。
技术介绍
1、污泥生物干化技术是通过微生物高温好氧发酵代谢有机物产生的热能来蒸发水分，实现污泥减量化。关键技术在于如何提升微生物对有机质的利用效率来延长高温持续时间，现阶段还存在以下问题：1、污泥中蛋白质类有机质含量占比为20～50％，在一个干化周期后消耗却不足其中的10％；2、降解的蛋白质往往为易降解蛋白质，堆体中仍含有大量复杂的难降解蛋白质，难以被微生物直接利用。
2、蛋白质是由氨基酸以“脱水缩合”的方式组成的多肽链经过盘曲折叠形成的具有一定空间结构的物质，可由胞外酶(蛋白酶)水解成多肽和氨基酸。不同蛋白质在分子量和结构上存在着很大差异，对其降解也根据类型和浓度的不同存在着多种代谢途径和相应的代谢产物。微生物在生物干化过程中释放的蛋白水解酶往往仅对一种或者几种氨基酸表现出较强的代谢能力。通过外加蛋白酶，促进堆体中蛋白质降解为小分子氨基酸，供微生物直接利用。虽然这种方法能够取得一定效果，但是投加的蛋白酶没有针对某一氨基酸靶向作用，不具有“精确性”，造成时间和费用的浪费。
3、嗜热菌在污泥生物干化系统中发挥关键作用，其趋化性使其能朝向有利刺激或远离有害刺激移动，帮助其更快地获取营养和能源。研究嗜热菌的趋化性可以解析其对不同氨基酸的偏好，明确蛋白质降解规律及指导生物干化过程中蛋白酶的添加。微流控芯片具有微型化、集成化等特征，将其与高水平的自动化操作技术相结合，可实现对内部流体的流动状态进行精确控制。其次，微流控芯片
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种基于细菌趋化性的污泥生物干化多靶点蛋白酶调控方法，解决了污泥生物干化系统中有机质利用率低导致的干化周期长的难题。通过定时监测并量化污泥生物干化过程中嗜热菌对不同氨基酸的代谢偏好程度，针对性地选择和配比靶向降解蛋白酶，这些蛋白酶能够精准定位并作用于污泥中蛋白质的不同位点，从而将难降解蛋白质分解为嗜热菌更易优先利用的特定氨基酸；这种蛋白酶的多靶点调控策略突破了嗜热菌难以转化足够量蛋白质为特定氨基酸的瓶颈，优化了嗜热菌的代谢环境，提升了蛋白质类有机质的利用率，并显著加速了污泥生物干化进程。
2、本专利技术所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
3、一种基于细菌趋化性的污泥生物干化多靶点蛋白酶调控方法，包括以下步骤：
4、s1、基于嗜热菌的趋化性构建微流控检测系统，实时监测并量化嗜热菌在污泥生物干化过程中对不同氨基酸的代谢偏好程度；
5、s2、根据嗜热菌的代谢偏好程度，选择并配比具有靶向降解功能的蛋白酶；
6、s3、通过蛋白酶多靶点调控，将难降解蛋白质分解为嗜热菌优先利用的特定氨基酸。
7、本专利技术通过上述步骤s1～s3优化嗜热菌的代谢环境，提高蛋白质类有机质的利用率，并加速污泥生物干化进程。
8、在进一步的技术方案中，所述微流控检测系统包括配备有多向阀的微量注射泵、光学冷热台、微流控芯片、荧光显微镜和ccd相机。利用微量注射泵向微流控芯片内泵入嗜热菌和氨基酸；利用光学冷热台精确控制微流控芯片内的温度，保证嗜热菌的原位活性；利用荧光显微镜和ccd相机实时监测嗜热菌对不同氨基酸的趋化行为；根据荧光强度量化嗜热菌对特定氨基酸的代谢优先程度。
9、在进一步的技术方案中，所述微量注射泵包含多个独立的注射器，每个注射器用于泵入嗜热菌液和不同的氨基酸溶液。微量注射泵可将注射器内液体以100μl/h以下的流量精准泵入微流控芯片内。
10、在进一步的技术方案中，所述光学冷热台的工作温度为-10～120℃，误差<0.05℃，以模拟嗜热菌在污泥生物干化系统中的实际生长环境。
11、在进一步的技术方案中，所述微流控芯片的材质为pdms，芯片内为“y”型孔道。
12、在进一步的技术方案中，所述荧光强度检测用荧光染料为sybr green i，波长范围为497～520nm。通过荧光染料对嗜热菌进行标记，采用荧光显微镜和ccd相机观察记录嗜热菌偏向氨基酸一侧的荧光强度，进而量化嗜热细菌的趋化性行为数据。
13、在进一步的技术方案中，所述嗜热菌通过密度梯度离心法提取得到，包括但不限于thermaerobacte、calditerricola、pseudomonas、methylophilaceae中的至少一种。
14、在进一步的技术方案中，所述氨基酸为丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸、谷氨酸等常见二十种氨基酸中的至少一种。
15、在进一步的技术方案中，所述蛋白酶为丝氨酸蛋白酶、苏氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶、谷氨酸蛋白酶等常见二十种氨基酸对应的蛋白酶中的至少一种。本专利技术中的蛋白酶与氨基酸一一对应。
16、在进一步的技术方案中，所述蛋白酶多靶点调控为经过微流控检测系统的量化筛选，不同类型的蛋白酶根据荧光强度比值以特定的比例和组合加入到生物干化系统中形成多靶点体系，精准定位并作用于污泥中蛋白质的不同位点，将难降解蛋白质分解为嗜热菌更易优先利用的特定氨基酸。
17、本专利技术的有益效果是：
18、1、本专利技术所述蛋白酶多靶点调控方法基于污泥生物干化系统蛋白质类有机质是占比最高的有机质，通过针对性地选择和配比靶向降解蛋白酶，形成多靶点调控策略，精准定位并作用于污泥中蛋白质的不同位点，将难降解蛋白质分解为嗜热菌更易优先利用的特定氨基酸，优化了嗜热菌的代谢环境，提升了蛋白质类有机质的利用率。
19、2、本专利技术所述蛋白酶多靶点调控工艺及方法基于嗜热菌的趋化性，采用微流控技术进行量化，具有体积小、灵敏度高、低样品消耗、易于集成等优势，可实时监测快速精确分辨嗜热菌对氨基酸的优先性。
20、3、本专利技术提供的基于细菌趋化性的多靶点蛋白酶调控生物干化工艺及方法可根据不同地区、不同污泥蛋白质种类和含量的不同精确控制靶向蛋白酶的种类和配比，灵活多变，实用性较强。同时，避免了外加蛋白酶的盲目性和非特异性，减少了时间和经济资源的浪费。
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1.一种基于细菌趋化性的污泥生物干化多靶点蛋白酶调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于细菌趋化性的污泥生物干化多靶点蛋白酶调控方法，其特征在于：所述微流控检测系统包括配备有多向阀的微量注射泵、光学冷热台、微流控芯片、荧光显微镜和CCD相机；
3.根据权利要求2所述的基于细菌趋化性的污泥生物干化多靶点蛋白酶调控方法，其特征在于：所述微量注射泵包含多个独立的注射器，每个注射器用于泵入嗜热菌液和不同的氨基酸溶液。
4.根据权利要求2所述的基于细菌趋化性的污泥生物干化多靶点蛋白酶调控方法，其特征在于：所述光学冷热台的工作温度为-10～120℃，误差<0.05℃。
5.根据权利要求2所述的基于细菌趋化性的污泥生物干化多靶点蛋白酶调控方法，其特征在于：所述微流控芯片的材质为PDMS，芯片内为“Y”型孔道。
6.根据权利要求2所述的基于细菌趋化性的污泥生物干化多靶点蛋白酶调控方法，其特征在于：所述荧光强度检测用荧光染料为SYBR GreenI，波长范围为497～520nm。
7.根据权利要
8.根据权利要求1或2所述的基于细菌趋化性的污泥生物干化多靶点蛋白酶调控方法，其特征在于：所述氨基酸为丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸、谷氨酸中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的基于细菌趋化性的污泥生物干化多靶点蛋白酶调控方法，其特征在于：所述蛋白酶为丝氨酸蛋白酶、苏氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶、谷氨酸蛋白酶中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的基于细菌趋化性的污泥生物干化多靶点蛋白酶调控方法，其特征在于：所述蛋白酶多靶点调控为经过微流控检测系统的量化筛选，不同类型的蛋白酶根据荧光强度比值以特定的比例和组合加入到生物干化系统中形成多靶点体系，精准定位并作用于污泥中蛋白质的不同位点，将难降解蛋白质分解为嗜热菌更易优先利用的特定氨基酸。
...【技术特征摘要】
1.一种基于细菌趋化性的污泥生物干化多靶点蛋白酶调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于细菌趋化性的污泥生物干化多靶点蛋白酶调控方法，其特征在于：所述微流控检测系统包括配备有多向阀的微量注射泵、光学冷热台、微流控芯片、荧光显微镜和ccd相机；
3.根据权利要求2所述的基于细菌趋化性的污泥生物干化多靶点蛋白酶调控方法，其特征在于：所述微量注射泵包含多个独立的注射器，每个注射器用于泵入嗜热菌液和不同的氨基酸溶液。
4.根据权利要求2所述的基于细菌趋化性的污泥生物干化多靶点蛋白酶调控方法，其特征在于：所述光学冷热台的工作温度为-10～120℃，误差<0.05℃。
5.根据权利要求2所述的基于细菌趋化性的污泥生物干化多靶点蛋白酶调控方法，其特征在于：所述微流控芯片的材质为pdms，芯片内为“y”型孔道。
6.根据权利要求2所述的基于细菌趋化性的污泥生物干化多靶点蛋白酶调控方法，其特征在于：所述荧光强度检测用荧光染料为sybr greeni，波长范围为497～520nm。
【专利技术属性】
技术研发人员：李志坚，李宁，陈磊，朱兵，
申请(专利权)人：合肥水泥研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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