一种微波预处理蛋白质废水耦合厌氧消化产甲烷系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种微波预处理蛋白质废水耦合厌氧消化产甲烷系统，属于废水处理技术领域。系统包括依次串联的微波预处理装置和厌氧消化装置，所述微波预处理装置内部设置回形管，所述回形管前端与进水泵连接，回形管后端与所述厌氧消化装置连接；所述微波预处理装置用于预处理高蛋白废水，所述厌氧消化装置利用预处理后的废水产甲烷。该系统将微波预处理装置与厌氧消化装置进行耦合，避免了厌氧消化处理时额外升温结构的设置，且从源头上避免了因处置高蛋白废水添加化学试剂而引起的二次污染问题，提高了高蛋白废水处理效率，本实用新型专利技术装置设备成本明显降低，回收的清洁能源进一步创造经济效益，为高蛋白废水处理系统的深度优化提供了思路。度优化提供了思路。度优化提供了思路。

【技术实现步骤摘要】
一种微波预处理蛋白质废水耦合厌氧消化产甲烷系统


[0001]本技术属于废水处理
，具体地，涉及一种微波预处理蛋白质废水耦合厌氧消化产甲烷系统。

技术介绍

[0002]生活污水以及某些食品加工行业(比如大豆乳清蛋白、屠宰)污水中，蛋白质是污染物的重要组成部分。以大豆蛋白行业为例，目前全国约有大豆分离蛋白生产厂60余家，大豆蛋白年产量约100万吨，每吨分离蛋白约产生乳清废水30
‑
35吨，废水中蛋白质含量约为3000
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5000mg/L，占总COD的20％。高蛋白废水的随意排放会造成水体富营养化，水生动物大量死亡，严重危害环境。目前，对高蛋白废水的处理主要采用“混凝絮凝+气浮分离”混合工艺，此类工艺存在以下不足：(1)占地面积大；(2)废水中蛋白质浓度高时，形成蛋白质胶体，絮凝难度大，药剂用量大。因此，采取适当的方式高效处理高蛋白废水迫在眉睫。
[0003]物理方法包括加热、超声、紫外、微波以及外加磁场电场等预处理方法由于未引入新的污染源而受到青睐。含水或酸的物质分子都是有极性的，这些极性分子在微波电场的作用下，随微波频率快速变换取向，分子来回转动，使分子产出高速的碰撞和摩擦，而产生热量。通过微波水解蛋白质可快速地水解成氨基酸。同时微波法可以不同程度的促进蛋白质的二级构象变化，进而促进蛋白质的水解。当蛋白质复杂的结构简单化后，对后续的代谢分解过程如厌氧消化代谢是有益的，大大的缩短了蛋白质废水的水解酸化步骤，从而提高了高蛋白废水的资源化利用效率。
[0004]厌氧技术作为一种廉价高效的工艺技术，由于该技术具有能耗低，剩余污泥产量少，绿色能源回收以及较低的运行和维护费用等优势，得到广泛应用并迅速发展。然而，一些环境因素如pH、温度、有机负荷和氨氮浓度等影响着厌氧消化过程的稳定进行。其中，中温厌氧消化和高温厌氧消化需要相关的升温工艺手段或者升温设备来保障厌氧消化功能菌代谢所需的温度，这会进一步的扩大构筑物的占地面积或者带来额外的经济支出。
[0005]经检索，现有技术中公开了相关的申请案，中国专利申请号为201910335450.9，公开日为2019年4月24日的专利申请文件公开了一种高蛋白质废水预处理系统及方法，该系统包括电滤床、混凝沉淀罐，电滤床与进水管连接，电滤床内设有正极板、负极板、滤料，正极板和负极板与电源连接，滤料设置在正极板、负极板之间，电滤床通过连通管与混凝沉淀罐连接，混凝沉淀罐与出水管连接，连通管上设有用于加入絮凝剂的计量泵及管道式混合器。电滤床设有电极、滤料，经过电催化氧化，使长链蛋白质分子分解为短链蛋白质分子，微量铁离子与表面带负电荷的蛋白质分子作用，减小蛋白质分子间的静电排斥力，促进蛋白质的沉降，高效去除水中蛋白质。中国专利申请号为201710649171.0，公开日为2017年7月21日的专利申请文件公开了一种淘米水污水及含蛋白质污水的处理方法，该方法首先调节污水的pH值接近中性或碱性；再加入碱性沉淀絮凝剂，使污水中蛋白质类、大分子类有机物絮凝沉淀；然而，药剂的投加会直接增加水厂的运行成本，并且药剂的投加也会带来二次污染的风险。
[0006]中国专利申请号为201810320847.6，公开日为2018年10月19日的专利申请文件公开了一种厌氧颗粒污泥膨胀床反应器及启动和运行方法，主要包括膨胀床反应器主体、布水装置、恒温循环水热装置、螺旋管装置和水流控制装置；膨胀床反应器主体外设有夹套层，膨胀床反应器主体上顶面设有沼气收集装置；布水装置位于膨胀床反应器主体的内底部；恒温循环水热装置主要包括控温装置、水循环室、电热装置、加热装置和控制器；螺旋管装置位于膨胀床反应器主体内中部；水流控制装置包括水泵和水流控制室。中国专利申请号为202020666282.X，公开日为2020年4月27日的专利申请文件公开了一种工业废水UASB处理设备，包括壳体，所述壳体内设有处理槽，所述壳体的下侧壁固定设置有进水口，所述进水口内固定设有滤网，所述处理槽的下侧壁上设有布水装置，所述处理槽的下侧固定设有厌氧污泥床，所述厌氧污泥床设置在布水装置的上侧，且所述厌氧污泥床的上侧设有反应室，所述处理槽的上侧设有分离装置，所述反应室的上侧还设有气室，所述壳体的一侧侧壁上固定设有出气口，所述出气口与气室连通设置，且壳体的外壁上设有升温机构。该技术能够均匀的进行布水，使得厌氧污泥床的微生物与污水充分接触反应，同时能够有效的避免出水口被较大的悬浮物堵塞，大大提高了反应效率，且通过外壁上的升温机构对反应室进行升温，进一步提高了反应的效率。上述的厌氧消化过程均需要通过设置加热装置或升温机构，对装置进行温度的控制。
[0007]基于现有技术对升温装置的依赖，亟需开发一种工艺系统，兼顾高蛋白废水预处理效率与厌氧消化过程的温度控制，避免加热系统带来的能源消耗问题，避免药剂添加造成的二次污染，减少运行成本。

技术实现思路

[0008]1.要解决的问题
[0009]针对现有技术中的装置难以克服厌氧消化温度控制过程中对升温装置的依赖及能源消耗问题，本技术提供了一种微波预处理蛋白质废水耦合厌氧消化产甲烷系统，微波预处理装置内部设置回形管，在无药剂添加预处理蛋白质废水的同时，通过控制废水流速可以控制进入厌氧消化装置中废水的温度，使得预处理后的废水温度可以达到厌氧消化装置所需值，厌氧消化装置无需额外的升温装置，占地面积小、运行成本低。
[0010]2.技术方案
[0011]为了解决上述问题，本技术所采用的技术方案如下：
[0012]一种微波预处理蛋白质废水耦合厌氧消化产甲烷系统，包括依次串联的微波预处理装置和厌氧消化装置，所述微波预处理装置内部设置回形管，所述回形管前端与进水泵连接，回形管后端与所述厌氧消化装置连接；所述微波预处理装置用于预处理高蛋白废水，所述厌氧消化装置利用预处理后的废水产甲烷。微波预处理装置中采用回形管作为废水的通路，通过控制进水泵转速调节进水流速进而控制废水在微波预处理装置中的停留时间，等价调控微波预处理装置功率控制进入厌氧消化装置的废水温度，进入厌氧消化系统的废水温度由内部向外部扩散，减少了厌氧消化构筑物的占地面积大，避免了由于构筑物加热保温系统带来的能源消耗等问题，降低了运行成本，同时本技术无药剂的添加，从源头上避免了二次污染的发生。
[0013]优选地，所述厌氧消化装置内上部设置与回形管后端连接的布水器，所述布水器
由五通管与末端具有筛孔的铁质竖管构成，所述竖管插接在五通管的四个管口，所述五通管将预处理后高蛋白质废水分流并通过竖管引入厌氧消化装置底部。
[0014]优选地，所述厌氧消化装置顶部设置用于回收甲烷的气体回收装置，所述气体回收装置为倒置圆锥漏斗形状。
[0015]优选地，所述系统还包括温度传感器，用于监测厌氧消化装置内部温度，当温度高于或低于微生物生命代谢所需的温度条件时，所述温度传感器通过控制器发送指令，调节微波预处理装置内部参数以及高蛋白废水在所述回形管中的停留时间，使厌氧消化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微波预处理蛋白质废水耦合厌氧消化产甲烷系统，其特征在于，包括依次串联的微波预处理装置(10)和厌氧消化装置(20)，所述微波预处理装置(10)内部设置回形管(13)，所述回形管(13)前端与进水泵(12)连接，回形管(13)后端与所述厌氧消化装置(20)连接；所述微波预处理装置(10)用于预处理高蛋白废水，所述厌氧消化装置(20)利用预处理后的废水产甲烷。2.根据权利要求1所述的微波预处理蛋白质废水耦合厌氧消化产甲烷系统，其特征在于，所述厌氧消化装置(20)内上部设置与回形管(13)后端连接的布水器(21)，所述布水器(21)由五通管(22)与末端具有筛孔的铁质竖管(23)构成，所述竖管(23)插接在五通管(22)的四个管口，所述五通管(22)将预处理后高蛋白质废水分流并通过竖管(23)引入厌氧消化装置(20)底部。3.根据权利要求2所述的微波预处理蛋白质废水耦合厌氧消化产甲烷系统，其特征在于，所述厌氧消化装置(20)顶部设置用于回收甲烷的气体回收装置(30)，所述气体回收装置(30)为倒置圆锥漏斗形状。4.根据权利要求3所述的微波预处理蛋白质废水耦合厌氧消化产甲烷系统，其特征在于，所述系统还包括温度传感器(29)，用于监测厌氧消化装置(20)内部温度，当温度高于或低于微...

【专利技术属性】
技术研发人员：花铭，李纪彬，鹿时雨，孙得胜，郭琼，潘丙才，张炜铭，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：新型
国别省市：