CN102211840A - 一种餐饮废水的资源化利用装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种餐饮废水的资源化利用装置及方法，通过电絮凝的预处理作用，将废水中的有机质提取沉淀，然后进行固液分离作用，生成的高有机质固态物采用固态发酵的方法生成酒精和单细胞蛋白，然后对酒精提纯和高附加值蛋白进行提取，形成餐饮废水的资源化回收利用新模式，具有非常重大的社会与现实意义。

Description

一种餐饮废水的资源化利用装置及方法
[技术领域]
本发明属于废水处理技术领域，尤其是涉及餐饮废水的资源化利用领域。
[技术背景]
近年来，随着我国国民经济的不断向前发展，第三产业尤其是餐饮业的发展异常迅速，导致餐饮废水的排放量剧增，餐饮废水已经成为城市废水的重要组成部分，其对自然环境具有明显的污染作用，餐饮废水中含有大量的有机物，如未经处理直接排放至江河湖海会导致天然水体的富营养化，进而严重影响自然系统的生态平衡，餐饮业多混杂于居民生活居住区，其排污量小，排污强度低，污染影响大，已经成为影响居民生活的一大公害。餐饮废水中主要含有导致富营养化的物质如食物纤维、淀粉、脂肪、各种佐料、蛋白质、合成洗涤剂、微生物等。这些物质常以胶体状态存在，部分存在状态为悬浮态，将其排放至江河湖海后，其中的营养物可为微生物提供非常良好的生长条件。针对餐饮废水的特点，目前国内外展开了大量的研究工作，常见的如生物法，混凝法、膜生物分离法、电絮凝法等，其中混凝法是目前应用最广泛，成本最低的处理方法。但它也有处理效果不稳定，对于出水容易造成二次化学污染的缺点；生物法是当前污水处理领域中应用最为广泛的方法，其处理餐饮废水具有处理效率高，抗冲击负荷能力强等优点，但它也有工艺复杂，工程占地面积大，运行费用高，活性污泥易膨胀等问题；膜生物分离法将生物处理装置的生物降解作用和膜的高效分离作用融为一体，具有悬浮物和有机物去除率高，出水水质优等特点，但其总体工艺复杂难以适应餐饮废水量少源多，水质变化大的特点；电絮凝方法处理餐饮废水的酸度范围较宽，具有设备简单，操作方便等优点，是一种环境友好的水处理技术，但是电絮凝方法的耗电量大，运行成本偏高。为了达到比较理想的水处理效果，目前普遍采用多种处理方法的融合以求各种方法的优势互补，如将电絮凝技术与膜生物法结合即可获得集成度高，自动化程度高，操作方便，出水水质好的餐饮废水处理技术。
鉴于以上技术，考虑到餐饮废水有机物含量高的特点，如果能够将餐饮废水资源化利用获得一定的价值，对于环境保护和节能减排都具有非常重要的现实意义。本发明根据餐饮废水的特点提出一种新的废水资源化处理方案，将餐饮废水中的有机物所蕴藏的能量通过微生物发酵的方式加以利用，将其转化为燃料酒精和生产生物活性物质，具有原创性，同时具有非常光明的应用前景。
[发明内容]
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种餐饮废水的资源化利用方法及装置，该发明将电絮凝沉淀技术与生物发酵的方法联合使用资源化处理餐饮废水，将餐饮废水中丰富的有机质资源转化为可利用的燃料和生物活性物质，具有低能耗，低成本，处理效率高，高产出，可操作性强等特点。
本发明的目的是这样实现的：
一种餐饮废水的资源化利用装置，包括电絮凝反应机构，发酵机构和传送分离机构，所述的电絮凝反应机构进一步包括电絮凝反应器，直流脉冲电源，加料漏斗和电极板，该电极板置于所述电絮凝反应器的内壁底部，且电连接于所述的直流脉冲电源，所述的加料漏斗穿插入所述的电絮凝反应器内部，且开口于所述的电絮凝反应器外部；所述的发酵机构进一步包括发酵罐，储罐，搅拌器和气泵，所述的储罐置于该发酵罐的底部，且与该发酵罐连通，所述的搅拌器置于该发酵罐的底部，所述的气泵连通于所述的发酵罐；所述的传送分离机构包括隔膜泵和离心式固液分离器，所述的电絮凝反应器顺次通过该隔膜泵和离心式固液分离器连通于所述的发酵罐。
作为上述技术方案的改良，本发明的进一步技术方案如下：
进一步，上述的发酵机构设有加热装置，该加热装置设于所述储罐的底部。
进一步，上述的发酵机构设有温度计，该温度计设于所述发酵罐内部。
进一步，上述的发酵机构设有搅拌器，该搅拌器设于所述发酵罐的底部，且该搅拌器由一电机驱动。
进一步，上述的发酵机构设有恒温水浴套，该恒温水浴套套设于所述发酵罐的外壁。
进一步，上述电极板的阳极为碎铁块或碎铝块可溶性电极。
一种餐饮废水的资源化利用方法，所述的方法包括如下步骤：
a、使用电絮凝方法凝聚提取餐饮废水中的有机质；
b、提取的絮凝有机混合物经浓缩后存入发酵罐作为发酵微生物的培养基；
c、使用酵母生物工程菌株，以电絮凝高有机质含量浓缩固形物为培养基进行发酵产生酒精和生物活性物质；
d、将酒精分离作为燃料回收利用，生物活性物质则通过提取工艺制作成为产品。
进一步，上述的方法使用了上述的一种餐饮废水的资源化利用装置，该方法包括如下步骤：
(1)高有机质含量的餐饮废水输入至电絮凝反应器进行电絮凝反应，在电极板上施加脉冲直流电；
(2)在电絮凝反应器中，可溶性阳极产生的金属离子经过水解等作用，产生大量的Fe(OH)3、Al(OH)3等絮凝剂，该絮凝物质与废水中的大部分有机物、悬浮颗粒发生相互作用，使其脱去稳态而以絮凝剂为中心形成絮凝团，电絮凝过程中阳极和阴极产生的O2和H2微气泡以及水流将产生的絮凝团浮载至水面以达到固液分离的效果；
(3)餐饮废水经电絮凝反应器处理后进入离心式固液分离装置，在螺杆转轴的旋转作用下，废水中的悬浮絮凝团与水分迅速分离，有机质迅速浓缩，通过调整离心机的转速即可控制有机质的水分含量，经过水分调整后的有机质进入发酵罐进行发酵反应。
(4)有机质被送入发酵罐后，设定恒温水浴温度，往发酵罐中加入微生物生长所必需的生长因子，调节搅拌器转速，加入酵母菌种后开始计时发酵；
(5)计时发酵完成后，开启设于储罐上的减压装置，减压蒸馏出乙醇作为燃料使用，剩余的发酵产物经提取单细胞蛋白或生物活性物质产生经济效益或直接作为优质动物饲料或优质有机肥料使用。
进一步，在步骤(1)中，所述的脉冲直流电的电流强度为1-12A，周期为1-15S。
进一步，在步骤(4)中，所述的恒温水浴温度设置为28度，所述的搅拌器转速设置为30转/分钟，所述的酵母菌种含量为1％，计时发酵的时长为48小时。
本发明的有益效果是：本发明针对高有机质含量餐饮废水的特点，提出一种新的资源化处理餐饮废水的方法，该方法能够有效利用餐饮废水资源，工艺流程简单，维护管理方便，具有较好的经济效益和社会效益，对于环境保护也具有非常重要的现实意义。
[附图说明]
附图为本发明的结构示意图。
[具体实施方式]
以下结合附图及具体实施例，对本发明进一步详细说明，应当理解，此处所描述的实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如附图所示，本实施例包括电絮凝反应机构，发酵机构和传送分离机构，电絮凝反应机构进一步包括电絮凝反应器1，直流脉冲电源2，加料漏斗3和电极板4，该电极板4置于电絮凝反应器1的内壁底部，且电连接于直流脉冲电源2，加料漏斗3穿插入电絮凝反应器1内部，且开口于电絮凝反应器1外部；发酵机构进一步包括发酵罐8，储罐13，搅拌器10和气泵9，储罐13置于该发酵罐8的底部，且与该发酵罐8连通，搅拌器10置于该发酵罐8的底部，气泵9连通于发酵罐8；传送分离机构包括隔膜泵5和离心式固液分离器6，电絮凝反应器1顺次通过该隔膜泵5和离心式固液分离器6连通于发酵罐8。
本实施例的发酵机构设有加热装置14，该加热装置14设于储罐13的底部。
本实施例的发酵机构设有温度计12，该温度计12设于所述发酵罐13内部。
本实施例的发酵机构设有搅拌器10，该搅拌器10设于发酵罐13的底部，且该搅拌器10由一电机驱动。
本实施例的发酵机构设有恒温水浴套11，该恒温水浴套11套设于发酵罐13的外壁。
本实施例的电极板4的阳极为碎铁块或碎铝块可溶性电极。
本发明的方法包括如下步骤：
e、使用电絮凝方法凝聚提取餐饮废水中的有机质；
f、提取的絮凝有机混合物经浓缩后存入发酵罐作为发酵微生物的培养基；
g、使用酵母生物工程菌株，以电絮凝高有机质含量浓缩固形物为培养基进行发酵产生酒精和生物活性物质；
h、将酒精分离作为燃料回收利用，生物活性物质则通过提取工艺制作成为产品。
本实施例的方法使用了本实施例的一种餐饮废水的资源化利用装置，该方法包括如下步骤：
(6)高有机质含量的餐饮废水输入至电絮凝反应器进行电絮凝反应，在电极板上施加脉冲直流电；
(7)在电絮凝反应器中，可溶性阳极产生的金属离子经过水解等作用，产生大量的Fe(OH)3、Al(OH)3等絮凝剂，该絮凝物质与废水中的大部分有机物、悬浮颗粒发生相互作用，使其脱去稳态而以絮凝剂为中心形成絮凝团，电絮凝过程中阳极和阴极产生的O2和H2微气泡以及水流将产生的絮凝团浮载至水面以达到固液分离的效果；
(8)餐饮废水经电絮凝反应器处理后进入离心式固液分离装置，在螺杆转轴的旋转作用下，废水中的悬浮絮凝团与水分迅速分离，有机质迅速浓缩，通过调整离心机的转速即可控制有机质的水分含量，经过水分调整后的有机质进入发酵罐进行发酵反应。
(9)有机质被送入发酵罐后，设定恒温水浴温度，往发酵罐中加入微生物生长所必需的生长因子，调节搅拌器转速，加入酵母菌种后开始计时发酵；
(10)计时发酵完成后，开启设于储罐上的减压装置，减压蒸馏出乙醇作为燃料使用，剩余的发酵产物经提取单细胞蛋白或生物活性物质产生经济效益或直接作为优质动物饲料或优质有机肥料使用。
在步骤(1)中，脉冲直流电的电流强度为1-12A，周期为1-15S。
在步骤(4)中，恒温水浴温度设置为28度，搅拌器转速设置为30转/分钟，酵母菌种含量为1％，计时发酵的时长为48小时。
上述实施例为本发明较佳的实施例，倘若对本发明的这些修改和变型，属于本发明权利要求及等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种餐饮废水的资源化利用装置，包括电絮凝反应机构，发酵机构和传送分离机构，其特征在于：所述的电絮凝反应机构进一步包括电絮凝反应器，直流脉冲电源，加料漏斗和电极板，该电极板置于所述电絮凝反应器的内壁底部，且电连接于所述的直流脉冲电源，所述的加料漏斗穿插入所述的电絮凝反应器内部，且开口于所述的电絮凝反应器外部；所述的发酵机构进一步包括发酵罐，储罐，搅拌器和气泵，所述的储罐置于该发酵罐的底部，且与该发酵罐连通，所述的搅拌器置于该发酵罐的底部，所述的气泵连通于所述的发酵罐；所述的传送分离机构包括隔膜泵和离心式固液分离器，所述的电絮凝反应器顺次通过该隔膜泵和离心式固液分离器连通于所述的发酵罐。
2.根据权利要求1所述的一种餐饮废水的资源化利用装置，其特征在于：所述的发酵机构设有加热装置，该加热装置设于所述储罐的底部。
3.根据权利要求1所述的一种餐饮废水的资源化利用装置，其特征在于：所述的发酵机构设有温度计，该温度计设于所述发酵罐内部。
4.根据权利要求1所述的一种餐饮废水的资源化利用装置，其特征在于：所述的发酵机构设有搅拌器，该搅拌器设于所述发酵罐的底部，且该搅拌器由一电机驱动。
5.根据权利要求1所述的一种餐饮废水的资源化利用装置，其特征在于：所述的发酵机构设有恒温水浴套，该恒温水浴套套设于所述发酵罐的外壁。
6.根据权利要求1所述的一种餐饮废水的资源化利用装置，其特征在于：所述电极板的阳极为碎铁块或碎铝块可溶性电极。
7.一种餐饮废水的资源化利用方法，所述的方法包括如下步骤：
a、使用电絮凝方法凝聚提取餐饮废水中的有机质；
b、提取的絮凝有机混合物经浓缩后存入发酵罐作为发酵微生物的培养基；
c、使用酵母生物工程菌株，以电絮凝高有机质含量浓缩固形物为培养基进行发酵产生酒精和生物活性物质；
d、将酒精分离作为燃料回收利用，生物活性物质则通过提取工艺制作成为产品。
8.根据权利要求7所述的一种餐饮废水的资源化利用方法，其特征在于：所述的方法使用了根据权利要求1-6所述的一种餐饮废水的资源化利用装置，其特征在于：所述的方法包括如下步骤：
(1)高有机质含量的餐饮废水输入至电絮凝反应器进行电絮凝反应，在电极板上施加脉冲直流电；
(2)在电絮凝反应器中，可溶性阳极产生的金属离子经过水解等作用，产生大量的Fe(OH)3、Al(OH)3等絮凝剂，该絮凝物质与废水中的大部分有机物、悬浮颗粒发生相互作用，使其脱去稳态而以絮凝剂为中心形成絮凝团，电絮凝过程中阳极和阴极产生的O2和H2微气泡以及水流将产生的絮凝团浮载至水面以达到固液分离的效果；
(3)餐饮废水经电絮凝反应器处理后进入离心式固液分离装置，在螺杆转轴的旋转作用下，废水中的悬浮絮凝团与水分迅速分离，有机质迅速浓缩，通过调整离心机的转速即可控制有机质的水分含量，经过水分调整后的有机质进入发酵罐进行发酵反应。
(4)有机质被送入发酵罐后，设定恒温水浴温度，往发酵罐中加入微生物生长所必需的生长因子，调节搅拌器转速，加入酵母菌种后开始计时发酵；
(5)计时发酵完成后，开启设于储罐上的减压装置，减压蒸馏出乙醇作为燃料使用，剩余的发酵产物经提取单细胞蛋白或生物活性物质产生经济效益或直接作为优质动物饲料或优质有机肥料使用。
9.根据权利要求8所述的一种餐饮废水的资源化利用方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述的脉冲直流电的电流强度为1-12A，周期为1-15S。
10.根据权利要求8所述的一种餐饮废水的资源化利用方法，其特征在于：在步骤(4)中，所述的恒温水浴温度设置为28度，所述的搅拌器转速设置为30转/分钟，所述的酵母菌种含量为1％，计时发酵的时长为48小时。
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