肠衣废水中蛋白质回收装置及工作方法与流程

本发明属于食品废水资源化利用的技术领域，具体涉及一种肠衣废水中蛋白质回收装置及工作方法。

背景技术：

肠衣是由家畜的大、小肠经刮制而成的坚韧半透明薄膜，主要用作填制香肠和灌肠的外衣。中国是世界上肠衣最大生产国，其产量约占世界肠衣产量的80％，出口量可占世界贸易额的50％以上。肠衣加工过程中废水的排放量极大且相对比较集中，其废水中主要成分为氯化物、粗蛋白、氨基酸和脂肪等，具有高COD、高盐类、高氨氮和易腐臭等特点，是水处理领域中的难点问题。肠衣废水中含量较高的粗蛋白、氨基酸等物质加大了废水处理的难度，但这些有机质若能回收制成饲料等物质再利用，不仅可实现肠衣废水的资源化，而且将在很大程度上减少肠衣废水的后续处理难度。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种肠衣废水中蛋白质回收装置及工作方法。本发明工艺简单、效果显著、耗能低且有电能回收，该方法可实现肠衣废水中蛋白质等有机物质的有效回收、稳定性好且费用较低。

本发明通过以下技术方案实现：

一种肠衣废水中蛋白质回收装置，所述的肠衣废水中蛋白质回收装置包括格栅集水池、隔油沉淀池、微生物脱盐池和蛋白回收池，格栅集水池通过第一进水阀门与隔油沉淀池连通，隔油沉淀池通过泵一和第二进水阀门与微生物脱盐池连通，微生物脱盐池通过泵二和第三进水阀门与蛋白回收池连通，所述的微生物脱盐池包括微生物脱盐电池，微生物脱盐电池包括阳极室、脱盐室和阴极室，阳极室内设置有阳极，阴极室内设置有阴极，阳极室和脱盐室通过阴离子交换膜分隔，脱盐室和阴极室通过阳离子交换膜分隔，阳极和阴极通过电阻相连。

本发明所述的肠衣废水中蛋白质回收装置，所述的微生物脱盐池中的微生物脱盐电池的数量为2～10000个，微生物脱盐电池之间通过水路并联连接。隔油沉淀池中的肠衣废水通过泵一引入微生物脱盐池内的每个微生物脱盐电池的阳极室内，肠衣废水在阳极室、脱盐室和阴极室为连续流运行。

本发明所述的肠衣废水中蛋白质回收装置，脱盐室由阴离子交换膜和阳离子交换膜组成，所述的脱盐室中阴离子交换膜和阳离子交换膜的个数分别是3～9个，阴离子交换膜和阳离子交换膜交替设置于所述的脱盐室中。

本发明所述的肠衣废水中蛋白质回收装置，阴极为电解液阴极、生物阴极和空气阴极中的一种；阳极为生物阳极；阳极室、脱盐室和阴极室为连续流运行。

本发明所述的肠衣废水中蛋白质回收装置，所述的格栅集水池中的格栅间隙为0.1～3mm。

本发明所述的肠衣废水中蛋白质回收装置的工作方法，包括如下步骤：

步骤a、将肠衣废水引入格栅集水池，通过格栅的过滤，去除水体中悬浮物等污染物，分离的栅渣外运处理；

步骤b、打开第一进水阀门，将步骤a所得肠衣废水引入隔油沉淀池中静置处理，收集表层油脂另做处理，回收底层沉淀的不溶性蛋白；

步骤c、打开第二进水阀门，将步骤b所得肠衣废水通过泵一引入微生物脱盐池，进行脱盐处理；

步骤d、打开第三进水阀门，将步骤c所得经脱盐的肠衣废水通过泵二引入蛋白回收池，超滤法回收肠衣废水中的蛋白。

在超滤过程中，肠衣废水在压力推动下，流经滤膜表面，小于膜孔的水及小分子溶质透过膜，成为净化液，比膜孔大的蛋白被截留，随着水流排出后，被截留的肠衣废水成为浓缩液。超滤过程为动态过滤，分离是在流动状态下完成的。溶质仅在膜表面有限沉积，膜通量衰减到一定程度而趋于平衡，通过清洗可以恢复。

本发明所述的肠衣废水中蛋白质回收装置的工作方法，所述的步骤d采用干燥法回收肠衣废水中的蛋白。

本发明所述的肠衣废水中蛋白质回收装置的工作方法，所述的肠衣废水中蛋白质回收装置的工作方法应用于肝素钠生产废水中蛋白质的回收。

本发明所述的肠衣废水中蛋白质回收装置的工作方法，回收产物包括肝素钠、蛋白质、多肽、氨基酸和脂肪酸中的一种或几种。

本发明所述的肠衣废水中蛋白质回收装置的工作方法利用了微生物脱盐燃料电池原理，因此具有耗能低且有电能回收等优点，实现了对肠衣废水进行了脱盐处理后再回收，降低了肠衣废水中盐浓度及废水中蛋白质的稳定性，具有便于蛋白质回收且回收的蛋白质易于加工利用等有益效果。

通过本发明所述的肠衣废水中蛋白质回收装置处理的肠衣废水，肠衣废水中盐浓度降低40％～90％，废水Zeta电位可降低30％～70％，蛋白质更容易脱稳沉淀。

附图说明

图1为本发明所述的肠衣废水中蛋白质回收装置的结构示意图；

图2为本发明所述的微生物脱盐电池的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：

一种肠衣废水中蛋白质回收装置，所述的肠衣废水中蛋白质回收装置包括格栅集水池1、隔油沉淀池2、微生物脱盐池3和蛋白回收池4，格栅集水池通过第一进水阀门14与隔油沉淀池连通，隔油沉淀池通过泵一15和第二进水阀门16与微生物脱盐池连通，微生物脱盐池通过泵二17和第三进水阀门18与蛋白回收池连通，所述的微生物脱盐池包括微生物脱盐电池5，微生物脱盐电池包括阳极室6、脱盐室7和阴极室8，阳极室内设置有阳极11，阴极室内设置有阴极12，阳极室和脱盐室通过阴离子交换膜9分隔，脱盐室和阴极室通过阳离子交换膜10分隔，阳极和阴极通过电阻13相连。

本实施方式中所述的肠衣废水中蛋白质回收装置，所述的微生物脱盐池中的微生物脱盐电池的数量为200个，微生物脱盐电池之间通过水路并联连接。隔油沉淀池中的肠衣废水通过泵一引入微生物脱盐池内的每个微生物脱盐电池的阳极室内，肠衣废水在阳极室、脱盐室和阴极室为连续流运行。

本实施方式中所述的肠衣废水中蛋白质回收装置，脱盐室由阴离子交换膜和阳离子交换膜组成，所述的脱盐室中阴离子交换膜和阳离子交换膜的个数分别是3个，阴离子交换膜和阳离子交换膜交替设置于所述的脱盐室中。

本实施方式中所述的肠衣废水中蛋白质回收装置，阴极为生物阴极；阳极为生物阳极；阳极室中含有乙酸钠溶液；阳极室、脱盐室和阴极室为连续流运行。

本实施方式中，处理氯离子浓度为1974mg/L～6520mg/L的肠衣废水，肠衣废水中氯离子浓度可降低49％～84％；废水Zeta电位可由-29.5～-34.6mV降低至-12.9～-17.5mV，蛋白质更容易脱稳沉淀。

具体实施方式二：

一种肠衣废水中蛋白质回收装置，所述的肠衣废水中蛋白质回收装置包括格栅集水池1、隔油沉淀池2、微生物脱盐池3和蛋白回收池4，格栅集水池通过第一进水阀门14与隔油沉淀池连通，隔油沉淀池通过泵一15和第二进水阀门16与微生物脱盐池连通，微生物脱盐池通过泵二17和第三进水阀门18与蛋白回收池连通，所述的微生物脱盐池包括微生物脱盐电池5，微生物脱盐电池包括阳极室6、脱盐室7和阴极室8，阳极室内设置有阳极11，阴极室内设置有阴极12，阳极室和脱盐室通过阴离子交换膜9分隔，脱盐室和阴极室通过阳离子交换膜10分隔，阳极和阴极通过电阻13相连。

本实施方式中所述的肠衣废水中蛋白质回收装置，所述的微生物脱盐池中的微生物脱盐电池的数量为100个，微生物脱盐电池之间通过水路并联连接。隔油沉淀池中的肠衣废水通过泵一引入微生物脱盐池内的每个微生物脱盐电池的阳极室内，肠衣废水在阳极室、脱盐室和阴极室为连续流运行。

本实施方式中所述的肠衣废水中蛋白质回收装置，脱盐室由阴离子交换膜和阳离子交换膜组成，所述的脱盐室中阴离子交换膜和阳离子交换膜的个数分别是1个，阴离子交换膜和阳离子交换膜交替设置于所述的脱盐室中。

本实施方式中所述的肠衣废水中蛋白质回收装置，微生物脱盐电池的阴极为空气阴极；阳极为生物阳极；阳极室、脱盐室和阴极室为连续流运行。

本实施方式中，处理氯离子浓度为1974mg/L～6520mg/L的肠衣废水，肠衣废水中氯离子浓度可降低41％～71％；废水Zeta电位可由-29.5～-34.6mV降低至-17.6～-22.9mV，蛋白质更容易脱稳沉淀。

具体实施方式三：

一种实施方式一中所述的肠衣废水中蛋白质回收装置的工作方法，是按下述步骤进行的：

步骤a、将肠衣废水引入格栅集水池，通过格栅网格的过滤，去除水体中悬浮物等污染物，分离的栅渣外运处理；

步骤b、打开第一进水阀门，将步骤a所得肠衣废水引入隔油沉淀池中静置处理，收集表层油脂另做处理，回收底层沉淀的不溶性蛋白；

步骤c、打开第二进水阀门，将步骤b所得肠衣废水通过泵一引入微生物脱盐池，进行脱盐处理；

步骤d、打开第三进水阀门，将步骤c所得经脱盐的肠衣废水通过泵二引入蛋白回收池，超滤法回收肠衣废水中的蛋白。

通过本实施方式回收的肠衣蛋白质，不引入其他成分，产物较为纯净，蛋白质回收率高达98％以上；较单纯超滤法回收法膜通量可提高50％以上，大大减缓了膜污染的发生。

具体实施方式四：

一种实施方式一中所述的肠衣废水中蛋白质回收装置的工作方法，是按下述步骤进行的：

步骤a、将肠衣废水引入格栅集水池，通过格栅网格的过滤，去除水体中悬浮物等污染物，分离的栅渣外运处理；

步骤b、打开第一进水阀门，将步骤a所得肠衣废水引入隔油沉淀池中静置处理，收集表层油脂另做处理，回收底层沉淀的不溶性蛋白；

步骤c、打开第二进水阀门，将步骤b所得肠衣废水通过泵一引入微生物脱盐池，进行脱盐处理；

步骤d、打开第三进水阀门，将步骤c所得经脱盐的肠衣废水通过泵二引入蛋白回收池，生物絮凝剂沉淀回收废水中蛋白。

通过本实施方式回收的肠衣蛋白质，高效、廉价、无毒、无二次污染，蛋白质回收率可达80％以上；较单纯生物絮凝剂回收法絮凝剂用量减少55％以上，蛋白质回收率增加10％以上。

具体实施方式五：

一种实施方式一中所述的肠衣废水中蛋白质回收装置的工作方法，是按下述步骤进行的：

步骤a、将肠衣废水引入格栅集水池，通过格栅网格的过滤，去除水体中悬浮物等污染物，分离的栅渣外运处理；

步骤b、打开第一进水阀门，将步骤a所得肠衣废水引入隔油沉淀池中静置处理，收集表层油脂另做处理，回收底层沉淀的不溶性蛋白；

步骤c、打开第二进水阀门，将步骤b所得肠衣废水通过泵一引入微生物脱盐池，进行脱盐处理；

步骤d、打开第三进水阀门，将步骤c所得经脱盐的肠衣废水通过泵二引入蛋白回收池，加热回收废水中蛋白。

通过本实施方式回收的肠衣蛋白质，可利用废余热进行蛋白质回收，蛋白质回收率可达60％以上，废热利用、无需成本，适用于就近有可利用废热的厂家。

具体实施方式六：

一种实施方式一中所述的肠衣废水中蛋白质回收装置的工作方法，是按下述步骤进行的：

步骤a、将肠衣废水引入格栅集水池，通过格栅网格的过滤，去除水体中悬浮物等污染物，分离的栅渣外运处理；

步骤b、打开第一进水阀门，将步骤a所得肠衣废水引入隔油沉淀池中静置处理，收集表层油脂另做处理，回收底层沉淀的不溶性蛋白；

步骤c、打开第二进水阀门，将步骤b所得肠衣废水通过泵一引入微生物脱盐池，进行脱盐处理；

步骤d、打开第三进水阀门，将步骤c所得经脱盐的肠衣废水通过泵二引入蛋白回收池，高钙制剂沉淀回收废水中蛋白。

通过本实施方式回收的肠衣蛋白质，利用价廉、取料方便、含钙量高进行蛋白质回收，制备高钙动物饲料原料，一举两得，蛋白质回收率可达80％以上。

具体实施方式七：

一种实施方式二中所述的肠衣废水中蛋白质回收装置的工作方法，是按下述步骤进行的：

步骤a、将肠衣废水引入格栅集水池，通过格栅网格的过滤，去除水体中悬浮物等污染物，分离的栅渣外运处理；

步骤b、打开第一进水阀门，将步骤a所得肠衣废水引入隔油沉淀池中静置处理，收集表层油脂另做处理，回收底层沉淀的不溶性蛋白；

步骤c、打开第二进水阀门，将步骤b所得肠衣废水通过泵一引入微生物脱盐池，进行脱盐处理；

步骤d、打开第三进水阀门，将步骤c所得经脱盐的肠衣废水通过泵二引入蛋白回收池，改性淀粉絮凝回收废水中蛋白。

改性淀粉絮凝剂具有无毒、原料来源广、价格低、易于生物降解等优点。通过本实施方式回收的肠衣蛋白质，无毒无害,成本低廉，作为动物饲料或食品添加剂使用，安全经济，营养成分高；本实施方式回收的蛋白质回收率可达84％以上。

具体实施方式八：

一种实施方式二中所述的肠衣废水中蛋白质回收装置的工作方法，是按下述步骤进行的：

步骤a、将肠衣废水引入格栅集水池，通过格栅网格的过滤，去除水体中悬浮物等污染物，分离的栅渣外运处理；

步骤b、打开第一进水阀门，将步骤a所得肠衣废水引入隔油沉淀池中静置处理，收集表层油脂另做处理，回收底层沉淀的不溶性蛋白；

步骤c、打开第二进水阀门，将步骤b所得肠衣废水通过泵一引入微生物脱盐池，进行脱盐处理；

步骤d、打开第三进水阀门，将步骤c所得经脱盐的肠衣废水通过泵二引入蛋白回收池，壳聚糖絮凝回收废水中蛋白。

通过本实施方式回收的肠衣蛋白质，无毒无害,经简单处理便可直接作为动物饲料或食品添加剂使用；蛋白质回收率高，可达85％以上；且壳聚糖具有控制胆固醇、抑制细菌活性、预防控制高血压、吸附和排泄重金属及免疫效果等功能，其作为絮凝剂回收的蛋白质使动物饲料或食品添加剂具备新的营养功能。

壳聚糖0.14g/L，絮凝时间30min，温度为30℃时，蛋白质回收率可达89％；较单纯壳聚糖回收法絮凝剂用量减少50％以上，蛋白质回收率增加6％以上。

具体实施方式九：

根据实施方式一所述的肠衣废水中蛋白质回收装置，其中阳极材料为碳纸、碳布、泡沫碳、石墨制品(石墨棒、石墨毡、石墨纤维、石墨刷等)、金属、金属涂层等，阴极材料为含铂催化剂的碳阴极、不含铂催化剂的碳阴极、普通碳阴极、管状碳涂层阴极等。