CN103864262A - 有色废水的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种有色废水的处理方法，包含有下列步骤：输送废水至初级澄清器以在废水的液体中分离出固体；由初级澄清器输送废水至一厌氧反应装置，废水在厌氧反应装置中循环；集收厌氧反应装置的流出液，以及输送流出液至嗜氧反应装置；厌氧反应装置及嗜氧反应装置分别独立包含有一种染料脱色菌混合物，染料脱色菌混合物以4∶2∶1的比例包含有粪肠球菌、梭形赖氨酸芽孢杆菌及Brevibacillus panacihumi等菌种；厌氧反应装置及嗜氧反应装置分别独立包含有生物膜培养基，生物膜培养基供加强染料脱色菌的包覆作用；由嗜氧反应装置输送流出液至二级澄清器后可去除固体物质。
Description
技术领域
本发明涉及一种废水的处理方法，特别涉及一种处理有色废水的生物学方法。
背景技术
随着都市化及工业化的发展，世界各地所生产的废水量快速地增加。由于人们对于纺织产品需求的增加，纺织工业及其所生产之废水按比例逐渐增长，已经成为全球严重环境污染问题的主要来源之一。纺织工业中所使用的化学试剂具有非常多样化的化学成分，包括无机化合物、聚合物及有机产物等。纺织厂在不同的生产步骤中产生的废水具有高pH值、温度、洗涤剂、油、悬浮和溶解的固体物质、分散剂、流平剂、毒性、非生物降解的物质、颜色及碱度。一般而言，纺织工业所排放的废水不易通过排放标准的限制，特别是因为废水的溶解固体、盐离子、pH值、化学需氧量(COD)、色度，以及有时侯含有重金属等因素。
废水中主要由染料产生的颜色被大众公认为最不理想的排放因素。染料通常具有一个合成的起源(synthetic origin)以及复杂的芳香族分子结构，使其更稳定且难以被生物降解。纺织工业使用了约10000种不同的染料及颜料。随着产业的大幅成长及人们对于色彩之要求，染料的使用量更是逐日成长。合成染料被广泛应用于纺织、造纸、印刷等行业及印染厂。这些行业所排放的流出液含有高色度，将这些流出液排放入水体中会造成环境的破坏。由于染料可以显著地减少光线的穿透性，因此会明显影响水生生物的光合作用活动，并且由于染料中含有的芳香族化合物、金属、氯化物等，可能使某些种类的水生生物具有毒性。
废水中的染料可被以吸附、混凝、氧化及电化学方法等化学及物理方法所移除。举例而言，美国5,360,551号专利揭露了一种含有高色度染剂的废水的处理方法，其可去除废水中90%以上的色度。该处理方法需要酸化废水及添加阳离子混凝剂。而后，还原剂选择性地被进一步添加入该废水中，以进一步降低废水中的色度，并产生至少为-200的氧化还原电位，一般而言，该氧化还原电位约在-400至-800之间。较佳的，该还原剂可为二亚硫磺酸盐，或同时为重硫酸盐及碱金属硼氢化物。
在另一个例子中，例如美国5,750,035号专利所揭露的一种由流出液中去除染料的处理程序，其包含以还原剂处理流出液、调整pH值至2至7的范围、以电荷中和混合物处理流出液、二次调整其pH值、以及以选定的化学物质进行凝集等步骤。然而，在其所揭露的技术内容中，无论是物理或化学方法皆存在有许多缺点，例如：高耗能、大量的淤渣、以及所形成的副产物。
美国3,969,239号专利揭露一种巨胺分子(macroamine)聚合物，其为一种高分子量的混凝剂，以供对水体进行澄清、沉淀及脱色等处理。该聚合物只在污水处理方法中作为混凝剂使用，以提供澄清、沉淀及脱色等功能。然而，上述的技术内容用于处理含有大量染料的有色废水时并非十分有效的。额外的处理方法需要将废水的pH值调整至可接受的范围内以供排放，或需要额外的回收步骤，以便由废水中去除各种组成物。
因此，可由上述现有技术中发现，现今实需一种废水处理系统，可将高色度的废水进行脱色至可被接受的标准，以便排放到公共的排水系统中。此外，亦需要一种处理废水的生物学方法，其可克服现有技术所存在的缺点，且能够节省成本及无害于环境者。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高色度的有色废水的脱色方法，以将废水脱色至可接受的标准，以供排放至一公共排水系统或例如：河、湖或海的水体中。
本发明的另一发明目的在于提供一种不使用化学方法的有色废水的处理方法。
本发明的又一发明目的在于提供一种去除废水的颜色的生物学方法。
本发明进一步的发明目的为提供一种有色废水的处理方法，其低成本且无害于环境。
有鉴于此，上述发明目的可被本发明所揭露的技术手段所达成。本发明关于一种有色废水的处理方法，包括以下步骤：输送废水至一初级澄清器以在该废水的液体中分离出固体；由一初级澄清器输送该废水至一厌氧反应装置，其中该废水在该厌氧反应装置中循环；在该厌氧反应装置中收集流出液，以及输送流出液至一嗜氧反应装置；其中该厌氧反应装置及该嗜氧反应装置分别包含有一种染料脱色菌混合物，该染料脱色菌混合物以4：2：1（体积比）的比率包含有粪肠球菌、梭形赖氨酸芽孢杆菌及Brevibacillus panacihumi等菌种；其中该厌氧反应装置及该嗜氧反应装置分别包含有一生物膜培养基，该生物膜培养基是供加强染料脱色菌的包覆作用；由该嗜氧反应装置输送流出液至一二级澄清器后可去除所包含的固体。
附图说明
图1为本发明有色废水处理方法的流程图；
图2a为本发明中柯士莫球的前侧视图；
图2b为本发明中柯士莫球的上侧视图；
图2c为本发明中柯士莫球的等角视图。
附图标记说明：110-初级澄清器；120-第一缸体；121-第一传感器；130-厌氧反应装置；131-循环泵；140-第二缸体；141-第二传感器；150-嗜氧反应装置；160-鼓风机；170-二级澄清器；200-复数柯士莫球。
具体实施方式
以下揭露本发明的具体实施例，但应理解的是，其仅为本发明的其中一种实施例，其可以各种不同的方式实施。因此，所揭露的具体结构及功能细节仅做为支持申请专利范围的基础，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
本文中所述的「可」，其代表可行的意思(具有实施上的可行性)，而非强迫性的(意指必须)。以此类推，本文中所述的「包括」、「包含」，即代表包括但不限定。
再者，所述的量词「一」，其代表「至少一」；以及所述的量词「复数」，其代表了一个或一个以上。
在本文中所使用的术语，其为本领域技术人员所能了解的含义。为了便于参照，各图式中使用了共同的组件符号描述图中具有相同或类似功能的组件。本发明的技术特征是配合图1至图2c共同记载。
本发明为一种有色废水的处理方法，包含有下列步骤：
输送废水至一初级澄清器110，以在废水的液体中分离出固体；
由初级澄清器110输送废水至一厌氧反应装置130，其中废水在厌氧反应装置130中循环；
集收厌氧反应装置130的流出液，以及输送流出液至一嗜氧反应装置150；
其中厌氧反应装置130及嗜氧反应装置150分别独立包含有一染料脱色菌混合物，染料脱色菌混合物以4：2：1的比例（体积比）包含有粪肠球菌、梭形赖氨酸芽孢杆菌及Brevibacillus panacihumi；
其中厌氧反应装置130及嗜氧反应装置150分别独立包含有一生物膜培养基，生物膜培养基供加强染料脱色菌的包覆作用；
令流出液由嗜氧反应装置150流动至二级澄清器170后，可去除所包含的固体。
在本发明有色废水的处理方法的较佳实施例中，废水分别在厌氧反应装置130及嗜氧反应装置150中为由低处流向高处。
在本发明有色废水的处理方法的较佳实施例中，废水是以一循环泵131在厌氧反应装置130中循环。
在本发明有色废水的处理方法的较佳实施例中，厌氧反应装置130及嗜氧反应装置150中的染料脱色菌混合物的体积分别为废水总体积的至少10%。
在本发明有色废水的处理方法的较佳实施例中，该生物膜培养基包含有复数柯士莫球(cosmo ball)。
在本发明有色废水的处理方法的较佳实施例中，该生物膜培养基包含有一塑料基材，该塑料基材选自聚乙烯或聚丙烯基材料。
在本发明有色废水的处理方法的较佳实施例中，嗜氧反应装置150的含氧量范围在0.5至5毫克/升之间。
下述为具有本发明的各种优点的有色废水的处理方法的实施例，其可被更容易地理解。应理解的是，下述实施例仅作为说明，而不应被以任何方式解释为本发明的限制条件。
实施例：
请参阅图1所示，为本发明有色废水的处理方法的流程图。废水是由工厂所排放，尤指由纺织工厂或相关的产业工厂所排放。废水被输送至一初级澄清器110，以在废水的液体中分离出固体；废水中包含有染料或其它种类的着色剂。废水中的固体沉淀后即由初级澄清器110的阀门处排出。
初级澄清器110中的废水随后流入至一第一缸体120中，废水再由第一缸体120经由一第一泵浦流入至一厌氧反应装置130中。第一缸体120上设置有一第一传感器121，第一传感器121用于限制第一缸体120中的废水储存量。厌氧反应装置130上连接设有一循环泵131，当厌氧反应装置130中充满废水后，循环泵131即被启动，以将废水在厌氧反应装置130中循环流动。
厌氧反应装置130的流出液被集收至一第二缸体140中，并由该第二缸体140处经由一第二泵浦输送至一嗜氧反应装置150中。第二缸体140上设有一第二传感器141，第二传感器141用于限制该第二缸体140中的流出液储存量。嗜氧反应装置150连接有一鼓风机160，鼓风机160供氧至嗜氧反应装置150。较佳地，嗜氧反应装置150中的氧含量范围在0.5至5毫克/升之间。
本发明中所使用的染料脱色菌包含有粪肠球菌(Enterococcus faecalis)、梭形赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus fusiformis)及Brevibacillus panacihumi，并分别以平板涂布法(spread plate method)分别独立隔离。该染料脱色菌将生长至成为一种混合物，其以4：2：1的比例包含粪肠球菌(Enterococcus faecalis)、梭形赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillusfusiformis)及Brevibacillus panacihumi，染料脱色菌混合物分别设置于厌氧反应装置130及嗜氧反应装置150中，而后分别位于厌氧反应装置130及嗜氧反应装置150中的废水是由低处朝向高处流动。厌氧反应装置130及嗜氧反应装置150中的染料脱色菌混合物的体积分别为废水总体积的至少10%。厌氧反应装置130及嗜氧反应装置150中的染料脱色菌混合物分别适应厌氧反应装置130及嗜氧反应装置150中的环境，以有效地在有色废水中脱色、降解、分解其有机污染物。该染料脱色菌混合物的使用可使有色废水的生物处理方法过程中的化学物质使用量降至最低或者完全不使用，且将残渣的产出最小化，以及具有明显提升水质的潜在用途。
在本发明的较佳实施例中，该厌氧反应装置130及该嗜氧反应装置150分别独立包含有一罩体，该两罩体分别吊挂在该厌氧反应装置130及该嗜氧反应装置150的中央处，以供支撑生物膜培养基。该生物膜培养基包含有一塑料基材，塑料基材由选自含有聚乙烯或聚丙烯基材料的群组的材质所构成，以通过此巨观结构的包覆增强染料脱色菌混合物的生物量浓度。
在本发明的较佳实施例中，该生物膜培养基包含有复数柯士莫球(cosmo ball)（现有，可通过购买得到）。请配合参阅图2a、2b及2c所示，该等柯士莫球200的表面上设有复数孔洞。柯士莫球200重量轻且可漂浮在水上，因此可在需要时容易地被移除或清理。柯士莫球200作为一种载体材料，以增加其接触的表面积，并提供生物学活动的较长接触时间。
有色废水的处理：
当该废水由初级澄清器110以泵浦加压输送至该厌氧反应装置130中，废水总体积的至少10%体积的染料脱色菌混合物被添加至厌氧反应装置130中。较佳的，未处理过的废水所呈现的初始颜色数值范围在700至1000ADMI值之间。循环泵131用于循环废水，进而令染料脱色菌混合物与废水均匀混合。在两日或三日后，生物膜培养基即位在该复数柯士莫球200的表面上。所述的生物膜由细胞外的聚合物所组成，该细胞外的聚合物是由染料脱色菌混合物所产生且在水生环境中的固体表面上生长。
在一个月后，位于厌氧反应装置130中的废水在处理后去除至少60%的颜色。在其中一实施例中，厌氧反应装置130可作为兼性需氧的厌氧反应装置。
在厌氧或兼性需氧的厌氧状态中，厌氧反应装置130或兼性需氧的厌氧反应装置在处理废水后会产生芳香胺。然而，芳香胺被发现较原先的染料或着色剂更具毒性。
厌氧反应装置130中的流出液被以泵浦加压输送至嗜氧反应装置150中，以进一步去除流出液中的颜色。位在嗜氧反应装置150内流出液的总体积的至少10%体积的染料脱色菌混合物被添加至嗜氧反应装置150中。生物膜形成在嗜氧反应装置150中复数柯士莫球200的表面上。在嗜氧状态中，胺类立即地生物转化biotransform为可自然分解的化合物。在嗜氧反应装置150中，产物已被以高效液相色谱分析法(HPLC)以及液相色谱法-质谱联用(LC-MS)检测为己二烯酸(muconic acid)、α-酮戊二酸(α-ketoglutarate)及乳酸(lactic acid)。这些产物可被进一步降解或矿化，以帮助细菌生长及细胞代谢。嗜氧反应装置150在后续处理中呈现的色度为370ADMI值，且可延伸其周期以取得较佳的脱色效果。位于嗜氧反应装置150中的流出液随后被输送至二级澄清器170以去除其中的固体，并在达到可排放标准后排入公共的排水系统中，集水区的色度是100ADMI值，非集水区的色度是200ADMI值。
虽然本发明已揭露特定实施例及图式，但对于本领域技术人员利用上述揭示及权利要求作出许多变化或改良，仍属于本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种有色废水的处理方法，其特征在于，包含有下列步骤：
输送废水至一初级澄清器110，以在该废水的液体中分离出固体；
由该初级澄清器110输送该废水至一厌氧反应装置130，其中该废水在该厌氧反应装置130中循环；
集收该厌氧反应装置130的流出液，以及输送流出液至一嗜氧反应装置150；
其中该厌氧反应装置130及该嗜氧反应装置150分别包含有一染料脱色菌混合物，该染料脱色菌混合物以4：2：1的比例包含有粪肠球菌(Enterococcus faecalis)、梭形赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus fusiformis)及Brevibacillus panacihumi；
其中该厌氧反应装置130及该嗜氧反应装置150分别包含有一生物膜培养基，该生物膜培养基是供加强染料脱色菌的包覆作用；
令流出液由该嗜氧反应装置150流动至二级澄清器170后，是可去除固体物质。
2.如权利要求1所述的有色废水的处理方法，其中该废水分别在该厌氧反应装置130及该嗜氧反应装置150中为由低处流向高处。
3.如权利要求1所述的有色废水的处理方法，其中该废水是以一循环泵131在该厌氧反应装置130中循环。
4.如权利要求1所述的有色废水的处理方法，其中该厌氧反应装置130及该嗜氧反应装置150中的染料脱色菌混合物的体积分别为废水总体积的至少10%。
5.如权利要求1所述的有色废水的处理方法，其中该生物膜培养基包含有复数柯士莫球。
6.如权利要求1所述的有色废水的处理方法，其中该生物膜培养基包含有一塑料基材，该塑料基材由选自于聚乙烯或聚丙烯基材料所组成的群组所构成。
7.如权利要求1所述的有色废水的处理方法，其中该嗜氧反应装置150的含氧量范围在0.5至5毫克／升之间。
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