CN105198152A - 废水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的废水处理方法，主要由一酸化槽及一发酵槽构成一两项式厌氧发酵消化系统，利用酸化槽中的水解酸化菌进行水解酸化处理，于水解过程中将复杂的有机物质如碳水化合物、蛋白质、脂质、纤维素等大分子有机物质，经由水解菌或发酵菌分泌细胞外酵素分解大分子物质变成小分子物质，以利有机物质被细菌进行代谢作用；于酸化过程中将溶解性有机物被酸化菌转换成有机酸、乙醇、氢及二氧化碳等，产氢乙酸生成菌主要将有机酸、醇类转换成醋酸及H2。接着，完成水解酸化后的废液再导入发酵槽中，用醋酸化甲烷生成菌分解乙酸形成CH4及CO2来降解COD。
Description
技术领域
本发明有关一种废水处理技术，特别是指一种可以有效将复杂的有机物质如碳水化合物、蛋白质、脂质、纤维素等大分子有机物质被细菌进行代谢作用的废水处理方法。
背景技术
水体在自然状态中，有一定的空气溶解到水中，是支持水中生物呼吸的主要来源，其中最重要的指数是溶解氧(DO)，外来物质进入水体后，可以被微生物分解，被溶解氧氧化，这都要消耗一定的溶解氧，这属于水体的“自净能力”，如果外来物质太多，溶解氧被完全消耗，就是超过了水体的自净能力，水中生物会因缺氧窒息死亡或中毒。
造成水污染的外来物质很多，包括有机污染物、重金属、清洁剂、厨余等；因污染物进入水体后，呈现的是综合变化，因此选定较重要的特性指标，包括代表有机污染物多寡的生化需氧量(BiochemicalOxygenDemand,BOD)、化学需氧量(ChemicalOxygenDemand,COD)等为质量评估基础。
其中，水体中能被氧化的物质在规定条件下进行化学氧化过程中所消耗氧化剂的量，以每升水样消耗氧的毫克数表示，通常标记为COD；化学需氧量(COD)检验原则上2小时就测出结果，相较于生化需氧量(BOD)需5日的检测时间相差甚多，因此COD常作为有机性工业废水污染的重要指标。
在现行法律规范下，许多产业的废水处理场须增设高级废水处理单元才能达到现行的放流水标准，在废水处理时，废水中经常含有一种以上的有机物，当有机化合物存在时，其氧化机制可采用氢氧自由基的加成或氢原子夺取。
已知“分顿法(Fenton)”的氧化反应程序(H2O2/Fe2+)可利用过氧化氢与亚铁离子于酸性条件下反应，衍生具强氧化能力的氢氧自由基(·OH)氧化有机物，亚铁离子被氧化成三价铁离子，故Fenton氧化反应程序同时兼具氢氧自由基氧化与铁盐混凝双重功能，是目前被认为可用来氧化有机化合物相对较为有效、简单且经济的方法之一。
研究时指出，增加亚铁剂量将使COD和色度去除率提高，氧化反应决定于亚铁离子与温度，若以Fenton法处理人工染整废水与实厂二级出流水指出过量亚铁将于混凝阶段有再溶出现象，使COD及色度去除率降低。
过氧化氢为Fenton氧化反应程序中(·OH)主要来源，固定亚铁离子添加量，亚铁离子与等莫耳过氧化氢反应生成等量(·OH)，当过氧化氢添加量高于亚铁离子时，残留过氧化氢可与反应过程中所生成的三价铁进行反应生成亚铁。
当过氧化氢添加过多时，亦会竞争(·OH)而降低有机物氧化能力。于Fenton系统中[Fe2+]<<[H2O2]时，Fenton法所产生的氢氧自由基会与过氧化氢反应产生(HOO·)及一系列反应，最后(HOO·)会被Fe3+氧化而释出氧分子，过量的过氧化氢残余，将消耗COD分析用的氧化剂重铬酸钾(K2Cr2O7)造成COD值增加。
因此，针对上述氧化还原反应特性，如何提供一种可以有效将复杂的有机物质如碳水化合物、蛋白质、脂质、纤维素等大分子有机物质被细菌进行代谢作用的废水处理方法，进而达到降解COD的目的，长久以来一直是学术界及产业界所亟欲解决的课题。
发明内容
本发明即在提供一种可以有效将复杂的有机物质如碳水化合物、蛋白质、脂质、纤维素等大分子有机物质被细菌进行代谢作用的废水处理方法。
本发明的废水处理方法，基本上包括下列两种基本操作型态。
本发明第一种基本操作型态的废水处理方法，基本上包括下列步骤：(a)提供一酸化槽，且于该酸化槽中加入供用以产生水解酸化反应的水解自主化菌；(b)提供一发酵槽，且于该发酵槽中加入用以产生分解乙酸反应的醋酸化甲烷生成菌；(c)将经过分顿法氧化反应后的废液导入该酸化槽中，并停留预定的时间，使对废液进行水解酸化处理；(d)将经该酸化槽完成水解酸化处理的废液导入该发酵槽中，并停留预定的时间，使对废液进行甲烷化处理；(e)将经该发酵槽完成甲烷化处理的废液导入一沉淀槽中，并停留预定时间，使废液中的污泥沉淀后，即可分别将经过处理的废液及污泥分开进行后续的排放处理。
本发明在上揭第一种基本操作型态下，可由酸化槽及发酵槽构成一两项式厌氧发酵消化系统，首先将含有机物的废液导入酸化槽中，利用酸化槽中的水解酸化菌进行水解酸化处理，于水解过程中将复杂的有机物质如碳水化合物、蛋白质、脂质、纤维素等大分子有机物质，经由水解菌或发酵菌(fermentativebacteria)分泌细胞外酵素(extracellularenzymes)分解大分子物质变成小分子物质，以利有机物质被细菌进行代谢作用；于酸化过程中将溶解性有机物被酸化菌转换成有机酸、乙醇、氢及二氧化碳等，产氢乙酸生成菌(hydrogen-producingacetogenicbacteria)主要将有机酸、醇类转换成醋酸及H2。接着，完成水解酸化后的废液再导入发酵槽中，用醋酸化甲烷生成菌(aceticlasticmethanogens)分解乙酸形成CH4及CO2来降解COD。
本发明第二种基本操作型态的废水处理方法，基本上包括下列步骤：(a)提供一透过分顿法进行氧化反应的分顿法废水处理设备；(b)提供一酸化槽，且于该酸化槽中加入供用以产生水解酸化反应的水解自主化菌；(c)提供一发酵槽，且于该发酵槽中加入用以产生分解乙酸反应的醋酸化甲烷生成菌；(d)将有机废水导入该分顿法废水处理设备进行氧化反应；(e)将经该分顿法废水处理设备完成氧化反应后的废液导入该酸化槽中，并停留预定的时间，使对废液进行水解酸化处理；(f)将经该酸化槽完成水解酸化处理的废液导入该发酵槽中，并停留预定的时间，使对废液进行甲烷化处理；(g)将经该发酵槽完成甲烷化处理的废液导入一沉淀槽中，并停留预定时间，使废液中的污泥沉淀后，即可分别将经过处理的废液及污泥分开进行后续的排放处理。
本发明在上揭第二种基本操作型态下，可由酸化槽及发酵槽构成一两项式厌氧发酵消化系统，首先由分顿法废水处理设备对有机废水进行氧化反应处理，接着将经过分顿法废水处理设备完成氧化反应后的废液导入酸化槽中，利用酸化槽中的水解酸化菌进行水解酸化处理，于水解过程中将复杂的有机物质如碳水化合物、蛋白质、脂质、纤维素等大分子有机物质，经由水解菌或发酵菌(fermentativebacteria)分泌细胞外酵素(extracellularenzymes)分解大分子物质变成小分子物质，以利有机物质被细菌进行代谢作用；于酸化过程中将溶解性有机物被酸化菌转换成有机酸、乙醇、氢及二氧化碳等，产氢乙酸生成菌(hydrogen-producingacetogenicbacteria)主要将有机酸、醇类转换成醋酸及H2。接着，完成水解酸化后的废液再导入发酵槽中，用醋酸化甲烷生成菌(aceticlasticmethanogens)分解乙酸形成CH4及CO2来降解COD。
在上揭两种基本操作型态下，所述酸化槽的操作温度控制在常温；ph值为4～5；水力停留时间为5天。
在上揭两种基本操作型态下，所述发酵槽的操作温度控制在55℃；ph值为7～8；水力停留时间为5天。
具体而言，本发明所揭露的废水处理方法，可提供一两项式厌氧发酵消化系统，有效将有机废液当中复杂的有机物质如碳水化合物、蛋白质、脂质、纤维素等大分子有机物质，经由水解菌或发酵菌(fermentativebacteria)分泌细胞外酵素(extracellularenzymes)分解大分子物质变成小分子物质，以利有机物质被细菌进行代谢作用，并且进一步以甲烷化处理，使用醋酸化甲烷生成菌(aceticlasticmethanogens)分解乙酸形成CH4及CO2，达到降解COD的功效。
附图说明
图1为本发明第一种基本操作型态的步骤流程图。
图2为本发明第一种基本操作型态下废液的流向示意图。
图3为本发明第二种基本操作型态的步骤流程图。
图4为本发明第二种基本操作型态下废液的流向示意图。
图号说明：
10酸化槽
20发酵槽
30沉淀槽
40分顿法废水处理设备。
具体实施方式
本发明主要提供一种可以有效将复杂的有机物质如碳水化合物、蛋白质、脂质、纤维素等大分子有机物质被细菌进行代谢作用的废水处理方法；于实施时，本发明的废水处理方法，可以针对经过分顿法氧化反应后的废液在进行发酵消化处理；或针对尚未进行任何氧化反应处理的废水进行分顿法氧化反应及发酵消化处理。
如图1及图2所示，本发明的废水处理方法，使用于已经过分顿法氧化反应后的废液在进行发酵消化处理的操作形态下，基本上包括下列步骤。
(a)提供一酸化槽10，且于该酸化槽10中加入供用以产生水解酸化反应的水解自主化菌。
(b)提供一发酵槽20，且于该发酵槽20中加入用以产生分解乙酸反应的醋酸化甲烷生成菌。
(c)将经过分顿法氧化反应后的废液导入该酸化槽10中，并停留预定的时间，使对废液进行水解酸化处理；于实施时，所述酸化槽10的操作温度控制在常温；ph值为4～5；水力停留时间为5天为佳。
(d)将经该酸化槽10完成水解酸化处理的废液导入该发酵槽20中，并停留预定的时间，使对废液进行甲烷化处理；于实施时，所述发酵槽20的操作温度控制在55℃；ph值为7～8；水力停留时间为5天为佳。
(e)将经该发酵槽20完成甲烷化处理的废液导入一沉淀槽30中，并停留预定时间，使废液中的污泥沉淀后，即可分别将经过处理的废液及污泥分开进行后续的排放处理。
本发明在上揭图1及图2所示的操作型态下，可由酸化槽10及发酵槽20构成一两项式厌氧发酵消化系统，首先将含有机物的废液导入酸化槽10中，利用酸化槽10中的水解酸化菌进行水解酸化处理，于水解过程中将复杂的有机物质如碳水化合物、蛋白质、脂质、纤维素等大分子有机物质，经由水解菌或发酵菌(fermentativebacteria)分泌细胞外酵素(extracellularenzymes)分解大分子物质变成小分子物质，以利有机物质被细菌进行代谢作用；于酸化过程中将溶解性有机物被酸化菌转换成有机酸、乙醇、氢及二氧化碳等，产氢乙酸生成菌(hydrogen-producingacetogenicbacteria)主要将有机酸、醇类转换成醋酸及H2。接着，完成水解酸化后的废液再导入发酵槽20中，用醋酸化甲烷生成菌(aceticlasticmethanogens)分解乙酸形成CH4及CO2来降解COD。
如图3及图4所示，本发明的废水处理方法，使用于尚未进行任何氧化反应处理的废水进行分顿法氧化反应及发酵消化处理的操作形态下，基本上包括下列步骤。
(a)提供一透过分顿法进行氧化反应的分顿法废水处理设备40。
(b)提供一酸化槽10，且于该酸化槽10中加入供用以产生水解酸化反应的水解自主化菌。
(c)提供一发酵槽20，且于该发酵槽20中加入用以产生分解乙酸反应的醋酸化甲烷生成菌。
(d)将有机废水导入该分顿法废水处理设备40进行氧化反应。
(e)将经该分顿法废水处理设备40完成氧化反应后的废液导入该酸化槽10中，并停留预定的时间，使对废液进行水解酸化处理；同样的，所述酸化槽10的操作温度控制在常温；ph值为4～5；水力停留时间为5天为佳。
(f)将经该酸化槽10完成水解酸化处理的废液导入该发酵槽20中，并停留预定的时间，使对废液进行甲烷化处理；同样的，所述发酵槽20的操作温度控制在55℃；ph值为7～8；水力停留时间为5天为佳。
(g)将经该发酵槽20完成甲烷化处理的废液导入一沉淀槽30中，并停留预定时间，使废液中的污泥沉淀后，即可分别将经过处理的废液及污泥分开进行后续的排放处理。
本发明在上揭图3及图4所示的操作型态下，可由酸化槽10及发酵槽20构成一两项式厌氧发酵消化系统，首先由分顿法废水处理设备40对有机废水进行氧化反应处理，接着将经过分顿法废水处理设备40完成氧化反应后的废液导入酸化槽10中，利用酸化槽10中的水解酸化菌进行水解酸化处理，于水解过程中将复杂的有机物质如碳水化合物、蛋白质、脂质、纤维素等大分子有机物质，经由水解菌或发酵菌(fermentativebacteria)分泌细胞外酵素(extracellularenzymes)分解大分子物质变成小分子物质，以利有机物质被细菌进行代谢作用；于酸化过程中将溶解性有机物被酸化菌转换成有机酸、乙醇、氢及二氧化碳等，产氢乙酸生成菌(hydrogen-producingacetogenicbacteria)主要将有机酸、醇类转换成醋酸及H2。接着，完成水解酸化后的废液再导入发酵槽20中，用醋酸化甲烷生成菌(aceticlasticmethanogens)分解乙酸形成CH4及CO2来降解COD。
与传统现有技术相较，本发明所揭露的废水处理方法，可提供一两项式厌氧发酵消化系统，有效将有机废液当中复杂的有机物质如碳水化合物、蛋白质、脂质、纤维素等大分子有机物质，经由水解菌或发酵菌(fermentativebacteria)分泌细胞外酵素(extracellularenzymes)分解大分子物质变成小分子物质，以利有机物质被细菌进行代谢作用，并且进一步以甲烷化处理，使用醋酸化甲烷生成菌(aceticlasticmethanogens)分解乙酸形成CH4及CO2，达到降解COD的功效。
Claims (10)
1.一种废水处理方法，其特征在于，包括下列步骤：
(a)提供一酸化槽，且于该酸化槽中加入供用以产生水解酸化反应的水解自主化菌；
(b)提供一发酵槽，且于该发酵槽中加入用以产生分解乙酸反应的醋酸化甲烷生成菌；
(c)将经过分顿法氧化反应后的废液导入该酸化槽中，并停留预定的时间，使对废液进行水解酸化处理；
(d)将经该酸化槽完成水解酸化处理的废液导入该发酵槽中，并停留预定的时间，使对废液进行甲烷化处理；
(e)将该经该发酵槽完成甲烷化处理的废液导入一沉淀槽中，并停留预定时间，使废液中的污泥沉淀后，即可分别将经过处理的废液及污泥分开进行后续的排放处理。
2.如权利要求1所述的废水处理方法，其特征在于，该酸化槽的操作温度控制在常温。
3.如权利要求2所述的废水处理方法，其特征在于，该酸化槽的ph值为4～5；水力停留时间为5天。
4.如权利要求1所述的废水处理方法，其特征在于，该发酵槽的操作温度控制在55℃。
5.如权利要求4所述的废水处理方法，其特征在于，该酸化槽的ph值为7～8；水力停留时间为5天。
6.一种废水处理方法，其特征在于，包括下列步骤：
(a)提供一透过分顿法进行氧化反应的分顿法废水处理设备；
(b)提供一酸化槽，且于该酸化槽中加入供用以产生水解酸化反应的水解自主化菌；
(c)提供一发酵槽，且于该发酵槽中加入用以产生分解乙酸反应的醋酸化甲烷生成菌；
(d)将有机废水导入该分顿法废水处理设备进行氧化反应；
(e)将经过该分顿法废水处理设备完成氧化反应后的废液导入该酸化槽中，并停留预定的时间，使对废液进行水解酸化处理；
(f)将经该酸化槽完成水解酸化处理的废液导入该发酵槽中，并停留预定的时间，使对废液进行甲烷化处理；
(g)将该经该发酵槽完成甲烷化处理的废液导入一沉淀槽中，并停留预定时间，使废液中的污泥沉淀后，即可分别将经过处理的废液及污泥分开进行后续的排放处理。
7.如权利要求6所述的废水处理方法，其特征在于，该酸化槽的操作温度控制在常温。
8.如权利要求7所述的废水处理方法，其特征在于，该酸化槽的ph值为4～5；水力停留时间为5天。
9.如权利要求6所述的废水处理方法，其特征在于，该发酵槽的操作温度控制在55℃。
10.如权利要求9所述的废水处理方法，其特征在于，该酸化槽的ph值为7～8；水力停留时间为5天。
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