CN105565492A - 无污泥的废水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明有关于一种无污泥的废水处理系统，特别是指一种利用特殊形状及结构的生物巢作为固定床，使好氧及厌氧共存的情况下来净化废水，以达到无污泥的废水处理。本系统以生物膜法的接触氧化(曝气)方式，即将生物巢固定在接触曝气槽内，并送入适量的空气，使好氧性与厌氧性的菌体能同时共存、栖息而将污水净化。

Description

无污泥的废水处理系统

技术领域

本发明有关于一种无污泥的废水处理系统，其利用生物巢作为固定床，并藉由固定床使好氧与厌氧的菌体并存，用以分解废水处理中所产生的污泥。

背景技术

按，废水的处理相当繁复，其中，活性污泥处理的排水处理设备中所产生的剩余污泥。例如，将下水道污水处理厂或排泄物处理厂等下水道处理程序，以及从食品工厂或化学工业等制程所排出的排放水，以活性污泥处理的排水处理设备，对于废水内的污泥，处理的难度更高，且需耗费更多的成本。

因此，衍生有一种活性污泥法，主要由具有曝气槽或沉淀槽的活性污泥处理设备而产生的方法，其将排放水中的有机物藉由污泥中的微生物分解后，会产生使用过的剩余污泥，对于处理这类的剩余污泥或将其废弃时，目前较多被采用的方法是大型厌氧消化槽，在完全厌氧的状态下进行污泥的消化，而此方法中所使用的厌氧消化槽，必须具备强大的耐腐蚀性，所以必须添加大量的甲烷或硫化氢以及大型的瓦斯槽，因而产生出庞大的处理费用，即使投入如此庞大的费用，污泥减少率也只能达到40～50％，其整体效能不彰。

另一方面，还有一种污泥废弃处理方法，其将污泥大量焚烧使其脱水，但会产生戴奥辛等有毒气体或破坏环境的疑虑，所以需设置性能良好的焚化炉，加上焚烧时需要焚化用油，其处理成本甚高，此外，即使设置了性能良好的焚化炉，也无法完全消除对于戴奥辛等的疑虑，仍然还是无法达到无污染的处理污泥。

这些方法利用微生物、药剂、混磨机等来分解剩余污泥，然而废水被分解后的剩余污泥会产生新的问题－BOD(生化需氧量)，为了解决BOD的问题，必须再次加入活性污泥处理设备这类的复杂程序。为此，必须增设活性污泥处理设备或增加曝气量。因此，不仅是剩余污泥处理设备本身的设备费或药剂费、运转费用而已，活性污泥处理设备本身也会增加额外的运转费用，整体费用所费不赀。

发明人有鉴于处理污泥的费用甚高，于是乃极力苦思解决之道，并凭借本身的专业及多年来的工作经验，首创出一种无污泥的废水处理方法，其利用特殊结构的生物巢，使好氧及厌氧菌体能共生共存的平衡状态下，将污泥完全分解，且其设置成本低，而具极佳的经济效益。

发明内容

本发明有关于一种无污泥之废水处理系统，特别是指一种利用特殊形状及结构的生物巢作为固定床，使好氧及厌氧共存的情况下来净化废水，以达到无污泥的废水处理。本系统以生物膜法的接触氧化(曝气)方式，即将生物巢固定在接触曝气槽内，并送入适量的空气，此时，在接触曝气槽内的污水，因为反复循环地与生物巢接触，而在生物巢上形成生物膜，于此同时，该接触曝气槽内的废水是处于好氧性的状态，并在生物巢上逐渐地堆积生物膜，当生物膜堆积至一定厚度后，位于生物膜的内层就形成厌氧性层，供厌氧性菌体栖息，至于生物膜外侧则继续累积程更厚的生物膜，促使生物膜内层的厌氧性菌体的作用更加活跃，以持续在生物膜内部进行厌氧分解，藉由该好氧及厌氧菌体的共生共存的平衡状态下，将污水以不产生污泥而达到净化的处理，完全颠覆传统污水的处理方式，而为一理想的无污泥的废水处理系统，显已符合专利的要求。

附图说明

图1为本发明废水处理的流程图；

图2为本发明生物巢的立体图；

图3为本发明生物巢使用的示意图；

图4为本发明生物巢好氧菌体与厌氧菌体共存的示意图。

附图标记说明：11A场；12B场；13综合污水集中槽；131沉水式曝气机；132固液分离机；14第一pH中和槽；15调整槽；151楔形滤网；16第一流量计槽；17第二pH中和槽；18第一区接触曝气槽；19第二流量计槽；2生物巢；20第二区接触曝气槽；201生物膜；201A好氧菌体；201B厌氧菌体；21第三区接触曝气槽；22生物过滤沉淀槽；23生物接触过滤槽；24放流槽；25污泥消化分解槽；3鼓风机组。

具体实施方式

以下是实施例，但本发明的内容并不局限于这些实施例的范围。

首先，废水处理所使用的活性污泥法，其能从污水中去除溶解性的和胶体状态的可生化有机物，以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质，同时也能去除一部分磷素和氮素，也就是说经过活性污泥净化作用后的混合液进入二次沉淀池，混合液中悬浮的活性污泥和其他固体物质在这里沉淀下来与水分离，澄清后的污水作为处理水排出系统。经过沉淀浓缩的污泥从沉淀池底部排出，其中大部分作为接种污泥回流至曝气池，以保证曝气池内的悬浮固体浓度和微生物浓度；增殖的微生物从系统中排出，称为「剩余污泥」，尤其废水污染物大部分从污水中转移到这些剩余污泥中，简言之，该活性污泥法利用微生物「吃掉」污水中的有机物，使污水变成干净的水。

然而，活性污泥法的污泥全部都是浮游性，并以同一方向运转，所以与空气的接触较差，若能将污泥固定在某一定点上，就可增加其与空气的接触；此外，一般的活性污泥法仅以好氧菌体来分解有机物，其实厌氧菌体更具有分解高分子有机物的能力，因此，本发明除了藉由好氧菌体分解有机物的特色外，更利用厌氧菌体的特性将附着于固定床上的污泥予以分解，不仅加速分解污泥的效能，并达到无污泥的废水处理。

有关废水处理的流程，请参阅图1所示，其主要系将废水统整于A场11及B场12做集中处理，再依其流量、pH值、COD值、温度分别汇集于各槽，再依一定行径进行曝气预处理，以控制其pH值于一定范围内及COD值、温度在一定数值以下，以利于后续处理操作的稳定性，而控制进入处理的水质标准为pH6～8之间、COD值4000～5000mgl/1、温度35℃以下，其中，综合污水集中槽13收集由A场11及B场12的废水，槽内有曝气装置，当将废水收集至指定水位后，就会由沉水式曝气机131将废水出至后续的处理设备，其功用综合A场及B场的废水，并确认综合后废水的COD值在5000mgl/1以下，用以定时测定COD值，且该废水经由综合污水集中槽13内的固液分离机132，利用振动将废水中粗大的悬浮物体以滤网作物理发筛选去除，然后依序经过第一pH中和槽14、调整槽15、第一流量计槽16、第二pH中和槽17、第一区接触曝气槽18、第二流量计槽19、第二区接触曝气槽20、第三区接触曝气槽21、生物过滤沉淀槽22、生物接触过滤槽23及放流槽24，且于每一槽内皆与鼓风机组3连通，藉以输送空气，以利于菌种的生存。

接着，请仍然参阅图1并配合图2所示，当废水进入第一pH中和槽14时，将通过固液分离机132的废水进行酸碱中和，以调整pH值，将PH值控制在6.5-7.5之间，以利后续处理，因为pH值过高或过低都会影响生物菌种的存活，而废水再由第一pH中和槽14进入调整槽15，该槽内设有曝气装置，在此作曝气调整，将流入的废水水量及水质作均一化，且调整槽15内设有楔形滤网151，能将废水中较细的悬浮固体去除，然后进入第一流量计槽16，该槽作废水量的控制，使将进入后续接触曝气槽的废水流量在此控制调整，当废水进入第二pH中和槽17时，再做一次酸碱中和以及pH值的微调控制，使进入接触曝气槽后的废水的pH值能维持在一定的范围内，接着将废水送至第一区接触曝气槽18，特别在槽内设有特殊设计的生物巢2，能通过附着在生物巢2上的好氧性菌与厌氧性菌的共存净化作用，使废水中的污浊消化分解而达到废水净化的作用，将废水的COD值从3000mgl/1降至2000mgl/1；

此时，再将废水送入第二流量计槽19，藉以将废水做第二次的废水量控制，并在控制流量下进入第二区接触曝气槽20，此区是生物处理最重要的阶段，位于槽内亦设置有生物巢2(如图2所示)，再通过以不使生物巢2剥落的适量曝气，达到净化水质的功能，且此区生物膜生长迅速、膜厚增加、生物相安定以及净化稳定，经过此区的接触曝气处理将使废水的COD值从2000mgl/1降至1000mgl/1，接着，该废水再进入第三区接触曝气槽21，此区做进一步稳定处理，装置曝气类似前两区曝气槽，但曝气量稳定，使废水色泽逐渐变清，生物相安定，而能将COD值从1000mgl/1降至500mgl/1；

接着，将废水排入生物过滤沉淀槽22，因为废水依序流经各曝气槽，而受曝气的影响，导致些微生物膜剥落，产生有悬浮的固体，并藉由该槽进行沉降分离作用，将生物膜剥落的悬浮固体沉降至槽底，避免体积大的悬浮固体流入生物接触过滤槽23而造成阻塞，且将该沉降的悬浮固体回流至综合污水集中槽13，以作为第一区接触曝气槽18的菌种；

而由生物过滤沉淀槽22溢流而来的废水，仍然含有极微量细小的悬浮固体及一些未消化分解的有机物，此时，将废水输送至生物接触滤过槽23内，进行吸着捕捉的生化处理，在此槽的生物巢2(如图2所示)所产生的生物膜不可太厚太多，以免产生污泥伴随着流水排出，造成水质不合排放标准，所以经吸收捕捉的悬浮固体有机物则回流至污泥消化分解槽25，再进行消化分解，使COD值从500mgl/1降至300mgl/1；

最后，将上述流程处理后的放流水，排放至放流槽24，再输送至处理场，而该放流水的设计标准为pH：6.0-9.0、COD：350mgl/1、BOD：200mgl/1、SS：50mgl/1，因此，藉由本发明的生物巢2(如图2所示)在第一区接触曝气槽18、第二区接触曝气槽20及第三区接触曝气槽21产生的生物膜，进行分解剩余污泥，使放流水的pH值及COD值降低，而达到净化水质的作用。

此外，在生物接触过滤槽23中，若有微细的悬浮固体或污泥存在时，则能利用气过器回流至污泥消化分解槽25来消化分解，同时为防止废水水质有大变动而引起冲击，导致生物膜剥落，所以将此槽以生物处理消化分解剥落的污泥，经消化分解的废水回流至综合污水集中槽13或第一区接触曝气槽18。

因此，该废水于处理过程中，特别利用球形的生物巢2来处理剩余污泥的问题，请仍然参阅图2并配合图3所示，而在第一区接触曝气槽18、第二区接触曝气槽20及第三区接触曝气槽21内设有生物巢，并使其形成固定床，请再参阅图4所示，能作为好氧菌体201A及厌氧菌体201B共生共存的巢穴，然后藉由好氧菌体201A及厌氧菌体201B来分解有机物，其将废水反复循环地与生物巢2接触，而在生物巢2上形成生物膜201，于此同时，该接触曝气槽内的污水是处于好氧性的状态，并在生物巢2上逐渐地堆积生物膜201，当生物膜201堆积至一定厚度后，位于生物膜201的内层就形成厌氧性层，供厌氧菌体201B栖息，至于生物膜201外侧则继续累积成更厚的生物膜201，促使生物膜201内层的厌氧性菌体201B的作用更加活跃，以持续在生物膜201内部进行厌氧分解，藉由该好氧菌体201A及厌氧菌体201B的共生共存的平衡状态下反复进行，使废水以不产生污泥而达到净化的处理。

一般的活性污泥处理技术中，在沉淀池所堆积的污泥，部份必须回流处理，但回流污泥量的多寡、污水的基质和浓度以及季节气温、及物理环境的变化，时常发生净化作用的崩溃，产生污泥澎化(BULKING)现象的困扰，如果要回复净化作用极为不易，又相当耗费时间，此外，活性污泥法无法符合严格的放流水标准，如欲达到严格的标准，必须采用三级的处理设备，其建置费用相当庞大，根本不符处理的成本；而本发明将废水不同于一般的生物处理，而以固定式活性污泥生物净化，其特点说明如下：

在生物巢2上的生物膜201的胶质层对废水浮游分子的吸附性极佳且效率高，并具有高活性，所以处理后的放流水品质较高，可突破悬浮性污泥法处理后的出流水所含有机物质最低极限的瓶颈。

本发明的特殊设计的生物巢2有当大的表面积，所以处理系统内可保持更多量的生物膜201，同时亦可增加对悬浮物的贮留及捕捉能力，使处理后水质透视度增高。

大量的微生物附着于生物巢2表面，细胞停留时间长，可维持长时间的生物作用，使废水浮游分子分解更完全。

对有毒物质或抑制物质有适当程度的抵抗性，也就是说，对不良环境具有较高的忍受度，可构成对槽内细胞的保护作用，若有异常状况发生时，恢复至正常时的处理效果所需的操作时间较短，同时对于有机负荷、体积负荷以及缓冲能力的变化较大。

本发明较一般的物理或化学处理更具经济、实用、简单及可靠的优点，完全无需任何凝集材、沉淀剂等化学药品，同时因整个处理过程中可达到无污泥的净化作用，而无需再做任何后续的脱水、掩埋或焚化等处理，确实避免引起二次污染公害，其环保性极高。

本发明的生物巢2以塑料制成，请仍然图3及图4所示，其强度佳不易损坏，所以使用寿命极长，其空隙率介于95％-97％间，可达到全面散气式，并能以几乎不流动的方式浮在水面，而形成牢固的固定床，加上表面积大，可附着大量的生物膜201，以促进整体的效能，并藉由多个生物巢2的相互连接，同时配合生物巢2的浮力、重量及压力使其堆叠成团块状，使得进行曝气时固定床不会微动，以促进生物膜20的增长，此外，藉由生物巢2的结构设计，使得各生物巢2间只以点和线互相接触，能产生较高的空隙率，而易于剥离污泥以流入下一工程，尤其该生物巢2接触曝气槽中，水流成乱流而接触生物巢2，促使生物膜201较平均地附着于任意面，所以生物膜201附着会较薄，以保持较佳的气流效果，使剥离的污泥具有良好的沉淀性，使剩余污泥量能完全分解。故本发明能达到无污泥的净化水质，避免处理剩余污泥所产生的庞大费用，且其建置成本低，处理效能相当理想，加上使用维护成本低，而具极佳的经济效益，当已符合专利要件，爰依法提出专利申请。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种无污泥的废水处理系统，其主要是将废水统整于A场及B场做集中处理，再依其流量、pH值、COD值、温度分别汇集于各槽，再依一定行径进行曝气预处理，以控制进入处理的水质标准为pH6～8之间、COD值4000～5000mgl/1、温度35℃以下，其中，综合污水集中槽收集由A场及B场的废水，槽内有曝气装置，当将废水收集至指定水位后，就会由沉水式曝气机将废水出至后续的处理设备，其功用是综合A场及B场的废水，并确认综合后废水的COD值在5000mgl/1以下，用以定时测定COD值，且该废水经由综合污水集中槽内的固液分离机，利用振动将废水中粗大的悬浮物体以滤网作物理发筛选去除，然后依序经过第一pH中和槽、第一流量计槽、第二pH中和槽、第一区接触曝气槽、第二流量计槽、第二区接触曝气槽、第三区接触曝气槽、生物过滤沉淀槽、生物接触过滤槽及放流槽，且于每一槽内皆与鼓风机组连通，藉以输送空气，以利于菌种的生存，

其特征在于：在该第一区接触曝气槽、该第二区接触曝气槽及该第三区接触曝气槽内设有生物巢，并使其形成固定床，以作为好氧菌体及厌氧菌体共生共存的巢穴，然后藉由好氧菌体及厌氧菌体来分解有机物，其将废水反复循环地与生物巢接触，而在生物巢上形成生物膜，于此同时，该接触曝气槽内的污水是处于好氧性的状态，并在生物巢上逐渐地堆积生物膜，当生物膜堆积至一定厚度后，位于生物膜的内层就形成厌氧性层，供厌氧性菌体栖息，至于生物膜外侧则继续累积成更厚的生物膜，促使生物膜内层的厌氧性菌体的作用更加活跃，以持续在生物膜内部进行厌氧分解，藉由该好氧及厌氧菌体的共生共存的平衡状态下反复进行，使废水以不产生污泥而达到净化的处理。

2.如权利要求1所述无污泥的废水处理系统，其中，该生物巢为塑料材质并呈球形，且其空隙率介于95％-97％间，能达到全面散气式，并能以几乎不流动的方式沉浮在水里，而形成牢固的固定床。