CN112299497A - 处理生物废水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明关于一种处理生物废水的方法，包括下列步骤：(1)提供一第一反应槽；(2)将该生物废水及一含镁的结晶药剂分别加入该第一反应槽内混合为一第一反应溶液；(3)使该第一反应溶液于该第一反应槽内循环流动并生成结晶及一流体部分；其中，该生物废水含有磷，该第一反应溶液的酸碱值维持于7.5至11，且该第一反应溶液中的镁及磷的摩尔浓度比值维持于0.5至2。

Description

处理生物废水的方法
技术领域
本发明有关于一种处理生物废水的方法。
背景技术
生物废水若未经处理即排放于沟渠中，将导致河道、湖泊或水库污染、富氧化及发臭等问题，甚至造成饮用水的污染。目前畜牧废水处理的方式，主要利用固液分离机将畜牧废水中的固形物分离并可经除臭、发酵后做堆肥；液体部分则经厌气处理及好气处理，以使大量微生物分解有机物，而可供灌溉或排放。
然而，上述的处理方法操作管理不易，若一时疏忽或管理不当，经处理后的废水仍有超过排放标准的疑虑。此外，该处理方法并无法将废水中的无机离子，例如氮、磷等加以回收，进行具经济价值的利用。
流体化床结晶(Fluidized Bed Crystallization,FBC)废水处理技术为利用担体(如硅砂、砖粉等)做为结晶核种，通过酸碱值的调整、药剂的添加及流速的控制，使固体颗粒产生流体化现象，进而使过饱和的待处理液体中的污染物在担体表面产生结晶，而形成可回收再利用的颗粒以达到废弃物减量的目的。然而，前述的流体化床结晶废水处理技术需以具活性表面的担体做为结晶核种，因此晶体的纯度不佳，不利于后续的再利用。
因此，有必要提供一种新颖且具有进步性的处理生物废水的方法，以解决上述的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种处理生物废水的方法，可提高处理效率且可生成高纯度的结晶以回收再利用。
为达成上述目的，本发明提供一种处理生物废水的方法，包括下列步骤：(1)提供一第一反应槽；(2)将该生物废水及一含镁的结晶药剂分别加入该第一反应槽内混合为一第一反应溶液；(3)使该第一反应溶液在该第一反应槽内循环流动并生成结晶及一流体部分；其中，该生物废水含有磷，该第一反应溶液的酸碱值维持于7.5至11，且该第一反应溶液中的镁及磷的摩尔浓度比值维持于0.5至2。
更进一步地，该第一反应槽为使用一流体化床反应槽，该第一反应槽包括一上段、一下段及一可连通该上段与该下段的回流管路；该生物废水及该结晶药剂分别加入该下段。
更进一步地，该第一反应槽另包括至少一设于该上段与该下段之间的水流分配器，该第一反应溶液自该下段通过该至少一水流分配器流动至该上段，再通过该回流管路回流至该下段进行循环。
更进一步地，该第一反应溶液向上流动的速率介于5至35公尺/小时。
更进一步地，该生物废水另在步骤(2)前进行厌氧处理。
更进一步地，另包括下列步骤：
提供一第二反应槽，该第二反应槽与该第一反应槽通过一连通管路相连通；
使该流体部分通过该连通管路加入该第二反应槽，并将该结晶药剂加入该第二反应槽与该流体部分混合为一第二反应溶液；
使该第二反应溶液在该第二反应槽内循环流动并生成结晶。
更进一步地，该生物废水另含有钾，该第二反应溶液中的镁、钾及磷的摩尔浓度比定义为X：Y：Z，当Y值为1时，X及Z的值分别介于1至2。
更进一步地，该第一反应溶液的酸碱值维持于7.5至9，该第二反应溶液的酸碱值维持于9至11。
更进一步地，该第一反应槽及该第二反应槽生成的该结晶分别包括磷酸铵镁(Magnesium ammonia phosphate hexhydrate,MAP)及磷酸钾镁(Magnesium potassiumphosphate hexahydrate,MPP)至少其中一者。
更进一步地，该第一反应槽及该第二反应槽的底部各设有一出料口，该结晶可自该出料口排出。
更进一步地，另包括下列步骤：提供一第二反应槽，该第二反应槽与该第一反应槽通过一连通管路相连通；使该流体部分通过该连通管路加入该第二反应槽，并将该结晶药剂加入该第二反应槽与该流体部分混合为一第二反应溶液；使该第二反应溶液在该第二反应槽内循环流动并生成结晶；其中该第二反应槽使用一流体化床反应槽，该第二反应槽包括一上段、一下段及一可连通该上段与该下段的回流管路；该流体部分及该结晶药剂分别加入该下段；该第二反应槽另包括至少一设于该上段与该下段之间的该水流分配器，该第二反应溶液自该下段通过该至少一水流分配器流动至该上段，再通过该回流管路回流至该下段进行循环；该第一反应溶液及该第二反应溶液向上流动的速率皆介于5至35公尺/小时；该生物废水另含有钾，该第二反应溶液中的镁、钾及磷的摩尔浓度比定义为X：Y：Z，当Y值为1时，X及Z的值分别介于1至2；该第一反应溶液的酸碱值维持于7.5至9，该第二反应溶液的酸碱值维持于9至11；该第一反应槽及该第二反应槽生成的该结晶分别包括磷酸铵镁及磷酸钾镁至少其中一者；该第一反应槽及该第二反应槽的底部各设有一出料口，该结晶可自该出料口排出。
本发明的有益效果在于：
本发明的主要目的在于提供一种处理生物废水的方法，可提高处理效率且可生成高纯度的结晶以回收再利用。
附图说明
图1为本发明的一较佳实施例的装置示意图。
图2为本发明的一较佳实施例的另一装置示意图。
图3为本发明的一较佳实施例的流程方块图。
附图标记
1～6：步骤；10：第一反应槽；11：上段；12：下段；13,53：回流管路；14：水流分配器；15,54：出料口；20：生物废水；30：结晶药剂；40：第一反应溶液；41,71：结晶；42：流体部分；50：第二反应槽；51：上段；52：下段；60：连通管路；70：第二反应溶液。
具体实施方式
以下仅以实施例说明本发明可能的实施形式，然并非用以限制本发明所欲保护的范畴，合先叙明。
请参考图1至3，其显示本发明的一较佳实施例，本发明的处理生物废水的方法包括下列步骤：
(1)提供一第一反应槽10；(2)将该生物废水20及一含镁的结晶药剂30分别加入该第一反应槽10内混合为一第一反应溶液40；(3)使该第一反应溶液40在该第一反应槽10内循环流动并生成结晶41及一流体部分42；其中，该生物废水20含有磷，该第一反应溶液40的酸碱值维持于7.5至11，且该第一反应溶液40中的镁及磷的摩尔浓度比值维持于0.5至2。在本实施例中，该生物废水20含有氮、磷及钾，通过上述步骤，该生物废水20中的氮、磷及钾可形成结晶41，利于回收使用。
在本实施例中，该第一反应槽10使用一流体化床反应槽，该第一反应槽10包括一上段11、一下段12及一可连通该上段11与该下段12的回流管路13；该生物废水20及该结晶药剂30分别加入该下段12。在该第一反应槽10的径向上，该上段11的截面积较佳大于该下段12的截面积，可使流动至该上段11的该第一反应溶液40流速减缓，增加滞留时间且避免粒径较小的该结晶41流出。较佳地，该生物废水20另在步骤(2)前进行厌氧处理，提高该生物废水20消化分解的效率。
较佳地，该第一反应槽10另包括至少一设于该上段11与该下段12之间的水流分配器14，该第一反应溶液40自该下段12通过该至少一水流分配器14流动至该上段11，再通过该回流管路13回流至该下段12进行循环，可使较小的该结晶41产生流体化现象且其粒径可随循环时间拉长而增大。通过该至少一水流分配器14的设置，可使该第一反应溶液40的向上流速及浓度较平均，利于该结晶41的形成。该第一反应溶液40向上流动的速率较佳介于5至35公尺/小时，可生成粒径较均一的该结晶41。
通过反应条件的调控，例如该第一反应溶液40的酸碱值或/及镁及磷的摩尔浓度比值，所生成的该结晶41可包括磷酸铵镁(Magnesium ammonia phosphate hexhydrate,MAP)及磷酸钾镁(Magnesium potassium phosphate hexahydrate,MPP)至少其中一者，可作为肥料以便回收再利用。
请参考图2及图3，本发明的处理生物废水的方法，较佳可另包括下列步骤：(4)提供一第二反应槽50，该第二反应槽50与该第一反应槽10通过一连通管路60相连通；(5)使该流体部分42通过该连通管路60加入该第二反应槽50，并将该结晶药剂30加入该第二反应槽50与该流体部分42混合为一第二反应溶液70；(6)使该第二反应溶液70在该第二反应槽50内循环流动并生成结晶71。藉此，该流体部分42可进一步处理，提高氮、磷或钾的去除率与结晶率。
详细说，该第二反应槽50使用一流体化床反应槽，该第二反应槽50包括一上段51、一下段52及一可连通该上段51与该下段52的回流管路53；该流体部分42及该结晶药剂30分别加入该下段52。该第二反应槽50另包括至少一设于该上段51与该下段52之间的该水流分配器14，该第二反应溶液70自该下段52通过该至少一水流分配器14流动至该上段51，再通过该回流管路53回流至该下段52进行循环。该第一反应溶液40及该第二反应溶液70向上流动的速率皆介于5至35公尺/小时，可得到粒径较均一的该结晶41,71。
该第一反应槽10及该第二反应槽50生成的该结晶41,71可分别包括磷酸铵镁及磷酸钾镁至少其中一者。详细说，该第一反应溶液40的酸碱值维持于7.5至9，该第二反应溶液70的酸碱值维持于9至11，借此该第一反应槽10及该第二反应槽50可分别生成磷酸铵镁及磷酸钾镁的结晶41,71，可直接分开产生该结晶41,71，纯度较高。然，该第一及第二反应溶液的酸碱值亦可相同，可提高该生物废水的处理效率。较佳地，该第二反应溶液70中的镁、钾及磷的摩尔浓度比定义为X：Y：Z，当Y值为1时，X及Z的值分别介于1至2，可提高该第二反应溶液70中的钾及磷的去除率并提高磷酸钾镁的产率。该第一反应槽10及该第二反应槽50的底部各设有一出料口15,54，该结晶41,71可自该出料口15,54排出，以利后续回收使用。
通过上述的步骤，无需在该第一反应槽10或该第二反应槽50中加入异质担体即可生成高纯度的该结晶41,71，可有效处理该生物废水20且该结晶41,71可回收再利用。

Claims (11)

1.一种处理生物废水的方法，其特征在于，包括下列步骤：
(1)提供一第一反应槽；
(2)将该生物废水及一含镁的结晶药剂分别加入该第一反应槽内混合为一第一反应溶液；
(3)使该第一反应溶液于该第一反应槽内循环流动并生成结晶及一流体部分；
其中，该生物废水含有磷，该第一反应溶液的酸碱值维持于7.5至11，且该第一反应溶液中的镁及磷的摩尔浓度比值维持于0.5至2。
2.如权利要求1所述的处理生物废水的方法，其特征在于，该第一反应槽为使用一流体化床反应槽，该第一反应槽包括一上段、一下段及一可连通该上段与该下段的回流管路；该生物废水及该结晶药剂分别加入该下段。
3.如权利要求2所述的处理生物废水的方法，其特征在于，该第一反应槽另包括至少一设于该上段与该下段之间的水流分配器，该第一反应溶液自该下段通过该至少一水流分配器流动至该上段，再通过该回流管路回流至该下段进行循环。
4.如权利要求1所述的处理生物废水的方法，其特征在于，该第一反应溶液向上流动的速率介于5至35公尺/小时。
5.如权利要求1所述的处理生物废水的方法，其特征在于，该生物废水另在步骤(2)前进行厌氧处理。
6.如权利要求1至5任一项所述的处理生物废水的方法，其特征在于，另包括下列步骤：
提供一第二反应槽，该第二反应槽与该第一反应槽通过一连通管路相连通；
使该流体部分通过该连通管路加入该第二反应槽，并将该结晶药剂加入该第二反应槽与该流体部分混合为一第二反应溶液；
使该第二反应溶液在该第二反应槽内循环流动并生成结晶。
7.如权利要求6所述的处理生物废水的方法，其特征在于，该生物废水另含有钾，该第二反应溶液中的镁、钾及磷的摩尔浓度比定义为X：Y：Z，当Y值为1时，X及Z的值分别介于1至2。
8.如权利要求6所述的处理生物废水的方法，其特征在于，该第一反应溶液的酸碱值维持于7.5至9，该第二反应溶液的酸碱值维持于9至11。
9.如权利要求6所述的处理生物废水的方法，其特征在于，该第一反应槽及该第二反应槽生成的该结晶分别包括磷酸铵镁及磷酸钾镁至少其中一者。
10.如权利要求6所述的处理生物废水的方法，其特征在于，该第一反应槽及该第二反应槽的底部各设有一出料口，该结晶可自该出料口排出。
11.如权利要求3所述的处理生物废水的方法，其特征在于，另包括下列步骤：提供一第二反应槽，该第二反应槽与该第一反应槽通过一连通管路相连通；使该流体部分通过该连通管路加入该第二反应槽，并将该结晶药剂加入该第二反应槽与该流体部分混合为一第二反应溶液；使该第二反应溶液在该第二反应槽内循环流动并生成结晶；其中该第二反应槽使用一流体化床反应槽，该第二反应槽包括一上段、一下段及一可连通该上段与该下段的回流管路；该流体部分及该结晶药剂分别加入该下段；该第二反应槽另包括至少一设于该上段与该下段之间的该水流分配器，该第二反应溶液自该下段通过该至少一水流分配器流动至该上段，再通过该回流管路回流至该下段进行循环；该第一反应溶液及该第二反应溶液向上流动的速率皆介于5至35公尺/小时；该生物废水另含有钾，该第二反应溶液中的镁、钾及磷的摩尔浓度比定义为X：Y：Z，当Y值为1时，X及Z的值分别介于1至2；该第一反应溶液的酸碱值维持于7.5至9，该第二反应溶液的酸碱值维持于9至11；该第一反应槽及该第二反应槽生成的该结晶分别包括磷酸铵镁及磷酸钾镁至少其中一者；该第一反应槽及该第二反应槽的底部各设有一出料口，该结晶可自该出料口排出。
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