TW201348146A - 廢水生物處理法 - Google Patents

Abstract

一種廢水生物處理法，包含：(a)從一廢水處理系統取得一活性污泥；(b)將該活性污泥塗抹在一固態培養基的表面，以純化並分離該活性污泥中的菌體；(c)從該固態培養基上篩選出一絮凝菌體，該絮凝菌體的表面具有膠狀物；(d)將該絮凝菌體接種至一液態培養基中，以培養得一第一生物絮凝劑；以及(e)將該第一生物絮凝劑投置入該廢水處理系統中，以進行絮凝沉澱處理。藉此，不但能夠高產率、低成本地培製得絮凝活性良好、穩定的生物絮凝劑，還能獲得良好的廢水處理成效，並有效降低廢水處理成本。

Description

廢水生物處理法

本發明是有關於一種廢水處理法，特別是指一種廢水生物處理法。

生物絮凝劑，是微生物本身或微生物生長過程所產生的代謝產物，主要成分為纖維素、蛋白質、糖蛋白、多糖和脫氧核糖核酸，透過表面具有較高電荷或較強親水性，能夠絮凝、沉澱水體中的懸浮顆粒、菌體細胞及膠體粒子，尤其是，相較於其他常用的絮凝劑，生物絮凝劑還具有高效率、安全無毒、環保、易生物降解、適用範圍廣、用量少，且價格低等優點。

另從目前國內外對於生物絮凝劑的應用研究可知，對於廢水中的BOD、TOC、CN、COD、懸浮物質、重金屬、濁度、色度與油脂等，生物絮凝劑都能表現出相當優異且穩定的去除效果，得以運用在畜產廢水、石化廢水、染整廢水、食品加工廢水、乳化廢水、給水飲用水...的絮凝沉澱處理，以及改善活性污泥之性能。

不過，在生物絮凝劑的製備上，必須先篩選出絮凝菌種，通常是以固體培養基進行初篩，再以發酵培養基進行複篩，然後用高嶺土懸浮液檢驗絮凝效果，顯見此篩選方式工作量大且效率低，而於篩選出絮凝菌種後，培養成本也相當可觀，故對於實現生物絮凝劑之大量生產而言，生產率低、生產成本高乃是亟待解決的問題，否則將會對其 在廢水處理應用上造成限制。

因此，本發明之目的，即在提供一種能快速、高產率、低成本地培養得生物絮凝劑，並藉以獲得良好廢水絮凝沉降效果之廢水生物處理法。

於是，本發明之廢水生物處理法，包含：(a)從一廢水處理系統取得一活性污泥；(b)將該活性污泥塗抹在一固態培養基的表面，以純化並分離該活性污泥中的菌體；(c)從該固態培養基上篩選出一絮凝菌體，該絮凝菌體的表面具有膠狀物；(d)將該絮凝菌體接種至一液態培養基中，以培養得一第一生物絮凝劑；以及(e)將該第一生物絮凝劑投置入該廢水處理系統中，以進行絮凝沉澱處理。

本發明之功效在於，從該廢水處理系統取得活性污泥後，通過直接觀察固態培養基上，從活性污泥分離出之菌體表面是否形成膠狀物的方式，能快速篩選出具有良好絮凝活性的菌體，並經培養製得絮凝活性良好、穩定、產率高且成本低的生物絮凝劑，進而用以對該廢水處理系統之廢水進行絮凝沉降處理時，能達到良好的處理成效，並降低處理成本。

本發明之廢水生物處理法，是依序包含步驟(a)至步驟(h)：

在步驟(a)，是從一廢水處理系統取得一活性污泥，以作為絮凝菌體來源。於此，該廢水處理系統指的是宏遠興 業股份有限公司廢水場，而該活性污泥是取自於該廢水處理系統之一活性污泥單元的一活性污泥池(曝氣槽)。

在步驟(b)，使用接種環沾取少許的活性污泥，並採用劃線法將活性污泥塗抹在一固態培養基(平碟)的表面，以純化並分離該活性污泥中的菌體。

所使用的固態培養基，是包含12g的洋菜、5g的牛肉萃取物、10g的葡萄糖、2g的磷酸二氫鉀(KH₂PO₄)，以及5g的磷酸氫二鉀(K₂HPO₄)。

在步驟(c)，採集之活性污泥經純化培養後，以光學顯微鏡直接觀察該固態培養基表面的菌體形態，並篩選表面具有膠狀物的菌體，以作為絮凝菌體。

所指菌體表面的膠狀物，是菌體於生長過程所排出的代謝產物，主要成分為纖維素、蛋白質、糖蛋白、多糖與脫氧核糖核酸。再者，該絮凝菌體為真菌(如酵母菌)、細菌，或此等之一組合。

在步驟(d)，將所篩選出的絮凝菌體，以植菌棒沾黏並接種至一裝有15 ml液態培養基的三角錐瓶中，並在溫度35℃條件下培養3~4天，便能培養得一第一生物絮凝劑，其體積為15 ml，菌體濃度為800 ml/g。

其中，該液態培養基包含5g的牛肉萃取物、10g的葡萄糖、2g的磷酸二氫鉀(KH₂PO₄)，以及5g的磷酸氫二鉀(K₂HPO₄)，且其初始酸鹼值為7。

在步驟(e)，將所培養得之該第一生物絮凝劑，投置入該廢水處理系統之一混凝膠凝池的放流水(已使用硫酸鋁 混凝處理過)中，以予進行絮凝沉澱處理。

在步驟(f)，取該第一生物絮凝劑，與該活性污泥單元之一生物沉澱池(終沉池)的放流水混合，二者的混合體積比值是介於0.01~0.02之間，經3~4天的培養後，以製得一第二生物絮凝劑，其體積為5公升，所含絮凝菌體濃度是介於300~380 mg/l之間。

所指生物沉澱池的放流水，其COD值是介於220~280mg/l之間，於後會繼續導進入該混凝膠凝池中，透過加入硫酸鋁作為混凝劑，以沉澱去除其中的膠體顆粒與懸浮顆粒。

在步驟(g)，取該第二生物絮凝劑與該生物沉澱池(終沉池)的放流水(約8~9 tons)，使二者以體積比值介於0.01~0.02之間的條件，於該廢水處理系統的一大型培養槽中進行混合，另於該大型培養槽中添加入葡萄糖(或糖蜜)、尿素與磷，其中葡萄糖的用量是介於10~20公斤、尿素的用量為50g，且磷的用量是小於1g，並同時進行曝氣，確保培養系統的溶氧值是大於2mg/l，經3~4天的培養後，以能獲得一第三生物絮凝劑，其重量為10公噸，所含絮凝菌體濃度是介於300~380mg/l之間。

在步驟(h)，將所培養得之該第三生物絮凝劑，投置入該混凝膠凝池的出流水中，以予進行絮凝沉澱處理。

本發明將就以下實施例作進一步說明，但應瞭解的是，該實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。

<絮凝菌體的篩選結果>

經採用劃綫分離法，配合光學顯微鏡之觀察，是從宏遠興業股份有限公司廢水場的活性污泥中篩選到4株表面有膠狀物的絮凝菌體，進一步以分光光度計偵測第一生物絮凝劑於波長505nm(測菌絲菌體)、560nm(測酵母菌)、600nm(測細菌)下的吸收值，結果顯示，於波長505nm下有最高吸收值，於波長560nm、600nm下的吸收值相對較低，可知所篩選出的絮凝菌體為菌絲菌體、酵母菌與細菌，其中又以菌絲菌體濃度為最高。

<培養天數對第一生物絮凝劑合成的影響>

採集宏遠興業股份有限公司廢水場之混凝膠凝池的出流水，其是已經由硫酸鋁混凝處理過，並分別在6個燒杯(分別編號為No.1~6)中裝入100ml之混凝膠凝池的出流水。

接著，於No.2的燒杯中加入1ml的陰性助凝劑，另取步驟(d)三角錐瓶中經培養0天、3天、4天、5天的絮凝菌液1ml，分別加入No.3~6的燒杯中。

然後，經10分鐘的絮凝測試後，測定No.1~6之燒杯中之上澄液的COD值，其結果如[表1]所示。

由[表1]結果可知，培養3天、4天後的絮凝菌液(見No.4、5)，即該第一生物絮凝劑，對混凝膠凝池之出流水的絮凝效果較佳，且在絮凝測試進行2分鐘左右，燒杯內便已迅速形成膠羽沉降，推測此時絮凝菌體的生理狀況是屬於對數生長期與穩定期，所產生代謝產物因帶有負電荷離子，會以電性中和方式聚集混凝後表面帶正電的膠體粒子，以形成較大顆粒後沉降去除，故本發明所製成生物絮凝劑的培養天數是限定在介於3~4天之間，雖然，其絮凝成效並未優於使用陰性助凝劑者(見No.2)，但顯然已能讓放流水之COD值符合排放標準，證明以本發明所製成生物絮凝劑取代陰性助凝劑使用之可行性。

<第三生物絮凝劑的絮凝效果>

宏遠興業股份有限公司廢水場之混凝膠凝池的出流水，會繼續導入一浮除池中進行處理。

而第三生物絮凝劑，是以步驟(d)培養得之第一生物絮凝劑經步驟(f)、步驟(g)放大培養而得，用以完全取代陰性助凝劑(慢混)之使用，並直接加入上述浮除池中，所產生的絮凝成效如[表2]所示，可知在廢水場的實地操作上，本發明所製成的生物絮凝劑對於水體中的COD、SS也有良好的沉澱去除效果。

因此，本發明從取自該廢水處理系統之活性污泥分離出菌體後，以光學顯微鏡直接觀察菌體形態，便能快速篩選出表面形成膠狀物之菌體，以作為絮凝菌體，續經3~4天培養製得絮凝活性良好、穩定的生物絮凝劑，藉以能達到產率高、成本低等功效。

而且，在染整廢水處理流程中，將所製得的生物絮凝劑直接投置入該廢水處理系統之慢混階段中，顯見其確實可以完全或部分取代該廢水處理系統之慢混階段所使用的陰性助凝劑，如此一來，不但能讓該廢水處理系統之放流水品質符合排放標準，還能有效降低廢水處理成本。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (10)

1. 一種廢水生物處理法，包含：(a)從一廢水處理系統取得一活性污泥；(b)將該活性污泥塗抹在一固態培養基的表面，以純化並分離該活性污泥中的菌體；(c)從該固態培養基上篩選出一絮凝菌體，該絮凝菌體的表面具有膠狀物；(d)將該絮凝菌體接種至一液態培養基中，以培養得該第一生物絮凝劑；以及(e)將該第一生物絮凝劑投置入該廢水處理系統中，以進行絮凝沉澱處理。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之廢水生物處理法，其中，於步驟(b)，是採用劃線法，將該活性污泥塗抹在該固態培養基的表面，該固態培養基包含洋菜、牛肉萃取物、葡萄糖、磷酸二氫鉀，以及磷酸氫二鉀。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之廢水生物處理法，其中，於步驟(c)，是透過顯微鏡之觀察，來篩選出該絮凝菌體。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之廢水生物處理法，其中，於步驟(c)，該絮凝菌體為真菌、細菌，或此等之一組合。
5. 根據申請專利範圍第1至4項中任一項所述之廢水生物處理法，其中，於步驟(d)，該液態培養基的初始酸鹼值為7，培養溫度為35℃，培養時間是介於3~4天之間。
6. 根據申請專利範圍第5項所述之廢水生物處理法，其中，於步驟(d)，該液態培養基包含牛肉萃取物、葡萄糖、磷酸二氫鉀，以及磷酸氫二鉀。
7. 根據申請專利範圍第5項所述之廢水生物處理法，還包含一步驟(f)，將該步驟(d)培養得的第一生物絮凝劑，與該廢水處理系統之一活性污泥單元的放流水混合，以培養得一第二生物絮凝劑，該第一生物絮凝劑與該活性污泥單元之放流水二者的混合體積比值是介於0.01~0.02之間，培養天數是介於3~4天之間。
8. 根據申請專利範圍第7項所述之廢水生物處理法，還包含一步驟(g)，將該步驟(e)培養得的第二生物絮凝劑，與該活性污泥單元之放流水混合，並添加入葡萄糖、尿素與磷，同時進行曝氣，以培養得一第三生物絮凝劑，該第二生物絮凝劑與該活性污泥單元之放流水二者的混合體積比值是介於0.01~0.02之間，培養天數是介於3~4天之間。
9. 根據申請專利範圍第8項所述之廢水生物處理法，還包含一步驟(h)，是續將該第三生物絮凝劑投置入該廢水處理系統中，以進行絮凝沉澱處理。
10. 根據申請專利範圍第8項所述之廢水生物處理法，其中，於步驟(g)，該活性污泥單元之放流水的進水量是介於8~9公噸，葡萄糖的使用量是介於10~20公斤，尿素的使用量是50克，磷的使用量是小於1克，並控制該培養系統之溶氧值為2毫克/公升。