TWI333482B - - Google Patents

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九、發明說明： 【發明所屬之技術領域 本發明係關於一種處理養殖廢水之方法與上述方法所 使用之裝置。 【先前技術】 ' 污水處理時，一般可分為物理、化學與生物處理法， 而目前國内循環水養殖大多採用生物處理法，其中生物濟 • 床在應用上雖獲致不錯的效果，但其進行硝化處理往往伴 隨著驗劑添加、濾材逆洗與硝酸氮累積等相關問題須待解 決。 •因此’目前尚有以藻類進行污水之處理，係由於藻類 能以氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮等氮化合物做為其營養 源攝取吸收，亦能於行光合作用時提供水中之溶氧，進而 達到改善水質的功效（葉信平、鄭文騰、翁韶蓮、邱秋霞、 張文炳。1 996。泰國蝦養殖池循環水之研究。農委會漁業 _特刊58:87-H台北）。 ” 目前商業上直接應用藻類處理廢水僅有氧化塘和高率 * 藻池等，其中氧化塘的設計原理是維持池塘好氧狀態利 用好氡菌將廢水中有機物質分解，而藻類的作用為去除b〇d 和無機營養鹽（吳錦、劉洪岐、吳淑岱譯，都留信也著。 1 992。環境微生物。ρρ· 50-54，ρρ·64_65β科技圖書股份 有限公司。台北。）；高率藻池則是為獲得大量的藻類，並 °于' BOD和營養鹽[Oswald, W. J. 1978.微生物學手冊 5 1333482

% -m.% Handbook of miC;bi〇1^7Vnd Edition,

Volume Π ), A. I. Laskin and H. A. Lecheoalier, Eds., PP. 521-523、pp· 53卜 pp. 539-541. CRC 印製（CRC Press), 美國）。雖然氧化塘和高率藻池具有經濟有效的優點，但亦 存在著易受環境改變而不易維持單一優勢藻種和藻類自出 流水分離等問題（盧偉銘、盧重興、李季眉、陳伯中。1 993。

固定化藍綠藻處理含氮廢水之研究。第十八屆廢水處理技 術研討會論文集。台中。）；且上述之氧化塘與高率藻池於 循環廢水處理時，大多未使用固定化技術將藻類固定，而 有關固定化技術使用者，目前仍主要以批次式或連續未循 環再使用之相關基礎測試為主。 是以，為克服上述之問題，目前係利用固定化之技術， 而使固定之微生物易與放流水分離、微生物不易流失、外 來毒性物質對微生物的傷害減少、不需定期逆洗、處理效 率提高與可依廢水性質而有不同的微生物選擇等優點，而 使固定化處理廢水之研究逐漸受到重視。 利用單細胞微藻做固定化進行各種廢水處理，如去除 氮和磷等營養鹽、去除硝酸鹽、去除尿素等亦有相當多之 相關研究發表（Chevalier P. and J. de la NoUe. 1985. Biotechnology letters Garbisu, C. , J. M. Gil, M. J. Bazin, D. 0. Hall and J. L. Serra. 1991. Journal of Applied Phycology 2,：22\-2^A \ Mak, A. L. and M. D. Trevan. 1 988. Enzyme Microb. Technol. 1 0:207-21 3; Tam， N. F. Y. and Y. S. Wong. 2000. Environmental 6 1333482 r——^^ Ά修正 __11¾ 1〇7: 145-151);然而關於應用固定化藻類於水 產養殖方面相關文獻則仍相當少，且大多僅針對“批次 式”養殖時魚體排泄物之氨氮去除進行研究，而有關實際 應用在循環水系統研究則厥如。 【發明内容】 有鑑於實際應用在循環水系統研究之厥如，本發明係 利用固定化技術將藻類固定後，再搭配循環水系統之使 用’進一步達到處理養殖廢水之目的。 本發明係提供一種養殖廢水之處理方法，係包括： 提供一養殖槽、一與養殖槽連通之曝氣式廢水處理 槽、一連接在該養殖槽與該曝氣式廢水處理槽之抽水馬達 與一設置在該曝氣式廢水處理槽週邊之照明裝置； 放入經過固定化處理之藻類於該曝氣式廢水處理槽 中；及 開啟該抽水馬達，而使該養殖槽之培養液能夠流至該 曝氣式廢水處理槽進行氮化合物之去除後，再返回該養殖 槽中。 較佳地，該藻類係為綠藻。 較佳地，該綠藻係為小球藻。 較佳地’該小球藻濃度為100 χ 104至4000 X 1 〇4 cel ls/ml。更佳地，該小球藻濃度為12〇〇xl〇4cel ls/mi。 較佳地，該照明裝置係連續照射在該曝器式廢水處理 槽。 7 1333482

較佳地’該照明裝置係設在該曝器式廢水處理槽之兩 較佳地’該照明裝置之光照強度為1，〇〇〇至 15, OOOlux。更佳地’該照明裝置之光照強度為7, 7〇〇lux。 較佳地，該藻珠槽之水力停留時間（Hydraulic Residence Time ’ HRT)設定為1至6小時。更佳地，該藻 珠槽之水力停留時間（Hydraulic Residence Time，HRT)設 定為2小時。 另一方面，本發明k供一種養瘦廢水之處理裝置，係 包括：

一與養殖槽連通之曝氣式廢水處理槽，係提供複數之 一出水口而分別與該養殖

至該緩衝槽； 藻珠放置’且形成有一進水口與一 槽之出水口與進水口連接，且該曝 兩相鄰之槽室’其中一提供藻珠； 槽，且令該進水口在级你姑盆μ 、-連接在該養殖槽與該曝氣式廢水處理槽之抽水馬 達，係將該養殖槽内夕士立益4丄， 魏槽内之圪養液抽出後進入至該曝氣式廢水 處理槽；及 一設置在該曝氣式廢水處理槽週邊之照明t置，係照 射在該曝氣式廢水處理槽上。

S 較佳地，料Μ廢水處理再舖咬 一阻隔網，該阻隔網係防止雜物掉落該蒸珠槽中，且亦防 止薄珠由該藻珠槽中流出。 較佳地’該藻珠槽上鋪設之阻隔網係為尼龍網。 較佳地，該曝氣式廢水處理槽係、放置在高於該養殖槽 處’而使該曝氣式廢水處理槽内之水位高於該養瘦槽，: 能使該緩衝槽内之培養液回流至該養殖槽中。

年月

較佳地，該抽水馬達係為沉水馬達而放置在該養殖槽 中。 藉此，本發明係利用固定化蒸類之技術與搭配養殖廢 水之循環設計，而能不斷地處理養殖廢水，以達到改善水 質之目的，且進一步改善以往利用硝化濾床所會遭遇之問 題。 【實施方式】 本發明所使用之名詞「固定化處理」係指利用化學或 疋物理之方法限制細胞的移動或是封閉細胞於某一空間 内，並允許反覆的利用該細胞，且該細胞之生理活性未受 固定化之影響。其中固定化方式係包括：微膠囊法 (Containment)、擔體結合法（Attachment)、交聯法 (Cross-linking)、聚集法（Aggregati〇n)與膠體包覆法 (Entrapment) ’於本發明中係利用膠體包覆法將細胞包覆 在褐藻膠鈣中’但不應限制本發明之固定化處理為上述之 方式。 本發明所使用之名詞「水力停留時間（Hydraulic 9

Residence Time，HRT) /«. ,t ^ 又甫无 」廢水停留在曝氣式廢水處理 槽夺門於本發明中係利用馬達柚取培養液之流量控制 培養液停留在曝氣式廢水處理槽的時間。 本發月係由4殖槽、_與養殖槽連通之曝氣式廢水 、槽連接在該養殖槽與該曝氣式廢水處理槽之抽水 馬達與一設置在該曝翕 孔式廢水處理槽週邊之照明裝置；放 ^過^化處理U類於該曝氣式廢水處理槽中；及開 ==水馬達’而㈣培養“料液能錢至該曝氣式 ^水處理槽騎氮化合物之切後，再_料養槽中。 r驗果顯定化小球藻可有效去除循環水養殖系統中 鉍（NIL )與亞硝酸根離子 的丄料（㈣2 )，其於實際養殖試驗平 66^ 約為65與㈣，而平均切速率則分別約為 26. 61 與 48. 29 mg/dav。^ lL 丄 李 因此，本發明係實際應用在養殖 系，此上，處理後之廢水將 裝曝氣裝1，並覆蓋一尼用’且固定化藻池中加 化藻珠溢f ㈣阻I網於其頂端，以避免固定 本發明其他的特徵及優 事實及申請專利範圍。 ^見於下列較佳具體 實例 下列實施例用於示範說本 h + 〇·九、. +々 每些貫施例不以任 η方式意奴限制本發明之範 明的材料及方法。 t用於U如何實施本發 實施例1 :藻珠培養與固定 1 . 1藻類來源： 10 1333482 小球藻（sp.) 美博士提供。 ___lijt ，由水試所生物技術組蘇惠 1 · 2藻類培養： 以Bristol培養液進行培養，其成分如表 一 表- Bristol培養液配方[Stein JR 1973生理學方法手冊：培養方法與生長=件° (Handbook of Phycological Methods: Culture Methods and Growth Requirements.) pp.7-24·劍橋大學印製（Cambridge University Press),劍橋] 每940 ml之滅菌去離子水加入下列漢縮液l〇ml

NaN03 10 g/400 ml CaCl2 · 2H20 1 g/400 ml MgS04.7H20 3 g/400 ml k2hpo4 3 g/400 ml KH2PO4 7 g/400 ml NaCl 1 g/400 ml 1·3固定化藻珠之製作： 配製4%(w/v)的褐藻膠（Na_alginate)液1公升，並 於高壓滅菌釜中在121°C下滅菌30分鐘，待其冷卻後將等 體積之小球藻液加入褐藻膠液，即小球藻液比褐藻膠液為 1 : 1 ’並以磁石授拌器（Fargo MS-90)授拌約分鐘，使 其達均勻地混合。取含有小球藻的褐藻膠液倒入50 ml之 滴定管中’滴定入濃度5%氣化舞（CaC 12)液體内’每毫升之 褐藻膠混合液可形成20顆褐藻膠珠，其每顆藻珠直徑約為 5 mm，形成之藻珠靜置12小時後再以蒸餾水加以沖洗，以 去除殘餘之氯化鈣液。再將2公升固定為40000顆藻珠與 分別滅菌過的1公升之10倍遭度人工合成廢液、0.2公升 亞頌酸根離子（N〇2 )儲備溶液、2公升ί肖酸根離子（N〇3 )儲備 溶液及6.8公升去離子水一併加入15公升之壓克力桶置於 1333482 sa 9. is修立 年月日 __補充1 光照強度約4300 lux、溫度設定為25°C之恆溫恆濕槽（ΚΑΤΟ ♦ · + SE-23ECN)内進行培養，並以雙孔曝氣機（永享SF-8000)打 氣，其曝氣量為每孔3.0 1/min，待培養48小時將人工廢 液中銨（NH/)、亞硝酸根離子（N0O與硝酸根離子（N0O皆去 除後，以獲致高濃度小球藻之藻珠。 實施例2 :批次氮化合物去除試驗 2 · 1水質分析項目及方法 溫度、溶氧量（DO)、pH值、銨（NH/)、亞硝酸根離子（Ν0Γ) 與硝酸根離子（Ν0Γ)濃度，其各項量測方法如表一所示。量 測所得之數據，將再進一步進行統計分析，以了解小球藻 珠在各因子之下，對其去除氮化合物的影響。 表一各項水質量測方法表 項目 量測儀器 廠牌 量測方法 溫度 溶氧量感測器之 溫度量測功能 WTW 直接量測 溶氧量 溶氧量感測器 WTW 直接量測 pH值 酸驗值量測儀 SUNTEXTX-2 直接量測 NH/濃度 分光光度計 Spectronic 20 GENESYS 靛藍法 no2_濃度 分光光度計 Spectronic 20 GENESYS 分光光度計法 no3-濃度 分光光度計 Spectronic 20 GENESYS 馬錢子法 2 . 2銨（NH/)去除試驗 2 · 2 · 1吸附試驗 將無藻之膠珠於人工合成廢液（成份如表二所示）， 12 1333482 一補充j 及無藻之膠珠與含有小球藻.之藻珠於僅含銨（NH/)的氨氮 溶液内，分別進行其膠珠之吸附與藻珠之除銨（NH4+)測試， 探討不同試液對膠珠之吸附影響，結果顯示無藻之膠珠於 人工合成廢液除銨（NH/)試驗在測試逹36小時，試液中的 銨（NH/)全被無藻之膠珠吸附去除，當於第48小時添加氨 氮儲備溶液後，膠珠於第96小時後幾乎不再吸附銨（NH/)， 其吸附之銨（NH/)飽和濃度約為38·65 mg/1，而其達％小

時溶液之銨（NH/)平均去除速率約為17. 93 mg/1 · day，無 藻之膠珠與含小球藻之藻珠於僅含銨（NH/)之氨氮溶液，其 試驗結果之銨（NH/)濃度變化於試驗初始24小時内相似， 但銨（NH/)去除較人工合成廢液組緩慢，其去除效率僅達 10%左右，而人工合成廢液組則約達6〇%，亦顯示人工合成 廢液中之微量元素具有促進膠珠吸附銨（NH/)之作用。 mg/l mg/1 mg/l mg/1 mg/l mg/1 mg/1 mg/1 mg/1 mg/1 表二人工合成廢液配方(Tam，NF Y YS w〇ng 2〇〇〇

Pollution 107:145-151.)

Bacto-peptone 58.9 Glucose 225.0 (NH4)2S04 141.3 k2hpo4 33.7 MgS04 · 7H20 50.0 MnS04 · H20 5.0 FeS04 · 7H20 2.2 KC1 7.0 CaCl2 3.7 NaHC03 277.7 2 . 2 . 2光週期試驗 光週期試驗是以綠色藻培養液（成分如表三所示）（蘇 惠美。1999。餌料生物之培養與利用。pp 22_64。臺灣省 13 1333482 99年9.月15曰修正 補充 水產忒驗所。基隆❶）培養之小球藻進行藻珠固定化後， 分別以連續與12/12小時間歇光照，兩組光照條件進行蕩 珠批次式除銨（NH/)之試驗，試驗週期為48小時，以分析 比較光照週期對藻珠中藻細胞生長，&人工合成廢液中藻 珠去除銨（NH/)、pH值與溶氧量（D〇)之影響，結果顯示，當 色藻培養液所培養藻液初始藻細胞濃度約為〇4 cells/W ’所配製之褐藻膠液中之小球藻濃度則約為 113xl04 cells/n^，即每顆藻珠所含小球讓約為5.65χΐ〇4 cells’而連續與間歇光照組之人工合成廢液初始録（νη〇 濃度則分別為25.66 &.26.16nig/1。可發現第24小時間歇 光照組之小球藻濃度略高於連續光照組，試驗48小時後連 續光照組，由於連續光合作用之影響，其小球藻增殖濃度 則略高於間歇光照組，兩浪度分別約為刚〇4與59?χΐ〇4 cel ls/ml即每顆藻珠所含小球藻分別約為π」㈣〇4與 29.85x10 cells細胞。此外，連續與間歇光照組之敍（抓+ ) 濃度皆於4H、時内完全被去除，其平均去除速率分別為 12.83與13_〇8 mg/1/day，逹第24小時兩組之敍㈣）滚 度刀別減J 20.30與16ll mg/1 ;而值可發現係為先 下降再回彳其現象可能亦為藻珠攝取敍⑽+)之速率較行 光合作用時需二氧化碳者快，及曝氣機產生二氧化碳之影 響；關於溶氧量⑽）方面，兩組試驗之溶氧量⑽分佈亦 皆在4.0-4. “g/1以上，且結果顯示連續光照組初始有較 低之溶氧量⑽），但試驗到第48小時後其值則較高， 因可能是第48小時時連續光照測試組之小球藻濃度較高: ^333482 因此光合作用較旺盛’導致有較多氧氣產纟，然其影響亦 不顯著，兩組試驗之溶氧量（D〇)分佈也主要受曝氣量之 響。 ’、 表二綠色藻培養液配方(蘇惠美，同上述^ 逦酸按 " '~008 ^^ 2 · 3不同濃度試驗 本試驗是以綠色藻培養液培養之小球藻進行藻珠固定 化後，分別以A、M C三組設定錢⑽+ )濃度約為ΐ5、Μ 與35 rag/1之人工合成廢液進行比較試驗。此次試驗係於 三組初始敍（NV)含量完全去除後之測試達96小時，及丈 後之接續試驗階段於試液中錢（NH/)含量近於完全去除 時’添加新的4氮儲備溶液以進行半連續除錄（NH/)試驗， 藉以觀察在此三種敍⑽。濃度下固定化蒸珠之除錄⑽/) 情形’其中A組在第96、12。、144、216與264小時添加 新的氨氤储備溶液，使豈人τ人丄、^ 人工合成廢液中銨（ΝΗ/)濃度分別 回復至 在第96與216小時亦添加新的氨氮儲備溶液，其濃度則 分別為 21.96 愈 24 ίΠπισ/Ι . /、 _ g/1，而C組則在第96與240小時 添加新的氨氮儲備溶液，其濃度分別為3154肖32 84 ⑽’同時三組測試亦皆在試驗帛192小時更換為新的人 工合成廢液’其濃度分別為13 〇9、22 65與31心的， 以分析比較人工合成廢液中 凤尽及中铽®元素變化對藻珠除銨（MH/) 與pH值之影響。結杲顯千 & §人工合成廢液初始敍 15 1333482

濃度分別W4.90、26.90與35.72 mg/1，而綠色藻培養液 所培養藻液初始藻細胞濃度約為1〇2χ1〇4 π"—，所配 製之褐藻膠液中之小球藻濃度則約為51χ1〇4 “η—，即 每顆藻珠所含小球藻約為2.55xlQ4ceUs，A ^ i68小 時，B、C兩組則於144小時時分別達最高生長濃度，其值 分別為 2550XW、2980心與 262〇xl〇4ceUs/mi，並於最 高值後均有下降趨勢且呈穩定濃度’其下降原因可能為人 ，合成廢液中微量S素未予補充，導致除銨（nh/)速率變 緩，造成提供藻珠中小球藤生長增殖所需能量較不足。此 外’當試驗達36小時A組的銨(NH〇完全被去除，而以c 兩組的鍵⑽〇亦皆在第42小時時被完全去除，三組於此 初始除銨⑽/)P皆段，達其完全去除之平均去除速率，隨初 始錄⑽。濃度增大而有提高之現象，分別為9 93、15… 2〇.4i mg/l/day，且皆有穩定除銨（NH/)的效果，當a組於 試驗達144小時時，第三次添加氨氮儲備溶液後之半連續 循環除銨_階段’藻珠之除銨⑽4 + )速率有趨緩現象， 此狀況亦顯現在B肖c之兩測試組，其原因可能為人工合 成廢液中之促進蕩珠吸附攝取之微量元素被消耗不足所 致’亦與前述之吸附試驗在無微量元素供應下，所獲得藻 珠除銨（NH/)效果較緩慢之情形一致。 2 . 2 · 4亞硝酸根離子（ΝΟΓ)去除試驗 本試驗首先配製無添加（NH4)2SQ4的滅菌人卫合成廢液 9 8 0 in 1 ’並加入亞硝酿踏备*土此 |鼠健備浴液2 0 m 1，即為試驗所需 之合成廢液。試驗U心…培養液培養之小球藻進行 16 1333482 99. 9. 15 修正！ 年月日 補充 藻珠固定化’試驗週期為48小時，結果顯示初始藻細胞濃 度約為182x104 cel ls/ml，所配製之褐藻膠液中之小球藻 濃度則約為91 X1 O4 ce 11 s/m 1時，藻珠中小球藻在試驗終止 時生長濃度達約347x 1 04 cel ls/ml，顯示藻珠中小球藻亦 月&攝取亞硝酸根離子（Nor)來增殖；同時觀察亞；b肖酸根離子 (N0〇之濃度變化情形發現初始亞硝酸根離子（n〇2-)濃度約 為17. 80 mg/1，於試驗達24小時時有90%以上被藥珠去除， 其去除的亞确酸根離子（·Ν〇2 )濃度約為1 6. 13 mg /1，並於試 驗48小時後完全去除，顯示小球藻珠亦有良好除亞硝酸根 離子（ΝΟΓ)之能力.；此外，試驗之pH值變化範圍係介於 8. 27-8. 90之間，且PH值於開始時先下降，其原因可能是 曝氣機打氣所產生的二氧化碳造成的；而溶氧量（D〇)變化 範圍介於4.卜4.3 mg/Ι之間。 2 . 2 . 5硝酸根離子（Ν0Γ)去除試驗 本試驗亦先配製無添加（NH4)2S〇4的滅菌人工合成廢液 800 ml ’再加入硝酸鹽氮儲備溶液2〇〇 ，即為試驗所需 之合成廢液。試驗是以Bristol培養液培養之小球藻進行 藻珠固定化，試驗週期為72小時，結果顯示，初始藻細胞 濃度約為88xl〇4 celis/mi，所配製之褐藻膠液中之小球藻 濃度則約為44χ1〇4 cells/πα。試驗之初始硝酸根離子（Ν0Γ) 漢度約為28. 44 mg/Ι。小球藻生長濃度於試驗第72小時時 藻細胞濃度達約850 xlO4 cell s/ml，由此可知硝酸根離子 (N〇3 )亦是提供小球藻良好的氮源；此外，觀察硝酸根離子 (N〇3 )可知試驗於第48小時約92%被去除，並在第72小時 17 1333482 70全去除’而前48小時之平均去除进 一

Hflv . aL 町十^去除迷率約為13. 10 mg/l · day，此外pH值於初期亦 ^ ^ ^ . 具原因亦可能是受曝 二的二氧化碳所影響;溶氧量變化範圍介於4 “.3 mg’l之間，且不隨藻細胞濃度增加而有上升。 實施例3 :循環水養殖系統 圖所示，本發明使用之循環水養殖系統， 理二二η殖槽（1 〇)、一與養殖槽連通曝氣式廢水處 ^ 2ϋ)、—連接在該養殖槽（1Q)與該曝氣式廢 ^理槽（W)之抽水馬達（3〇)與一設置在該曝氣 式廢水處理槽（2Q)週邊之照明裝置（4〇)，其中該 養殖槽（1〇)係提供生物之生長且具有—出水口與進水 口，該曝氣切水處理槽（2 〇 )錢置在高於該養殖槽 (1 〇)處’且該曝氣式廢水處理槽（2 Q)亦形成有一 進水口與-出水口而分別與該養殖槽之出水口與進水口連 接，該曝氣式廢水處理槽（20)内再形成一提供藻珠放 置之藻珠槽（21)與—緩衝槽（22)，且令該進水口 係設於該藻珠槽（2 !)之槽壁上，肖出水口係位於該緩 衝槽（2 2 )之槽壁’該藻珠槽（2 χ )之頂端開口處係 再舖設一阻隔網，該阻隔網係防止雜物掉落該藤珠槽（2 1 )中’且亦防止藻珠由該藻珠槽（2工）中流出，使用 時’係令該抽水馬達（3 〇 )將該養殖槽（1 〇 )内之培 養液抽出後進入至該曝氣式廢水處理槽（2 〇 )之藻珠槽 (2 1 )中進行去除氮化合物，之後培養液會流至該缓衝 槽（2 2)中，最後因為該曝氣式廢水處理槽（2〇)位 18 1333482

WjU=. 補充 年月 置高於該養殖槽（10) ’使其產生水位差而使該缓衝槽 (22)内已除氮之培養液回流至該養殖槽（1 〇)中， 而完成循環。以下係為本發明實施例之詳細說明，但不用 以限制本發明’該養殖槽（1 0 )之長寬高分別為780、560 與480 mm’及由厚度5 mm之透明壓克力容器，且該曝氣式 廢水處理槽（2 0 )之長寬高分別為300、2〇〇與2〇〇 mm , 且以向150 mm與寬200 mm之壓克力板分隔成藻珠槽（2 1)與緩衝槽（22)，其中該藻珠槽（21)之長寬高 分別為200、200與150隨，且該曝氣式廢水處理槽（2 〇 ) 之槽底部較該養殖槽（i 〇 )底部高約為62cm，並在該藻 珠槽兩側約30 mm處，分別放置i只2〇 w日光燈（東亞 20D-EX/18)，其光照強度經由數位式照度計（TEcpLE 53〇) 量測約為7700 lux ’以作為藻珠中小球藻所需之光源。此 外’該抽水馬達（3 〇 )較佳地係為沉水馬達(Ri〇 6〇〇)而 設置在該養殖槽内’將該養殖槽（丄〇 )巾的培養液抽送 至該細（2 1 )處理後，利用水位差的作用再流回養 殖槽制，此外，由於該阻隔網係覆蓋在該藻珠 槽上，而能夠防止藻珠由該藻珠Μ流出，較佳地該阻隔 網係為尼龍網。其中上述之養殖掸Γ〗 ㈣糟（10)有效水體約為 100公升’而藻珠槽（2 1 )處理麻士从士 蚝理廢水的有效水體約為6公 升。試驗期間，養殖槽（10)與藻珠槽（Η)分別以2 與1台之雙孔曝氣機(永享SF，〇〇)進行打氣，以提供吳 郭魚所需之氧氣與藻珠中小球萍所堂 、 冻所*之二氧化碳。 3 · 1曝氣式藻珠槽之氮化合物去除試驗 19 1333482 99: 9. 15 修正 補充/ 為提供曝氣式藻珠槽所需之藻珠，本試驗皆以Bristol 培養液所培養的1公升小球藻液與1公升滅菌過之4%(w/v) 褐藻膠液均勻混合後，倒入50 ml滴定管滴定入濃度5%氯 化鈣液體内形成褐藻膠珠；製作成形之藻珠先靜置12小時 後再以蒸館水加以沖洗，以去除殘餘之氣化鈣液，再將2 公升固定為40000顆藻珠與分別滅菌過的1公升之1〇倍濃 度人工合成廢液、0.2公升亞硝酸根離+ (N〇2-)儲備溶液、2 公升硝酸根離子（Ν0Γ)儲備溶液及6. 8公升去離子水一併加 入15公升之壓克力桶置於光照強度約4300 lux、溫度設定 為25°C之恆溫恆濕槽（KAT〇SE_23ECN)内進行培養並以雙 孔曝氣機（永享SF_8000)打氣，其曝氣量為每孔3〇 Ι/min’待培養48小時將人工廢液中銨（NH/)、亞硝酸根離 ，陶與硝酸根離子⑽〇皆去除後，以獲致高濃度小球 凑之藻珠後放入藤珠槽（2 1 )中。 本發明之試驗係令該藻珠槽（2工）之水力停留時間 广llcResidenceTime，HRT)設定為…小時，較 小時，並採連續Μ與曝氣，而養 :::::氣:相r作條件下進行測試…無㈣ 作為對照組。實際養殖時， 郭备Λ埼龄 4社 〜重，勺為60〇g .之1 0尾吳 為试驗養殖生物，試驗期間於早上8:0 为兩次平均投餵，每天投餌 ”下午4. 00 初始點皆於下午5:00 ， g發明之水質記錄 殖1駱# °，除了模擬養殖廢水盥前導養 殖试驗時水體取樣與藻珠中尺…養 其餘有放養吳郭魚之實際驗二測時間不同外’ 式驗，其水質皆於測試之前 20 1333482 補充丨 1./ L % . 年月 48小時為每間隔6小時，取樣位置點係於該養殖槽中分別 位於靠近進水口與出水口處以及中央處，並於水深約1〇⑽

處取樣，且進行三重複量測，並將三處量測之平均值進行 分析，此外，另於該曝氣式廢水處理槽（2 〇 )進行取樣， 其取樣位置係位於進水口與出水口處而分位於該藻珠槽 (21)與該緩衝槽（22)，且該進水口之取樣方式為 在養殖廢水經沉水馬達抽送未進入藻珠槽（2 i )前即取 樣，而出水口取樣方式則於藻珠槽（2 i )甲培養液流至 該緩衝槽（2 2 )處附近取樣。 3 · 2結果 貫際養殖試驗之藻珠組測試前培養藻珠的人工廢液， 其初始銨（NH^)、亞硝酸根離子（N0〇與硝酸根離子（Ν〇；Γ) 濃度分別約為18.52、20. 12與18.03 mg/1，且實際養殖試 驗時藻珠組之固定化小球藻濃度量測’於試驗初始、第丄別 與 312 小時分別約為 262χ104、1330M04 與 143〇χ1〇4 cel ls/ml，結果顯示實際養殖時吳郭魚之排泄物與殘辑分 解’導致循環廢水有足夠之營養源供應，小球藤濃度呈現 上升之趨勢。 藻珠組與對照組試驗初始階段培養液之銨（NH/)濃度 變化’係受吳郭魚持續排放之排泄物與殘餌之分解作用， 並在藻珠中小球藻攝取消耗較小下，導致其濃度在試驗初 始先上升再下降之現象’且其亦受培養液中亞确酸菌之分 解及小球藻之攝取，整體變化亦以養殖槽最高，藻珠槽進 水口次之，而以緩衝槽出水口最低（如第二圖所示養 21 1333482

=第1珠槽進水口與緩衝槽出水口之銨⑽°濃度分別於 4 驗第 96、96 盘 fin , + 一 b0小時達高峰，其值分別為2. 11、丨99 。1. 50 mg/】，且緩衝槽出水口亦於試驗後期趙於零值 殖槽與藻珠槽進水σ亦保持甚低之值，分別介於G· 15-〇· 17 與0. U 〇. 12 mg/l之間；請再參閱第三圓所示，對照組之 銨（肌）;農度變化曲線，整體亦與藻珠組相似先上升再下 降，但在未有小球藻之攝取下，緩衝槽出水口未顯現有最 低知⑽/)濃度情形，且三者之敍（NH/)濃度皆於試驗第％ 小時逹最高，分別約為4.24、3.93與419rog/1，同時亦 在未有小球議之作用下皆高於藻珠組養殖槽'藻珠槽進水 與緩衝槽出水口三者之最高濃度’獲致藤珠槽放置蕩珠能 有效抑制系統中銨⑽之增高王見象，且其於試驗後期亦受 糸統中有亞硝酸菌存在之影響，亦趨於被完全分解去除， 因此可知低密度放養吳郭魚時，培養液中的亞石肖酸菌就且 有將錄⑽〇分解之效果，而不會使其產生持續累積上升之 情形。 此外，藻珠組與無蕩珠组之亞硝，酸根離子（隱_)濃度變 化係於試驗前30小時蕩珠槽出水口之亞确酸根離子⑽2) 濃度較藻珠槽進水口高’而在第36小時後則緩衝槽出水口 之亞《根離子⑽Ο較進水α低’顯示藻珠除亞确酸根離 子WO之能力已較攝取銨⑽〇代謝產生亞硝酸根離子 ()高，當培養液初始錢⑽〇濃度較低時，蒸珠除敍_ 過程中產生亞硝酸根離子⑽〇的時間會縮短，如第四圖所 示，圖中亦顯示澡珠組養殖槽、藻珠槽進水口與緩衝槽出 22 "Λ15日修正 — 水口之亞确酸根離子⑽農度分別在第i92、i92與2i6 時達最门其值分別約為11 31 ' 11. 48與10· 39 mg/1， 亦呈現藻珠槽出水口有最低值，而試驗達帛312小時三者 之濃度則分別下降至約為4.U、4.04與3.76rag/1 ’其下 ^ 要亦疋支到藻珠攝取與硝酸菌分解之共同作用； 月再參閱第五圖所不，對照組試驗初始階段與藻珠組呈相 八現象即藥珠槽中未有小球藻之代謝影響及有項酸菌之 刀解作用’導致其出水口之亞錢根離子⑽）濃度較進水 低且養殖槽、蒸珠槽進水口與緩衝槽之出水口皆在試 驗第144小時時，達最高濃度分別約為mu』與 13.75 mg/1，亦顯示在未有藻珠攝取有效抑制亞石肖酸根離 子（N〇2)生成下，甘比+ >· ，、白向於藻珠組之養殖槽、藻珠槽進水口 + 槽、出水口的最高濃度’同時#培#液之亞硝酸根離 )達最间，辰度後，亦因受培養液中有硝酸菌存在增殖 開始呈現下降且趨於被完全去除之趨勢，由此可 知低密度放I& 、+…時，培養液中的硝酸菌亦如同亞硝酸 * (ΝΗ4 )之作用，具有能將亞硝酸根離子（ΝΟΟ分解， 而使其不會在系統中持續累積上升。 再者’藻珠組與對照組之頌酸根離子滚度變化則 如第六圖盘筮士同私_ θ 不，兩組試驗之養殖槽、藻珠槽進水 厂、於^衝^出水口皆顯現持續平緩上升之現象。第六圖顯 二厂驗帛144小時前，蕩珠槽出水口有較高之值，其原

囚係由?|丨«L 、j 4珠中小球藻攝取銨（題/)與亞硝酸根離子 2之代謝影響，及培養液t有硝酸菌存在所致，同時亦 23 U33482 受到小球藻攝取硝酸根離子與亞硝酸根離 子（M〇2 )慢，導致藻珠去除硝酸根離子（N〇3_)之效果較不佳 而持續累積增Λ ’養殖槽、藻珠槽進水σ與緩衝槽出水口 在試驗第312小時之濃度分別約為14 89、15 8〇與15 98

•ng/1，第七圖顯示無藻珠組之硝酸根離子（ν〇3_)濃度，試驗 期間皆以缓衝槽出水口最高，藻珠槽進水口次之，而以養 殖槽最低’顯示養殖槽與藻珠槽皆有硝酸菌存在，且養殖 槽、藻珠槽進水口與緩衝槽出水口於試驗達第312小時時， 其硝酸根離子（ΝΟΓ)濃度皆累積上升達約1781、17 9?與 18.06 mg/l，皆較有藻珠組者高，亦獲致藻珠能有抑制硝 酸根離子（NO〇濃度上升之作用。 進一步計算銨（NH/)與亞硝酸根離子（N〇2-)之去除 效率，獲得如表四所示，其中計算公式如下所示： 去除效率（％)=〔（藻珠槽進水口濃度）_(緩衝槽 出水口濃度）〕/ (藻珠槽進水口濃度）Χ丄〇 〇 去除速率（mg/day)=〔（藻珠槽進水口濃度）_ (緩 衝槽出水口濃度）〕X (藻珠槽每日處理水量） 表四貫際養殖試驗期間對敍(Ny換亞硝酸根離師ο去效率之影響 時間(小時）_亞确7gs?去除敎率< 24

均 5206795240528 5 6244478869688 6 -2-6114491902731240 3101711163121313 1551028811121351118 表中顯示藻珠組銨（NH/)之去除效率，由於藻珠中小玉 藻之攝取消化，整體皆較對照組佳’且其平均去除效率i 亦遠高於對照組《12%;兩組之亞魏根離子（ 去除效率，皆較其銨（NH/)之去除效率低，其平均去除效上 分別僅約6與8%，藻珠組由於受到除銨（NH/)過程中之代j 影響，導致其平均纟除效率較對照組者低。 (NH/)與亞确酸根離子（N〇〇去除速率’則依上述公式考 致藻珠組與無蒸珠組之銨（NH/)平均去除速率，分別二） 26.61與0·99 邶/da”亦以蒸珠組有較高之值而有單位: 間杈大量之銨（NH/)被去除；其亞硝酸根離子（1^〇2_)平均 除速率則分別約為48.29與22.89 mg/day，亦顯示有藻^ 之作用可獲致較大之去除速率，即在單位時間下有較夕^ 亞硝酸根離子（NOO被去除。 (夕'^ 澡珠組之養殖槽、藻珠槽進水口與緩衝槽出水口之 值變化，量測結果分別介於7. 99_8 47、8叨咄=^ 8, 26-8· 55之間，其平均值則分別為8 32、8 與8 ' 25 1^33482 減珠槽出水π pH值皆低於進"777^ 珠槽進水口與緩衝槽出水α《ρΗ :;組養殖槽、藻 ^“。、….…養…間範圍分別介於 ^•27、8.43與8.42’且藻珠槽進水 口之ΡΗ值幾丰一站as - . ^ '、後衝槽出水 同時亦獲致函,a ,防„ 〜耗驗作用較弱； 獲致兩組之水質pH值皆介於適 6.5-9.0範圍内。 、且養殖之用水 之、容^卜^珠組養殖槽、“槽進水°與緩衝槽出水口 之：=°)分別介於….。、…與…·。心 二Si之平均溶氧量⑽則皆約為〜1左右；對 ……且養殖槽、藻珠槽進水口與緩 发八说、 /、蝮衝槽出水口之溶氧量（DO) ，、刀佈刀別介於 4. 5-5. 4、4.8-5 5 i 4 8 e ς 71 甘 ·3 兴 4.8~5.5 mg/1 之間， 八平均溶氧量（DO)則分別約為5 蜻认&田 .丄5. 3與5. 3 mg/1 ;兩組 忒驗結果顯示受到曝氣之影痤， — β 兩者之/谷氧$ (DO)皆呈穩 =佈之現象，且糾組中藻珠槽之溶氧量⑽並無明顯 =可能為試驗時蒸珠數量仍不夠乡，其光合作用仍不 足以衫響藻珠槽之溶氧量（D〇)。 再者’藻珠組養殖槽、藻珠槽進水口與緩衝槽出水口 二者之溫度變化，量測結果分別介於23. 2-27· 7、24. 3-28. 4 ”24.3。28.5(：之間’其平均溫度則分別約為25 2、26.5 與26‘代；對照組養殖槽、藥珠槽進水口與緩衝槽出水口 之溫度則分別介於 20.3 — 25.9、2〇 5_26 U2〇 6 27 (rc 之間’其平均溫度則分別約4 22 9、23 5與23 6。〇;兩組 試驗亦皆顯示藤珠槽受光照影響而有較高之溫度；同時試 26 1333482 V'μ e修正' 驗期間兩組亦皆受氣候變化之影響，造成無藻珠組溫度較 藻珠組者低，此亦導致其溶氧分佈有較高之趙勢。且測試 期間亦發現兩組試驗之系、统中溶氧有冑溫度下降而升高之 情形。 综合上述兩實際養殖試驗結果，獲致藻珠具有穩定除 敍⑽。與亞墙酸根離子⑽。之能力，且藻珠亦能抑制鍵 ⑽/)與亞魏根離子⑽.）之生成，其最高濃度μ於無 藻珠組’ @時此結果亦在兩組之銨⑽+)與亞硝酸根離子 ⑽以去除效率與去除速率分析中獲致，且藻珠組亦具有 較大之單位時間平均去除量；但當培養液中有錄（D與亞 确酸根離子（mv)存在時，由於藩珠攝取營養鹽之特性，其 去除琐酸根離子⑽0之效果則較不佳，兩組亦以藻珠組具 有抑制作肖’獲致其累積增高之硝酸根離子⑽_)濃度較 低；而放養密度不高時之兩試驗組，其水質之⑽值變化相 近’皆無劇烈波動並皆保持在適合養殖用水之pH值範圍 内，·溶氧量⑽）之變化兩組皆不大，並受曝氣機打氣與溫 度變動之影響’且獲致溫度較低時培養液顯現有較高之溶 氧情形；㈣培養液溫度亦受氣候變化之影響，且藻珠槽 受到光照之作用，兩組試驗期間其溫度皆較養殖槽高。 «本發明可作之不同修正及變化對於熟悉該項技術 者而吕均顯然不會偏離本發明的範圍與精神。雖然本發明 已敘述特定的較佳具體事實，必須瞭解的是本發明不應被 不當地限制於該等特定具體事實上。事實上，在實施本發 明之已述模式方面’對於熟習該項技術者而言顯而易知之 27 1333482 年月 Ω 不鬥 _補无 5 >正亦被涵蓋於下列申請專利範圍之内 【圖式簡單說明】 第圖’係為本發明一較佳實施例之示意圖。 第二圖：係為藻珠組之銨（ΝΗ/)濃度變化曲線圖。 • 第二圖：係為對照（無藻珠）組之銨（ΝΗ/)濃度變化曲 線圖。 % 第四圖：係為藻珠組之亞硝酸根離子（N〇r)濃度變化曲 線圖。 第五圖·係為對照（無藻珠）組之亞硝酸根離子（NI) 濃度變化曲線圖。 第六圖：係為藻珠組之硝酸根離子（N〇3-)濃度變化曲 圖。 — 第七圖··係為對照（無藻珠）組之磺酸根離子⑽ 度變化曲線圖。 【主要元件符號說明 (10)養殖槽 (2 1 )藻珠槽 (3 0 )抽水馬達 (2 〇 )曝氣式廢水處理槽 (2 2 )緩衝槽 (4 〇 )照明裴置 28

Claims (1)

1333482

十、申請專利範圍： 種養殖廢水之處理方法，係包括： 提供一養殖廢水之處理裝置，其係包括： 一 養殖槽，係提供—培養液内的生物生長且具有 一出水口與進水口； 〃 、* 與養殖槽連通之曝氣式廢水處理槽，係供放置 複數藻珠，且形成有—進水σ與—出水口而分別與該養殖 槽的出水口與進水口連接，㈣曝氣式廢水處理槽内形成 兩相鄰的槽室’包括一供藻珠放置的藻珠槽與一緩衝槽， 该藥珠槽係供放置料，藤珠槽的槽壁上係設有該曝氣式 廢水處理槽的進水π，料氣式廢水處理槽的出水口係位 於緩衝槽的槽壁，錢料液可料料該料槽後至該 緩衝槽’並且防止藻珠由藻珠槽中流出曝氣式廢水處理 槽’其中該曝氣式廢水處理槽之頂端開口處鋪設—阻隔網； 一連接在該養殖槽與該曝氣式廢水處理槽之抽水 馬達，其係使養殖槽内之培養液抽出後進人至該曝氣式廢 水處理槽；與 —設置在該曝氣式廢水處理槽週邊並且照射在該 曝氣式廢水處理槽之照明裝置； 放入複數藻珠於該曝氣式廢水處理槽中，其中該藻珠 槽内的藻類於培養液中的濃度介於10()χ1()4 ^ 4ϋ0^χ'1()4 ce 11 s/ml之間；及 開啟該抽水馬達’而使該養殖槽之培養液能夠流至該 曝氣式廢水處理槽的藻珠槽進行氮化合物之去除後通過 29 1333482 骀· 9· 15 年月日 修正i補充丨 緩衝槽，再返回該養殖槽中 2 .如申請專利範圍第 法，其中該藻類係為綠藤。 3 專利範以2項所述之養殖廢水之處理方 法，其中該綠藻係為小球藻。 4 .如申請專利範圍第丄項所述之養殖廢水之處理方 法，其中該藻類濃度為12〇〇xi〇4 cells/ml。

1項所述之養殖廢水之處理方 5·如申請專利範圍第1項所述之養殖廢水之處理方 法’其中該藻珠係利用膠體包覆法將藻類包覆於褐藻膠鈣 中而得。 6 .如申請專利範圍第i項所述之養道廢水之處理方 法，其中該照明装置之光照強度為I 〇〇〇至15, 〇〇〇 。 7 ·如申請專利範圍第6項所述之養殖廢水之處理方 法，其中該照明裝置之光照強度為7, 700 1UX ^ 8 ·如申請專利範圍第工項所述之養殖廢水之處理方 法’其中該曝氣式廢水處理槽之水力停留時間（㈣扣以 Residence Time，HRT)設定為 1 至 6 小時。 9 ·如申請專利範圍第8項所述之養殖廢水之處理方 法，其中該曝氣式廢水處理槽之水力停留時間（Hydrauiic Residence Time，HRT)設定為 2 小時。 1 〇 · —種養殖廢水之處理裝置，係包括： 一養殖槽，係提供生物之生長且具有—出水口與進水 -與養殖槽相通之曝氣式廢水處理槽，係提供複數之 30 1333482

且形成有一進水口與一出水口而分別與該養殖 藻珠放置 且該曝氣式廢水處理槽内形成 ^藻珠放置之藻珠槽與一緩衝 槽之出水口與進水口連接 兩相鄰之槽室，其中一提 槽’且令該進水口係設於該藻珠槽之槽壁上，肖出水口係 位於該緩衝槽之槽壁，而使培養液可依序經過該藻珠槽後 至該緩衝槽中該曝氣式廢水處理槽之頂端開口處鋪設 一阻隔網；

達 一連接在該養殖槽與該曝氣式廢水處理槽之抽水馬 係將該養殖槽内之培養液抽出後進人至該曝氣式廢水 處理槽；及 一設置在該曝氣式廢水處理槽週邊之照明裝置，係照 射在該曝氣式廢水處理槽上。 1 1 .如申請專利範圍第1 〇項所述之養殖廢水之處 理裝置，其中該藤珠槽上鋪設之阻隔網係為尼龍網。 1 2 .如巾請專㈣圍第1 1項所述之養殖廢水之處 鲁 S裝置’該曝氣式廢水處理槽係放置在高於該養殖槽處， 而使該曝氣式廢水處理槽内之水位高於該養殖槽，而能使 該緩衝槽内之培養液回流至該養殖槽中。 13.如申請專利範圍第12項所述之養道廢水之處 理裝置，其中該抽水馬達係為沉水馬達而放置在該養殖槽 中〇 14.如申請專利範圍第1〇項所述之養殖廢水之處 理裝置’其中該藻珠槽之水力停留肖間（Hydrauiic Residence Time，HRT)設定為丨至6小時。 31 1333482 [99. 9. 15 \ !£ - Ί

1 5 ·如申請專利範圍第1 Ο項所述之養殖廢水之處 理裝置，其中該藻珠槽之水力停留時間（Hydraulic Residence Time，HRT)設定為 2 小時。 十一、圖式： 如次頁 32