TWI419846B - 移動床式高級氧化循環處理方法及其系統 - Google Patents

Description

移動床式高級氧化循環處理方法及其系統

本發明係關於一種移動床式高級氧化[advanced oxidation process，AOP]循環處理方法及其系統；特別是關於將一砂濾床[sand filter bed]設置於一高級氧化槽內，且利用一反洗裝置將一濾砂體在該高級氧化槽內進行反洗移動砂層而回收再利用鐵污泥之高級氧化循環處理方法及其系統。

習用廢水處理法，如中華民國專利公告第449574號「電解/氧化廢水處理法」之發明專利，其揭示一種去除高濃度COD的電解/氧化廢水處理法包含步驟：

[a]、將欲處理之廢水、鐵離子試劑及顆粒擔體置入一電解/氧化槽中；

[b]、將廢水之pH值控制在2.5以下，並將上述顆粒擔體流體化，上流速度設定於10~150m/hr；

[c]、進行電解氧化反應，陰極電流密度設定於20~500A/m² ，並持續加入過氧化氫濃度設定為廢水COD之1~6倍；及

[d]、將pH值調整至6~9後，將廢水分離。

在步驟[a]中置入之鐵離子試劑為三價鐵試劑，其濃度範圍為500~5000mg/l。或，步驟[a]中置入之鐵離子試劑為二價鐵試劑。步驟[a]中置入之顆粒擔體選自磚粉、砂、玻璃珠、合成樹脂、輕浮石[pumic]及人造顆粒。

在步驟[b]中顆粒擔體流體化係利用一迴流泵將部份廢水迴流至該電解/氧化槽之底部，而使上述顆粒擔體流體化，在步驟[b]中之廢水的pH值為1.5~2.5。

在步驟[c]中過氧化氫的加入量[莫耳比]為廢水之COD值的0.3~1.2之間。

在步驟[d]中加入一膠凝劑。

另一習用廢水處理法，如中華民國專利公告第524779號「低污泥產量之化學氧化廢水處理法」之發明專利，其揭示一種低污泥產量之化學氧化廢水處理法包含步驟：在一流體化床反應槽中，將欲處理之廢水與Fenton試劑，其包括過氧化氫及亞鐵離子，充分混合反應；其中該流體化床反應槽中具有適當之顆粒擔體，使反應生成之三價鐵大部份得以結晶或沉澱披覆在該擔體表面上；及將處理過之廢水移出該反應槽。

其中該顆粒擔體係選自下列所組成之組群：磚粉、活性碳、砂、合成樹脂及人造顆粒。

其中該流體化床反應槽具有流速10~120m/hr的水流，使上述顆粒擔體流體化；或，該顆粒擔體為磚粉，且上述水流的流速30~60m/hr。

其中上述Fenton試劑係由該流體化床反應槽之底部注入。其中上述之過氧化氫與亞鐵離子係分別由兩條不同的迴流管注入該流體化床反應槽之底部。

其中上述之過氧化氫與亞鐵離子的重量比在0.2~5.0之間。其中上述亞鐵離子的加入量為25~500mg/l。

其中該流體化床反應槽之pH值範圍為2~5。其中上述廢水在該流體化床反應槽的停留時間為10~600分鐘。其中該流體化床反應槽之面積負荷範圍為0.02~5kg Fe/m² hr。

前述第449574號及第524779號發明專利僅為本發明技術背景之參考及說明目前技術發展狀態而已，其並非用以限制本發明之範圍。

然而，前述第449574號及第524779號之習用氧化廢水處理法仍具有許多技術缺點。事實上，前述習用氧化廢水處理法必然消耗大量的鐵離子試劑，且必然產生大量鐵污泥。因此，習用氧化廢水處理法必然存在進一步減少鐵離子試劑使用量及降低鐵污泥產生量之需求。

有鑑於此，本發明為了滿足上述需求，其提供一種移動床式高級氧化循環處理方法及其系統，其將一砂濾床[sand filter bed]設置於一高級氧化槽內，且將一濾砂體在該高級氧化槽內進行反洗，以達成提升反洗濾砂效率及回收再利用鐵污泥之目的。

本發明之主要目的係提供一種移動床式高級氧化循環處理方法及其系統，其將一砂濾床設置於一高級氧化槽內，且利用一反洗裝置將一濾砂體在該高級氧化槽內上下移動進行反洗，以達成連續循環上下移動進行高級氧化之目的，並回收再利用鐵污泥，以達成減少污泥產生量之目的。

為了達成上述目的，本發明較佳實施例之移動床式高級氧化循環處理方法包含：將一廢水導引至一高級氧化槽內，以便將該廢水進行高級氧化反應；在該高級氧化槽內將該廢水導引通過一濾砂體，以便進行過濾該廢水；在該高級氧化槽內將該濾砂體進行循環反洗，以便利用該已反洗之濾砂體進行循環過濾該廢水，並回收鐵污泥。

本發明較佳實施例之移動床式高級氧化循環處理系統包含：一高級氧化槽，其為一移動床式高級氧化槽，該高級氧化槽用以容置一廢水，以便將該廢水進行高級氧化反應；一砂濾床，其設置於該高級氧化槽內，且該砂濾床具有一濾砂體，以便利用該濾砂體過濾該廢水；及一反洗裝置，其設置於該高級氧化槽內，以便在該高級氧化槽內反洗該濾砂體，並回收再利用鐵污泥；其中該已反洗濾砂體循環用於過濾該廢水。

本發明較佳實施例之該高級氧化反應需加入硫酸亞鐵、雙氧水及臭氧。

本發明較佳實施例之該雙氧水及臭氧利用一加壓裝置混合加入至該廢水。

本發明較佳實施例在該砂濾槽內利用一氣升導管將該濾砂體進行上下移動循環反洗。

本發明較佳實施例之該反洗裝置包含一洗砂器，且該洗砂器具有一鋸齒形洗砂通道或一彎曲形洗砂通道，在反洗過程中，該濾砂體通過該鋸齒形洗砂通道或彎曲洗砂通道。

本發明較佳實施例之該高級氧化槽連接至一pH調整槽及一鐵污泥回收槽。

本發明較佳實施例之該鐵污泥回收槽連接至一慢混槽及一斜板浮除快沉池。

為了充分瞭解本發明，於下文將例舉較佳實施例並配合所附圖式作詳細說明，且其並非用以限定本發明。

本發明較佳實施例之移動床式高級氧化循環處理方法及其系統可適用於各種廢水高級氧化處理、自動反洗濾砂處理及鐵污泥回收處理系統，但其並非用以限定本發明之應用範圍。本發明較佳實施例之移動床式高級氧化循環處理方法及其系統特別用於各種廢水高級氧化處理產生的懸浮物或懸浮固體，但其並非用以限定本發明之範圍。

第1圖揭示本發明較佳實施例之移動床式高級氧化循環處理方法之流程圖。請參照第1圖所示，本發明較佳實施例之移動床式高級氧化循環處理方法包含：第一步驟S1：將一廢水以管路適當導引至一高級氧化槽內，以便將該廢水進行高級氧化反應，該高級氧化反應需加入硫酸亞鐵[FeSO₄ ]、雙氧水[H₂ O₂ ]及臭氧[O₃ ]，其中該雙氧水及臭氧為氧化劑，而硫酸亞鐵為催化劑；第二步驟S2：接著，在該高級氧化槽內將該廢水導引通過一濾砂體，以便進行過濾該廢水經氧化後之鐵污泥及延長氧化反應過程，此時，在該濾砂體內過濾產生鐵污泥懸浮固體；及第三步驟S3：接著，在該高級氧化槽內利用一氣升導管將該濾砂體進行上下移動循環反洗出鐵污泥，以便濃縮回收鐵污泥而再利用，並將該已反洗之濾砂體收集在該高級氧化槽內進行循環移動，以便利用該已反洗之濾砂體進行循環過濾該廢水。

另外，本發明較佳實施例在反洗過程中，該濾砂體通過一鋸齒形洗砂通道或一彎曲洗砂通道，以便提升反洗效率。

第2圖揭示本發明較佳實施例之移動床式高級氧化循環處理系統之側視示意圖。舉例而言，本發明較佳實施例之移動床式高級氧化循環處理方法可實施於第2圖之移動床式高級氧化循環處理系統，其如詳述於下文之內容。

請參照第2圖所示，本發明較佳實施例之移動床式高級氧化循環處理系統包含一高級氧化槽1、一反洗裝置2及一加壓裝置3。該高級氧化槽1為一移動床式高級氧化槽，該反洗裝置2及加壓裝置3配置於該高級氧化槽1之適當位置，以構成該移動床式高級氧化循環處理系統。本發明較佳實施例之移動床式高級氧化循環處理系統具有自動反洗濾砂及回收再利用鐵污泥之功能，且亦具有連續過濾廢水功能。

請再參照第2圖所示，本發明較佳實施例之該高級氧化槽1用以容納一濾砂體[例如：石英砂或小圓石]，以形成一砂濾床，該濾砂體用以過濾廢水。該高級氧化槽1包含一廢水入口11、一過濾水出口12、一鐵污泥排放口13、一第一分配器[例如：位於高級氧化槽底部之第一分配盤層]14及一第二分配器[例如：位於高級氧化槽底部之第二分配盤層]15，且該廢水入口11分隔對應於該過濾水出口12。該廢水入口11用以引入廢水[含硫酸亞鐵之酸性廢水或添加亞鐵離子廢水]至該高級氧化槽1內，並將廢水經該第一分配器14通過該濾砂體，而該過濾水出口12用以將已過濾廢水自該砂濾槽排放至外界，該鐵污泥排放口13則用以排放鐵污泥[例如：含三價鐵離子之污泥]，但其並非用以限定本發明之範圍。

請再參照第2圖所示，本發明較佳實施例之該高級氧化槽1之砂濾床用以延長進行廢水之氧化反應過程[例如：硫酸亞鐵、雙氧水及臭氧之反應]，以減少硫酸亞鐵及氧化劑之使用量。本發明較佳實施例之該反洗裝置2配置於該高級氧化槽1內，其用以循環反洗含氧化污泥之該濾砂體[例如：含三價鐵離子污泥]。

請再參照第2圖所示，本發明較佳實施例之該加壓裝置3配置於該高級氧化槽1之一側之適當位置；或，本發明較佳實施例之移動床式高級氧化循環處理系統可選擇省略該加壓裝置3。該加壓裝置3具有一加壓泵或加壓機30，利用該加壓泵或加壓機30將氧化劑[例如：雙氧水及臭氧]加壓混合至已過濾回流廢水中。該加壓裝置3以一輸送管連接至該高級氧化槽1，以便將該加壓回流廢水經該第二分配器15輸送至該高級氧化槽1內。

請再參照第2圖所示，該反洗裝置2包含一升氣導管20、一清洗分離槽21及一洗砂器22。該升氣導管20用以將位於該砂濾槽1之底部之該濾砂體[即該濾砂體之堆積部之下半部，例如：含三價鐵離子之污泥]自該高級氧化槽1之底部輸送至該高級氧化槽1之上方。此時，該濾砂體進入該清洗分離槽21及洗砂器22，以便進行該濾砂體之反洗。在該洗砂器22內，利用已過濾廢水進行清洗該濾砂體。接著，將該濾砂體之反洗水及鐵污泥自該清洗分離槽21適當排放至外界，其可由一般習知技術達成，於此不予贅述。

第3圖揭示本發明較佳實施例之移動床式高級氧化循環處理系統在洗砂器內進行反洗濾砂體之局部放大示意圖。請再參照第2及3圖所示，本發明較佳實施例之該反洗裝置2之洗砂器22具有一鋸齒形洗砂通道[未標示]或一彎曲形洗砂通道[未繪示]，以供該濾砂體通過。在該濾砂體下落通過該鋸齒形洗砂通道[第2及3圖之濾砂體下落方向指示箭頭a]時，可延長該濾砂體的清洗時間，以便提升反洗效率。

請再參照第2及3圖所示，在該濾砂體通過該反洗裝置2之洗砂器22之鋸齒形洗砂通道沖洗後，可自該濾砂體進行分離懸浮固體。接著，沖洗產生之懸浮固體、反洗水及鐵污泥利用適當裝置[例如：鐵污泥輸送裝置]自該清洗分離槽21經由該鐵污泥排放口13排放至外界，其可由一般習知技術達成，於此不予贅述。

請再參照第2圖所示，最後，該濾砂體下落通過該洗砂器22之鋸齒形洗砂通道後，將已清洗之該濾砂體重新送回至該高級氧化槽1之內部，並將已清洗之該濾砂體堆積在該濾砂體之堆積部之上半部，如此該砂濾床之濾砂體由上往下移動形成移動式砂濾床，以便重新循環連續利用已清洗之該濾砂體於進行過濾廢水。

請再參照第2圖所示，在該高級氧化槽1內，氧化劑與硫酸亞鐵進行反應產生羥基自由基[OH^- ]可氧化有機廢水，即可降低化學需氧量[chemical oxygen demand，COD]及生物需氧量[biochemical oxygen demand，BOD]。另外，在該高級氧化槽1內，加壓臭氧經釋壓產生微細泡，其可增加硫酸亞鐵、雙氧水及臭氧之接觸反應時間。

請再參照第2圖所示，本發明較佳實施例之移動床式高級氧化循環處理系統將該高級氧化槽1另連接至一pH調整槽[未繪示]及一鐵污泥回收槽[未繪示]，且該鐵污泥回收槽連接至一慢混槽[未繪示]及一斜板浮除快沉池[未繪示]，其可由一般習知技術達成，於此不予贅述。

前述較佳實施例僅舉例說明本發明及其技術特徵，該實施例之技術仍可適當進行各種實質等效修飾及/或替換方式予以實施；因此，本發明之權利範圍須視後附申請專利範圍所界定之範圍為準。

S1‧‧‧第一步驟

S2‧‧‧第二步驟

S3‧‧‧第三步驟

1‧‧‧高級氧化槽

11‧‧‧廢水入口

12‧‧‧過濾水出口

13‧‧‧鐵污泥排放口

14‧‧‧第一分配器

15‧‧‧第二分配器

2‧‧‧反洗裝置

20‧‧‧升氣導管

21‧‧‧清洗分離槽

22‧‧‧洗砂器

3‧‧‧加壓裝置

30‧‧‧加壓機

a‧‧‧濾砂體下落方向指示箭頭

第1圖：本發明較佳實施例之移動床式高級氧化循環處理方法之流程圖。

第2圖：本發明較佳實施例之移動床式高級氧化循環處理系統之側視示意圖。

第3圖：本發明較佳實施例之移動床式高級氧化循環處理系統在洗砂器內進行反洗濾砂體之局部放大示意圖。

1‧‧‧高級氧化槽

11‧‧‧廢水入口

12‧‧‧過濾水出口

13‧‧‧鐵污泥排放口

14‧‧‧第一分配器

15‧‧‧第二分配器

2‧‧‧反洗裝置

20‧‧‧升氣導管

21‧‧‧清洗分離槽

22‧‧‧洗砂器

3‧‧‧加壓裝置

30‧‧‧加壓機

Claims (10)

1. 一種移動床式高級氧化循環處理方法，其包含：將一廢水導引至一高級氧化槽內，以便將該廢水進行高級氧化反應；在該高級氧化槽內將該廢水導引通過一濾砂體，以便進行過濾該廢水；及在該高級氧化槽內將該濾砂體進行循環反洗，以便利用該已反洗之濾砂體進行循環過濾該廢水，並回收鐵污泥，其中該高級氧化槽包含一第一分配器及一第二分配器，將該廢水經該第一分配器通過該濾砂體，一加壓裝置以一輸送管連接至該高級氧化槽，以便將加壓回流水經該第二分配器輸送至該高級氧化槽內。
2. 依申請專利範圍第1項所述之移動床式高級氧化循環處理方法，其中在反洗過程中，該濾砂體通過一鋸齒形洗砂通道或一彎曲洗砂通道。
3. 依申請專利範圍第1項所述之移動床式高級氧化循環處理系統，其中該高級氧化反應需加入硫酸亞鐵、雙氧水及臭氧。
4. 一種移動床式高級氧化循環處理系統，其包含：一高級氧化槽，其用以容置一廢水，以便將該廢水進行高級氧化反應；一砂濾床，其設置於該高級氧化槽內，且該砂濾床具有一濾砂體，以便利用該濾砂體過濾該廢水；及 一反洗裝置，其設置於該高級氧化槽內，以便在該高級氧化槽內反洗該濾砂體，並回收鐵污泥；其中該已反洗濾砂體循環用於過濾該廢水，該高級氧化槽包含一第一分配器及一第二分配器，將該廢水經該第一分配器通過該濾砂體，一加壓裝置以一輸送管連接至該高級氧化槽，以便將加壓回流水經該第二分配器輸送至該高級氧化槽內。
5. 依申請專利範圍第4項所述之移動床式高級氧化循環處理系統，其中該高級氧化反應需加入硫酸亞鐵、雙氧水及臭氧。
6. 依申請專利範圍第5項所述之移動床式高級氧化循環處理系統，其中該雙氧水及臭氧利用該加壓裝置混合加入至該廢水。
7. 依申請專利範圍第4項所述之移動床式高級氧化循環處理系統，其中該砂濾槽內利用一氣升導管將該濾砂體進行循環反洗。
8. 依申請專利範圍第4項所述之移動床式高級氧化循環處理系統，其中該反洗裝置包含一洗砂器，且該洗砂器具有一鋸齒形洗砂通道或一彎曲形洗砂通道，在反洗過程中，該濾砂體通過該鋸齒形洗砂通道或彎曲洗砂通道。
9. 依申請專利範圍第4項所述之移動床式高級氧化循環處理系統，其中該高級氧化槽連接至一pH調整槽及一鐵污泥回收槽。
10. 依申請專利範圍第9項所述之移動床式高級氧化循環處理 系統，其中該鐵污泥回收槽連接至一慢混槽及一斜板浮除快沉池。