TWI540104B - 生物廢棄物綠色處理系統及方法 - Google Patents

Description

生物廢棄物綠色處理系統及方法

本發明係有關於一種廢棄物的處理，且特別有關於一種動物廢棄物處理系統，以及動物廢棄物的處理方法。

由於畜牧業，如豬、牛、羊等的廢棄物會影響含水層、河流、泳池、湖泊等水源，因此，畜牧業會對環境造成威脅。畜牧廢棄物含有高濃度的汙染物，例如，氨氮、亞硝酸鹽類、硝酸鹽及硫化氫等，其對水生生物(包括，動物及植物)有害，且會破壞淡水河流和湖泊的生態系統。液態與固態汙染物也可藉由觸摸或空氣來毒害或傷害人類與動物。因此，為了移除這些汙染物，必須將畜牧業的廢水與固態廢棄物收集起來並處理，以符合環境安全的條件。

動物廢水通常是利用開放式的水池進行處理，將廢水靜置直到動物廢物被分解，且符合環境安全的要求。然而，在下雨時，這些開放式水池中的水會溢出，並污染附近的淡水湖泊和溪流。此外，這些廢水或廢棄物所產生的廢氣也會污染空氣，並產生難聞的臭味。再者，廢水與固態廢棄物的處理池會佔據大面積的土地。

目前，已有許多國家發現利用水池處理豬舍廢水或廢棄物所產生的問題，且立法嚴格限制廢棄物處理的水池。在有限的處理池下，自然限制了可飼養的數目。

同樣地，固態廢棄物經常被農民當作肥料使用。雖然可作為肥料，但固態廢棄物必須被分解，通常需要3至8週的時間。在被分解之前，固態廢棄物的氨對植物有害。分解後，氨被分解為氮化物，可作為植物的養分。大量廢棄物長時間的暴露是危險的，可藉由觸摸或空氣傳播細菌。

此外，要傳送這些動物廢棄物是困難的，且並且通常是在完全密封的卡車。由於廢棄物病毒與細菌有散播的可能性，此方法既昂貴又危險。

富含營養成分廢水的處理方法，可參照，如美國專利號4,626,644、美國專利號4,721,569、美國專利號4,183,807、美國專利號5,185,079。利用農業廢物或生物質為燃料的發電方法，可參照，如美國專利號5,121,600。將甲醇、脂肪或油脂轉化為甲基酯與生物柴油的方法，可參照，如美國專利號5,713,965、美國專利號6,015,440、美國專利號6,440,057。

美國專利號4,372,856揭示一種厭氧分解農業廢棄物以產生甲烷與二氧化碳的方法及其設備。美國專利號5,922,092揭示一種固態廢棄物的氧化系統，其在一熱反應器中與空氣接觸。此方法的副產物包括柴油、瀝青，液化氣等。美國專利號6,410,283揭示一種以污泥厭氧分解產電的方法。美國專利號5,447,850揭示一種由有機廢棄物產生沼氣的方法。此方法主要先在廢棄物培養厭氧微生物。接著，進行發酵。由此廢棄物中產生沼氣。

雖然沼氣可用於發電，但沼氣中的硫化氫會腐蝕發電機，因此在沼氣必須先進行脫硫。若以化學脫硫，會產生大量的化學廢棄物。在發電過程中會產生大量的二氧化碳，造成二次污染。此外，除了固態與液 態廢棄物外，畜牧業還具有臭氣(氣態廢棄物)污染的問題，但目前仍無文獻揭露如何解決。

因此，畜牧業界仍然亟需一種高效率、低耗能、無二氧化碳排放的廢棄物處理系統與方法。

有鑑於上述先前技術所存在之問題，本發明提供一種廢棄物處理系統，包括：一分離槽，使一廢棄物分離成一固態廢棄物與一液態廢棄物；一發酵槽，使該固態廢棄物進行厭氧發酵而獲得一沼氣；一氣體處理裝置，導入該沼氣以純化該沼氣；一發電系統，導入該經純化後的沼氣進行燃燒發電；以及一藻類培養裝置，與該氣體處理裝置連接。較佳的，該廢棄物為農業廢棄物，特別是畜牧業廢棄物。

在本發明一實施例中，其中該氣體處理裝置包括一曝氣塔，且該曝氣塔中具有藻液，當該沼氣導入該曝氣塔中時，沼氣經由曝氣盤以曝氣的方式通過藻液，藻液會吸附沼氣中的硫化氫，達到沼氣脫硫的功效，同時藻液也會吸附二氧化碳，因此沼氣在經純化後可大大提升甲烷的濃度，甲烷濃度可由原始的60%提升到90%左右，不但可避免發電系統遭硫化氫腐蝕，更可藉由燃燒高濃度甲烷的沼氣來提升發電的功效。

在本發明一實施例中，其中該氣體處理裝置更包括一反應塔，與該曝氣塔連接，該反應塔接收該曝氣塔之藻液，使吸附了硫化氫及二氧化碳的藻液進行反應，以利用硫、碳分子作為養分生長。其中該反應吸收塔可為複數個，該些反應塔可以串聯和/或並聯的方式與該曝氣塔連接。

在本發明一實施例中，其中該氣體處理裝置亦可為一洗滌 塔。

在本發明一實施例中，所述之廢棄物處理系統，更包含一室內空間，該室內空間含有該廢棄物及一臭氣，並設有一第二氣體處理裝置與該藻類培養裝置連接，該第二氣體處理裝置中具有藻液，且該臭氣被導入該第二氣體處理裝置中，而該第二氣體處理裝置中之藻液會吸附臭氣中的氨氣、硫化氫及二氧化碳，作為藻類生長所需之養分，同時達到空氣清淨的功效。

在本發明一實施例中，其中該曝氣塔、該反應塔及/或該第二氣體處理裝置更可包括一光源，加強藻類行光合作用的效率。

在本發明一實施例中，更包括一曝氣池，使該液態廢棄物進行曝氣處理，而該液態廢棄物經曝氣處理後產生碳、氫、氧、氮、磷、硫等氧化物，作為藻類生長所需之養分，其中該曝氣池與該藻類培養裝置連接，使該液態廢棄物通入該藻類培養裝置中，利用藻類自然的生長來達到汙水處理的功效。

在本發明一實施例中，其中該藻類培養裝置為開放式或密閉式，各種形狀之培養池、袋、管、柱、箱、桶、架等，或一立體培養系統。而其中該藻液包括紅藻、綠藻、矽藻、藍藻、其他藻類或任何上述組合之藻液。

本發明另提供一種廢棄物的處理方法，包括：提供一廢棄物及/或一臭氣；將該廢棄物導入一分離槽中，以分離成一固態廢棄物與一液態廢棄物；將該固態廢棄物導入一發酵槽中，使該固態廢棄物進行厭氧發酵而獲得一沼氣；將該沼氣導入一氣體處理裝置中，該氣體處理裝置具有 藻液，用以純化該沼氣；將該經純化的沼氣導入一發電系統中，燃燒該沼氣進行發電，產生一廢氣；以及將該廢氣導入一藻類培養裝置。較佳的，該廢棄物為農業廢棄物特別是。較佳的，該廢氣為二氧化碳。

在本發明一實施例中，其中該氣體處理裝置包括一曝氣塔，且該曝氣塔中具有藻液，該沼氣以曝氣的方式通過該曝氣塔中的藻液，其中該藻液吸收該沼氣中的硫化氫與二氧化碳。其中該氣體處理裝置更包括一反應塔，與該曝氣塔連接，以接收該曝氣塔中的藻液進行反應。

在本發明一實施例中，更包括：將該臭氣導入一第二氣體處理裝置中，且該第二氣體處理裝置中具有藻液，以該吸收該臭氣中的臭氣分子，而該臭氣分子包括含氨氣及/或硫化氫等。

在本發明一實施例中，其中該曝氣塔、該反應塔及/或該第二氣體處理裝置更可包括一或數個光源，增加藻類行光合作用的效率。

在本發明一實施例中，其中該第一氣體處理裝置和/或該第二氣體處理裝置與該藻類培養裝置連接，而該藻類培養裝置提供和/或接收該第一氣體處理裝置和/或該第二氣體處理裝置之藻液。

在本發明一實施例中，更包括將該液態廢棄物導入一曝氣池中，進行曝氣處理以形成一曝氣液，其中該曝氣池與該藻類培養裝置連接，而該曝氣液被導入該藻類培養裝置中，藻類培養裝置中之藻類會利用該曝氣液中之碳、氫、氧、氮、磷、硫等氧化物作為藻類的培養成分，在培養藻類的同時更可淨化汙水。

在本發明一實施例中，其中該藻類培養裝置為一藻池及/或一立體培養系統，而該藻液包括紅藻、綠藻、矽藻、藍藻或其他藻類或任 何其他種藻類的組合。

為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖示，作詳細說明如下：

10‧‧‧廢棄物處理系統

12‧‧‧室內空間

14‧‧‧分離槽

16‧‧‧發酵槽

18、200‧‧‧氣體處理裝置

182、202、302‧‧‧曝氣塔

184、204、304‧‧‧反應塔

21‧‧‧發電系統

22、206‧‧‧藻類培養裝置

24‧‧‧曝氣池

26‧‧‧第二氣體處理裝置

A‧‧‧含氧氣體

C‧‧‧二氧化碳

O‧‧‧臭氣

M‧‧‧沼氣

W‧‧‧廢棄物

W1‧‧‧固態廢棄物

W2‧‧‧液態廢棄物

W3‧‧‧曝氣池廢水

A1、A3‧‧‧氣體入口

A2、A4‧‧‧氣體出口

B1、B3‧‧‧藻液入口

B2、B4‧‧‧藻液出口

T‧‧‧曝氣盤

L‧‧‧光源

P‧‧‧幫浦

S401、S403、S405、S407、S409、S411、S413‧‧‧廢棄物處理步驟

第1圖為本發明廢棄物處理系統之一實施例的示意圖。

第2圖為本發明氣體處理裝置之一實施例的示意圖。

第3a-3b圖為本發明氣體處理裝置之不同實施樣態。

第4圖為本發明之廢棄物處理方法。

第5圖為本發明之氣體處理裝置處理含硫化氫氣體的結果。

第6圖為本發明之氣體處理裝置處理含氨氣氣體的結果。

本發明提供一種動物廢棄物處理系統，其利用一或複數個氣體處理裝置，純化沼氣，並去除環境中的臭氣(如，胺氣、硫化氫或二氧化硫等)。

第1圖為本發明廢棄物處理系統之一實施樣態，應注意的是，為了清楚描述本發明之特徵，第1圖僅為本發明實施例之簡單圖示，在實際應用時，此技藝人士可依不同的需求增加或修改本發明之結構。

參照第1圖，本發明廢棄物處理系統10包括室內空間12，其中含有廢棄物W及/或臭氣O。本發明之室內空間12可為任何形式的建築結構，例如，木造、磚造、水泥造等結構。在一實施例中，此室內空間飼養有動物(如，豬、牛、羊、馬、驢、雞、鴨、鵝、魚等)，而產生動物廢棄物及/或臭氣。在另一實施例中，此室內空間為一動物廢棄物放置地點。

本發明中所述之“廢棄物”係指任何的動物廢棄物。本發明之廢棄物可來自於各種動物，包括，但不限於，豬、牛、羊、馬、驢、雞、鴨、鵝、魚等，較佳為豬、牛、羊、驢及/或馬，更佳為豬、牛。本發明之廢棄物可為固態及/或液態形式的廢棄物。在一實施例中，動物廢棄物為動物的糞尿及混合到動物糞尿的清洗用水。

廢棄物W被導入分離槽14後，可被分成固態廢棄物W1與液態廢棄物W2。

本發明中所述之“分離槽14”並無特別限制，只要可將廢棄物W中的固體(如，大顆粒物質、固體團塊)與液體分離即可，一般固液分離可分為機械(物理分離)、熱分離、生物分離等。本發明之分離槽可為一沉澱池、分離柵、離心機、過濾裝置、固液分離機等。在一實施例中，分離槽為一市售的固液分離機。

固液分離之後，固態廢棄物W1被導入發酵槽16中進行厭氧發酵而獲得沼氣M，而液態廢棄物W2被導入曝氣池24。

在本發明中，發酵槽16設置於分離槽14之後，且為一沼氣發酵槽。本發明中所述之“發酵槽或沼氣發酵槽”並無特別限制，只要可產生沼氣、甲烷即可。固態廢棄物在發酵槽中16進行水解、酸化以及甲烷作用，產生沼氣M。

發酵槽中具有醱酵菌(fermentative bacteria)、產氫乙酸生成菌(hydrogen-producing acetogens)、耗氫乙酸生成菌(hydrogen-utilizing acetogens)、甲烷桿菌(Methanobacterium spp.)、甲烷球菌(Methanococcus spp.)、甲烷四連球菌(Methanosarcina spp.)、甲烷短桿菌屬(Methanobrevibacter spp.)、甲烷球形菌(Methanosphaera spp.)、甲烷熱桿菌(Methanothermobacter spp.)、甲烷熱菌(Methanothermus spp.)、甲烷暖球菌(Methanocaldococcus spp.)、甲烷炎菌(Methanotorris spp.)、甲烷球菌(Methanococcus spp.)、甲烷熱球菌(Methanothermococcus spp.)、甲烷粒菌(Methanocorpusculum spp.)、甲烷囊菌(Methanoculleus spp.)、甲烷泡菌(Methanofollis spp.)、產甲烷菌(Methanogenium spp.)、甲烷裂葉菌(Methanolacinia spp.)、甲烷微菌(Methanomicrobium spp.)、甲烷盤菌(Methanoplanus spp.)、甲烷螺菌(Methanospirillum spp.)、甲烷礫菌(Methanocalculus spp.)、甲烷繩菌(Methanolinea spp.)、甲烷鬃菌(Methanosaeta spp.)、甲烷髮菌(Methanothrix spp.)、鹽甲烷球菌(Halomethanococcus spp.)、甲烷微球菌(Methanimicrococcus spp.)、甲烷類球菌(Methanococcoides spp.)、甲烷鹽菌(Methanohalobium spp.)、甲烷嗜鹽菌(Methanohalophilus spp.)、甲烷葉菌(Methanolobus spp.)、甲烷食甲基菌(Methanomethylovorans spp.)、甲烷鹹菌(Methanosalsum spp.)、甲烷八疊球菌(Methanosarcina spp.)、甲熱球菌(Methermicoccus spp.)、甲烷火菌(Methanopyrus spp.)等，利用這些兼氧與厭氧微生物將複雜的高分子轉化為甲烷、二氧化碳、硫化氫等氣體。

發酵槽中的溫度介於30~60℃，較佳為35~55℃。發酵槽中的pH值介於5~8，較佳為6.5~7.5。固態廢棄物在發酵槽中的反應(停留時間)為0.5天以上，較佳為1天以上，更佳為10天至30天。事實上，此技藝人士自可根據發酵槽的型式、微生物的種類、及固態廢棄的成分來調整發酵的條件(如，溫度、pH值、時間等)，以獲得最大量的沼氣。

沼氣M中含有甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)、硫化氫(H2S)等 氣體，較佳為甲烷。

接著，將沼氣M導入氣體處理裝置18。氣體處理裝置18包括曝氣塔182與反應塔184，且曝氣塔182與反應塔184中具有藻液。

在一實施例中，氣體處理裝置僅具有曝氣塔，曝氣塔中具有藻液，沼氣以曝氣的方式通過藻液。在另一實施例中，氣體處理裝置包括曝氣塔與一或多個反應塔，且反應塔以串聯或並聯的方式連接曝氣塔。反應塔可接收曝氣塔的藻液。在另一實施例中，氣體處理裝置為一洗滌塔。氣體處理裝置可包括一個或數個光源(未圖示)。此光源包括，但不限於，太陽光、白熾燈泡、螢光燈、LED燈等。

本發明中所述之“藻液”係指含有藻類的液體。本發明中所使用的藻液包括紅藻(Rhodophyta)、綠藻(Chlorophyta)、矽藻(Diatom)、藍藻(Cyanobacteria)或上述組合。藻類包括，但不限於，紅藻(Rhodophyta)，如海紅絲藻(Polysiphonia)；褐藻(Heteromontophyta)，如馬有藻(Sargassum)等；綠藻(Chlorophyta)，如原球藻(Protococcus)、水綿(Spirogyra)、間生藻(Oedogonium)、新月藻(Closterium)、石蓴(ulva)、小球藻(Chlorella)、擬球藻(Nannochloropsis)；矽藻(Diatom)；甲藻(Ceratium)；藍藻(Cyanobacteria)，如螺旋藻(Spirulina)等。

沼氣M在以曝氣的方式通過曝氣塔182與反應塔184中的藻液時，M中的二氧化碳、硫化氫可作為藻類的營養，而被藻液中的藻類吸收，達到純化沼氣M的目的。經純化之沼氣M中的主要氣體為甲烷。

將經純化的沼氣(甲烷)導入發電系統21中，燃燒沼氣(甲烷)進行發電。

本發明所述之“發電系統”為任何形式的沼氣發電機。沼氣發電機係利用燃燒沼氣(甲烷)產生高溫、高壓空氣，推動渦輪，供發電機發電。本發明之發電系統，並無特別限制，可為任何一種市售沼氣發電機。

在沼氣發電的過程中，會產生二氧化碳C、水蒸氣、熱能等副產物。燃燒沼氣(甲烷)所產生的二氣化碳C可被導入藻類培養裝置22中。由於藻類在進行光合成作用時，需要適量的二氧化碳。因此，可將沼氣發電所產生的二氧化碳C導入藻類培養裝置22中，作為藻類的碳源

此外，水蒸氣與熱能可直接排放至大氣環境中，也可回收利用。例如，熱能可回收用於曝氣塔、反應塔、氣體處理裝置、及/或藻類培養裝置或室內空間的增溫或保溫。

本發明中所述之“藻類培養裝置”為任何可培養藻類的裝置，例如，藻池及/或立體培養系統(如，可參照台灣專利號I243205)。藻池及/或立體培養系統中含有藻類培養基(如，f2、Walne、K、GPM培養基等)、牛/豬舍的排放水、以及各種藻類生長所需的營養成分。

藻池及/或立體培養系統的溫度為10~40℃，較佳為20~30℃，最佳為22~29℃。藻類的照光狀態可為12小時照光，12小時不照光，也可24小時連續照光。事實上，此技藝人士自可根據藻類培養裝置的型式、及藻的種類來調整藻類的生長條件(如，二氧化碳濃度、培養基成分、溫度、pH值、照光時間、照光強度等)，以獲得最大量的藻類(藻液)。

藻類培養裝置22與氣體處理裝置18連接。因此，藻類培養裝置22所培養的藻類(藻液)可被導入氣體處理裝置18中，且藻類培養裝置22可回收氣體處理裝置18中的藻液。藉由不斷的循環藻液，使得氣體處理裝 置18中的藻液可維持在一個良好的狀態下，以有效地吸收二氧化碳與硫化氫。藻類培養裝置22可包括一光源(未圖示)。此光源包括，但不限於，太陽光、白熾燈泡、螢光燈、LED燈等。

藻類培養裝置22可位於室內及/或室外。在室內，可有效地控制藻類培養裝置的溫度、pH值、照光時間等、照光強度，以獲得最佳的藻類培養條件。在室外，藻類培養裝置可為一開放式的培養池(藻池)，可大幅降低能源的使用。因此，藻類培養裝置22可分別為於室內及室外，以因應季節更替所產生不利藻類生長的條件。

此外，由上述可知，液態廢棄物W2被導入曝氣池24中，以產生曝氣池廢水W3。

曝氣池24中具有活性污泥，活性污泥中含有各種好氧微生物，包括無色桿菌(Achromobarter)、黃桿菌(Flavobacterium)、產鹼菌(Alcaligens)、桿菌(Bacillus)、球菌(Micrococcus)及/或綠膿桿菌(Pseudomonas)等。液態廢棄物W2中的有機物質在曝氣池24中可被微生物分解，產生氧化碳、、氮氧化物、氧化磷、硫氧化物等氧化物。液態廢棄物W2在曝氣池24中的停留時間為0.5小時以上，較佳為2~5小時以上，更佳為8小時以上。

接著，曝氣池廢水W3被導入藻類培養裝置22中。由於曝氣池廢水W3中含有碳、氫、氧、氮、磷、硫等物質，以及其它無機鹽類與微量元素，因此曝氣池廢水W3可作為藻類的培養液。

在本發明另一實施例中，本發明更提供第二氣體處理裝置26，第二氣體處理裝置26與室內空間12及藻類培養裝置22連接，且臭氣O被導入第二氣體處理裝置26。

第二氣體處理裝置26與氣體處理裝置18相同或相似。在一實施例中，第二氣體處理裝置26與氣體處理裝置18相同。在另一實施例中，第二氣體處理裝置26僅具有曝氣塔，而不具有反應塔。同樣地，第二氣體處理裝置可包括一光源(未圖示)。此光源包括，但不限於，太陽光、白熾燈泡、螢光燈、LED燈等。

第二氣體處理裝置26中具有藻液，且臭氣O以曝氣的方式通過藻液。臭氣O含有氨氣、硫化氫、二氧化碳、其他等混合氣體，具有臭味。臭氣O在以曝氣的方式通過第二氣體處理裝置26中的藻液時，藻液中的藻類可吸收臭氣O中的氨氣、硫化氫、二氧化碳等，並光合作用產生氧氣，達到除臭的效果。含氧氣體A可直接排放至室外，或導入室內空間12中，以減少室內空間12的異味。

同樣地，第二氣體處理裝置26與藻類培養裝置22連接。因此，藻類培養裝置22所培養的藻類(藻液)可被導入第二氣體處理裝置26中，且藻類培養裝置22可回收第二氣體處理裝置26中的藻液。藉由藻液不斷地循環，使得第二氣體處理裝置22中的藻液維持在一個良好的狀態下，以有效地吸收氨氣、硫化氫、二氧化碳等氣體。

由上述可知，本發明之廢棄物處理系統具有氣體處理裝置。氣體處理裝置中的藻液可吸收沼氣中的二氧化碳與硫化氫，達到脫硫的效果，避免硫化氫腐蝕發電機。經純化的沼氣(甲烷)可在沼氣發電中獲得較高的發電效率。沼氣發電所產生的二氧化碳可回收利用，達到二氧化碳零排放。

另一方面，本發明之廢棄物處理系統更包括第二氣體處理裝 置。第二氣體處理裝置中的藻液可吸收臭氣(畜牧或環境中的臭味)中的含氮、含硫分子，消除臭氣，並產生氧氣。

因此，本發明之廢棄物處理系統可將動物廢棄物(固、液、氣態廢棄物)完全回收利用，降低污染，且不需額外大量的能量。

第2圖為本發明氣體處理裝置之一實施樣態，應注意的是，為了清楚描述本發明之特徵，第2圖僅為本發明實施例之簡單圖示，在實際應用時，此技藝人士可依不同的需求增加或修改本發明之結構。

參照第2圖，本發明之氣體處理裝置200包括曝氣塔202與反應塔204，且曝氣塔202與反應塔204的數目並無特別限制。在一實施例中，氣體處理裝置包括1個曝氣塔與1個反應塔。在另一實施例中，氣體處理裝置包括1個曝氣塔與數個反應塔。

曝氣塔202具有氣體入口A1、氣體出口A2、藻液入口B1與藻液出口B2。反應塔204具有氣體入口A3、氣體出口A4、藻液入口B3與藻液出口B4。

在處理氣體時，任何氣體，例如沼氣、臭氣等，可由氣體入口A1導入曝氣塔202中。曝氣塔202中具有藻液(未圖示)。藉由曝氣盤T，使氣體以曝氣的方式通過曝氣塔202中的藻液。曝氣盤T具有多個小孔，可使氣體慢慢釋出。

在一實施例中，氣體為一沼氣，在曝氣的過程中，藻液可吸收沼氣的硫化氫、二氧化碳等。在另一實施例中，氣體為一臭氣，在曝氣的過程中，藻液可吸收臭氣的氨氣、硫化氫、二氧化碳等。

曝氣塔202中的藻液來自於藻類培養裝置206。藻類培養裝置 206中的藻液可由藻液入口B1被導入曝氣塔202中。

接著，由曝氣塔202中的氣體可由氣體出口A2排出，由反應塔204的氣體入口A3，被導入反應塔204中。同樣地，反應塔204中具有藻液(未圖示)。藉由曝氣盤T上的小孔，使氣體以曝氣的方式通過反應塔204中的藻液。

氣體在經過曝氣塔202與反應塔204後，氣體中的氨氣、硫化氫、二氧化碳等大部分可被藻類吸收，以達到沼氣(甲烷)純化及除臭的效果。同時，曝氣塔202與反應塔204中的藻液可進行光合作用，產生氧氣。

曝氣塔202中的藻液可由藻液出口B2排出，由反應塔204的藻液入口B3導入反應塔204中。反應塔204中的藻液在充分地與氣體反應後，可經由藻液出口B4排至藻類培養裝置206。

反應塔204具有光源L。此光源包括，但不限於，白熾燈泡、螢光燈、LED燈(如，紅色LED燈、白色LED燈)或上述之組合。光源L的數量並無特別限制，較佳為1個以上，使所有藻類皆具有充分的光照。光源的照度可介於1,00~20,000 Lux，較佳為5,00~15,000 Lux，更佳為1,000~10,000 Lux。在另一實施例中，曝氣塔202也可具有光源(未圖示)。光源的位置可在曝氣塔或反應塔的內部或外部，並沒有設限。

此外，氣體處理裝置200更包括幫浦P。幫浦P的數目並無特別限制。幫浦P可分別位於氣體入口A1、氣體出口A2、藻液入口B1、藻液出口B2、氣體入口A3、氣體出口A4、藻液入口B3及/或藻液出口B4的管線上，以促進氣體與藻液的流動。

第3圖為本發明氣體處理裝置之另一實施樣態，應注意的 是，為了清楚描述本發明之特徵，第3圖僅為本發明實施例之簡單圖示，在實際應用時，此技藝人士可依不同的需求增加或修改本發明之結構。

應注意的是，本發明之氣體處理裝置可依照氣體的種類及量(體積)進行調整。在一實施例中，曝氣塔302可與多個反應塔304連接。如第3a圖所示，曝氣塔302與2個反應塔304連接。在另一實施例中，僅只有曝氣塔302(第3b圖)。反應塔的數目可為0、1、2、3、4、5、6、7、8或9個以上。一般來說，當所需處理的氣體量愈大時，所需反應塔的數目愈多。此技藝人士自可根據氣體的量、藻類的種類、及氣體處理裝置的型式來調整反應塔的數目。

本發明在此揭露氣體處理裝置18及第二氣體處理裝置26，一脫硫及除去臭氣分子的實施例。

在本發明另一實施樣態中，本發明另提供一種廢棄物的處理方法，如第4圖所示。

參照步驟S401，由一室內空間獲得一廢棄物及臭氣。此室內空間飼養有動物，產生動物廢棄物與臭氣。

參照步驟S403，將廢棄物導入一分離槽中，使廢棄物被分離成一固態廢棄物與一液態廢棄物。

參照步驟S405，將固態廢棄物導入一發酵槽中，使該固態廢棄物進行厭氧發酵而獲得一沼氣(含甲烷、硫化氫、二氧化碳)。

參照步驟S407，將沼氣導入一氣體處理裝置中，以純化沼氣。氣體處理裝置具有藻液，藻液可吸收沼氣中的硫化氫、二氧化碳等。

參照步驟S409，將臭氣導入第二氣體處理裝置中，以吸收 臭氣中的臭氣分子，並產生一含氧空氣。第二氣體處理裝置中具有藻液，藻液可吸收臭氣中的氨、硫化氫等。

參照步驟S411，將經純化的沼氣導入一發電系統中，燃燒該沼氣進行發電，產生二氧化碳。

參照步驟S413，將二氧化碳導入一藻類培養裝置，廢氣中的二氧化碳可作為藻類的碳源。

本發明在此揭露一氣體處理裝置18去除硫化氫的實施例，利用腐壞雞蛋產生之硫化氫，檢測含有硫化氫的氣體經過氣體處理裝置18前後硫化氫含量的差異；本實施例所使用之氣體處理裝置18為一曝氣塔，曝氣塔內有一體積為8公升的容置槽，內裝有8公升濃度為0.345 g/L的藻液，本實施例所使用之藻類為綠藻。

為確保氣體檢測的精確性，本實驗將曝氣塔設置於一密閉空間中，阻絕檢測的氣體與外面的空氣流通，而實驗流程包含：首先，將含有硫化氫的氣體導入一密閉的氣體混合槽中，檢測初始的硫化氫濃度為0.2 mg/L，本實施例所使用之密閉的氣體混合槽的體積為125公升；接著，將氣體混合槽中含有硫化氫的氣體，利用打氣幫浦導入氣體處理裝置中，而含有硫化氫的氣體經由曝氣方式通過容置槽內的藻液，而通過氣體處理裝置後的氣體再重新導回密閉的氣體混合槽中，又，氣體處理裝置上端設有一管路連接檢測器，測量氣體循環處理後硫化氫的含量；本實施例系檢測氣體處理前以及氣體循環處理1小時後硫化氫的含量，檢測結果如表一所示。

如表一所示，在氣體經由氣體處理裝置處體前，硫化氫濃度為0.2 mg/L，而氣體在經由氣體處理裝置處理一小時後，硫化氫濃度降低為0.2 mg/L，如圖5所示；氣體在處理一小時後，經由氣體處理裝置消耗硫化氫濃度為0.18 mg/L，而綠藻清除硫化氫含量比率的公式為：氣體體積(L)×消耗濃度(mg/L)÷藻類含量(g)÷時間(hr)

因此，本實施例綠藻清除硫化氫含量比率為125×0.18÷(8×0.345)÷1=8.15 mg/hr/g，而藉由本實施例即可得知，本發明之氣體處理裝置確實具有去除氣體中硫化氫的功效，在本實施例中去除的比率更高達百分之90。

又，本發明在此揭露一氣體處理裝置18去除氨氣的實施例，利用1%的氨水所產生之氨氣，檢測含有氨氣的氣體經過氣體處理裝置18前後硫化氫含量的差異；本實施例所使用之氣體處理裝置18同樣為為一曝氣塔，內有一體積為8公升的容置槽裝有0.36 g/L的綠藻液，並設置於密閉空間中；同樣的，將含有氨氣的氣體導入密閉的氣體混合槽中，並檢測初始的氨氣濃度為100 mg/L；接著，將氣體混合槽中含有氨氣的氣體，導入氣體處理裝置中並經由曝氣方式通過一密閉空件內的一容置槽內的藻液，而通過氣體處理裝置後的氣體再重新導回密閉的氣體混合槽中，並分別檢測氣體處理前、循環處理3小時後以及循環處理5小時後，氣體中氨氣的含量， 檢測結果如表二所示。

如表二所示，在氣體經由氣體處理裝置處體前，氨氣濃度為100 mg/L，而氣體在經由氣體處理裝置處理三小時後，氨氣濃度降低為60 mg/L，在處理五小時後，氨氣濃度更降低到15 mg/L，如圖6所示；氣體在處理五小時後，經由氣體處理裝置消耗硫化氫濃度為85 mg/L，綠藻清除氨氣含量比率737.8 mg/hr/g，藉由本實施例即可得知，本發明之氣體處理裝置確實具有去除氣體中氨氣的功效，在經由5小時的處理後，去除的比率更達到百分之85。

本發明之廢棄物處理系統及方法，可有效地處理動物廢棄物，將動物廢棄物的有機物轉化為沼氣以進行發電，沼氣發電所產生的二氧化碳可回收作為藻類的碳源，達到二氧化碳零排放。同時，本發明之廢棄物處理方法可吸附動物廢棄物的臭氣分子，達到清淨空氣的效果。

本發明廢棄物處理系統與方法的優點包括：(1)先將沼氣純化，以提高發電效率；(2)沼氣發電所產生的二氧化碳可回收利用，達到二氧化碳零排放；(3)使用發電所產生的二氧化碳與動物廢棄物作為藻液營養源，降低藻類的培養成本；以及(4)可處理所有形式的動物廢棄物(包括，固態、液態與氣態(臭氣))。

因此，本發明之廢棄物處理系統與方法是一種低成本、節 能、環保、高效率的動物廢棄物處理系統與方法。

所有說明書中所揭示之發明技術特點可以任意方式組合。說明書中揭示之每一技術特點可以提供相同、等同或相似目的之其他方式替換。因此，除非另有特別說明，文中所有揭示之特點均只是等同或相似特點之一般系列之實例。

由上述可知，熟習此技藝者能輕易地了解本發明之必要特徵，在不脫離其精神與範圍之下能就本發明做許多改變與調整以應用於不同用途與條件。

10‧‧‧廢棄物處理系統

12‧‧‧室內空間

14‧‧‧分離槽

16‧‧‧發酵槽

18‧‧‧氣體處理裝置

182‧‧‧曝氣塔

184‧‧‧反應塔

21‧‧‧發電系統

22‧‧‧藻類培養裝置

24‧‧‧曝氣池

26‧‧‧第二氣體處理裝置

A‧‧‧含氧氣體

C‧‧‧二氧化碳

O‧‧‧臭氣

M‧‧‧沼氣

W‧‧‧廢棄物

W1‧‧‧固態廢棄物

W2‧‧‧液態廢棄物

W3‧‧‧曝氣池廢水

Claims (30)

1. 一種廢棄物處理系統，包括：一分離槽，使一廢棄物分離成一固態廢棄物與一液態廢棄物；一發酵槽，使該固態廢棄物進行厭氧發酵而獲得一沼氣；一氣體處理裝置，其中該氣體處理裝置更包括一曝氣塔，且該曝氣塔中具有藻液，將該沼氣導入該曝氣塔並純化該沼氣；一發電系統，導入該經純化後的沼氣進行燃燒發電；以及一藻類培養裝置，與該氣體處理裝置連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之廢棄物處理系統，其中該廢棄物為一農業廢棄物。
3. 如申請專利範圍第1項所述之廢棄物處理系統，其中該氣體處理裝置更包括一反應塔，與該曝氣塔連接；其中該反應塔包括一個或數個光源。
4. 如申請專利範圍第3項所述之廢棄物處理系統，其中更包含複數個該反應吸收塔，該些反應塔系以串聯或並聯的方式與該曝氣塔連接。
5. 如申請專利範圍第1項所述之廢棄物處理系統，其中該氣體處理裝置為一洗滌塔。
6. 如申請專利範圍第1項所述之廢棄物處理系統，更包含一第二氣體處理裝置設於一室內空間，該室內空間含有該廢棄物及一臭氣。
7. 如申請專利範圍第6項所述之廢棄物處理系統，該第二氣體處理裝置與該藻類培養裝置連接，且該第二氣體處理裝置包括一個或數個光源。
8. 如申請專利範圍第7項所述之廢棄物處理系統，其中該第二氣體處理裝置中具有藻液，且該臭氣被導入該第二氣體處理裝置中。
9. 如申請專利範圍第1或8項所述之廢棄物處理系統，其中該藻液包括紅藻、綠藻、矽藻、螺旋藻、擬球藻、扁藻、等鞭金藻或上述組合。
10. 如申請專利範圍第1項所述之廢棄物處理系統，其中該曝氣塔包括一個或數個光源。
11. 如申請專利範圍第1項所述之廢棄物處理系統，更包括一曝氣池，使該液態廢棄物進行曝氣處理。
12. 如申請專利範圍第11項所述之廢棄物處理系統，其中該曝氣池與該藻類培養裝置連接，使經曝氣處理後之該液態廢棄物導入該藻類培養裝置中。
13. 如申請專利範圍第1項所述之廢棄物處理系統，其中該藻類培養裝置係選自培養池、袋、管、柱、箱、桶、架及立體培養系統所組成之群組。
14. 如申請專利範圍第1項所述之廢棄物處理系統，其中該發電系統產生一廢氣，該廢氣導入該藻類培養裝置。
15. 一種廢棄物的處理方法，包括：提供一廢棄物及/或一臭氣；將該廢棄物導入一分離槽中，以分離成一固態廢棄物與一液態廢棄物；將該固態廢棄物導入一發酵槽中，使該固態廢棄物進行厭氧發酵而獲得一沼氣；將該沼氣導入一氣體處理裝置中，該氣體處理裝置更包括一曝氣塔，且該曝氣塔中具有藻液，用以純化該沼氣；將該經純化的沼氣導入一發電系統中，燃燒該沼氣進行發電，產生一廢氣；以及將該廢氣導入一藻類培養裝置。
16. 如申請專利範圍第15項所述之廢棄物的處理方法，其中該廢棄物為一農業廢棄物。
17. 如申請專利範圍第15項所述之廢棄物的處理方法，其中藻液吸收該沼氣中的硫化氫與二氧化碳。
18. 如申請專利範圍第15項所述之廢棄物的處理方法，其中該沼氣以曝氣的方式通過該曝氣塔中的藻液。
19. 如申請專利範圍第15項所述之廢棄物的處理方法，其中該氣體處理裝置更包括一反應塔，與該曝氣塔連接，以接收該曝氣塔中的藻液；其中該反應塔包括一個或數個光源。
20. 如申請專利範圍第15項所述之廢棄物的處理方法，更包括：將該臭氣導入一第二氣體處理裝置中，該第二氣體處理裝置中具有藻液，且該第二氣體處理裝置包括一個或數個光源。
21. 如申請專利範圍第15項所述之廢棄物的處理方法，其中該臭氣分子包括氨氣及/或硫化氫。
22. 如申請專利範圍第15項所述之廢棄物的處理方法，其中藻液係選自紅藻、綠藻、矽藻、螺旋藻、擬球藻、扁藻、等鞭金藻或上述組合所組成之群組。
23. 如申請專利範圍第15項所述之廢棄物的處理方法，其中該曝氣塔包括一或數個光源。
24. 如申請專利範圍第15或20項所述之廢棄物的處理方法，其中該氣體處理裝置和/或該第二氣體處理裝置與該藻類培養裝置連接。
25. 如申請專利範圍第24項所述之廢棄物的處理方法，其中該藻類培養裝置提供和/或接收該氣體處理裝置和/或該第二氣體處理裝置之藻液。
26. 如申請專利範圍第15項所述之廢棄物的處理方法，其中該廢氣為二氧化碳。
27. 如申請專利範圍第15項所述之廢棄物的處理方法，更包括將該液態廢棄物導入一曝氣池中，進行曝氣處理以形成一曝氣液，其中該曝氣池與該藻類培養裝置連接。
28. 如申請專利範圍第27項所述之廢棄物的處理方法，其中該曝氣液導入該藻類培養裝置中，作為藻類的培養成分。
29. 如申請專利範圍第28項所述之廢棄物的處理方法，其中該藻類培養裝置中之藻類會利用該曝氣液中之氮、磷和鉀分子。
30. 如申請專利範圍第15項所述之廢棄物的處理方法，其中該藻類培養裝置係選自培養池、袋、管、柱、箱、桶、架及立體培養系統所組成之群組。