TWI571443B - Biological sludge reduction method - Google Patents

Description

生物污泥減量方法

本發明是有關於一種廢棄物處理方法，特別是指一種生物污泥減量方法。

生物污泥為廢(污)水處理廠的生物處理系統進行生物反應所產生的固體廢棄物，所述的生物污泥主要成分有：具有活性的微生物群體、微生物代謝的殘留物質、污水挾帶的有機物質，及污水挾帶的無機物質。

參閱圖1，為一習知的生物污泥處理方法，適用於處理一含有微生物的生物污泥，並包含一脫水步驟11、一乾燥步驟12，及一處置步驟13。該脫水步驟11是先添加高分子混凝劑形成大顆絮狀物後，再以離心或者過濾的方式予以分離該生物污泥的水分，並製成一污泥餅。而該乾燥步驟12則進一步利用烘烤的方式，再次減少該污泥餅的含水量。最後，該處置步驟13是將減少含水量的污泥餅進行掩埋或者焚燒。

然而，該生物污泥處理方法並未對該生物污泥中所含的微生物進行針對性處理，因此就算在該處置步驟13中進行掩埋，仍有可能因其中所含的混凝劑與微生物而對土壤造成不良影響。而縱然在該處置步驟13中進行焚 燒，可減少微生物對環境的影響，但該生物污泥處理方法並未能有效減量，也因而造成污泥處理成本大幅提高，且消耗大量能源，不利於環境友善和節能減碳。

因此，本發明之目的，即在提供一種能完全破 壞微生物之細胞壁，溶出微生物之細胞內物質，並且有效達成生物污泥減量的生物污泥減量方法。

於是，本發明生物污泥減量方法，適用於處理 一含有微生物的生物污泥，並包含：一細化步驟、一接觸步驟，及一反應步驟。

由於該生物污泥通常為呈絮狀的菌膠團，故該 細化步驟是在一受限空間中注入該生物污泥與水，以水力振盪方式沖擊該生物污泥，將該生物污泥的菌膠團破碎而細化，藉此增加該生物污泥的接觸面積，以利於對該生物污泥進行後續的反應和處理。

該接觸步驟是在一接觸空間中引入臭氧，使細 化後的該生物污泥與臭氧接觸，並進行初步的反應，藉由臭氧的強氧化特性而氧化微生物的細胞壁。

該反應步驟是在一反應空間內使該生物污泥與 臭氧在強烈的氣水振盪下完全混合進行反應，使臭氧對該生物污泥所含之微生物的細胞壁進行破壞，蝕穿該生物污泥所含的微生物的細胞壁，以完成破壁溶胞反應，使該生物污泥所含的微生物發生通透性畸變而溶解死亡，並溶出細胞內所含的物質，而溶出胞內物質後，即能大量減少固 體分離後的固體物質含量。

本發明之功效在於：以水力破碎而細化後的該 生物污泥，具有較大的接觸面積，故較容易使該生物污泥所含的微生物與通入的臭氧充分接觸並進行反應，以藉由水力和臭氧氧化之協同作用，完全破壞該生物污泥中所含的微生物的細胞壁，溶出所述之微生物細胞內的物質，並藉此使該生物污泥減量。

21‧‧‧細化步驟

22‧‧‧接觸步驟

23‧‧‧反應步驟

24‧‧‧壓濾步驟

31‧‧‧受限空間

32‧‧‧接觸空間

33‧‧‧反應空間

41‧‧‧泵浦

42‧‧‧射流器

43‧‧‧整流件

44‧‧‧泵浦

45‧‧‧氣液分離裝置

46‧‧‧回收管路

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一流程圖，說明一習知的生物污泥處理方法；圖2是一流程圖，說明本發明生物污泥減量方法的一實施例；及圖3是一示意圖，說明執行該實施例的設備。

參閱圖2，為本發明生物污泥減量方法之實施例，該實施例適用於處理一產生於廢(污)水處理廠的生物處理系統，且含有微生物的生物污泥。該實施例包含：一細化步驟21、一接觸步驟22、一反應步驟23，及一壓濾步驟24。

參閱圖2與圖3，由於該生物污泥通常為呈絮狀的菌膠團，故該細化步驟21是藉由一泵浦41提供動力，並由一射流器42而朝向一受限空間31注入重量百分濃度 在1%至1.5%之呈液態的生物污泥，並在該受限空間31內以水力振盪的方式沖擊該生物污泥，以破碎菌膠團而使該生物污泥細化，藉此增加該生物污泥的接觸面積，以利於對該生物污泥進行後續的處理。

該接觸步驟22是在一接觸空間32中以負壓引 入臭氧，而引入的臭氧之重量是配合該生物污泥的乾基重量，經過實際操作並且評估計算，每1克乾基生物污泥，是配合引入0.06至0.13克的臭氧，能達成較佳的處理效果。另外，為了使呈液態的該生物污泥均勻地與所引入的臭氧充分接觸，在該接觸空間32中還需要設置多個使水流均勻分配的整流件43，使細化後的生物污泥經由該等整流件43整流而與臭氧均勻地充分接觸。

該反應步驟23是藉由一泵浦44提供動力，在 一反應空間33內產生氣水振盪，使該生物污泥、水，以及臭氧得以充分地三相混合，並且使該生物污泥中所含的微生物能與臭氧進行徹底的反應，使臭氧確實破壞該生物污泥所含之微生物的細胞壁。而當所述之微生物的細胞壁被破壞時，所述之微生物會發生通透性畸變而溶解死亡，並釋出細胞內的物質，使所述的微生物佔據較少的固體體積，故能藉此處理方式而使該生物污泥減量。要特別說明的是，在該反應空間33中未完全消耗的臭氧，能藉由一個氣液分離裝置45分離，並且由一回收管路46導引回該受限空間31，以徹底利用所導入的臭氧，並且在該受限空間31使後續欲進行處理的生物污泥能先行與部分臭氧接觸， 以增加所述之微生物與臭氧反應的機會，以優化該生物污泥的減量效果。

該壓濾步驟24是在該生物污泥與臭氧徹底反應 後，以一壓濾機(圖未繪示)對該生物污泥進行加壓過濾。要先行說明的是，由於該壓濾機為相關領域常用之設備，故於此不再多加敘述相關的技術特徵。經由該壓濾機的處理作業，能分離該生物污泥的水分，此時，已溶解死亡的微生物殘餘物會隨著水分而被濾除，減量後的該生物污泥則以加壓方式處理為一污泥餅。當該生物污泥經由該實施例而處理為該污泥餅後，由於該生物污泥含有可供後續利用的成分，只要視前端產業的類型而評估該污泥餅之成分，還能將該污泥餅回收而再利用，以落實廢棄物處理再利用的環保理念。例如，由於該生物污泥經過破壁溶胞後的成分大部份為有機物質、氮與磷，可經由厭氧反應產生甲烷，製成回收能源，或在不影響環境的情況下，將該污泥餅當作肥料使用。

綜上所述，藉由水力振盪沖擊的方式，能在細 化該生物污泥後，使導入的臭氧與細化後的生物污泥進行徹底反應，藉此破壞微生物之細胞壁，以溶出微生物細胞中的物質，經由固液分離後可有效減少該生物污泥的固體體積，達成減量該生物污泥的功效，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當 不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利 範圍及專利說明書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。

21‧‧‧細化步驟

22‧‧‧接觸步驟

23‧‧‧反應步驟

24‧‧‧壓濾步驟

Claims (5)

1. 一種生物污泥減量方法，適用於處理一含有微生物的生物污泥，並包含：一細化步驟，在一受限空間中注入該生物污泥與水，以水力振盪方式沖擊該生物污泥，藉此破碎菌膠團，將該生物污泥沖散而細化；一接觸步驟，在一接觸空間中引入臭氧，使細化後的該生物污泥與臭氧接觸；及一反應步驟，在一反應空間內使該生物污泥與臭氧在氣水振盪下進行反應，使該生物污泥、水，以及臭氧得以充分地三相混合，臭氧對該生物污泥所含之微生物的細胞壁進行破壞，使所述之微生物細胞內的物質溶出，以減量該生物污泥。
2. 如請求項1所述的生物污泥減量方法，還包含一壓濾步驟，以一壓濾機對與臭氧反應後的該生物污泥進行加壓過濾，分離該生物污泥的水分，使該生物污泥形成一污泥餅。
3. 如請求項1所述的生物污泥減量方法，其中，在該細化步驟中，是使在該受限空間中的該生物污泥的重量百分濃度維持在1%至1.5%。
4. 如請求項1所述的生物污泥減量方法，其中，在該接觸步驟中，引入之臭氧的重量是配合該生物污泥的乾基重量。
5. 如請求項4所述的生物污泥減量方法，其中，該生物污 泥每1克的乾基重量，是配合引入0.06至0.13克的臭氧。