TWI577795B - 生物載體 - Google Patents

Description

生物載體

本發明係有關於一種生物載體。

一般而言，廢水中的污染物可分粗略為無機類及有機類之污染物。無機類污染物如銅、鉻、砷、氟等離子態污染物以及研磨切割製程產生的懸浮微粒，通常是以化學混凝方式將其從廢水中去除。而大部分有機類污染物，如醇類、酮類、醣類等，以及部分跟微生物代謝相關之無機污染物如氨氮、硝酸鹽及磷酸鹽等，則普遍以生物處理方式降低其污染物濃度，微生物可藉由代謝有機物或者氨氮獲得生長所需之能量及合成細胞組織所需之原料，故生物處理方法主要是利用微生物（主要是細菌）之代謝及合成反應以去除廢水中之污染物。

廢水生物處理方法可概略分為懸浮生長型之生物反應器以及生物膜型生物反應器，懸浮生長型之生物反應器特色為微生物以膠羽狀態懸浮生長在反應器中，如MBR以及活性污泥曝氣池皆為此類之反應器。生物膜型反應器則是提供一固定表面供微生物附著生長，使微生物在表面上形成生物膜，接觸曝氣槽以及MBBR皆屬此類。MBBR是近年來越來越普遍之生物反應器，其原理為利用在水中均勻流動之生物擔體提供微生物所需之生長表面而形成生物膜，故可以在有限的槽體空間內馴養較多的微生物，並且使生物膜與廢水間充分接觸以達到良好之質傳效果，藉此大幅度降低生物反應槽所需之槽體體積，故為一種非常有競爭力之新型生物處理技術，尤其對於空間不足之工廠，或者需要進行升級改建之生物處理系統，皆有相當大之優勢及成本誘因。然而MBBR技術之核心關鍵在於反應槽所使用之生物擔體的類型，一個良好之生物擔體設計，必須要提供足夠大的有效比表面積，在水中需具有良好之流動性，且生物擔體表面形成之生物膜需受到保護，並與廢水達到良好之接觸效果，廢水中的污染物才能有效擴散到生物膜內被微生物所分解代謝。

典型的生物載體係於基板上穿設多個穿孔以供生物膜附著，然而，水流非常容易將穿孔中的生物膜沖走，且生物膜的表面積不大，處理效率不佳。

專利US6,036,863則揭露了各種於基板上凸設多個鰭片的結構，藉由鰭片來增加生物膜的面積，但鰭片直接外露，當多個生物載體在淨水器中彼此堆疊時，邊緣可能會插入另一生物載體的鰭片縫隙中，進而破壞生物膜。

本發明之主要目的在於提供一種生物載體，能增加生物膜的面積，又能避免堆疊時生物膜遭到破壞。

為達成上述目的，本發明提供一種生物載體，包含一基板、複數個鰭片以及二保護片。

該基板，相對兩面分別為一第一面與一第二面，該基板並至少具有相對之二側邊，各該側邊位於該第一面與該第二面之間，該二側邊的連線定義一寬度方向；複數個鰭片，該些鰭片依序沿該寬度方向間隔地設置於該第一面與該第二面，任二相鄰的鰭片之間形成一間隙；該二保護片分別設於該基板的該二側邊，各該保護片背向該基板的一面概呈凸弧面，各該保護片與該基板平行之寬度大於該間隙。

藉此，本發明提供之生物載體能有效增加生物膜的表面積，並確保多個生物載體相疊時不會因相互碰撞而造成生物膜的破壞，更能避免水流將生物膜沖走。

以下僅以實施例說明本發明可能之實施態樣，然並非用以限制本發明所欲保護之範疇，合先敘明。

請參考圖1至圖8，本發明提供一種生物載體100、100a、100b、100c、100d、100e，包含一基板10、10a、複數個鰭片20、20a、20b、20c與二保護片30。

該基板10、10a相對兩面分別為一第一面11與一第二面12，該基板10、10a並至少具有相對之二側邊，各該側邊位於該第一面11與該第二面12之間，該二側邊的連線定義一寬度方向；該些鰭片20、20a、20b、20c依序沿該寬度方向間隔地設置於該第一面11與該第二面12，任二相鄰的鰭片20、20a、20b、20c之間形成一間隙40，各該鰭片20、20a、20b、20c最遠離該基板10、10a的一端至該基板10、10a的距離定義為一第一高度；該二保護片30分別設於該基板10、10a的該二側邊，各該保護片30背向該基板10、10a的一面概呈凸弧面，各該保護片30最遠離該基板10、10a的一端至該基板10、10a的距離定義為一第二高度，其中，該第一高度不大於該第二高度，且該保護片30平行該基板10的寬度大於該間隙的寬度。較佳地，各該保護片30概呈C形，且各該保護片30以其中段連接至該基板10、10a的側邊，且該基板10、10a、該些鰭片20、20a、20b、20c與該些保護片30為塑膠材質（例如PP、PET、HDPE等）一體成型者，且密度為0.9至1.2克/立方公分，然而，各該保護片亦可為至少三個平面段依序接起而形成多邊形的邊緣形狀，亦能呈現接近C形弧狀的輪廓，達到類似的效果。

較佳地，該基板10、10a與各該鰭片20、20a、20b、20c的厚度為0.2至2毫米，各該間隙40寬度為0.3至5毫米，該基板10、10a的寬度為1至15公分，該第二高度為1至50毫米。

於本發明的第一實施例中，如圖1、圖3所示，該些鰭片20長度相同，且皆與該基板10垂直，此類結構較適用於厭氧菌生物膜，而本發明的其他實施例，如圖2、4所示者，該些鰭片20、20a包含複數長鰭片與複數短鰭片，各該長鰭片的第一高度大於各該短鰭片的第一高度，該些長鰭片與該些短鰭片交錯依序設置，因此，鰭片20、20a之間的生物膜呈凹弧狀，此類結構特別適用於好氧菌生物膜，圖5則是顯示了保護片30與基板10非為垂直的態樣，圖6中的鰭片20b則可呈彎弧狀，而圖7中位於該基板10第一面上的鰭片20c與位於該基板10第二面上的鰭片20c則往同一方向傾斜而呈魚骨狀，換言之，各該鰭片與該基板夾一角度，該角度不為90度，且位於該基板第一面上的鰭片皆彼此平行，位於該基板第二面上的鰭片亦彼此平行，而有別於圖1至圖7中揭露的基板皆為平板狀，圖8的基板10a為彎弧狀的板體，更佳地，該基板可呈洋芋片狀。

實際使用時，請參考圖9，該生物載體100a係供置於一容器200中以淨化該容器內的水質，更明確來說，該生物載體可置於淨水器等中，較佳地可置放複數個生物載體，該生物載體的鰭片彷彿作為橋墩，微生物的生物膜會生成於該些鰭片上以及該些鰭片之間，生物膜便能達到分解毒物、淨化水質的效果，而特別要說明的是，多個生物載體置於容器中免不了彼此堆疊，而由於鰭片皆不長於保護片，使鰭片能受到保護，不會被相鄰的生物載體所碰撞摩擦，此外，保護片外表面概呈凸弧面，更能避免保護片或鰭片的末端尖角插入相鄰生物載體鰭片的間隙而破壞生物膜，維持生物膜的完整。

此外，本發明之生物載體上位於鰭片之間的空間，因受到鰭片的保護，可大幅度降低水流及曝氣形成之剪力，使微生物更容易在載體表面形成生物膜，且形成之生物膜可維持一定厚度，不容易受剪力影響而剝落，更有利於增加生物膜內之微生物數量。承前所述，由於擔體之設計有助於維持生物膜厚度，故當此生物擔體應用於有機廢水之處理時，有利於在生物膜內形成一穩定之厭氧微生物層，此厭氧微生物層有利於提高系統之有機物負荷、減少所需之曝氣量以及降低系統所產生之生物污泥量。當此生物擔體應用於氨氮廢水生物處理時，生物膜內之厭氧層則有利於形成厭氧氨氧化菌，可提高氨氮處理之負荷，減少氨氮處理系統之運作成本。

綜上所述，本發明提供之生物載體能大幅增加生物膜的表面積，並有效防止生物載體彼此碰撞摩擦而破壞生物膜，且降低了水流對生物膜的影響，極具進步之效。

100、100a、100b、100c、100d、100e‧‧‧生物載體
10、10a‧‧‧基板
11‧‧‧第一面
12‧‧‧第二面
20、20a、20b、20c‧‧‧鰭片
30‧‧‧保護片
40‧‧‧間隙
200‧‧‧容器

圖1係本發明之立體圖。 圖2係本發明第二實施例之立體圖。 圖3係本發明之俯視圖。 圖4係本發明第二實施例之俯視圖。 圖5係本發明第三實施例之俯視圖。 圖6係本發明第四實施例之俯視圖。 圖7係本發明第五實施例之俯視圖。 圖8係本發明第六實施例之俯視圖。 圖9係本發明之使用示意圖。

100‧‧‧生物載體

10‧‧‧基板

20‧‧‧鰭片

30‧‧‧保護片

Claims (10)

1. 一種生物載體，包含： 一基板，相對兩面分別為一第一面與一第二面，該基板並至少具有相對之二側邊，各該側邊位於該第一面與該第二面之間，該二側邊的連線定義一寬度方向； 複數個鰭片，該些鰭片依序沿該寬度方向間隔地設置於該第一面與該第二面，任二相鄰的鰭片之間形成一間隙； 二保護片，該二保護片分別設於該基板的該二側邊，各該保護片背向該基板的一面概呈凸弧面，各該保護片與該基板平行之寬度大於該間隙。
2. 如請求項1所述之生物載體，其中該基板為一平板或一弧形板。
3. 如請求項1所述之生物載體，其中各該鰭片最遠離該基板的一端至該基板的距離定義為一第一高度，各該保護片最遠離該基板的一端至該基板的距離定義為一第二高度，該第一高度不大於該第二高度。
4. 如請求項1所述之生物載體，其中各該鰭片垂直於該基板。
5. 如請求項1所述之生物載體，其中各該鰭片與該基板夾一角度，該角度不為90度，且位於該基板第一面上的鰭片皆彼此平行，位於該基板第二面上的鰭片亦彼此平行。
6. 如請求項3所述之生物載體，其中該些鰭片包含複數長鰭片與複數短鰭片，各該長鰭片的第一高度大於各該短鰭片的第一高度，該些長鰭片與該些短鰭片交錯依序設置。
7. 如請求項1所述之生物載體，其中各該保護片概呈C形，且各該保護片以其中段連接至該基板的側邊。
8. 如請求項1所述之生物載體，其中各該保護片為至少三個平面段依序接起而形成多邊形的邊緣形狀。
9. 如請求項1至8中任一項所述之生物載體，其中該基板、該些鰭片與該些保護片為塑膠材質一體成型者。
10. 如請求項9所述之生物載體，其密度為0.9至1.2 克/立方公分。