TWI680183B - 複合式厭氧生物發酵槽 - Google Patents

Abstract

一種複合式厭氧生物發酵槽，其中包括：一內流道部，頂部具有一第一連通口，底部設有一污水注入管；及一中流道部，包覆該內流道部的第一連通口，頂部具有一第一氣體出口，底部具有一第二連通口；及一外流道部，包覆該中流道部的第二連通口，頂部有一第二氣體出口，上段具有一再生水出口；以及一固定牀填料，填充於該外流道部的上段，並置於該外流道部的再生水出口的下方；該固定牀填料為多孔隙填料；藉此結構，可藉由例如酸化、沈澱及甲烷生成等處理手段達到污水處理的目的。

Description

複合式厭氧生物發酵槽

本發明係有關於一種複合式厭氧生物發酵槽；特別是有關於一種可藉由例如酸化、沈澱及甲烷生成等處理手段達到污水處理的複合式厭氧生物發酵槽。

在現今的污水處理領域內，利用厭氧生物產生的發酵反應達到污水淨化及污泥減量等功效已經是常見的手段。其中有一種兩相厭氧消化工藝，其主要是建造兩個獨立的反應器，可通過分別調控產酸相及產甲烷相的運行參數，使得各自處於最佳條件，提高污水處理效果；然而該兩相厭氧消化工藝一般以三槽分置，其污水處理效率較低，且佔地太廣。

發明人有鑑於此，乃苦思細索，積極研究，加以多年從事相關產品研究之經驗，並經不斷試驗及改良，終於發展出本發明。

本發明的目的在於提供一種可藉由例如酸化、沈澱及甲烷生成等處理手段達到污水處理的複合式厭氧生物發酵槽。

本發明達成上述目的之結構包括：一內流道部，具有一第一空間，頂部具有一第一連通口，底部設有一污水注入管；及一中流道部，具有一第二空間，包覆該 內流道部的第一連通口，使該第二空間連通該第一空間；該中流道部的頂部具有一第一氣體出口，底部具有一第二連通口；及一外流道部，具有一第三空間，包覆該中流道部的第二連通口，使該第三空間連通該第二空間；該外流道部的頂部具有一第二氣體出口，上段具有一再生水出口；以及一固定牀填料，填充於該外流道部的第三空間的上段，並置於該外流道部的再生水出口的下方；該固定牀填料為多孔隙填料。

較佳者，該內流道部的底部設有一第一配水盤，可增加污水注入內流道部時所造成的混合效果。

較佳者，該中流道部的第二連通口處設有一漸縮部，藉以達到增加污水流速進而增加污泥沈澱的功效。

較佳者，該外流道部的底段設有一第二配水盤，可均勻配水並攔截污泥。

較佳者，該外流道部的再生水出口內側設有一導流槽，使得外流道部內的再生水跟例如甲烷等氣體不會直接從外流道部的再生水出口排出；當外流道部內再生水跟例如甲烷等氣體上升到超過導流槽的高度後，再生水會越過導流槽而從外流道部的再生水出口排出，例如甲烷等氣體則會繼續上升而從外流道部的第二氣體出口排出。

較佳者，該污水注入管上設有一污水控制閥；在該內流道部與污水控制閥之間的污水注入管上設有一加壓泵及一逆止閥，藉以控制注入內流道部的污水的壓力及流量。

較佳者，該外流道部的再生水出口之外設有一回流結構；該回流結構包括：一第一管體，連通該外流道 部的再生水出口；及一第一控制閥，設於該第一管體上；及一第二管體，其一端連通該外流道部與該第一控制閥之間的第一管體，其另一端連通該污水控制閥與加壓泵之間的污水注入管；以及一第二控制閥，設於第二管體上；藉此結構可達到循環處理污水的功效。

較佳者，該內流道部、中流道部及/或外流道部上設有至少一PH值感應器，藉以感應內流道部、中流道部及/或外流道部內的污水的PH值。

較佳者，外流道部的底段設有一第二配水盤；該污水注入管上設有一污水控制閥；在該內流道部與污水控制閥之間的污水注入管上設有一加壓泵及一逆止閥；該污水注入管上設有一進水控制結構；該進水控制結構包括：一第一進水控制閥，設於內流道部與逆止閥之間的污水注入管上；及一進水控制管，其一端連通逆止閥與第一進水控制閥之間的污水注入管，其另一端連通第二配水盤上方的外流道部；及一第二進水控制閥，設於該第一進水控制管上；及一第二進水控制管，其一端連通該第一進水控制管，其另一端連通該第二配水盤下方的外流道部；及一第三進水控制閥，設於該第二進水控制管上；以及一第四進水控制閥，設於該污水注入管與第二進水控制閥之間的第一進水控制管上；藉此結構可控制污水是注入內流道部或外流道部。

較佳者，該外流道部之外設有一PH值調節結構；該PH值調節結構包括：一PH值調節液儲槽，其設有一連通該內流道部及/或外流道部的第一調節管；以及一加壓泵及一逆止閥，設於該第一調節管上；藉此結構，可調節 污水的PH值。

本發明為達到上述及其他目的，其所採取之技術手段、元件及其功效，茲採一較佳實施例配合圖示說明如下。

100‧‧‧複合式厭氧生物發酵槽

1‧‧‧內流道部

11‧‧‧第一空間

12‧‧‧第一連通口

13‧‧‧污水注入管

14‧‧‧第一配水盤

15‧‧‧整流空間

16‧‧‧污水控制閥

17‧‧‧加壓泵

18‧‧‧逆止閥

19‧‧‧熱交換器

2‧‧‧中流道部

21‧‧‧第二空間

22‧‧‧第一氣體出口

23‧‧‧第二連通口

24‧‧‧漸縮部

3‧‧‧外流道部

31‧‧‧第三空間

32‧‧‧第二氣體出口

33‧‧‧再生水出口

34‧‧‧第二配水盤

35‧‧‧沈澱空間

36‧‧‧污泥排出口

37‧‧‧導流槽

38‧‧‧PH值感應器

4‧‧‧固定牀填料

5‧‧‧回流結構

51‧‧‧第一管體

52‧‧‧第一控制閥

53‧‧‧第二管體

54‧‧‧第二控制閥

55‧‧‧第三管體

56‧‧‧第三控制閥

6‧‧‧進水控制結構

61‧‧‧第一進水控制閥

62‧‧‧第一進水控制管

63‧‧‧第二進水控制閥

64‧‧‧第二進水控制管

65‧‧‧第三進水控制閥

66‧‧‧第四進水控制閥

7‧‧‧PH值調節結構

71‧‧‧PH值調節液儲槽

72‧‧‧第一調節管

73‧‧‧加壓泵

74‧‧‧逆止閥

75‧‧‧第一調節控制閥

101‧‧‧集水結構

102‧‧‧清理保養結構

圖1為本發明的剖視圖。

圖2為本發明的污水流動路線的示意圖。

圖3為本發明的外流道部的再生水出口之外設有一回流結構的示意圖。

圖4為本發明的回流結構可連通固定牀填料下方的外流道部的示意圖。

圖5為本發明的污水注入管上設有一進水控制結構的示意圖。

圖6為本發明的污水注入管可連接一清理保養結構的示意圖。

如圖1~2所示，本發明複合式厭氧生物發酵槽100包括：一內流道部1，具有一第一空間11，頂部具有一第一連通口12，底部設有一污水注入管13；及一中流道部2，具有一第二空間21，包覆該內流道部1的第一連通口12，使該第二空間21連通該第一空間11；該中流道部2的頂部具有一第一氣體出口22，底部具有一第二連通口23；及一外流道部3，具有一第三空間31，包覆該中流道部2的第二連通口23，使該第三空間31連通該第二空間21；該外流道部3的頂部具有一第二氣體出口32，上段具有一再生水出口 33；以及一固定牀填料4，填充於該外流道部3的第三空間31的上段，並置於該外流道部3的再生水出口33的下方；該固定牀填料4為多孔隙填料；藉此結構，可藉由例如酸化、沈澱及甲烷生成等處理手段達到污水處理的目的。下文將詳予說明。

內流道部1的污水注入管13可連接一集水結構101以作為污水來源。集水結構101可以是例如城市生活污水、畜牧污水、工業污水等污水的集水結構。

在內流道部1的第一空間11內，污水向上流動，並從內流道部1的第一連通口12流入中流道部2的第二空間21內。

在內流道部1的底段可設有一第一配水盤14，藉以在內流道部1的底段形成一整流空間15。在第一配水盤14上可佈設許多流通孔。污水注入管13係將污水注入內流道部1的整流空間15內，以便藉由第一配水盤14增加污水注入時所造成的混合效果，使污水更均質，藉以提高酸化效率。

在內流道部1的第一空間11內，污水因可能含有例如如梭菌屬、丁酸弧菌屬、真桿菌、革藍氏陰性桿菌、鏈球菌、腸道菌等自然菌，可使污水中的有機質產生水解酸化現象，可藉以達到污泥減量的功效，並另外會產生例如氫氣(H₂)及二氧化碳(CO₂)等氣體，其中的氫氣是極佳的燃料，可獲得能源回收的效益。當內流道部1的第一空間11內的污水從第一連通口12溢出後，即流入中流道部2的第二空間21內，而其中的例如酸化產生的氫氣、二氧化碳等氣體則會繼續升高，並從中流道部2的第一氣體出口22排 出，以便回收例如氫氣等具有回收效益的氣體。

在中流道部2的第二空間21中，污水向下流動，並從第二連通口23流入外流道部3的第三空間31內，藉由讓污水向下流動的設計，可使污水中相對較重的污泥向下沈澱並停留在外流道部3的第三空間31底部，而污水則繼續在外流道部3的第三空間31向上流動。

在中流道部2的第二連通口23處可設有一漸縮部24，藉以達到增加污水流速進而增加污泥沈澱的功效。

在外流道部3的第三空間31中，污水向上流動，並從外流道部3的再生水出口33流出。

在外流道部3的底段可設有一第二配水盤34，藉以在外流道部3的底段形成一沈澱空間35。在第二配水盤34上可佈設許多流通孔。當污水從中流道部2流出後，會先進入外流道部3的沈澱空間35，以便藉由第二配水盤34均勻配水，使流入第二配水盤34上方的污水整體較為平穩均速，藉以增加甲烷生成效率，還可藉由第二配水盤34攔阻體積較大的污泥。另外，在外流道部3的底部可具有一污泥排出口36，藉以排出老舊污泥。

固定牀填料4係填充於該外流道部3的第三空間31的上段，並置於該外流道部3的再生水出口33的下方，其為多孔隙填料；依此結構，當污水流經固定牀填料4時，污水中的例如污泥及附著於污泥上的甲烷菌會被固定牀填料4攔截，不但可藉以達到污水淨化及污泥減量的功效，還可將固定牀填料4作為甲烷菌的載體，藉以提高甲烷生成的功效。此外，在甲烷生成反應所產生的例如甲烷或二氧化碳等氣體，可由外流道部3的第二氣體出口32排 出，以便回收例如甲烷等具有回收效益的氣體。

前述的甲烷菌可以是污水中的自然菌，例如兩組生理不同的專性厭氧產甲烷菌群，一組是將H₂+CO₂或CO+H₂合成CH₄；另一組是將乙酸生成CH₄+CO₂或將酸裂解成CH₄。

在外流道部3的再生水出口33內側可設有一導流槽37，使得外流道部3內的污水跟例如甲烷等氣體不會直接從外流道部3的再生水出口33排出。當外流道部3內的再生水跟例如甲烷等氣體上升到超過導流槽37的高度後，再生水會越過導流槽37而從外流道部3的再生水出口33排出，例如甲烷等氣體則會繼續上升而從外流道部3的第二氣體出口32排出。因此，藉由固定牀填料4攔截固體，再由導流槽37分離液體及氣體，可達到固液氣三相分離的功效，進而方便後續處理。

如圖1及圖3所示，在污水注入管13上可設有一污水控制閥16，藉以控制注入內流道部的污水的水量。另外，在內流道部1與污水控制閥16之間的污水注入管13上可設有一加壓泵17及一逆止閥18，藉以控制注入內流道部1的污水的壓力及流量，使污水能穩定的經過內流道部1、中流道部2及外流道部3，進而達到污水處理的目的。又，在污水控制閥16與集水結構101之間的污水注入管13上可設有一熱交換器19，藉以控制污水的溫度。加壓泵17可為一種蠕動泵，特別是指一種可間歇輸出污水的蠕動泵，因此可在例如外流道部底層的污水已經處於PH值大於或等於7的情況下才從內流道部底部注入新的污水，其間歇輸出污水的時間可依據例如污水的成份、環境因素、所需的 再生水處理程度等因素而調整。

內流道部中流道部外流道部藉由使污水內流道部1、中流道部2、外流道部3及固定牀填料4以獲得再生水的方式可稱為外循環手段。外循環手段可藉由例如酸化、沈澱及甲烷生成等處理手段達到污水處理的目的，並進一步達到例如產氫及產甲烷的目的。然而，經過外循環手段處理過後而從外流道部3的再生水出口33排出的再生水可能未達到處理標準，所以在外流道部3的再生水出口33之外可進一步設有一回流結構5，以便進行內循環手段。

回流結構5包括：一第一管體51，連通該外流道部3的再生水出口33；及一第一控制閥52，設於該第一管體51上；及一第二管體53，其一端連通該外流道部3與該第一控制閥52之間的第一管體51，其另一端連通該污水控制閥16與加壓泵17之間的污水注入管13；以及一第二控制閥54，設於第二管體53上；藉此結構，在例如外流道部3的再生水出口33排出的再生水未達到處理標準的情況下，係可進行內循環手段，亦即關閉第一控制閥52及污水控制閥16，並打開第二控制閥54，使外流道部3的再生水出口33排出的再生水流入內流道部污水注入管13內，以便達到循環處理污水的功效。

如圖1及圖4所示，回流結構5可再進一步包括：一第三管體55，其一端連通固定牀填料4下方的外流道部3，其另一端連通污水注入管13與第二控制閥54之間的第二管體53；以及一第三控制閥56，設於第三管體55上；藉此結構，在例如外流道部3內的污水未達到處理標準的情況下，係可關閉污水控制閥16，並打開第三控制閥56， 情況下，係可關閉污水控制閥16，並打開第三控制閥56，使外流道部3內的污水從第三管體55流出，並流入內流道部污水注入管13內，以便達到循環處理污水的功效。

外流道部內流道部內流道部

如圖1及圖5所示，在污水注入管13上可進一步設有一進水控制結構6。進水控制結構6包括：一第一進水控制閥61，設於內流道部1與逆止閥18之間的污水注入管13上；及一第一進水控制管62，其一端連通逆止閥18與第一進水控制閥61之間的污水注入管13，其另一端連通第二配水盤34上方的外流道部3；及一第二進水控制閥63，設於第一進水控制管62上；及一第二進水控制管64，其一端連通第一進水控制管62，其另一端連通第二配水盤34下方的外流道部3；及一第三進水控制閥65，設於第二進水控制管64上；以及一第四進水控制閥66，設於污水注入管13與第二進水控制閥63之間的第一進水控制管62上；藉此結構，外流道部係可藉由關閉及/或打開第一進水控制閥61、第二進水控制閥63、第三進水控制閥65、第四進水控制閥66，而使集水結構101注入到污水注入管13的污水或回流結構5導回的到污水注入管13的再生水，注入內流道部1內、第二配水盤34下方的外流道部3內或第二配水盤34上方的外流道部3內，外流道部。

藉由進水控制結構6之配合，在例如污水不需要經過酸化、沈澱等處理手段，或是再生水需要再次經過甲烷生成之處理手段的情況下，可將污水、再生水直接注入外流道部3內。

如圖1及圖6所示，污水注入管13或者是例如第 二管體53等與污水注入管13連通的管體可進一步連接一清理保養結構102。清理保養結構102可提供例如清水、清潔液等液體，以便清理及保養。外流道部3的污泥排出口36可用於排出沈澱在外流道部3底部的污泥。然而在外流道部3的底部可能會有污泥堆積過多而難以從外流道部3的污泥排出口36排出的問題，此時可藉由清理保養結構102提供的清水沖洗污泥，以便從外流道部3的污泥排出口36排出。

由於污水的PH值會影響例如甲烷生成等處理手段的功效，因此在內流道部1、中流道部2及/或外流道部3上可設有至少一PH值感應器，藉以感應內流道部1、中流道部2及/或外流道部3內的污水的PH值。舉例而言，在第二配水盤34下方可設有一PH值感應器38，藉以感應污水中的PH值，以便在例如若污水的PH值仍小於7的情況下，藉由例如內循環手段循環處理污水，使污水的PH值達到等於或大於7的狀況，進而使越過第二配水盤34污水能有效進行甲烷生成反應。在例如若污水的PH值仍小於7的情況下，除了利用內循環手段循環處理污水的方式以外，亦可在外流道部3之外可進一步設置一PH值調節結構7，藉以調節污水的PH值。

PH值調節結構7包括：一PH值調節液儲槽71，其設有一連通內流道部1及/或外流道部3的第一調節管72；以及一加壓泵73及一逆止閥74，設於第一調節管72上，藉以控制從PH值調節液儲槽71輸出的PH值調節液的壓力及流量。第一調節管72可透過連通例如污水注入管13、第一進水控制管62等與內流道部1及/或外流道部3連通的管 路來連通內流道部1及/或外流道部3，亦可直接連通內流道部1及/或外流道部3(圖中未示)。在第一調節管72連通第一進水控制管62的情況下，PH值調節結構7更包括：一第一調節控制閥75，設於第一調節管72上。

藉由PH值調節結構7與進水控制結構6之配合，可將視使用情況而將PH值調節液注入內流道部或外流道部，藉以調節污水的PH值。茲舉例說明如下。例如在PH值感應器38感應污水中的PH值約等於6.5的情況下，可將PH值調節液注入第二配水盤34下方的外流道部3，而在PH值感應器38感應污水中的PH值小於6的情況下，則可將PH值調節液注入內流道部1。

PH值調節液儲槽71中的PH值調節液可為液鹼，藉以調節污水的PH值。加壓泵73可為一種加藥泵，特別是指一種耐蝕性高加藥泵，藉以加壓液鹼。

圖1所示為複合式厭氧生物發酵槽100的剖視圖，其中的內流道部1、中流道部2及外流道部3可以是管狀體，例如圓柱形、方柱形的管狀體，藉以使得污水能在內流道部1的第一空間11、中流道部2的第二空間21及外流道部3的第三空間31中均勻反應。另外，複合式厭氧生物發酵槽亦可由一槽體及若干排列在槽體中的閘板所組成(圖中未示)，槽體中的閘板可形成與前述的內流道部1、中流道部2及外流道部3相同的互相連通的第一空間、第二空間及第三空間，以便藉由例如酸化、沈澱及甲烷生成等處理手段達到污水處理的目的。

以上為本案所舉之實施例，僅為便於說明而設，當不能以此限制本案之意義，即大凡依所列申請專利 範圍所為之各種變換設計，均應包含在本案之專利範圍中。

Claims (10)

1. 一種複合式厭氧生物發酵槽，其中包括：一內流道部，具有一第一空間，頂部具有一第一連通口，底部設有一污水注入管；及一中流道部，具有一第二空間，包覆該內流道部的第一連通口，使該第二空間連通該第一空間；該中流道部的頂部具有一第一氣體出口，底部具有一第二連通口；及一外流道部，具有一第三空間，包覆該中流道部的第二連通口，使該第三空間連通該第二空間；該外流道部的頂部具有一第二氣體出口，上段具有一再生水出口；以及一固定牀填料，填充於該外流道部的第三空間的上段，並置於該外流道部的再生水出口的下方；該固定牀填料為多孔隙填料。
2. 如請求項1所述之複合式厭氧生物發酵槽，其中該內流道部的底部設有一第一配水盤。
3. 如請求項1所述之複合式厭氧生物發酵槽，其中該中流道部的第二連通口處設有一漸縮部。
4. 如請求項1所述之複合式厭氧生物發酵槽，其中該外流道部的底段設有一第二配水盤。
5. 如請求項1所述之複合式厭氧生物發酵槽，其中該外流道部的再生水出口內側設有一導流槽。
6. 如請求項1所述之複合式厭氧生物發酵槽，其中該污水注入管上設有一污水控制閥；在該內流道部與污水控制閥之間的污水注入管上設有一加壓泵及一逆止閥。
7. 如請求項6所述之複合式厭氧生物發酵槽，其中該外流道部的再生水出口之外設有一回流結構；該回流結構包括：一第一管體，連通該外流道部的再生水出口；及一第一控制閥，設於該第一管體上；及一第二管體，其一端連通該外流道部與該第一控制閥之間的第一管體，其另一端連通該污水控制閥與加壓泵之間的污水注入管；以及一第二控制閥，設於第二管體上。
8. 如請求項1所述之複合式厭氧生物發酵槽，其中該內流道部、中流道部及/或外流道部上設有至少一PH值感應器，藉以感應內流道部、中流道部及/或外流道部內的污水的PH值。
9. 如請求項1所述之複合式厭氧生物發酵槽，其中該外流道部的底段設有一第二配水盤；該污水注入管上設有一污水控制閥；在該內流道部與污水控制閥之間的污水注入管上設有一加壓泵及一逆止閥；污水注入管上設有一進水控制結構；該進水控制結構包括：一第一進水控制閥，設於該內流道部與逆止閥之間的污水注入管上；及一第一進水控制管，其一端連通該逆止閥與第一進水控制閥之間的污水注入管，其另一端連通該第二配水盤上方的外流道部；及一第二進水控制閥，設於該第一進水控制管上；及一第二進水控制管，其一端連通該第一進水控制管，其另一端連通該第二配水盤下方的外流道部；及一第三進水控制閥，設於該第二進水控制管上；以及一第四進水控制閥，設於該污水注入管與第二進水控制閥之間的第一進水控制管上。
10. 如請求項9所述之複合式厭氧生物發酵槽，其中該外流道部之外設有一PH值調節結構；該PH值調節結構包括：一PH值調節液儲槽，其設有一連通該內流道部及/或外流道部的第一調節管；以及一加壓泵及一逆止閥，設於該第一調節管上。