TWI690496B - 水處理系統 - Google Patents

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Abstract

一種水處理系統,設置一含氮有機物氧化裝置處理已經經過過濾和移除陽離子的第一段處理水,將一含氧化劑水流與一含無機溴化物水流分別加入在傳送的第一段處理水的管線中後,通過管中混合器和混合單元以氧化第一段處理水中的含氮有機物以形成第二段處理水輸出。

Description

水處理系統
本發明是關於一種水處理領域,尤其是關於一種去除含氮有機物的水處理系統和方法。
在水資源日漸寶貴的現在,使用過的水(廢水)和原水的處理亦愈發重要。在使用過的水和原水中,通常包括含氮有機物,此些含氮有機物的存在會妨礙水的利用或再利用,因此必須移除或去除。
於此提供一種水處理系統,其包括將含氮有機物,特別是尿素氧化的含氮有機物氧化裝置,透過二階段的混合以充分形成次溴酸鹽以氧化尿素。
依據上述,一種水處理系統,包括:一第一裝置,一原水輸入該第一裝置中進行包括過濾和移除陽離子至少之一的處理後形成一第一段處理水;一含氮有機物氧化裝置,該第一段處理水輸入該含氮有機物氧化裝置中進行移除含氮有機物的處理後形成一第二段處理水,其中該含氮有機物氧化裝置包括:一管線,其包括一管中混合器並輸送該第一段處理水進入該管中混合器;一氧化劑輸入管,其連接到該管線以輸送一含氧化劑水流進入該管線後通過該管中混 合器;一無機溴化物輸入管,其連接到該管線以輸送一含無機溴化物水流進入該管線後通過該管中混合器,其中該管中混合器混合該第一段處理水、該含氧化劑水流、該含無機溴化物水流;一混合單元,其連接該管線以混合該第一段處理水、該含氧化劑水流和該含無機溴化物水流並輸出該第二段處理水,其中該含氧化劑水流中的氧化劑和該含無機溴化物水流中的無機溴化物形成次溴酸鹽藉以氧化含氮有機物;以及一迴流管,連接該混合單元,其將部分被輸出的該第二段處理水回饋回該混合單元中;以及一第二裝置,來自該混合單元的該第二段處理水進入該第二裝置以被收集檢測後輸出,其中該第二段處理水中的含氮有機物的含量低於該第一段處理水中的含氮有機物的含量。
於一例中,氧化劑輸入管位於無機溴化物輸入管的一上游和一下游位置。
於一例中,第一段處理水的含氮有機物的含量包括50~500μg/L的尿素。
於一例中,第二段處理水中的含氮有機物的含量包括小於50μg/L的尿素。
以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明,當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
10:第一裝置
11:原水
12:過濾單元
13:樹脂塔
14:超濾單元
15:樹脂單元
16:逆滲透單元
17:逆滲透單元
18:樹脂單元
19:第一段處理水
20:含氮有機物氧化裝置
21:無機溴化物輸入管
22:管中混合器
23:氧化劑輸入管
24:混合單元
26:迴流管
27:管線
28:循環泵
29:第二段處理水
30:第二裝置
圖1為本案的水處理系統的裝置和單元的配置示意圖。
圖2為本案的含氮有機物氧化裝置的配置示意圖。
以下將詳述本發明之各實施例,並配合圖式作為例示。除了這些詳細說明之外,本發明亦可廣泛地施行於其它的實施例中,任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本發明之範圍內,並以申請專利範圍為準。在說明書的描述中,為了使讀者對本發明有較完整的瞭解,提供了許多特定細節;然而,本發明可能在省略部分或全部特定細節的前提下,仍可實施。此外,眾所周知的步驟或元件並未描述於細節中,以避免對本發明形成不必要之限制。特別注意的是,圖式僅為示意之用,並非代表元件實際之尺寸或數量,有些細節可能未完全繪出,以求圖式之簡潔。
參考圖1,本案的水處理系統包括第一裝置10、含氮有機物氧化裝置20以及第二裝置30。原水11進入第一裝置10以進行過濾、移除陽離子等處理後輸出第一段處理水19,第一段處理水19進入含氮有機物氧化裝置20以進行移除含氮有機物的處理後輸出第二段處理水29,第二段處理水29進入第二裝置30以進行收集和檢測後輸出。是以,本案中所述的第一裝置10包括在含氮有機物氧化裝置20上游的所有單元,第二裝置30則是在含氮有機物氧化裝置20下游的單元。其次,第一裝置10則包括過濾、移除陽離子和儲存原水的相應單元,第二裝置30則僅從第二段處理水29中採樣檢測,並未涉及其他實質上處理水質的功能。
續參考圖1,於一實施例中,原水11是為特定目的使用過的廢水,舉例但不限地,例如為製作半導體元件目的而進行半導體製程。其次,第一裝置10可包括若干過濾單元、儲存單元和離子處理單元。過濾單元例如圖1中所示的過濾單元12、超濾單元14(Ultrafiltration);儲存單元包括一或多個樹脂塔13;離子處理單元則包括具有陽離子交換功能的樹脂單元15(Weak Acid Cation,WAC)、 逆滲透單元16、逆滲透單元17、樹脂單元18。於一實施例中,過濾單元12為一自動清洗的過濾裝置,原水11經過其特定孔徑的不銹鋼網過濾,而附著於不銹鋼網上的雜質或顆粒物質可透過旋轉式刮刀旋轉刮除,以達到連續過濾的功能。超濾單元14則具有,舉例但不限的,過濾孔徑為0.1至0.03微米的濾芯,利用泵浦提供過濾壓力濾除來自過濾單元12的流體中所存在之小於孔徑的雜質。樹脂單元16具有陽離子交換功能,其特化後的樹脂表面官能基為弱酸性,可以用來去除水中的陽離子。樹脂塔13可為一產水調勻槽,提供約15至30分鐘水力停留時間,以利應付水量變化而使系統不停止運轉。逆滲透單元16和逆滲透單元17可皆為一利用逆滲透膜半透性過濾水中溶解性離子的裝置,使用高壓力入水泵浦提供克服滲透壓力的能量,藉以達到水分子透過半透膜的目的。逆滲透單元16和逆滲透單元17可分別具有二階段逆滲透程序以提高產水水量。樹脂單元18則包括對於硼酸離子具有高親和力的樹脂,其利用表面特化的官能基去除水中硼酸離子,達到硼酸離子低於特定範圍後輸出第一段處理水19。第二裝置30則可包括一選別槽,第二段處理水29於此被收集和檢測後泵浦輸送出去。
續參考圖1,由第一裝置10所輸出的第一段處理水19進入含氮有機物氧化裝置20中以進行分解尿素的處理,故經過第一裝置10的第一段處理水19中的尿素含量約50~500微克/升(μg/L);另一方面,含氮有機物氧化裝置20所輸出的第二段處理水29中的尿素含量則小於50微克/升(μg/L)。要說明的是,本案中的第一裝置10是對原水11進行過濾、移除陽離子等處理,故圖1中所示的第一裝置10中的各單元僅用以例示,實際上各單元的順序(上下游)和數量可以依據需求,例如依據原水11水質來加以變更和調整。
圖2為本案的含氮有機物氧化裝置20的配置示意圖。請參考圖2,含氮有機物氧化裝置20包括無機溴化物輸入管21、氧化劑輸入管23、管中混合器22、混合單元24、迴流管26以及循環泵28。於一實施例中,在第一段處理水19以管線27注入並通過管中混合管22之前,無機溴化物輸入管21和氧化劑輸入管23分別加入第一段處理水19流經的管線27中,其中無機溴化物輸入管21將含有無機溴化物的水流從遠端(圖上未繪)加入管線27中的第一段處理水19中,而氧化劑輸入管23則是將含有氧化劑的水流從遠端(圖上未繪)加入管線27中的第一段處理水19中。其次,無機溴化物為無機溴化合物溶解於水中所形成的,例如鹼金屬溴化物、鹼土金屬溴化物或上述二者的組合,較佳者可採用溴化鈉。氧化劑用以氧化無機溴化物的溴化物離子,可以是臭氧或次氯酸鈉,較佳者可採用次氯酸鈉。於本案中,無機溴化物和氧化劑作用後形成次溴酸鹽,次溴酸鹽可和第一段處理水19中含氮有機物,特別是尿素,反應後形成分子氮及二氧化碳,之後可以以氣體移除方式被移除。再者,無機溴化物輸入管21和氧化劑輸入管23加入管線27的先後順序並不限於圖2所示,二者的上下游配置是可以更換的。
續參考圖2,為了使次溴酸鹽和第一段處理水19中含氮有機物充分反應,先後被加入無機溴化物和氧化劑的第一段處理水19進入管中混合器22中進行第一階段的混合,其中,次溴酸鹽和第一段處理水19中尿素的化學計量比大於50。之後,通過管中混合器22後流出的水流進入混合單元24,其中混合單元24可以是一吸入式混合器,藉以進行第二階段的混合。尤其是,由混合單元24輸出的第二段處理水29的一部分被導入迴流管26中,並藉由循環泵28施壓回饋回混合單元24中再次進行第二階段的混合。是以,本案透過多階段混合管/器以及回饋的方式,解決無機溴化物和氧化劑被分別加入欲處理的水流中而被稀釋的 缺點。另外,習知雖有利用儲存塔儲存預先生成的次溴酸鹽的配置,然由於次溴酸鹽的反應活潑,儲存效益有限,也因次溴酸鹽的半衰期太短,故需提高儲存塔生成次溴酸鹽的加藥量。故,相較於利用次溴酸鹽的儲存塔的習知方式,本案係採用管線27中配置管中混合器22以及混合單元24和迴流管26的安排,此種方式係透過即時加藥反應和及時均勻生成次溴酸鹽,再輔以利用循環攪拌增加次溴酸鹽與尿素的接觸反應,減少藥劑用量,故本案的含氮有機物氧化裝置20具有兼顧藥劑用量以及處理效率的優點,非習知方式可以達到。
以上所述之實施例僅是為說明本發明之技術思想及特點,其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施,當不能以之限定本發明之專利範圍,即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾,仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。
19:第一段處理水
20:含氮有機物氧化裝置
21:無機溴化物輸入管
22:管中混合器
23:氧化劑輸入管
24:混合單元
26:迴流管
27:管線
28:循環泵
29:第二段處理水

Claims (10)

  1. 一種水處理系統,包括:一第一裝置,一原水輸入該第一裝置中進行包括過濾和移除陽離子至少之一的處理後形成一第一段處理水;一含氮有機物氧化裝置,該第一段處理水輸入該含氮有機物氧化裝置中進行移除含氮有機物的處理後形成一第二段處理水,其中該含氮有機物氧化裝置包括:一管線,其包括一管中混合器並輸送該第一段處理水進入該管中混合器;一氧化劑輸入管,其連接到該管線以輸送一含氧化劑水流進入該管線後通過該管中混合器;一無機溴化物輸入管,其連接到該管線以輸送一含無機溴化物水流進入該管線後通過該管中混合器,其中該管中混合器混合該第一段處理水、該含氧化劑水流、該含無機溴化物水流;一混合單元,其連接該管線以混合該第一段處理水、該含氧化劑水流和該含無機溴化物水流並輸出該第二段處理水,其中該含氧化劑水流中的氧化劑和該含無機溴化物水流中的無機溴化物形成次溴酸鹽藉以氧化含氮有機物;以及一迴流管,連接該混合單元,其將部分被輸出的該第二段處理水回饋回該混合單元中;以及 一第二裝置,來自該混合單元的該第二段處理水進入該第二裝置以被收集檢測後輸出,其中該第二段處理水中的含氮有機物的含量低於該第一段處理水中的含氮有機物的含量。
  2. 如請求項1所述的水處理系統,其中該含氮有機物氧化裝置更包括一循環泵設置在該迴流管處以施壓該迴流管中的部分該第二段處理水回饋回該混合單元。
  3. 如請求項1所述的水處理系統,其中該混合單元包括一吸入式混合器。
  4. 如請求項1所述的水處理系統,其中該第一裝置包括一具有陽離子交換功能的樹脂單元。
  5. 如請求項1所述的水處理系統,其中該第一裝置包括一逆滲透單元。
  6. 如請求項1所述的水處理系統,其中該含氧化劑水流包括含次氯酸鈉的水流。
  7. 如請求項1所述的水處理系統,其中該含無機溴化物水流包括含溴化鈉的水流。
  8. 如請求項1所述的水處理系統,其中該氧化劑輸入管位於該無機溴化物輸入管的一上游和一下游位置。
  9. 如請求項1所述的水處理系統,其中該第一段處理水的含氮有機物的含量包括50~500微克/升(μg/L)的尿素。
  10. 如請求項1所述的水處理系統,其中該第二段處理水中的含氮有機物的含量包括小於50微克/升(μg/L)的尿素。
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