TWI710530B

TWI710530B - 廢水處理方法

Info

Publication number: TWI710530B
Application number: TW107138495A
Authority: TW
Inventors: 鄭竹逸; 林炅勳
Original assignee: 中國鋼鐵股份有限公司
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2020-11-21
Also published as: TW202017870A

Abstract

一種廢水處理方法包含一個提供步驟及一個處理步驟。在該提供步驟中，提供純氧氣、包含污染物的廢水，及一個生物處理設備。該生物處理設備包括一個具有一個處理空間的處理槽、一個安裝在該處理空間的曝氣裝置，及一個安裝在該處理空間且與該廢水的污染物作用的生物材。該生物材包括活性污泥及附載有生物膜的複合材中至少一者。該曝氣裝置包括至少一根薄膜曝氣管。在該處理步驟中，將該純氧氣及該廢水分別導入該至少一根薄膜曝氣管及該處理槽的處理空間中，該純氧氣經由該至少一根薄膜曝氣管在該廢水中形成複數個微小氣泡而使該廢水攜帶有純氧氣，並流動至與該生物材接觸。

Description

廢水處理方法

本發明是有關於一種廢水處理方法，特別是指一種利用包含薄膜曝氣管的曝氣裝置產生微小氣泡的廢水處理方法。

台灣專利公告第498056號揭示一種含氧水迴流式生物活性碳的廢水處理方法。該廢水處理方法包含將待處理廢水導入一個用來提供空氣或含氧氣體的供氧槽中進行曝氣處理，以增加水中含氧量，而形成氧氣增濃水，然後，將該氧氣增濃水導入一個包含負載有微生物的活性碳層的活性碳槽的底部，並向上流且膨化該活性碳層，同時，該活性碳層上的微生物將利用增加的氧氣濃度，促進該廢水中的污染物及吸附於該活性碳層內的污染物(例如COD、BOD或TKN)分解去除，而獲得經處理廢水，接著，將該經處理廢水的一部分利用一個迴流裝置(例如泵)導入該供氧槽並與該待處理廢水混合。

相較於未迴流該經處理廢水，該專利案，透過控制該供氧槽的供氧量及含氧水/進流水的迴流比，具有提高污染物去除效率，且COD去除率可達到20至50%。然而，該專利案存在有無法快速地提供空氣或含氧氣體給該活性碳層上的微生物利用的問題，再者，該氧氣增濃水中的氧氣量受限於溶解度，而無法使該待處理廢水攜帶大量的氧氣，使得該氧氣增濃水中的氧氣被該微生物所利用後，導致容易有缺氧的問題產生，因此，該專利案的汙染物去除效益仍不佳。

因此，本發明的目的，即在提供一種高去除效益的廢水處理方法。

於是，本發明廢水處理方法，包含：一個提供步驟及一個處理步驟。

在該提供步驟中，提供純氧氣、包含污染物的廢水，及一個生物處理設備。該生物處理設備包括一個具有一個處理空間的處理槽、一個安裝在該處理空間的曝氣裝置，及一個安裝在該處理空間且用來與該廢水的污染物作用的生物材。該生物材包括活性污泥及附載有生物膜的複合材中至少一者。該曝氣裝置包括至少一根薄膜曝氣管。

在該處理步驟中，將該純氧氣及該廢水分別導入該至少一根薄膜曝氣管及該處理槽的處理空間中，該純氧氣經由該至少一根薄膜曝氣管在該廢水中形成複數個微小氣泡而使該廢水攜帶有純氧氣，並流動至與該生物材接觸。

本發明的功效在於：透過該薄膜曝氣管在該處理槽的處理空間內的廢水中不斷產生微小氣泡，本發明廢水處理方法能夠直接地且持續地提供純氧氣而維持或增加該廢水中的溶氧量，繼而提高污染物去除效率(例如COD去除率)及加速去除率異常(例如硫氰酸去除率異常)的回復，同時，在廢水的水質波動大(例如污染物濃度時大時小，或污染物濃度變大)時，亦能夠維持該廢水中的溶氧量，而承受高污染物濃度的負荷。此外，相較於以往需要有供氧槽的廢水處理方法，本發明廢水處理方法不需要該供氧槽而是直接將純氧氣導入該處理槽以供該生物材上的微生物利用，因而還具有低成本及減少用地空間的優點。

以下將就本發明內容進行詳細說明。

該廢水例如但不限於工業廢水或家庭廢水等。該工業廢水例如但不限於來自煉焦廠的廢水、來自煤料加工廠的廢水、來自火力發電廠的廢水、來自石化廠的廢水，或來自礦廠的廢水等。該等工業廢水含有酚類物質、氰化物及硫氰酸中至少一者。舉例來說，該來自煉焦廠的廢水、該來自火力發電廠的廢水及該來自礦廠的廢水中含有硫氰酸及/或氰化物。又舉例來說，除該來自礦廠的廢水中無酚類物質外，其餘上述工業廢水皆含有酚類物質。在本發明中，該廢水中的COD濃度範圍為1,500mg/L至6,000mg/L。該廢水中的硫氰酸濃度範圍為100mg/L至700mg/L。

該薄膜曝氣管具有複數個縫隙，且透過壓力的改變來釋放氧氣，舉例來說，當內部氧氣壓力為0.1bar至2bar時，該薄膜曝氣管的該等縫隙會展開，而使氧氣通過該等縫隙被釋放出，當壓力變小時，該等縫隙會閉合，而停止氧氣被釋放，因此，能夠藉由此來控制氧氣供應量。該薄膜曝氣管的耐壓強度範圍為5kg/cm以上。該薄膜曝氣管的材質包含彈性材料。該彈性材料例如但不限於橡膠。該等微小氣泡的平均尺寸範圍為0.5mm至2mm。利用該薄膜曝氣管向該廢水中有效地傳遞純氧氣，並提供微小氣泡，以增加該廢水中的溶氧量，而有效地提供給微生物利用，因而提升COD去除率，再者，能夠刺激例如硫氰酸分解菌或硝化菌等自營性細菌活性，因而提升硫氰酸或氨氮的去除率，同時，縮短系統去除率異常的回復時間。該薄膜曝氣管例如FIAP profiO2的氧氣擴散管。

該活性污泥的物理狀態可為懸浮膠羽態，即懸浮污泥或活性污泥膠羽。該附載有生物膜的複合材包括載體，及附載在該載體上且由微生物所構成的生物膜。該附載有生物膜的複合材能夠用來對廢水進行硝化處理、脫硝處理、含氮有機物脫除處理，或COD去除處理。該含氮有機物例如但不限於硫氰酸或喹啉等。該附載有生物膜的複合材也能夠用來對含軋延油的廢水進行處理。該附載有生物膜的複合材中的載體在該處理槽中的填充量並無特別限制，是可依據該處理槽的處理空間、污染物濃度，及廢水的量等進行調整。該附載有生物膜的複合材的載體的形狀無特殊限制，例如圓形片或方形體皆可。該附載有生物膜的複合材的載體的尺寸無特殊限制，例如厚度為2mm以下或0.5cm以上皆可。在本實施例中，該附載有生物膜的複合材中的載體的直徑範圍為20mm至40mm，且厚度範圍為0.5mm至20mm。該載體例如但不限於聚丙烯(polypropylene)泡棉或聚乙烯(polyethylene)片材等。該附載有生物膜的複合材的種類是依據廢水的種類、污染物的濃度，或生物膜的量進行選擇，以利調整該生物膜的量，繼而控制廢水中污染物的處理的效益。以該廢水的總量為1升計，該生物材的微生物總量範圍為8,000mg至30,000mg。在該生物材的微生物總量的範圍內，該氧氣供應量範圍為300nm³ /h至600nm³ /h，可使溶氧量大於1mg/L。在本實施例中，該生物材為活性污泥及附載有生物膜的複合材時，以該廢水的總量為1升計，該活性污泥的總量範圍為8,000mg至12,000mg。在本實施例中，由於使用微小氣泡而能夠有效地接觸該附載有生物膜的複合材中的生物膜，因而使生物膜能夠在充足的氧氣下生存並與污染物作用，因此，以該廢水的總量為1升計，該生物膜的總量範圍為5,000mg至12,000mg。

該生物處理設備還包括一個安裝在該處理空間內的攪拌裝置。該攪拌裝置用來產生擾動，以提升該廢水與該生物材的接觸機率。該攪拌裝置例如但不限於輪葉式攪拌機。

本發明廢水處理方法可在微生物總量增加30%至60%的條件下維持大於1mg/L的溶氧量，且能夠處理污染物濃度增加30%至60%的廢水。本發明廢水處理方法可提高氧氣供應量，以刺激例如硫氰酸分解菌或硝化菌等微生物的活性，而提升硫氰酸與氨氣的去除效率，並縮短系統去除率異常恢復時間，例如由大於兩週的恢復時間縮短至小於一週。

本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該等實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。

本發明廢水處理方法的一第一實施例，包含一個提供步驟及一個處理步驟。

在該提供步驟中，提供純氧氣(純度為99.5%)、來自煉焦廢水(煉焦製程氣體的洗滌水)，及一個生物處理設備。該煉焦廢水進入該生物處理設備前，將該煉焦廢水的COD濃度調整至1,800mg/L至2,000mg/L，而硫氰酸濃度調整至300mg/L。該生物處理設備包括一個具有一個處理空間的處理槽、一個曝氣裝置、一個安裝在該處理空間且位於該曝氣裝置上方的葉輪式攪拌裝置，及一個安裝在該處理空間內的懸浮活性污泥。

該曝氣裝置安裝在該處理空間且設置在該處理槽的底部。該曝氣裝置包括複數根間隔設置的薄膜曝氣管(FIAP profiO2 oxygen diffuser hose)。該懸浮活性污泥在該處理空間且鄰近該曝氣裝置懸浮流動，並與該廢水的污染物作用。以該廢水的總量為1升計，該懸浮活性污泥的總量為8,000mg。

在該處理步驟中，將該純氧氣及該廢水分別導入該生物處理設備的該等薄膜曝氣管及該處理槽的處理空間中，該純氧氣經由該等薄膜曝氣管，且在該等薄膜曝氣管的內部氧氣壓力為0.16bar時在該廢水中形成複數個平均尺寸為0.7mm的微小氣泡而使該廢水攜帶有純氧氣，並流動至與該懸浮活性污泥接觸。該純氧氣的氧氣供應量為300nm³ /hr。在該第一實施例中，該COD去除率為45%至50%、該硫氰酸去除率為10%，且在該處理步驟執行後，溶氧量仍為1mg/L至3mg/L。此外，該硫氰酸去除率異常回復在一周內由0%恢復至10%。

本發明廢水處理方法的一第二實施例大致與該第一實施例相同，不同在於：在該第二實施例中，該煉焦廢水進入該生物處理設備前，將該煉焦廢水的COD濃度調整至2,500mg/L至3,000mg/L，而硫氰酸濃度調整至300mg/L。該生物材為懸浮活性污泥及複數個附載有生物膜的複合材。每一個附載有生物膜的複合材包括作為載體的聚乙烯片材及附載在該聚乙烯片材上的生物膜。該聚乙烯片材包括聚乙烯及添加物。該聚乙烯片材為圓形且具有拋物面(paraboloid)。該聚乙烯片材的直徑為22mm，且厚度在0.8至1.2mm間。該聚乙烯片材的平均密度為0.95kg/L且比表面積為3,000m² /m³ 。每一個附載有生物膜的複合材中的生物膜的量為27mg。以該廢水的總量為1升計，該生物材的微生物總量為20,000mg，其中，該生物材中的懸浮活性污泥的總量為8,000mg，而該等附載有生物膜的複合材中的該等生物膜的總量為12,000mg。該純氧氣的氧氣供應量為340nm³ /hr。在該第二實施例中，該COD去除率為50%、該硫氰酸去除率為80%，且在該處理步驟執行後，溶氧量仍大於1mg/L。此外，該硫氰酸去除率異常回復在兩日內由0%恢復至38%，且在一週內恢復至80%。

本發明廢水處理方法的一第三實施例大致與該第一實施例相同，不同在於：在該第三實施例中，該煉焦廢水進入該生物處理設備前，將該煉焦廢水的COD濃度調整至2,000mg/L，而硫氰酸濃度調整至300mg/L。該生物材為懸浮活性污泥及複數個附載有生物膜的複合材。每一個附載有生物膜的複合材包括作為載體的聚乙烯片材及附載在該聚乙烯片材上的生物膜。該聚乙烯片材包括聚乙烯及添加物。該聚乙烯片材為圓形且具有拋物面(paraboloid)。該聚乙烯片材的直徑為22mm，且厚度在0.8至1.2mm間。該聚乙烯片材的平均密度為0.95kg/L且比表面積為3,000m² /m³ 。每一個附載有生物膜的複合材中的生物膜的量為37mg。以該廢水的總量為1升計，該生物材的微生物總量為20,000±200mg，其中，該生物材中的懸浮活性污泥的總量為10,000±200mg，而該等附載有生物膜的複合材中的該等生物膜總量為10,000±200mg。該純氧氣的氧氣供應量為400nm³ /hr。在該第三實施例中，該COD去除率為90%、該硫氰酸去除率為100%，且在該處理步驟執行後，溶氧量仍大於1mg/L。此外，該硫氰酸去除率異常回復在兩日內由80%恢復至100%。

為突顯本發明的廢水處理方法，本發明提供一個第一比較例。

該第一比較例與本發明第一實施例主要的不同點在於：在該第一比較例中，是使用表面曝氣機將空氣導入該生物處理設備的處理槽的處理空間中，而未使用本案的曝氣裝置及葉輪式攪拌裝置。在該第一比較例中，該煉焦廢水進入該生物處理設備前，將該煉焦廢水的COD濃度調整到1,500mg/L至2,000mg/L，而硫氰酸濃度調整至300mg/L。該生物材為懸浮活性污泥，且以該廢水的總量為1升計，該懸浮活性污泥的總量為5,000mg。在該第一比較例中，該COD去除率為30%至50%、該硫氰酸去除率為0%，且在該處理步驟執行後，溶氧量小於1mg/L。

綜上所述，本發明廢水處理方法透過該薄膜曝氣管在該處理槽的處理空間內的廢水中不斷產生微小氣泡，能夠直接地且持續地提供純氧氣而維持或增加該廢水中的溶氧量，繼而提高COD去除效率及加速去除率異常的回復，同時，在COD變大時，亦能夠維持該廢水中的溶氧量，而承受高COD濃度的負荷，故確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

無。

Claims

一種廢水處理方法，包含：一個提供步驟，提供純氧氣、包含污染物的廢水，及一個生物處理設備，該生物處理設備包括一個具有一個處理空間的處理槽、一個安裝在該處理空間的曝氣裝置、一個安裝在該處理空間內的輪葉式攪拌裝置，及一個安裝在該處理空間且與該廢水的污染物作用的生物材，其中，該生物材包括活性污泥及附載有生物膜的複合材，該曝氣裝置包括至少一根薄膜曝氣管；一個處理步驟，將該純氧氣及該廢水分別導入該生物處理設備的該至少一根薄膜曝氣管及該處理槽的處理空間中，該純氧氣經由該至少一根薄膜曝氣管在該廢水中形成複數個微小氣泡而使該廢水攜帶有純氧氣，並流動至與該生物載體接觸；其中，該薄膜曝氣管具有複數個能夠藉由氧氣壓力的調整在展開狀態與閉合狀態間變化的縫隙，在該展開狀態時，該等縫隙會展開而使氧氣被釋放，在該閉合狀態時，該等縫隙會閉合而停止氧氣被釋放；該等微小氣泡的平均尺寸範圍為0.5mm至2mm；以該廢水的總量為1升計，該生物材的微生物總量範圍為8,000mg至30,000mg。
如請求項1所述的廢水處理方法，其中，在該處理步驟中，該純氧氣的氧氣供應量範圍為300nm³/h至600nm³/h。