TWI723389B - 淨水裝置及淨水設備 - Google Patents

Abstract

本申請為一種淨水裝置，其包含本體、滲透膜件、流體擾動組件。滲透膜件設置於本體內。流體擾動組件連接於本體。滲透膜件內容置微生物，本體內容置污水，滲透膜件位於污水中，流體擾動組件帶動污水於本體內呈非靜止狀。本申請通過擾動污水的方式，使污水內的氨氮化合物能容易擴散至滲透膜件內，增加去除污水內氨氮化合物的效率。另外，本申請也提供淨水設備，淨水設備是將多個淨水裝置進行連接，以達到大量的污水淨化處理。

Description

淨水裝置及淨水設備

本申請係有關於一種淨水裝置與淨水設備，尤指一種通過微生物處理污水的淨水裝置及淨水設備。

於現有處理污水方法的技術中，以SNAD (即simultaneous partial nitrification, anammox and denitrification)處理法為較佳的污水處理方式，其為在單一反應槽中同時進行部分脫、厭氧氨氧化以及硝化作用。SAND處理法能適應多種類型污水並且氨氮去除率高達99%。但是，若同時間大流量污水進入反應槽中，反應槽內的微生物容易因為水的剪力造成結構破壞，而使微生物流出反應槽。目前有通過半滲透阻隔件去限制微生物的活動的方式，而去避免微生物與淨化後的污水一併流失掉。但是污水與微生物作用時，污水需要以擴散方式通過半滲透阻隔件，並進入半滲透阻隔件內的污水與內部的微生物進行反應，污水處理的效果並不好之外，也相當耗費時間。

本申請提供一種淨水裝置及淨水設備，以解決目前的淨水效率不佳的問題。

為解決上述問題，本申請是這樣實現的：

第一方面，提供一種淨水裝置，其包含本體、滲透膜件與流體擾動組件。滲透膜件設置於本體內；以及流體擾動組件連接於本體。其中滲透膜件內容置微生物，本體內容置污水，滲透膜件位於污水中，流體擾動組件帶動污水於本體內呈非靜止狀。

第二方面，提供一種淨水設備，複數個如第一方面所述的淨水裝置，每一個淨水裝置的本體具有進水口與出水口，每一個淨水裝置的出水口與另一淨水裝置的進水口連通。

在本申請的實施例中，淨水裝置通過將微生物置於滲透膜件內，如此限制微生物的活動範圍。滲透膜件置於污水中。流體擾動組件帶動污水呈非靜止狀(即擾動或流動等)，非靜止不動的污水更容易因為擴散作用進入滲透膜件內，使污水與滲透膜件內部的微生物進行污水處理。又，淨水裝置通過串聯或並聯方式有助於處理大量的污水。

爲對本申請的特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，僅佐以實施例及配合詳細之說明，說明如後：

請參閱圖1與圖2，其為本申請的第一實施例的淨水裝置的立體圖與示意圖。如圖所示，本申請提供一種淨水裝置1，其用於通過微生物A接觸處理污水B內的氨氮化合物。於本實施例中，淨水裝置1包含本體11、滲透膜件13與流體擾動組件15。

於本實施例中，本體11內部具有第一容置空間110，滲透膜件13與通氣管14位於本體11的第一容置空間110內。滲透膜件13具有框架131與薄膜133，薄膜133設置於框架131的鏤空處，如此框架131與薄膜133形成密封的第二容置空間130，並將微生物A置於滲透膜件13的第二容置空間130。通氣管14的一端穿過第一容置空間110，並且通氣管14的一端與第二容置空間130內連通，其另一端位於本體11外。污水B填充於第一容置空間110內。流體擾動組件15連接於本體11，流體擾動組件15帶動污水B於本體11內呈非靜止狀，即污水B因為流體擾動組件15而產生污水晃動或污水流動等非靜止不動的情況，如此非靜止的污水的氨氮化合物因擴散作用更容易進入滲透膜件13內，使污水B的氨氮化合物能夠與滲透膜件13內的微生物A進行反應，而快速處理污水B內的氨氮化合物。

於本實施例中，滲透膜件13的薄膜133可對應不同的污水種類，而選擇不同種的薄膜進行應用。薄膜可選用聚偏氟乙烯(PVDF)膜或聚四氟乙烯(PTFE)膜等，上述薄膜具有良好的物理化學特性，其具備耐熱性、機械性、耐腐蝕性、可加工、不易氧化及化學穩定性等，且氟化高分子的化學惰性極佳，而造成表面自由能量低，而具有良好的化學穩定性。

另外，由於長期的污水處理情況下，氟化高分子與水的接觸角度很大，薄膜133表面具有疏水性質，當應用於生化分離程序上，必須考量薄膜133的表面因疏水性質而產生蛋白質、細胞或微生物(如細菌)之沾黏情形，而導致微生物A於薄膜133的表面生長，上述情況皆會進一步造成薄膜133的堵塞，使薄膜133失去功能。本申請更進一步將薄膜133表面改質成具有雙離子性質的高分子，並透過雙離子材料的水合作用，而有效地防止薄膜133的堵塞的情況發生，如此延長薄膜133的使用壽命。本申請並不限制薄膜133的種類，薄膜133可依據使用者的需求作選用。

本申請的流體擾動組件15的目的在於擾動污水B呈現非靜止不動的情況，如此有利於污水B的氨氮化合物進行擴散作用進入滲透膜件13內，而進行污水B處理。故，流體擾動組件15具有多種結構或裝置可以達成此目的，其可依據使用者的需求進行設定。於本實施例中，流體擾動組件15包含進水管151、出水管153與幫浦155，進水管151的一端與幫浦155連接，其另一端與本體11連通，出水管153的一端與本體11連通，其另一端與幫浦155連接。

於本實施例中，幫浦155可用於抽引污水B，其通過吸力去抽引本體11內的污水B，污水B會順著出水管153流至幫浦155內，污水B再經由幫浦155自進水管151導入本體11內，使污水B經由進水管151、本體11、出水管153與幫浦155之間形成水的流動循環路徑。污水B的流動有助於擴散作用，使污水B的氨氮化合物更容易進入滲透膜件13內與微生物A進行作用。

承上所述，進水管151的管口連通於本體11靠近底部的位置，而出水管153的管口連通於本體11靠近於頂部的位置，進水管151與出水管153的設置位置會影響到水的流動方向與水的流動方式，污水B的流動方向擾動，會影響到擴散作用的效果，使用者可依據需求調整進水管151與出水管153的位置。

再者，水流速度將影響淨水裝置1的效能。當水流速度過低時，滲透膜件13內的微生物A呈現靜止狀態。當微生物A沉澱將會降低處理效率，造成微生物A活性下降。污水B的低速流動也無法有效接觸滲透膜，而可能導致氨氮化合物不易擴散至滲透膜件13內進行反應。當水流速度過快時，滲透膜件13內部厭氧氨氧化細菌顆粒可能碎裂，導致厭氧氨氧化細菌生長與活性受到抑制。

於水流流速適當的情況下，水的流動速度越快可提高本體11與滲透膜件13之間的離子濃度快速交換，讓高濃度氨氮廢水可快速與微生物A反應，提高淨水處理效率。另外。本申請不限制進水管151與出水管153的數量，上述也依據使用者的需求進行調整。

通氣管14使滲透膜件13的第二容置空間130對本體11外部連通。當微生物A與污水B的氮氨化合物的進行反應時，其會產生出氮氣。本實施例的通氣管14是為避免滲透膜件13內的氮氣過多，而導致滲透膜件13內產生壓力而影響污水處理的情形。

於本實施方式中，淨水裝置1更包含感測器17，感測器17設置於本體11的頂部，感測器17包含溶氧量組件、酸鹼值組件、氧化還原電位組件、溫度組件、生化需氧量組件或/及化學需氧量組件。感測器17用於污水處理後的檢測，當污水B經過微生物A的進行污水處理後，如此才能得知經污水處理後的污水B的各項數值是否有改變。

於本實施例中，使用者依據污水B挑選適合進行污水處理的滲透膜件13的薄膜133。將污水B填充於本體11的第一容置空間110內，再啟動流體擾動組件15引導本體11內的污水B進行流動。此時，污水B因為流動的作用，使污水B內的氨氮化合物容易因擴散作用進入滲透膜件13內，進而使污水B內的氨氮化合物與微生物A(如細菌)進行作用。另外，因為污水B內的氨氮化合物與微生物A進行作用後會產生氮氣，氮氣會由通氣管14排出，如此方式達到污水處理的效果。

本實施例改良現有技術的缺點，現有技術的通過半滲透阻隔件作為限制微生物的活動範圍，使微生物A於進行淨水處理時，微生物並不會隨著淨化的污水流失掉，但是，此種污水處理方式的效率卻變低，且污水處理的效果也變差。故，本實施例提供一種淨水裝置1，其包含本體11、滲透膜件13與流體擾動組件15。淨水裝置1通過將微生物A置於滲透膜件13內，如此限制微生物A的活動範圍。滲透膜件13置於污水B中。流體擾動組件15帶動污水B呈非靜止狀，如此污水B的氮氣化合物容易因為擴散作用進入滲透膜件13內，可減少污水B的處理時間，使污水B的氮氣化合物與滲透膜件13內部的微生物A產生作用，以去除污水B中氨氮化合物。再者，微生物A被限制於滲透膜件13內，於污水處理的過程並不會流失掉微生物A。又，污水B與微生物A受到滲透膜件13的阻隔，兩者並非直接接觸，如此可避免污水B內挾帶的污泥與微生物A混合，而導致後續被淨水處理時，微生物A隨著污泥被一併帶走。

請參閱圖3，其為本申請的第二實施例的淨水裝置的示意圖。如圖所示，本實施例與第一實施例的差異在於流體擾動組件15。本實施例的流體擾動組件15包含驅動件157、驅動軸159與擾動件161，驅動件157設置於本體11下，驅動軸159連動於驅動件157，驅動軸159的一端穿設本體11，擾動件161設置於本體11內，並且擾動件161連動於驅動軸159的一端。本實施例通過驅動件157連動驅動軸159，而驅動軸159帶動擾動件161轉動，使擾動件161帶動污水B進行旋轉，而促使污水B的氨氮化合物擴散進入滲透膜件13內。

另外，本實施例也可將驅動件157與驅動軸159以磁性引導件(圖未示)進行取代，而擾動件161以磁性件(圖未示)進行取代，通過磁性引導件帶動磁性件進行轉動，進而使磁性件擾動污水B。此種磁性引導件與磁性件的組合也同樣可以達到擾動污水B的效果。

請參閱圖4，其為本申請的第三實施例的淨水裝置的示意圖。如圖所示，本實施例與第一實施例的差異在於流體擾動組件15。流體擾動組件15包含動力件163與連接件165，動力件163設置於本體11上，動力件163與連接件165的一端連接，連接件165的另一端連接滲透膜件13，其中連接件165的內部中空作為通氣管14的結構使用，連接件165也穿設動力件163，使連接件165內部的通氣管14一樣連通於本體11的外部連通。

於本實施例中，動力件163帶動連接件165，而連接件165帶動滲透膜件13轉動，除了能夠使滲透膜件13的內部微生物A呈現非靜止狀態，使微生物A不沉澱，提高微生物A的活性，也能夠通過滲透膜件13去擾動污水B，使污水B成非靜止狀態，如此也能夠提升污水B的氨氮化合物相對於滲透膜件13的擴散作用，進而提升污水B的氨氮化合物的處理效率。

請參閱圖5，其為本申請的第四實施例的淨水裝置的示意圖。如圖所示，本實施例與第一實施例的差異在於本體與滲透膜件的結構。於本實施例中，本體11A具有第一容置槽110A，並於頂部具有第一槽口，滲透膜件13A具有第二容置槽130A，並於頂部具有第二槽口，滲透膜件13A位於第一容置槽110A內，並且第一槽口與第二槽口對外部連通，故，省略通氣管14的結構。本實施例相對於第一實施例來說，污水B能夠經由擴散作用進入滲透膜件13A內的接觸面積較小，因為減少由滲透膜件13A的頂部擴散進入的部分。另外，感測器17A設置於本體11A的內壁，並且感測器17A可接觸於污水B進行相關污水處理數值的檢測。

請參閱圖6，其為本申請的第五實施例的淨水裝置的示意圖。如圖所示，本實施例相較於第二實施例的差異在於本體11與滲透膜件的結構。本實施例的本體11A與滲透膜件13A的結構與功效相同於第四實施例所述，再結合第二實施例所述的流體擾動組件15，故，不再贅述。

請參閱圖7，其為本申請的第六實施例的淨水裝置的示意圖。如圖所示，本實施例相較於第四實施例的差異在於流體擾動結構。本實施例的流體擾動組件15A包含動力件163A與連接件165A，動力件163A設置於本體11A上，動力件163A與連接件165A的一端連接，連接件165A的另一端連接滲透膜件13A，動力件163A驅動連接件165A而帶動滲透膜件13A移動。

於本實施例的功效相同於第三實施例的功效所述，除了使滲透膜件13的內部微生物A呈現非靜止狀態，而提高微生物A的活性。也能夠通過滲透膜件13A去擾動污水B，使污水B成非靜止狀態，也能夠提升污水B的氨氮化合物相對於滲透膜件13A的擴散作用，進而提升對於污水B的氨氮化合物的處理效率。

請參閱圖8，其為本申請的淨水設備的示意圖。如圖所示，本實施例相較於第一實施例的差異在於淨水裝置1的組成數量。本實施例的淨水設備2是由多個淨水裝置1進行串聯的組合方式，每一個淨水裝置1的本體11具有進水口111與出水口113，每一個淨水裝置1的出水口113與另一個淨水裝置1的進水口111連通。其中每兩個淨水裝置1之間具有水管10，水管10的一端連接於進水口111，水管10的另一端連接於出水口113，使每個淨水裝置1的本體11之間的污水B能夠流通。本實施例的流體擾動組件15包含進水管151A、出水管153A與幫浦155A，進水管151A的一端與幫浦155A連接，其另一端與第一個淨水裝置1的進水口111連通，出水管153A的一端與最後一個淨水裝置1的出水口113連通，其另一端與幫浦155A連接。上述形成污水的水路循環，其依序由出水管153A引入幫浦155A內，幫浦155A流入進水管151A，進水管151A進入複數個串聯的淨水裝置1的本體11後，再導入出水管153A，如此進行污水B的流動路徑。本實施例通過大量的淨水裝置的串聯連接，如此可處理大量的污水B。

綜上所述，本申請提供一種淨水裝置，通過將微生物置於滲透膜件內，限制微生物的活動範圍。滲透膜件置於污水中。流體擾動組件帶動污水呈非靜止狀，如此污水的氮氣化合物容易因為擴散作用進入滲透膜件內，使污水的氮氣化合物與滲透膜件內部的微生物產生作用，以去除污水中氨氮化合物。另外，也提供一種淨水設備，其由複數個淨水裝置連接而成，淨水設備可一次處理大量的污水。

1:淨水裝置 10:水管 11、11A:本體 110:第一容置空間 110A:第一容置槽 111:進水口 113:出水口 13、13A:滲透膜件 130:第二容置空間 130A:第二容置槽 131:框架 133:薄膜 14:通氣管 15、15A:流體擾動組件 151、151A:進水管 153、153A:出水管 155、155A:幫浦 157:驅動件 159:驅動軸 161:擾動件 163、163A:動力件 165、165A:連接件 17、17A:感測器 2:淨水設備 A:微生物 B:污水

圖1：其為本申請的第一實施例的淨水裝置的立體圖； 圖2：其為本申請的第一實施例的淨水裝置的示意圖； 圖3：其為本申請的第二實施例的淨水裝置的示意圖； 圖4：其為本申請的第三實施例的淨水裝置的示意圖； 圖5：其為本申請的第四實施例的淨水裝置的示意圖； 圖6：其為本申請的第五實施例的淨水裝置的示意圖； 圖7：其為本申請的第六實施例的淨水裝置的示意圖；以及 圖8：其為本申請的淨水設備的示意圖。

1:淨水裝置

11:本體

110:第一容置空間

13:滲透膜件

130:第二容置空間

131:框架

133:薄膜

14:通氣管

15:流體擾動組件

151:進水管

153:出水管

155:幫浦

17:感測器

Claims (9)

1. 一種淨水裝置，包括：一本體；一滲透膜件，其設置於該本體內；以及一流體擾動組件，其連接於該本體；其中，該滲透膜件內容置一微生物，該本體內容置一污水，該滲透膜件位於該污水中，該流體擾動組件帶動該污水於該本體內呈非靜止狀，其中，該流體擾動組件包含一動力件與一連接件，該動力件設置於該本體上，該動力件與該連接件的一端連接，該連接件的另一端連接該滲透膜件，該動力件驅動該連接件而帶動該滲透膜件移動。
2. 如請求項第1項所述之淨水装置，其中該本體具有一第一容置槽，該滲透膜件具有一第二容置槽，該滲透膜件位於該第一容置槽內。
3. 如請求項第1項所述之淨水装置，其中該本體具有一第一容置空間，該滲透膜件具有一第二容置空間，該滲透膜件位於該第一容置空間內，該本體上設置有一通氣管，該通氣管的一端穿過該第一容置空間並且與該第二容置空間連通，其另一端位於該本體外。
4. 如請求項第1項所述之淨水装置，其中該流體擾動組件包含一進水管、一出水管與一幫浦，該進水管的一端與該幫浦連接，其另一端與該本體連通，該出水管的一端與該本體連通，其另一端與該幫浦連接。
5. 如請求項第1項所述之淨水装置，其中該流體擾動組件包含一驅動件、一驅動軸與一擾動件，該驅動件設置於該本體下，該驅動軸連動於該驅動件，該驅動軸穿設該本體，該擾動件設置於該本體內，並且該擾動件連動於該驅動軸。
6. 如請求項第1項所述之淨水装置，其中該滲透膜件包含一框架與一薄膜，該薄膜設置於該框架。
7. 如請求項第6項所述之淨水装置，其中該薄膜為聚偏氟乙烯膜或聚四氟乙烯膜。
8. 如請求項第1項所述之淨水装置，更包含感測器，該感測器設置於該本體上，該感測器包含溶氧量組件、酸鹼值組件、氧化還原電位組件、溫度組件、生化需氧量組件或/及化學需氧量組件。
9. 一種淨水設備，其包括：複數個如請求項1-8任一項所述的淨水裝置，每一該淨水裝置的該本體具有一進水口與一出水口，每一該淨水裝置的該出水口與另一該淨水裝置的該進水口連通。

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