專(zhuān)利名稱(chēng)：生物處理裝置及其凈化廢水或自來(lái)水原水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物處理裝置及用該裝置凈化廢水或自來(lái)水的方法，特別是涉及一種浮動(dòng)型生物處理裝置及用該裝置凈化難分解性廢水或自來(lái)水原水的方法。
至于難分解性廢水(例如二級(jí)處理水)，由于其中含有難分解的有機(jī)物質(zhì)，并無(wú)法于傳統(tǒng)的廢水二級(jí)生物處理程序中去除。為了達(dá)到高品質(zhì)的排放水標(biāo)準(zhǔn)，只好轉(zhuǎn)而使用化學(xué)方式處理難分解性廢水，然而如此會(huì)造成資源的浪費(fèi)與后續(xù)處理的困擾。
至于自來(lái)水原水，由于嚴(yán)重受到畜牧廢水與家庭污水的污染，臺(tái)灣地區(qū)許多自來(lái)水水源水質(zhì)無(wú)法符合目前的飲用水水源標(biāo)準(zhǔn)，其中氨氮濃度過(guò)高為主要的污染因素，為了達(dá)到自來(lái)水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，只好轉(zhuǎn)而使用高級(jí)處理方式處理受污染的自來(lái)水原水，然而如此會(huì)造成成本的增加與資源的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的即為解決上述問(wèn)題，而提供一種經(jīng)濟(jì)有效的凈化難分解性廢水或自來(lái)水原水的方法，同時(shí)并提供一種浮動(dòng)床型生物處理裝置。使用本發(fā)明的方法或裝置來(lái)凈化難分解性廢水，可降低對(duì)于難分解有機(jī)物質(zhì)的處理成本，并強(qiáng)化廢水處理性能，以達(dá)到提高排放水品質(zhì)的目的。使用本發(fā)明的方法或裝置來(lái)凈化受污染的自來(lái)水原水，可縮短所需要的水流停留時(shí)間與處理成本，有效解決水源污染的問(wèn)題。
本發(fā)明凈化難分解性廢水或自來(lái)水原水的方法包括將難分解性廢水或自來(lái)水原水在一浮動(dòng)床型生物處理裝置中處理，其中該難分解性廢水與自來(lái)水原水含有小于200mg/l的懸浮固體(Suspended Solid，SS)，且化學(xué)需氧量(Chemical Oxygen Demand，COD)小于1000mg/l，氨氮(Ammonia-Nitrogen，NH3-N)小于200mg/l。
其中該浮動(dòng)床型生物處理裝置包括一反應(yīng)槽，該反應(yīng)槽中填充有顆粒狀多孔性可壓縮載體，載體上有微生物附著，載體的填充量為反應(yīng)槽體積的80％至100％，而使載體成為浮動(dòng)狀態(tài)。
本發(fā)明的浮動(dòng)床型生物處理裝置可用來(lái)凈化難分解性廢水或自來(lái)水原水，此裝置包括一支撐擋板，其將該處理裝置分為上、下兩部分，上部構(gòu)成一反應(yīng)槽，該反應(yīng)槽中填充反應(yīng)槽體積的80％至100％的顆粒狀多孔性可壓縮載體；一難分解性廢水或自來(lái)水原水入口管，設(shè)于該處理裝置的下部，難分解性廢水或自來(lái)水原水可由此進(jìn)入該裝置中；以及一氣體入口管，設(shè)于該處理裝置的下部，并位于該難分解性廢水或自來(lái)水原水入口管的上部，氣體可由此進(jìn)入該裝置中；其中該支撐擋板具有數(shù)個(gè)孔洞，孔洞的孔徑小于載體的粒徑，以使支撐擋板可將載體保留在反應(yīng)槽內(nèi)，不致掉落到處理裝置的下部，
其中該反應(yīng)槽的上部設(shè)有至少一上部載體擋板，該上部載體擋板具有數(shù)個(gè)孔洞，孔洞的孔徑小于載體的粒徑，以使載體可被上部載體擋板壓住，保留在反應(yīng)槽內(nèi)，且使載體成為浮動(dòng)狀態(tài)。


圖1顯示依據(jù)本發(fā)明一具體實(shí)施例的浮動(dòng)床型生物處理裝置的剖面示意圖。
浮動(dòng)床型生物處理裝置上部30所構(gòu)成的反應(yīng)槽32中，可充填反應(yīng)槽體積的80％至100％的顆粒狀多孔性可壓縮載體34。
難分解性廢水或自來(lái)水原水入口管3的一端與一進(jìn)料泵2連接，且難分解性廢水或自來(lái)水原水入口管3上設(shè)有噴嘴4。氣體入口管7的一端與一鼓風(fēng)機(jī)6相連，且氣體入口管7上設(shè)有散氣盤(pán)8。
支撐擋板9上具有數(shù)個(gè)孔洞，孔洞的孔徑小于載體34的粒徑，以便支撐擋板9可將載體34保留在反應(yīng)槽32內(nèi)(處理裝置的上部30內(nèi))，不致掉落到處理裝置的下部40。
反應(yīng)槽32的上部設(shè)有至少一上部載體擋板11，此上部載體擋板11具有數(shù)個(gè)孔洞，孔洞的孔徑小于載體34的粒徑，以使載體34可被上部載體擋板11壓住，保留在反應(yīng)槽32內(nèi)，且使載體34成為浮動(dòng)狀態(tài)。
上部載體擋板11的形狀并沒(méi)有一定限制，但較佳的形狀是角錐狀，角錐的尖端向下(如圖1所示)。角錐狀擋板11與水平面的夾角最好是30至75度，且角錐狀擋板的面積最好是反應(yīng)槽上部面積的1/9至1/3。
本發(fā)明所謂的難分解性廢水與自來(lái)水原水含有小于200mg/l的懸浮固體，且COD小于1000mg/l，例如二級(jí)處理水或自來(lái)水原水。
適用于本發(fā)明的載體可為聚合物，最好是發(fā)泡型聚合物。其開(kāi)孔率最好在30％至100％之間，密度最好在20kg/m3至60kg/m3之間；載體的形狀并沒(méi)有一定的限制，例如可為邊長(zhǎng)2.5至5公分的正立方體。
本發(fā)明浮動(dòng)床型生物處理裝置的槽體的材質(zhì)并沒(méi)有一定的限制，只要具有足夠的強(qiáng)度即可，例如可為鑄鐵、不銹鋼、預(yù)鑄混凝土等。
為了達(dá)到更佳的凈化效果，本發(fā)明的浮動(dòng)床型生物處理裝置可加設(shè)一氣體導(dǎo)板13，一側(cè)向載體擋板14，以及一上部流出裝置。
氣體導(dǎo)板13是設(shè)置于反應(yīng)槽32的側(cè)壁，且朝側(cè)壁向下傾斜。側(cè)向載體擋板14則與氣體導(dǎo)板13連接，而構(gòu)成一流出區(qū)域50。一上部流出裝置是設(shè)置于流出區(qū)域50內(nèi)，該上部流出裝置由上而下包括一出水管52以排出經(jīng)凈化的水，以及一上部排泥管54以排出污泥。
側(cè)向載體擋板14具有數(shù)個(gè)孔洞，孔洞的孔徑小于載體34的粒徑，以使其可阻止載體34進(jìn)入該流出區(qū)域50內(nèi)，使污泥和經(jīng)凈化的水進(jìn)入該流出區(qū)域50內(nèi)。
傾斜的氣體導(dǎo)板13可用以阻隔氣體直接流入該流出區(qū)域50內(nèi)，并且可使污泥被導(dǎo)入該上部排泥管54中，而經(jīng)凈化的水則被導(dǎo)入該出水管52中。氣體導(dǎo)板13與水平面的夾角最好是45至75度。
此外，在流出區(qū)域50內(nèi)、出水管的上方，可加設(shè)一溢流堰15，可用以平均分配反應(yīng)槽的流出水，使流出水不致溢出反應(yīng)槽。在浮動(dòng)床型生物處理裝置的下部40內(nèi)，可加設(shè)一底部排泥管18，以排除底部污泥。
以下說(shuō)明使用木發(fā)明上述浮動(dòng)床型生物處理裝置以?xún)艋y分解性廢水或自來(lái)水原水的方法。
難分解性廢水或自來(lái)水原水以進(jìn)料泵2經(jīng)由難分解性廢水或自來(lái)水原水入口管3與噴嘴4均勻送入浮動(dòng)床型生物處理裝置的下部40?？諝饨?jīng)由鼓風(fēng)機(jī)6抽送至氣體入口管7再經(jīng)由散氣盤(pán)8均勻分散進(jìn)入處理裝置的下部40內(nèi)。
由于支撐擋板9上的孔洞的孔徑小于載體34的粒徑，因此，支撐擋板9可支撐反應(yīng)槽內(nèi)的載體34，避免載體掉落到處理裝置的下部40而影響到進(jìn)水的正常操作。
由于所填充的載體84是可壓縮的，借由上部載體擋板11的設(shè)置，可將載體34壓住而保留在反應(yīng)槽32內(nèi)，并且達(dá)到反應(yīng)槽體積80-100％的填充率，且使載體34成為浮動(dòng)狀態(tài)，不致流動(dòng)。此外，由于上部載體擋板11的孔洞的孔徑比載體34的粒徑小，因而可避免載體34因擠壓而排出反應(yīng)槽，氣體則可透過(guò)載體的外部與內(nèi)部孔隙，而由反應(yīng)槽上部的排氣口12排出。
傾斜的氣體導(dǎo)板13可用以阻隔氣體直接流入流出區(qū)域50內(nèi)，并且可使污泥被導(dǎo)入上部排泥管54中，而經(jīng)凈化的水則被導(dǎo)入出水管52中。
由于側(cè)向載體擋板14的孔洞的孔徑小于載體34的粒徑，因此可避免載體被水流導(dǎo)入流出區(qū)域50內(nèi)而帶出反應(yīng)槽。污泥和經(jīng)凈化的水則會(huì)流經(jīng)側(cè)向載體擋板14的孔洞，而進(jìn)入流出區(qū)域50內(nèi)，而被帶出反應(yīng)槽。出水管52上方所設(shè)的溢流堰15則可用以平均分配反應(yīng)槽的流出水，使流出水不致溢出反應(yīng)槽。
多孔性載體34長(zhǎng)滿(mǎn)微生物后，必須進(jìn)行逆洗，逆洗后產(chǎn)生的懸浮固體物與污泥則由上部排泥管54與底部排泥管18收集后，經(jīng)排泥泵19抽送排出，排出的污泥離開(kāi)系統(tǒng)后另行處理。
實(shí)施例1本實(shí)施例是以石化工廠廢水經(jīng)二級(jí)生物處理后的處理水為對(duì)象，針對(duì)處理水中所殘留的難分解性有機(jī)物質(zhì)，進(jìn)行處理試驗(yàn)，以提高放流水品質(zhì)。經(jīng)長(zhǎng)期試驗(yàn)結(jié)果證明，廢水二級(jí)生物處理后殘留的有機(jī)物質(zhì)可用本發(fā)明的方法有效地去除。本處理試驗(yàn)結(jié)果如表1所示；進(jìn)水COD濃度范圍于133mg/l至264mg/l之間變動(dòng)，流出水(經(jīng)處理水)COD濃度范圍則介于83mg/l至146mg/l，COD負(fù)荷于0.42kg COD/m3·天至1.07kg COD/m3·天之間變動(dòng)，COD去除量可高達(dá)31mg/l至118mg/l。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，本發(fā)明可有效去除廢水中的難分解有機(jī)物質(zhì)，大幅降低了后續(xù)三級(jí)處理的成本。
表1、本發(fā)明對(duì)難分解性有機(jī)物質(zhì)處理效果


實(shí)施例2本實(shí)施例是以受污染的自來(lái)水水源為對(duì)象，針對(duì)自來(lái)水原水中的氨氮物質(zhì)，進(jìn)行凈化處理試驗(yàn)，以提高自來(lái)水水源的品質(zhì)。經(jīng)長(zhǎng)期試驗(yàn)結(jié)果證明，自來(lái)水水源的氨氮物質(zhì)可用本發(fā)明的方法有效地去除。本處理試驗(yàn)結(jié)果如表2所示；進(jìn)水原水氨氮濃度范圍于4.3mg/l至8.6mg/l之間變動(dòng)，流出水(經(jīng)處理水)氨氮濃度范圍均低于0.1mg/l(檢測(cè)方法的鑒測(cè)極限)，反應(yīng)槽水流的停留時(shí)間縮短至20分，氨氮去除率達(dá)到100％。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，本發(fā)明可有效去除自來(lái)水原水中的氨氮物質(zhì)，大幅降低了后續(xù)高級(jí)處理的成本。
表2、本發(fā)明對(duì)自來(lái)水原水中氨氮物質(zhì)處理效果


綜上所述，與傳統(tǒng)技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可整理如下(1)本浮動(dòng)床型生物處理裝置可用以提高難分解有機(jī)物質(zhì)的去除效果，減少三級(jí)處理的負(fù)荷，降低廢水處理成本；(2)本浮動(dòng)床型生物處理裝置可用以處理遭受污染的自來(lái)水原水，減少凈水處理的負(fù)荷，降低自來(lái)水高級(jí)處理成本；(3)本浮動(dòng)床型生物處理裝置填充顆粒狀多孔性可壓縮載體，可提供較大的表面積供大量附著型微生物形成生物膜，可提高微生物的停留時(shí)間(mean cell retention time)與菌種歧異度(diversity)；(4)本浮動(dòng)床型生物處理裝置載體填充率達(dá)80-100％，具有浮動(dòng)床操作的特點(diǎn)，載體可浮動(dòng)于反應(yīng)槽的內(nèi)部空間，載體間并無(wú)劇烈的攪動(dòng)的情形，而具有低磨耗的優(yōu)點(diǎn)；(5)填充載體的可壓縮特性，允許載體因反應(yīng)槽內(nèi)局部的壓損變化而自動(dòng)調(diào)整其位置，達(dá)到避免阻塞、均勻分散氣體與進(jìn)水的目的，可有效減少反應(yīng)槽內(nèi)的無(wú)效體積；(6)本發(fā)明浮動(dòng)床型生物處理裝置具有新型的分散式進(jìn)水裝置，進(jìn)水經(jīng)向下的噴嘴均勻噴入處理裝置的下部，再反轉(zhuǎn)流經(jīng)氣體噴嘴，進(jìn)水的難分解性廢水或自來(lái)水原水與氣體經(jīng)混合進(jìn)入浮動(dòng)床，可達(dá)到均勻分布的目的；(7)本發(fā)明浮動(dòng)床型生物處理裝置具有新型的氣液流體排出裝置，于反應(yīng)槽的上部借由導(dǎo)流方式將水流與氣流分別排出反應(yīng)槽，減少影響反應(yīng)槽上部載體的穩(wěn)定性，達(dá)到穩(wěn)定處理效果的目的；(8)本發(fā)明浮動(dòng)床型生物處理裝置具有新型的氣液流體排出裝置，反應(yīng)槽上部的角錐狀載體擋板可穩(wěn)定氣體的流動(dòng)與排出，上部排泥管配合底部排泥管可提高逆洗操作的效率與彈性；(9)本浮動(dòng)床型生物處理裝置的操作簡(jiǎn)易，適合搭配既有的生物處理法，提高處理水的品質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種凈化難分解性廢水或自來(lái)水原水的方法，該方法包括將難分解性廢水或自來(lái)水原水在一浮動(dòng)床型生物處理裝置中處理，其中該難分解性廢水與自來(lái)水原水含有小于200mg/l的懸浮固體，且化學(xué)需氧量小于1 000mg/l，氨氮小于200mg/l，其中該浮動(dòng)床型生物處理裝置包括一反應(yīng)槽，該反應(yīng)槽中填充有顆粒狀多孔性可壓縮載體，載體上有微生物附著，載體的填充量為反應(yīng)槽體積的80％至100％，而使載體成為浮動(dòng)狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的難分解性廢水與自來(lái)水原水為二級(jí)處理水或自來(lái)水原水。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的載體為聚合物。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述的載體為發(fā)泡型聚合物。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的載體的開(kāi)孔率在30％至100％之間。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的載體的密度在20kg/m3至60kg/m3之間。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的載體為邊長(zhǎng)2.5至5公分的正立方體。
8.一種用于凈化難分解性廢水或自來(lái)水原水的浮動(dòng)床型生物處理裝置，該裝置包括一支撐擋板，其將該處理裝置分為上、下兩部分，上部構(gòu)成一反應(yīng)槽，該反應(yīng)槽中填充反應(yīng)槽體積的80％至100％的顆粒狀多孔性可壓縮載體；一難分解性廢水或自來(lái)水原水入口管，設(shè)于該處理裝置的下部；以及一氣體入口管，設(shè)于該處理裝置的下部，并位于該難分解性廢水或自來(lái)水原水入口管的上部；其中該支撐擋板具有數(shù)個(gè)孔洞，孔洞的孔徑小于載體的粒徑；其中該反應(yīng)槽的上部設(shè)有至少一上部載體擋板，該上部載體擋板具有數(shù)個(gè)孔洞，孔洞的孔徑小于載體的粒徑。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述的上部載體擋板為角錐狀，角錐的尖端向下。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述的角錐狀擋板與水平面的夾角為30至75度。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述的角錐狀擋板的面積為反應(yīng)槽上部面積的1/9至1/3。
12.如權(quán)利要求8所述的裝置，其進(jìn)一步包括一氣體導(dǎo)板，設(shè)置于該反應(yīng)槽的側(cè)壁，朝側(cè)壁向下傾斜；一側(cè)向載體擋板，與該氣體導(dǎo)板連接，而構(gòu)成一流出區(qū)域；以及一上部流出裝置，設(shè)置于該流出區(qū)域內(nèi)，該上部流出裝置由上而下包括一出水管，以及一上部排泥管；其中該側(cè)向載體擋板具有數(shù)個(gè)孔洞，孔洞的孔徑小于載體的粒徑。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述的氣體導(dǎo)板與水平面的夾角為45至75度。
14.如權(quán)利要求12所述的裝置，其進(jìn)一步包括一底部排泥管，設(shè)于該處理裝置的下部。
全文摘要
一種浮動(dòng)床型生物處理裝置及使用該裝置凈化難分解性廢水或自來(lái)水原水的方法。該處理裝置包括一支撐擋板,以將該處理裝置分為上、下兩部分。上部構(gòu)成一反應(yīng)槽,該反應(yīng)槽中填充反應(yīng)槽體積的80%至100%的顆粒狀多孔性可壓縮載體。下部則設(shè)有一難分解性廢水或自來(lái)水原水入口管及一氣體入口管。反應(yīng)槽的上部設(shè)有至少一上部載體擋板,以使載體可被上部載體擋板壓住,保留在反應(yīng)槽內(nèi),且使載體成為浮動(dòng)狀態(tài)。使用本發(fā)明的方法或裝置來(lái)凈化難分解性廢水或自來(lái)水原水,可降低難分解有機(jī)物質(zhì)的處理成本,并強(qiáng)化廢水處理性能,以達(dá)到提高排放水品質(zhì)的目的。此外,由于載體是浮動(dòng)狀態(tài)的,因此載體具有低磨耗、避免阻塞且可均勻分散氣體與進(jìn)水的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C02F3/08GK1422816SQ0114020
公開(kāi)日2003年6月11日 申請(qǐng)日期2001年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月5日
發(fā)明者莊順興, 邱創(chuàng)汎, 游惠宋, 張王冠, 邵信, 彭明鏡, 洪仁陽(yáng) 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院