廢棄物處理系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種廢棄物處理系統，其包含有一酸堿調整裝置、一氣源、一交換裝置以及一固液分離裝置。一廢棄物于酸堿調整裝置內與一堿性物質混合成一堿性混合液。酸堿調整裝置輸出堿性混合液至交換裝置內，與一氣源提供的氣態(tài)吸收劑進行氣提法交換。一指定成份由堿性混合液交換至氣態(tài)吸收劑。指定成份被吸收的堿性混合液形成一交換后混合液，并輸入至固液分離裝置內進行交換后混合液內的固體廢棄物沉淀排除，并排放除去固體廢棄物的處理后液態(tài)廢棄物進入環(huán)境。通過本實用新型的廢棄物處理系統可降低廢棄物處理成本并減低對環(huán)境的沖擊。
【專利說明】廢棄物處理系統

【技術領域】
[0001]本實用新型是關于一種廢棄物處理系統，而且特別地，本實用新型是關于一種利 用堿性廢棄物與固液分離裝置處理廢棄物的廢棄物處理系統。

【背景技術】 [0002]
[0003]中國臺灣的廣業(yè)結構高度倚賴高科技業(yè)的發(fā)展，例如面板業(yè)、半導體制造業(yè)、 TFT-LCD制造業(yè)以及LH)制造業(yè)等等，也因此先后成立多個科學、科技園區(qū)。但是在前述制 造業(yè)的制程中多需要使用高毒性、高酸性物質，導致使用后的廢棄物在排放前必須先經過 處理fe序，以降低廢棄物對環(huán)境的沖擊后才能進行排放。其中一種廢棄物內含相當濃度的 有毒物質氨氮（nh 3-n)。因此衍生出許多能降低對環(huán)境沖擊的廢棄物處理方法，利用氣提法 進行廢棄物中氨氮（NH3-N)濃度的降低即為其中一種處理方法。
[0004]目前應用氣提法的已知技術已有利用固定床（Fixed Bed，如填充塔以及板塔等） 以進行廢棄物中氨氮（NH3-N)濃度的降低。為了提升氣提效率以及縮小設備體積，也有已 知技術使用超重力旋轉床（Rotating Packed Bed)以降低廢棄物中氨氮（NH3-N)濃度。然 而，無論使用固定床或超重力旋轉床，皆須添加堿劑以提升廢棄物的 pH值至堿性。已知技 術中多以氫氧化鈉（NaOH)作為堿劑，雖也有提及可使用較低成本的固體堿（如石灰）做 為堿劑，但石灰（CaO)為固體，且氣提過程中會與空氣中的二氧化碳（c〇 2)反應形成碳酸鈣 (CaC03)，于填料區(qū)中沉淀并堆積，造成氣提效率的降低。
[0005] 實用新型內容
[0006]因此，因應前述問題，本實用新型提供了一種廢棄物處理系統，針對高科技制造業(yè) 所排放的廢棄物施以凈化處理，讓經過處理后的廢棄物排放于環(huán)境時，能夠減低對環(huán)境的 不良沖擊并降低廢棄物處理成本。廢棄物處理系統包含有：
[0007] 一酸堿調整裝置，用于輸入并混合該廢棄物及一堿性物質以提供一堿性混合 液；
[0008] 一氣源，用于提供一氣態(tài)吸收劑；以及
[0009] 一交換裝置，分別與該酸堿調整裝置及該氣源連接，該交換裝置用于自該酸堿調 整裝置及該氣源分別輸入該堿性混合液以及該氣態(tài)吸收劑，以讓該氣態(tài)吸收劑自該堿性混 合液吸收一指定成份后產生有一交換后氣體以及交換后混合液，該交換后混合液中的該指 定成份濃度較交換前該堿性混合液中的該指定成份濃度低。
[0010] 其中，所述廢棄物處理系統進一步包含一固液分離裝置，該固液分離裝置與該交 換裝置連接，用于自該交換裝置輸入該交換后混合液并將該交換后混合液中的固體廢棄物 分離以輸出一處理后液態(tài)廢棄物。
[0011] 其中，固液分離裝置為一沉淀槽。其中，所述廢棄物處理系統進一步包含有一冷凝 裝置，用于將該交換后氣體進行冷卻并將該交換后氣體中的指定成份冷凝至液態(tài)。
[0012] 一廢棄物，輸入至酸堿調整裝置內與一堿性物質混合，并利用堿性物質來調整廢 棄物的pH值至堿性，以形成一堿性混合液。交換裝置連接于酸堿調整裝置以及氣源之間， 酸堿調整裝置輸出堿性混合液至交換裝置內，氣源則提供一氣態(tài)吸收劑并輸入至交換裝置 內。堿性混合液與氣態(tài)吸收劑于交換裝置中進行氣提法以交換一指定成份，指定成份由堿 性混合液被交換至氣態(tài)吸收劑中，氣態(tài)吸收劑吸收指定成份后形成一交換后氣體排出交換 裝置，而被吸收指定成份的堿性混合液則形成一交換后混合液排出交換裝置。交換后混合 液輸入固液分離裝置內，在固液分離裝置內將交換后混合液中的固體沉淀后，形成一處理 后液態(tài)廢棄物并排放至環(huán)境中。而交換后氣體則輸入至冷凝裝置內將指定成份由氣態(tài)冷凝 至液態(tài)，再將液態(tài)的指定成份輸入收集裝置收集。
[0013] 其中，該指定成份可以為氨（nh3)、亞硝酸鹽氮（no2--n)、硝酸鹽氮（no 3--n)、氨 氮（nh3-n)、有機氮或總氮（有機氮與無機氮的結合）。其中，廢棄物為包含指定成份濃度 3〇ppm以上的液態(tài)廢棄物。其中，堿性物質包含有機堿或無機堿，有機堿包含碳化合物的質 子受體（proton acc印tor)，無機堿包含不含碳的質子受體。其中，在酸堿調整裝置與交換 裝置之間可以有一泵，用于將堿性混合液加壓輸入至交換裝置內。其中，氣源所提供的氣態(tài) 吸收劑包含空氣、二氧化碳、氮氣、氬氣、氦氣或水蒸氣等氣體。而被氣態(tài)吸收劑所吸收的 指定物質包含有氨（NH 3)。其中，堿性混合液為pH值7以上的混合液，該堿性混合液包含液 態(tài)、混有未能溶解于該廢棄物的該堿性物質或該堿性物質與該廢棄物化合所形成的固態(tài)物 質。其中，該交換后混合液為該指定成份濃度介于1至30ppm的液態(tài)廢棄物。
[0014]其中，該交換裝置為一超重力旋轉床，該超重力旋轉床為折流式、逆流式或錯流 式，該超重力旋轉床的轉速介于0至3, OOOrpm。其中，該超重力旋轉床內填入至少一種填充 物質，該填充物質用于增加氣液接觸面積，該填充物質包含幾何形狀相同或不同的鋼絲續(xù)、 圓球、拉西環(huán)或矩鞍。其中，每一該填充物質的直徑或形狀上的近似直徑介于〇至 1〇111111之 間。其中，該填充物質的材質包含陶瓷、高分子聚合物、金屬或玻璃。
[0015]簡而言之，本實用新型所提供的一種廢棄物處理系統，整合了酸堿調整裝置，可先 對廢棄物投入堿性物質以提升廢棄物的pH值，以及固液分離裝置，可對經處理后的廢棄物 進行固體廢棄物去除的廢棄物處理系統。相較于先前技術，本實用新型具有利用堿性廢棄 物可節(jié)省廢棄物處理成本、利用固液分離裝置可避免排放至環(huán)境中的處理后廢水內含有固 體廢棄物而破壞環(huán)境的優(yōu)點。
[0016]關于本實用新型的優(yōu)點與精神可以由以下的實用新型詳述及附圖得到進一步的 了解。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1顯示了本實用新型的一具體實施例的系統架構的示意圖。
[0018] 其中，附圖標記說明如下：
[0019] 1 :廢棄物處理系統 10 :酸堿調整裝置
[0020] 11 :冷凝裝置 12 :交換裝置
[0021] 120:氣體輸入口 121 :旋轉床填料區(qū)
[0022] 122:氣體輸出口 124:液體輸入口
[0023] 126:液體輸出口 128:馬達
[0024] 13 :收集裝置 14 :氣源
[0025] 16 :泵 18 :固液分離裝置
[0026] S1 :廢棄物 S2 :堿性物質
[0027] S3 :堿性混合液 S4 :氣態(tài)吸收劑
[0028] S5 :交換后氣體 S6 :交換后混合液
[0029] S7 :冷凝后液體 S8 :處理后液態(tài)廢棄物

【具體實施方式】
[0030]本說明書僅對本實用新型的必要元件作出陳述，且僅用于說明本實用新型其中的 可能實施例，然而說明書的記載應不局限本實用新型所主張的技術本質的權利范圍。除非 說明書明確地排除其可能，否則本實用新型并不局限于特定方法、流程、功能或手段。
[0031]亦應了解的是，目前所述僅為本實用新型可能的實施例，在本實用新型的實施或 測試中，可使用與本說明書所述裝置或系統相類似或等效的任何方法、流程、功能或手段。 除非有另外定義，否則本說明書所用的所有技術及科學術語，皆具有與熟知本實用新型的 所屬【技術領域】者通常所了解的意義相同的意義。本說明書目前所述僅為實例方法、流程及 其相關資料。然而在本實用新型實際使用時，其可使用與本說明書所述方法及材料相類似 或等效的任何方法及手段。
[0032] 再者，本說明書中所提及的數目以上或以下，為包含數目本身。且應了解的是，本 說明書揭示執(zhí)行所掲示功能的某些方法、流程，存在多種可執(zhí)行相同功能的與所揭示結構 有關的結構，且上述結構通?？蛇_成相同結果。
[0033] 以下將詳述本實用新型的較佳具體實施例，以充分說明本實用新型的特征、精神 及優(yōu)點。
[0034]請參閱圖1，圖1為根據本實用新型的一實施例的系統架構示意圖。由圖1可見， 本實用新型的廢棄物處理系統1包含一酸堿調整裝置10、一交換裝置12、一氣源14、一杲 16、一固液分離裝置18、一冷凝裝置11以及一收集裝置 13。
[0035]于本實施例中，自高科技制造業(yè)工廠將欲處理的一廢棄物S1與一堿性物質S2先 在酸堿調整裝置10內混合成一堿性混合液S3。前述所指的廢棄物S1為一指定成份濃度 30ppm以上的液態(tài)廢棄物，例如自工廠排放的氨氮（NH 3-N)廢水，此時所指的指定成份包含 氨（nh3)，但指定成份不以前述物質為限，該指定成份也包含亞硝酸鹽氮（ N〇2--N)、硝酸鹽 氮（Ν0Γ-Ν)、氨氮（NH3-N)、有機氮或總氮（有機氮與無機氮的結合）；而堿性物質 S2則指 有機堿以及無機堿，其中有機堿包含碳化合物的質子受體（proton acceptor);無機堿包含 不含碳的質子受體。此外，堿性物質S2于廢棄物S1中無溶解度的限制，亦即可溶于廢棄物 S1或不溶于廢棄物S1皆屬堿性物質S2的所屬范疇；酸堿調整裝置1〇可以是一水槽、一攪 拌槽等，但不以前述裝置為限；而堿性混合液S 3為pH值為7以上的混合液，其中堿性混合 液S3包含液態(tài)、混有未溶解于廢棄物S1的堿性物質S2或堿性物質S2與廢棄物S1化合所 形成的固態(tài)物質。
[0036]此調整PH值的目的在于，以本實施例為例，毒性物質氨氮（NH3-N)會以銨離子 (NH4+)以及氨（NH3)兩種形式溶于廢棄物S1中，由于銨離子（nh4 +)不易溶于氣體中，為了增 加氣提法中氣態(tài)吸收劑S4吸收氨氮（NH3-N)的效率，故在廢棄物S1里（例如氨氮（NH 3-N) 廢水）中投入堿性物質S2 (例如爐渣以及廢爐石），以提升廢棄物S1的pH值形成堿性混合 液S3,使銨離子（NH 4+)轉化成氨（NH3)的形式溶于堿性混合液S3中，以便于氣態(tài)吸收劑S4 吸收，并提升后續(xù)應用氣提法時的效率。
[0037] 接著，一栗16連接于酸堿調整裝置10與交換裝置12之間，用于將堿性混合液S3 自酸堿調整裝置10輸入至交換裝置12內，其中將堿性混合液S3自酸堿調整裝置10輸入 至交換裝置12內的方式，不以本段落的敘述為限，亦可利用重力將堿性混合液S3輸入至交 換裝置12內，此時泵16不為必要元件。
[0038] 另外，除調整裝置10外，交換裝置12還與氣源14連接，以自氣源14輸入一氣態(tài) 吸收劑S4至交換裝置I2內，氣態(tài)吸收劑S4用于對堿性混合液S3進行氣提法作用。其中 氣源14可以是一氣瓶，或氣體儲存槽等設備；而氣態(tài)吸收劑S4包含空氣、二氧化碳、氮氣、 氬氣、氦氣或水蒸氣等氣體；而本實用新型中氣源14的設備類型、氣態(tài)吸收劑S4的氣體種 類并不以本段落的敘述為限。
[0039]在交換裝置I2內，氣態(tài)吸收劑S4與堿性混合液S3應用氣提法進行交換指定成 份，其中溶于堿性混合液S3內的指定成份被氣態(tài)吸收劑S4吸收，吸收指定成份后的氣態(tài)吸 收劑S4形成一交換后氣體S 5,亦即交換后氣體S5為氣態(tài)吸收劑S4與指定成份的混合物； 而指定成份被吸收后的堿性混合液S3形成一交換后混合液S6,而后交換裝置12分別輸出 交換后氣體S5與交換后混合液S6。
[0040]其中，于本實施例中，交換裝置12為一超重力旋轉床（Rotating PackedBed),包 含一氣體輸入口 120、一氣體輸出口 122、一液體輸入口 124、一液體輸出口 126、一馬達128 以及一旋轉床填料區(qū)121。氣態(tài)吸收劑S4從氣體輸入口 120被輸入至超重力旋轉床（交換 裝置12)內，堿性混合液S3從液體輸入口 1?被輸入至超重力旋轉床（交換裝置12)內。 氣態(tài)吸收劑S4與堿性混合液S3于旋轉床填料區(qū)121中交會之后，氣態(tài)吸收劑S4與堿性混 合液S 3進行氣提法混合并交換指定成份，而指定成份則由堿性混合液S3被交換至氣態(tài)吸 收劑S4中。氣態(tài)吸收劑S4吸收了指定成份之后形成一交換后氣體 S5,并從氣體輸出口 122 被排出交換裝置12,而堿性混合液S3被吸收指定成份之后形成一交換后混合液S6,并從液 體輸出口 1況被排出交換裝置I2。其中，交換后氣體S5所含有的指定成份包含有氨（NH3); 而交換后混合液S6為濃度介于1至 3〇ppm的液態(tài)廢棄物。
[0041]其中，本實用新型中的交換裝置12包含錯流式超重力旋轉床、逆流式超重力旋轉 床、折流式超重力旋轉床或是可實現本實用新型內容的任何設備。旋轉床填料區(qū)121內充 滿至少一種填充物質，其為可增加氣態(tài)吸收劑S4與堿性混合液S3之間氣液接觸面積的填 充物質，填充物質無一定形狀與特殊材質限制，可為由陶瓷、高分子聚合物、金屬、玻璃等所 制成的鋼絲絨、圓球、拉西環(huán)（Raschig ring)或矩鞍（Intalox saddle)等幾何形狀相同或 不同的物品，當然旋轉床填料區(qū)121內亦可不填入填充物質，但于此狀態(tài)下，氣態(tài)吸收劑s4 的氣提效率較低。而每一填充物質的直徑或是形狀上的近似直徑約為〇至1〇mm。
[0042]于本實施例中，交換裝置I2的旋轉床填料區(qū)121由馬達帶動進行高速旋轉，于旋 轉床填料區(qū)m內部產生離心力，使得旋轉床填料區(qū)121內部的氣態(tài)吸收劑S4與堿性混合 液S3受到咼心力作用，氣態(tài)吸收劑S4與堿性混合液S 3的流速以及接觸面積同時被提升， 也因為氣態(tài)吸收劑S4與堿性混合液S3的流速以及液氣介面接觸面積的提升，氣態(tài)吸收劑 S4與堿性混合液S3方能更有效的進行交換作用，并提升了液氣介面間交換指定成份的交 換速率，促進氣態(tài)吸收劑S4的吸收效率。
[0043]表1為本實用新型中交換裝置12,亦即超重力旋轉床的規(guī)格與操作參數，表可通 用于錯流式、逆流式以及折流式超重力旋轉床。
[0044] 表 1
[0045]

【權利要求】
1. 一種廢棄物處理系統，用以處理一液態(tài)的廢棄物，該廢棄物處理系統包含有： 一酸堿調整裝置，用于輸入并混合該廢棄物及一堿性物質以提供一堿性混合液； 一氣源，用于提供一氣態(tài)吸收劑；以及 一交換裝置，分別與該酸堿調整裝置及該氣源連接，該交換裝置用于自該酸堿調整裝 置及該氣源分別輸入該堿性混合液以及該氣態(tài)吸收劑，以讓該氣態(tài)吸收劑自該堿性混合液 吸收一指定成份后廣生有一受換后氣體以及受換后混合液，該受換后混合液中的該指定成 份濃度較交換前該堿性混合液中的該指定成份濃度低。
2. 如權利要求第1項所述的廢棄物處理系統，進一步包含一固液分離裝置，該固液分 離裝置與該交換裝置連接，用于自該交換裝置輸入該交換后混合液并將該交換后混合液中 的固體廢棄物分離以輸出一處理后液態(tài)廢棄物。
3. 如權利要求第1項所述的廢棄物處理系統，其中固液分離裝置為一沉淀槽。
4. 如權利要求第1項所述的廢棄物處理系統，進一步包含一泵，該泵連接于該酸堿調 整裝置與該交換裝置之間，用于將該堿性混合液加壓輸入至該交換裝置之中。
5. 如權利要求第1項所述的廢棄物處理系統，其中該指定成份為氨、亞硝酸鹽氮、硝酸 鹽氮、氨氮、有機氮或總氮。
6. 如權利要求第1項所述的廢棄物處理系統，其中該氣態(tài)吸收劑為空氣、二氧化碳、氮 氣、氬氣、氦氣或水蒸氣。
7. 如權利要求第1項所述的廢棄物處理系統，進一步包含有一冷凝裝置，用于將該交 換后氣體進行冷卻并將該交換后氣體中的指定成份冷凝至液態(tài)。
8. 如權利要求第1項所述的廢棄物處理系統，其中該廢棄物的該指定成份為濃度 30ppm以上。
9. 如權利要求第1項所述的廢棄物處理系統，其中該堿性混合液為pH值7以上的混合 液，該堿性混合液包含液態(tài)、混有未能溶解于該廢棄物的該堿性物質或該堿性物質與該廢 棄物化合所形成的固態(tài)物質。
10. 如權利要求第1項所述的廢棄物處理系統，其中該交換后混合液為該指定成份濃 度介于1至30ppm的液態(tài)廢棄物。
11. 如權利要求第1項所述的廢棄物處理系統，其中該堿性物質為有機堿或無機堿，該 有機堿為碳化合物的質子受體，該無機堿為不含碳的質子受體。
12. 如權利要求第1項所述的廢棄物處理系統，其中該交換裝置為一超重力旋轉床，該 超重力旋轉床為折流式、逆流式或錯流式，該超重力旋轉床的轉速介于〇至3, OOOrpm。
13. 如權利要求第12項所述的廢棄物處理系統，其中該超重力旋轉床內填入至少一種 填充物質，該填充物質用于增加氣液接觸面積，該填充物質為幾何形狀相同或不同的鋼絲 絨、圓球、拉西環(huán)或矩鞍。
14. 如權利要求第13項所述的廢棄物處理系統，其中每一該填充物質的直徑或形狀上 的近似直徑介于〇至1〇_之間。
15. 如權利要求第13項所述的廢棄物處理系統，其中該填充物質的材質包含陶瓷、高 分子聚合物、金屬或玻璃。
【文檔編號】C02F9/04GK204039169SQ201420237662
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權日:2014年5月9日
【發(fā)明者】李游杰, 游承修, 康嘉麟, 林新惟, 吳采薇 申請人:李游杰