【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明是關(guān)于一種廢水處理的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種將工業(yè)廢水(特別是含有重金屬的工業(yè)廢水)中移除特定和非特定污染物的階層式廢水處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)中，在工業(yè)制程中產(chǎn)生含金屬(包括有機(jī)的和無機(jī)的)或其他污染物的廢水。由于污染物內(nèi)含的毒性，控管機(jī)關(guān)對于某些金屬的最大濃度制定了嚴(yán)格的限制，以合法地排放至環(huán)境中。為了符合這些規(guī)定，工廠利用廢水處理程序以從廢水中移除控管的物質(zhì)。以重金屬為例，傳統(tǒng)中，對重金屬廢水的處理，通?？蓞^(qū)分為兩類，其一是化學(xué)程序，是使廢水中呈溶解狀態(tài)的重金屬轉(zhuǎn)變成不溶的金屬化合物或元素，經(jīng)沉淀和上浮從廢水中去除，例如中和沉淀法、硫化物沉淀法、上浮分離法、電解沉淀法、隔膜電解法等方法；其二是物理程序，是將廢水中的重金屬在不改變其化學(xué)形態(tài)的條件下進(jìn)行濃縮和分離，例如反滲透法、電滲析法、蒸發(fā)法和離子交換法等方法。

傳統(tǒng)中化學(xué)沉淀和離子交換是兩種主要的廢水處理方法。以化學(xué)沉淀為例說明，化學(xué)沉淀的方式是從廢水中移除已溶解(離子性)金屬的方法，通?；瘜W(xué)沉淀使用一連串的串聯(lián)槽體(即一個(gè)槽體挨著另一個(gè)槽體的方式以進(jìn)行中和、沉淀(precipitation)、凝聚(coagulation)、絮凝(flocculation)、沉淀(sedimentation)、沉降/過濾(settling/filtration)以及脫水的操作步驟；然而，傳統(tǒng)中，在化學(xué)沉淀和離子交換操作過程時(shí)，在負(fù)載相中，一或多個(gè)樹脂槽可包含新的化學(xué)溶劑(例如樹脂等)，且廢水能被抽取而以指定的速率流過該等化學(xué)溶劑槽，以提供廢水和要進(jìn)行離子交換反應(yīng)之化學(xué)溶劑足夠的接觸時(shí)間。當(dāng)廢水流過化學(xué)溶劑床，離子交換反應(yīng)就會發(fā)生，且金屬和其他離子性污染物能從廢水中移除并捕捉至化學(xué)溶劑上，當(dāng)該化學(xué)溶劑的交換能力漸漸消耗，一些金屬無法被化學(xué)溶劑捕捉。有鑒于此，化學(xué)溶劑槽被配置為串聯(lián)方式，使得各個(gè)化學(xué)溶劑槽都能夠捕捉從之前的化學(xué)溶劑槽流出的金屬或離子，故能確保廢水能夠成功地處理。一旦化學(xué)溶劑槽內(nèi)的化學(xué)溶劑達(dá)到飽和，且其無法再有任何經(jīng)濟(jì)性或可能性再繼續(xù)使用化學(xué)溶劑，此時(shí)就能丟棄耗盡的化學(xué)溶劑，而化學(xué)溶劑槽可填充新的化學(xué)溶劑，再進(jìn)行再一次的化學(xué)程序。串聯(lián)的化學(xué)溶劑槽為了能夠達(dá)到完整的處理廢水，需要串聯(lián)例如7個(gè)槽體，除了眾多的槽體會占用許多面積之外，也需要耗費(fèi)許多時(shí)間且同時(shí)處理多個(gè)槽體內(nèi)的化學(xué)溶劑，且不管廢水的處理數(shù)量多寡，皆需要同時(shí)開啟7個(gè)槽體。若有其中一個(gè)步驟發(fā)生問題，則整個(gè)流程需要停滯下來，以及槽體的容量是固定的，無法針對不同的廢水處理量彈性地調(diào)整等缺失。

因此，本發(fā)明提出一種階層式廢水處理系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明欲解決的技術(shù)問題是提供一種階層式廢水處理系統(tǒng)，用于達(dá)到將一工業(yè)廢水處理成一輸出溶液目的，并增加工業(yè)廢水處理的效率。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案：本發(fā)明一種階層式廢水處理系統(tǒng)，用于將工業(yè)廢水處理成輸出溶液，所述階層式廢水處理系統(tǒng)包括：

一進(jìn)水口，供接收工業(yè)廢水；

多個(gè)第一階儲液槽，連結(jié)所述進(jìn)水口，所述多個(gè)第一階儲液槽中注入第一溶液，所述第一溶液與所述工業(yè)廢水進(jìn)行第一次離子交換，以捕捉所述工業(yè)廢水中的一金屬離子，并讓所述金屬離子沉積在多個(gè)第一階儲液槽，并輸出第一輸出溶液；

第二階儲液槽，連結(jié)所述多個(gè)第一階儲液槽，所述第二階儲液槽注入第二溶液，所述第二溶液與所述第一輸出溶液進(jìn)行第二次離子交換，以捕捉所述第一輸出溶液的一金屬離子，并輸出第二輸出溶液；

多個(gè)連接單元，設(shè)置在所述多個(gè)第一階儲液槽和所述第二階儲液槽間，每一個(gè)連接單元具有一控制閥和一連接管體，所述控制閥設(shè)置在所述連接管體上，以控制所述多個(gè)第一階儲液槽與所述多個(gè)第二階儲液槽之間的所述第一溶液、所述第二溶液、所述第一輸出溶液、所述第二輸出溶液的流量；

一控制單元，連接所述多個(gè)連接單元，所述控制單元控制所述控制閥的開啟或者關(guān)閉；

一攪動單元和一溫控單元，所述攪動單元和所述溫控單元設(shè)置于所述多個(gè)第一階儲液槽或所述第二階儲液槽，所述攪動單元利用多個(gè)梳狀棒體攪動所述第一溶液，所述溫控單元控制所述第一溶液的溫度以改變所述第一溶液的活性和控制所述第二溶液的溫度以改變所述第二溶液的活性。

可選地，所述階層式廢水處理系統(tǒng)包括濃度傳感器，該濃度傳感器設(shè)置于所述多個(gè)第一階儲液槽和/或第二階儲液槽中，以在所述多個(gè)第一階儲液槽測量所述第一溶液的濃度，和/或在所述第二階儲液槽測量所述第二溶液的濃度。

可選地，所述控制單元可根據(jù)所述濃度傳感器測量的濃度，以控制所述控制閥執(zhí)行開啟動作或關(guān)閉動作。

可選地，所述階層式廢水處理系統(tǒng)包括一警示模塊，警示模塊連接所述控制單元與所述濃度傳感器的至少一者，所述警示模塊根據(jù)所述第一溶液的濃度或所述第二溶液的濃度等于或低于一預(yù)設(shè)濃度，產(chǎn)生一警示信息。

可選地，所述階層式廢水處理系統(tǒng)還包括深度傳感器，該深度傳感器設(shè)置于所述多個(gè)第一階儲液槽和/或所述第二階儲液槽中，以在所述多個(gè)第一階儲液槽測量所述金屬離子沉積在多個(gè)第一階儲液槽的高度，和/或在所述第二階儲液槽測量所述金屬離子沉積在多個(gè)第二階儲液槽的高度。

可選地，所述階層式廢水處理系統(tǒng)還包括連通管，所述連通管設(shè)置于所述多個(gè)第一階儲液槽之間，以供所述第一溶液在所述多個(gè)第一階儲液槽之間流動。

可選地，所述多個(gè)第一階儲液槽之間的容量大小，以2的冪次方進(jìn)行設(shè)置。

可選地，所述第二溶液的濃度不大于所述第一溶液的濃度。

可選地，所述控制單元更包含一計(jì)時(shí)器，所述控制單元根據(jù)所述計(jì)時(shí)器的計(jì)數(shù)結(jié)果開啟或關(guān)閉所述控制閥。

可選地，所述階層式廢水處理系統(tǒng)還包括一檢測單元和一回收儲液槽，所述檢測單元連接所述第二階儲液槽，以檢測所述第二輸出溶液的所述金屬離子的數(shù)量，所述回收儲液槽并接所述第二階儲液槽，所述回收儲液槽根據(jù)所述檢測單元回收所述第二輸出溶液，并將所述第二輸出溶液導(dǎo)入所述第二階儲液槽。

本發(fā)明達(dá)到的技術(shù)效果是：本發(fā)明的階層式廢水處理系統(tǒng)通過二階或多階廢水處理，使廢水處理得更干凈；在處理過程中儲液槽間并聯(lián)連接，避免了工作中某一儲液槽體發(fā)生問題，使得整個(gè)廢水處理流程需要停滯下來的缺失。

本發(fā)明所采用的具體技術(shù)方案，將通過以下的實(shí)施例及附圖作進(jìn)一步的說明。

【附圖說明】

圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的階層式廢水處理系統(tǒng)的示意圖。

圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例的階層式廢水處理系統(tǒng)的示意圖。

圖3是本發(fā)明第三實(shí)施例的階層式廢水處理系統(tǒng)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】

為充分了解本發(fā)明的目的、特征及功效，通過下述具體的實(shí)施例，并配合附圖，對本發(fā)明做一詳細(xì)的說明，如下：

請參考圖1，是本發(fā)明第一實(shí)施例的階層式廢水處理系統(tǒng)的示意圖。在圖1中，階層式廢水處理系統(tǒng)10用于將工業(yè)廢水2處理成輸出溶液4。工業(yè)廢水2產(chǎn)生自各行各業(yè)，主要包括如造紙廢水、紡織廢水、制革廢水、農(nóng)藥廢水、冶金廢水、煉油廢水等；且工業(yè)廢水2按主要污染物的化學(xué)性質(zhì)分類，可分為含無機(jī)污染物為主的無機(jī)廢水、含有機(jī)污染物為主的有機(jī)廢水、兼含有機(jī)污染物和無機(jī)污染物的混合廢水、重金屬廢水、含放射性物質(zhì)的廢水和僅受熱污染的冷卻水，例如電鍍廢水和礦物加工過程中產(chǎn)生的廢水是無機(jī)廢水，食品或石油加工過程中產(chǎn)生的廢水是有機(jī)廢水。輸出溶液4指的是能夠符合排放標(biāo)準(zhǔn)的液體，可以直接排放到環(huán)境中，而不會造成污染。

階層式廢水處理系統(tǒng)10包括進(jìn)水口12及多個(gè)連接于所述進(jìn)水口12一端的第一階儲液槽14、16、18、19，該進(jìn)水口12的另一端與廢水排出口連接，廢水排出口可以為會產(chǎn)生廢水污染的工廠的廢水出水口(圖未示)。值得注意的是，進(jìn)水口12可以同時(shí)接收來自于多個(gè)工廠的多個(gè)廢水出水口。于另一實(shí)施例中，進(jìn)水口12可以在多個(gè)工廠中選擇其中一者進(jìn)行廢水的優(yōu)先處理。進(jìn)水口12可以是多端進(jìn)口跟多端出口的形態(tài)，多端進(jìn)口可以分別連接多個(gè)廢水出水口，以及多端出口可以分別輸出至多個(gè)第一階儲液槽14、16、18、19。在本實(shí)施例中，第一階儲液槽14、16、18、19是以四個(gè)槽體為例進(jìn)行說明，于其他實(shí)施例中，第一階儲液槽的數(shù)量可以為2個(gè)、3個(gè)、或大于4個(gè)。再者，第一階儲液槽14、16、18、19的形狀可設(shè)置為任何形狀，在本發(fā)明實(shí)施例中以圓柱槽體為例進(jìn)行說明。

圖1中，第一階儲液槽14、16、18、19中的液體儲存容量是可彈性選擇的，即其中的液體儲存容量是可以變化的，例如其容量可以以2的冪次作為設(shè)計(jì)。再者，第一階儲液槽14、16、18、19分別連接進(jìn)水口12的多端出口。舉例而言，第一階儲液槽14、16、18、19的液體容量分別為1千公升(2的0次方)、2千公升(2的1次方)、4千公升(2的2次方)、8千公升(2的3次方)。例如，某一次的廢水處理量為10千公升，則本次的處理只需要用到其中的兩個(gè)第一階儲液槽16、20，而無須啟動所有的第一階儲液槽。

第一階儲液槽14、16、18、19中注入第一溶液22，第一溶液22可以為酸性溶液、堿性溶液、生物溶液等，第一階儲液槽14、16、18、19中可以分別地注入不同的第一溶液22或相同的第一溶液22。工業(yè)廢水2自進(jìn)水口12進(jìn)入第一階儲液槽14、16、18、19中，與儲存于第一階儲液槽14、16、18、19中的第一溶液22進(jìn)行第一次離子交換，第一溶液22可以捕捉工業(yè)廢水2中的某一金屬離子，讓金屬離子沉積在多個(gè)第一階儲液槽14、16、18、19中，并輸出第一輸出溶液24。一般而言，第一輸出溶液24有可能尚存在一些尚未完成作用的金屬離子，換言之，第一輸出溶液24仍然具有污染性，仍屬于工業(yè)廢水，相較于工業(yè)廢水2，其差異僅在于廢金屬離子濃度較低，污染性降低了。由于本發(fā)明的第一階儲液槽14、16、18、19的液體容量為彈性可變化的，只有用到的時(shí)候才需要添加相關(guān)的第一溶液22。因此，可以減少第一溶液22的使用量或是可以有效地運(yùn)用第一溶液22。

本發(fā)明還包括第二階儲液槽26和多個(gè)連接單元32、34、36、38，第二階儲液槽26通過多個(gè)連接單元32、34、36、38與多個(gè)第一階儲液槽14、16、18、19連通。在本實(shí)施例中，第二階儲液槽26是以一個(gè)槽體為例說明，于其他實(shí)施例中，第二階儲液槽的數(shù)量可以為大于1個(gè)或多個(gè)。再者，第二階儲液槽26的形狀可不限于任何形狀，本發(fā)明實(shí)施例以矩形柱槽體為例進(jìn)行說明。

第二階儲液槽26中注入第二溶液28，第二溶液28的種類可與第一溶液22的種類相同，兩者的差別僅在于濃度的差異。前述濃度的差異，決定可以捕捉金屬離子的數(shù)量、速度和飽和度。于其他實(shí)施例中，第二溶液28的種類與第一溶液22的種類可以不同，在不同的情況下，可以用來解決利用不同的溶液處理不同的金屬離子。第一輸出溶液24自第一階儲液槽14、16、18、19輸出后進(jìn)入第二階儲液槽26中，與儲存于第二階儲液槽26中的第二溶液28進(jìn)行第二次離子交換，以捕捉第一輸出溶液24中的某一或另一金屬離子，并輸出第二輸出溶液30。第二輸出溶液30即是符合排放標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)廢水。

于本實(shí)施例中，第二溶液28的濃度不大于第一溶液22的濃度，由于，第二溶液28是注入第二階儲液槽26，第二階儲液槽26接收金屬離子含量較低的第一輸出溶液24，因此，第二溶液28可以使用例如經(jīng)過稀釋過后的第一溶液22，以降低成本，前述稀釋過后的第一溶液22也可以是第一階儲液槽14、16、18、19使用過一陣子之后經(jīng)替換的溶液，其雖然化學(xué)作用或物理作用的效率有限，但是對于已經(jīng)減少很多金屬離子的第一輸出溶液24已經(jīng)足夠進(jìn)行反應(yīng)，因此，除了降低使用成本之外，還可以繼續(xù)使用已作用過后的第一溶液22，可以達(dá)到環(huán)保、有效利用等功效與目的。

連接單元32、34、36、38設(shè)置在多個(gè)第一階儲液槽14、16、18、19和第二階儲液槽26間，每一個(gè)連接單元32、34、36、38分別包含一控制閥40和一連接管體42。控制閥40可為一個(gè)y型體42，其包含一進(jìn)口44、一控制口46和一出口48。控制閥40可設(shè)置在第一階儲液槽14、16、18、19和第二階儲液槽26之間、多個(gè)第一階儲液槽14、16、18、19之間，或設(shè)置在第一階儲液槽14、16、18、19或第二階儲液槽26的輸出端。進(jìn)口44連接第一階儲液槽14、16、18、19，出口48連接第二階儲液槽26，控制口46控制進(jìn)口44與出口48之間的流量，例如控制口46可為一個(gè)閥體。換言之，控制閥40用來控制多個(gè)第一階儲液槽14、16、18、19和多個(gè)第二階儲液槽26之間的第一溶液22、第二溶液28、第一輸出溶液24或第二輸出溶液30的流量。

本發(fā)明還包括控制單元20，控制單元20連接在多個(gè)連接單元32、34、36、38上?？刂茊卧?0控制控制閥40的開啟與關(guān)閉的至少一者。于另外一實(shí)施例中，控制單元20更包含計(jì)時(shí)器(圖未示)，控制單元20根據(jù)計(jì)時(shí)器的計(jì)數(shù)結(jié)果開啟或關(guān)閉控制閥40。利用計(jì)時(shí)器可以根據(jù)不同的處理時(shí)程、處理物、溶劑溶度等因素，控制化學(xué)或物理作用的時(shí)間，以提高工業(yè)廢水2被處理的效率。

本發(fā)明還包括一攪動單元62和一溫控單元64。攪動單元62可透過例如泵浦執(zhí)行反覆的作動，例如順時(shí)針方向或逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動。攪動單元62可為多個(gè)梳狀棒體622，第一溶液22或第二溶液28受到梳狀棒體622的推動或牽引，也形成順時(shí)針方向或逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動的第一溶液22或第二溶液28能夠加速與工業(yè)廢水2進(jìn)行作用。此外，溫控單元64可以改變或維持第一階儲液槽14、16、18、19或第二階儲液槽26中的液體溫度，且憑借液體溫度改變其活性，例如溫控單元64可為加熱器或制冷器。于一實(shí)施例中，溫控單元64可獨(dú)立于攪動單元62而設(shè)置，于其他的實(shí)施例中，溫控單元64也可以直接設(shè)置在攪動單元62例如梳狀棒體622上，讓攪動單元62轉(zhuǎn)動一定時(shí)間后，一并改變其溫度。

請參考圖2，是本發(fā)明第二實(shí)施例的階層式廢水處理系統(tǒng)的示意圖。在圖2中，階層式廢水處理系統(tǒng)10’除包含第一實(shí)施例的進(jìn)水口12、多個(gè)第一階儲液槽14、16、18、19、第二階儲液槽26、多個(gè)連接單元32、34、36、38和控制單元20之外，更包含濃度傳感器50、警示模塊52、深度傳感器54和連通管56。

濃度傳感器50設(shè)置于多個(gè)第一階儲液槽14、16、18、19和第二階儲液槽26中，以在多個(gè)第一階儲液槽14、16、18、19測量第一溶液22的濃度，以及在第二階儲液槽26中測量第二溶液28的濃度，濃度傳感器50用于適時(shí)感測第一溶液22和第二溶液28的濃度狀態(tài)，由于前述溶液在作用過程中，將隨著作用的情況，逐漸朝向飽和的狀態(tài)，導(dǎo)致作用的反映日趨緩慢更甚至于無法作用。因此，透過濃度傳感器50可以知悉當(dāng)前溶液的狀態(tài)，以決定持續(xù)使用或是更換第一溶液22和第二溶液28。于另一實(shí)施例中，控制單元20可根據(jù)濃度傳感器50測量的濃度，控制控制閥40執(zhí)行開啟動作或關(guān)閉動作。

警示模塊52連接控制單元20和濃度傳感器50的其中之一。警示模塊52根據(jù)第一溶液22的濃度或第二溶液28的濃度等于或低于一預(yù)設(shè)濃度，產(chǎn)生一警示信息ms，例如警示信息ms可以透過聲音、光線等方式進(jìn)行警示。藉由警示模塊52可以避免工業(yè)廢水2無效的被處理。

深度傳感器54設(shè)置于多個(gè)第一階儲液槽14、16、18、19和第二階儲液槽26的其中之一上，用以檢測多個(gè)第一階儲液槽14、16、18、19的金屬離子并測量金屬離子沉積在多個(gè)第一階儲液槽14、16、18、19的高度，以及以在第二階儲液槽26測量金屬離子沉積在多個(gè)第二階儲液槽26的高度。利用深度傳感器54可以判斷是否對已沉積的金屬離子進(jìn)行清淤的動作，由于沉積或沉淀的高度相關(guān)于處理工業(yè)廢水的容量，因此，憑借深度傳感器54可以有效地監(jiān)控金屬離子作用的狀態(tài)。除了可以判斷是否需要清淤之外，更還可以判斷化學(xué)作用或物理作用是否有效。舉例而言，若化學(xué)作用或物理作用的情況不甚理想，則可以進(jìn)一步考量是否更換溶液種類、溶液濃度等。

連通管56連接于多個(gè)第一階儲液槽14、16、18、19之間，以供第一溶液22在多個(gè)第一階儲液槽14、16、18、19之間流動。換言之，多個(gè)第一階儲液槽14、16、18、19可以透過連通管56進(jìn)行流通，在一些應(yīng)用中，第一階儲液槽14、16、18、19之間的第一溶液22可以交互流動或移動。

請參考圖3，是本發(fā)明第三實(shí)施例的階層式廢水處理系統(tǒng)的示意圖。在圖3中，階層式廢水處理系統(tǒng)10’’除包含第一實(shí)施例的進(jìn)水口12、多個(gè)第一階儲液槽14、16、18、19、第二階儲液槽26、多個(gè)連接單元32、34、36、38與控制單元20之外，更包含檢測單元58和回收儲液槽60。

檢測單元58連接第二階儲液槽26以檢測第二輸出溶液30的金屬離子的數(shù)量。

回收儲液槽60并接第二階儲液槽26。回收儲液槽60根據(jù)檢測單元58的指令回收第二輸出溶液30，并將第二輸出溶液30導(dǎo)入第二階儲液槽26，以再次執(zhí)行化學(xué)作用與物理作用。

雖然本發(fā)明的實(shí)施例揭露如上，但并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉相關(guān)技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，凡是依本發(fā)明權(quán)利要求的形狀、構(gòu)造、特征、方法及數(shù)量當(dāng)可做些許的變更，因此本發(fā)明的專利保護(hù)范圍需視本說明書所附的權(quán)利要求范圍所界定者為準(zhǔn)。