专利名称：覆水土壤底质有机污泥祛除方法
技术领域：
本发明涉及一种覆水土壤底质有机污泥祛除方法，特别是涉及一种藉由改变其水中生物相，间接促使其底质土壤有机物质释放出来的覆水土壤底质有机污泥祛除方法。
通常河川、水库、池塘与养殖鱼池等，经过一段时间后，在底部都会堆积一预定厚度的沉淀物，沉淀物是无机砂砾与腐烂有机物的混合体，含藏有有机、无机物混合体的河川、水库、池塘与养殖鱼池等，一般称为“覆水土壤”，当该等供水体容装与湍流的水库、河川等场所一旦形成覆水土壤后，无论在排水、储水或水质本身上都产生如输水、储水量减少，水质变差的问题，而覆水土壤的整治一般可使用浚渫或化学处理法，浚渫是直接将覆水土壤中的土壤挖除，这样虽然可以彻底清除水底污泥，但是，工程浩大、费用高且效率不佳，而化学处理法是直接将化学物品如氯、臭氧等溶入覆水土壤中，其所须的工程设备比较浚渫少，但是，会破坏自然生态并造成二次环境污染。
本发明的目的在于提供一种效果佳、不会造成环境污染的覆水土壤底质有机污泥祛除方法。
本发明的覆水土壤底质有机污泥祛除方法，该方法是以物理性过滤的方式，祛除覆水土壤的水体中的油脂、动物悬浮体、植物悬浮体以及有机悬浮粒子，藉由改变水体的生物相来促使位于土壤中的有机物质不断释放至水体中，而该土壤中的有机物质释放至水体中以后，其厚度将会变薄，藉此可使得河川、水库的排水量或容纳量增大。
本发明的覆水土壤底质有机污泥祛除方法，包括下列步骤(1)、物理性过滤抽取覆水土壤上层的水液而不抽取到底泥，以孔径大小介于1～100μ的滤网滤除水体中的动物浮体、植物浮体、有机悬浮粒子，藉以改变水体中的生物相，当水体中的生物相被改变以后，会呈现不平衡状态，而迫使其底部的土壤中的有机物分解并释放至水体中，可使土壤的厚度变薄，以便提高河川或水库的排水、纳水量。
(2)、曝气处理及终端过滤将前述经物理性过滤的水液以曝气设备加以曝气并排放回原水中，构成一在潮处理，也就是，就水体做循环过滤及曝气处理，此外也可将其再次过滤，使水质达到一预定标准值。
(3)、逆洗处理该步骤(1)中所使用的滤网经使用一段时间以后，以逆洗方式使依附于滤网上的该等动物浮体、植物浮体、有机悬浮粒子等有机污泥洗出，而有机污泥洗出后可再经由过滤与干燥处理，制成污泥饼供做燃料使用。经一段时间之后，以逆洗方式使依附于滤网上的有机悬浮粒子洗出。
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明
图1是本发明优选实施例的流程示意图。
图2是本发明优选实施例用于整治河川的工程配置图。
图3是本发明优选实施例覆水土壤中氮气化合物的转化作用示意图。
图4是本发明与另一对照组分别整治一池塘的pH值与时间的关系曲线示意图。
图5是本发明与另一对照组分别整治一池塘的NH4-N含量与时间的关系曲线示意图。
图6是池塘原水与过滤逆洗水悬浮固体浓度的关系图。
如图1所示，本发明的覆水土壤底质有机污泥祛除方法，是可以用来整治水库、河川、池塘与养殖鱼池等场所的水质，祛除该场所内的有机淤泥，其包含下列步骤(1)、物理性过滤抽取覆水土壤上层的水液而不抽取到底泥，将前述水液以孔径大小介于1～100μ的滤网滤除其中的动物浮体、植物浮体、有机悬浮粒子等悬浮物，使水体中的生物相得以改变，当水体中的生物相被改变之后，会呈不平衡状态，而可迫使位于水体底部的土壤中的有机污泥分解并释放至水体中，当土壤中的有机淤泥逐渐释放至水体中或经水体转换或气化，或形成悬浮粒子被滤除以后，土壤几乎只残留无机淤泥的部分，而使得土壤的压密性增加，体积变小，藉此就可增进河川的输水量或水库的纳水量。
(2)、曝气处理及终端过滤将前述经物理性过滤的水液以曝气设备加以曝气，提高水体内空气、氧的含量，再排放回原水中，而其是一在潮处理，也就是，就水体做循环过滤及曝气处理，此外也可将其再次过滤，使水质达到一预定标准值。
(3)、逆洗处理该步骤(1)中所使用的滤网经使用一段时间以后，以逆洗方式使依附于滤网上的该等动物浮体、植物浮体、有机悬浮粒子等有机污泥洗出，而有机污泥可经由过滤与干燥处理，制成污泥饼供做燃料使用或直接以密闭式焚化炉焚烧，其焚烧产生的气体可以如下三种方式来再处理，一将该焚烧产生的气体以水池收集之后强力曝气溶氧，加速气体于水中转换；二以空气净化过滤方式消除异味；三将气体运用于汽电共生发电，供应设备运转所须的电力。
另外，对于含有油脂成份的覆水土壤来说，也可将步骤(1)的水液于物理性过滤之前，先以滤油棉过滤吸附该水体内所蕴含的油脂。
如图2所示，是本发明用来整治一河川的现场整治工程配置情形(一)、筑设拦水坝在河川5上筑设一拦水坝51，藉该拦水坝51使河川5隔离形成一储水段52以及一位于储水段52下游的净化水段53，该河川5的日流量是每小时240公吨。
(二)、筑设污水区及实验区在该河川5水畔靠近该拦水坝51处，以钢板桩围筑一污水区61及一与污水区61邻接但不相通的实验区62，在该污水区61一侧具有一个与该储水段52相通的污水入流口611，而该实验区62一侧具有一个与该净化水段53连通的溢流口621，于两水区61、62中并容设有多个泵612、622。
(三)、筑设污水处理池以及安装各机器设备在本优选实施例中筑设有五个储水量均为20公吨的污水处理池71、72、73、74、75，该污水处理池72、73、74是顺着河水流动的方向依序间隔设在该实验区62一侧，至于机器设备的部分则包括一隔设于该污水处理池71、72之间的过滤机器81、一用来脱除污泥的污泥脱水机82、一焚化炉83及一灰烬收集区84。
该污水处理池71是用来接引该污水区61与实验区62的部分污水，该污水区61的污水是藉由各泵612以每小时300公吨的流量流入该污水处理池71中，而该实验区62的水液藉泵622以每小时60公吨的流量流入该污水处理池71池中，也就是，该污水处理池71内每小时有360公吨的水量自该污水区61与实验区62汇流而来，为控制该污水区61与实验区62中的污泥不要进入该污水处理池71中，在该污水区61与实验区62内的泵612、621都是以白铁制成网篮包住而漂浮于水的表面上，藉此，可使该泵612、621只抽取该污水区61与实验区62表层的水，而不抽动其底部的污泥，另外，在该污水处理池71中并具有用来滤除水中油脂的滤油棉711，由该污水区61与实验区62汇流而来的水液经过该污水处理池71池，其所含的油脂大部分都会被该滤油棉711吸取，但仍含有动物浮体、植物浮体、有机悬浮粒子等其他杂质且也以每小时360公吨的流量流入该过滤机器81中，该过滤机器81内具有孔径大小介于1～100μ的滤网811，该滤网811可用来滤除由该污水处理池71汇流而来的水液中的动物浮体、植物浮体、有机悬浮粒子等杂质。当水流流经该过滤机器81之后，其内含的杂质可被该过滤机器81滤除并以每小时360公吨的流量流入该污水处理池72中，该污水处理池72除了具有曝气功能外，也可用来除去先前步骤未完除去的油脂，使油脂的除去更完全，当由该过滤机器81汇流而来的水液经过该污水处理池72的曝气及脱脂处理后，再以每小时360公吨的流量流入该污水处理池73中，该污水处理池73是用来作为缓冲区间，其可将一部分的水液以每小时240公吨的流量汇流入河川5的净化水段53中，将另一部分的水液以每小时120公吨的流量祛流至该实验区62中。
在河川5中的水流，其位于该拦水坝51上游的储水段52是未经处理水段，含藏有油脂、动物浮体、植物浮体、有机悬浮粒子等杂质，位于该拦水坝51下游的净化水段53水液，几乎不再夹带有前述该等杂质而显得较干净，也就是，位于该净化水段53的水体部分，因其有机悬浮粒子已被滤除而呈现极度不平衡的状态，因此会促使该净化水段53底部土壤中的有机淤泥分解并释放至水体中，供做水体中的营养盐类，使水体的生物相趋于平衡，当土壤进行分解时，因为本发明另有一可增进微生物活化的曝气步骤，其可增进土壤的分解效率，当该净化水段53中的土壤进行如上分解释放动作时，其有机污染的部分将渐渐减少，而使得整个河床底部的土壤厚度变薄，相对地，其排水量将增大。
特别的是，该污水处理池73中的水液，一部分是以每小时240公吨流入净化水段53，该每小时240公吨的水流速度相当于储水段52流入污水区61的水流速度，藉此设计可使河川水流量不受干扰，不影响行水安全，而该污水处理池73中另一部分的水液以每小时120公吨的流量回流至该实验区62中，该实验区62除了可用来储存已净化处理过的的水液以外，也可用来作为观察河川5水质的改善情形。
该河川5经本发明的方法处理后，成为较佳水质并排放回流至该净水段53中，当其进行一段时间之后，该过滤机器81会残留许多杂质而影响过滤效果，因为该污水处理池74可接引自该污水处理池73排放出来的水液，所以，可引流该污水处理池74中的水液至该过滤机器81加以逆洗，将卡夹于该过滤机器81内部滤网上的动物浮体、植物浮体、有机悬浮粒子等杂质逆洗出来并集中至该呈封闭式的75池中，再经污泥脱水机82脱水制成污泥饼，以及送入焚化炉83燃烧，而将灰烬集中于该灰烬收集区84。
特别的是，在覆水土壤中的有机物质，其主要的成份是氮及碳元素，氮与碳是土壤中的微生物分解土壤时，进行转换作用中所需要的消耗能量要素。如图3所示，是有关覆水土壤中氮化合物的转化作用，该转化过程中可释放出氨与硝酸根，氨及硝酸根是藻类活存的营养盐，藻类是浮游动物活存的主要食物，在覆水土壤中的土壤部分虽可分解出氨及硝酸根，但氨、硝酸根的主要来源是水中有机悬浮粒子，也就是，在生态平衡的情形之下，土壤并不会分解出氨及硝酸根，而经过前述步骤处理的水液，其除了较无油脂，也几乎不再蕴含有动物浮体、植物浮体等有机悬浮粒子，水中营养盐的主要来源已被除去而使得该净化水段53的生物相产生不平衡的现象，此时，覆水土壤中的氨及硝酸根会逐渐分解出来，而其分解过程中，藉助前曝气步骤，水中的微生物会较活跃并促进土壤的分解，且水体呈现好氧性细菌优势生态，藉以促使土壤底部的还原态土壤逐渐分解并释放出有机悬浮粒子，供作藻类存活依据并使得该净化水段53中的生物渐趋平衡。
由上述说明可知，本发明主要是以物理性过滤的方式除去覆水土壤的水液内的有机悬浮粒子，藉由破坏覆水土壤的生物相以及藉助覆水土壤本身具有的转化作用来迫使土壤中的还原态土壤分解出有机物质并释放至水液中。当该还原态土壤的有机物质释放出来之后，土壤的总厚度自然会减少许多，如此就可增加河川的排水量，使河川得一整治效果，此外，经由本发明整治的河川，由于其土壤中的有机污泥逐渐被分解释放出来，因此，可有效延长其需要全面浚渫的时间，且将来如果以浚渫的方式来清除其底部淤泥时，大部分的淤泥为无机物，较有利于回收作为建筑土方用。
另外，本发明除了可用于整治河川的水质之外，也可用来整治池塘的水质，为更明白显示本发明的整治效果，以二个面积均为293.4坪，水深120公分的池塘来做对照试验，其中一池塘(以下称过滤组，其代号以″□″表示)每天以本发明的整治方法，将池塘内的水循环过滤一小时，另一池塘以下称(对照组，其代号以″+″表示)每周换水一次以上，两池塘内的pH值及NH4-N含量每周均抽检一次，其测得的pH值与时间关系，如图4之曲线图可得知，利用本发明的过滤组较该单纯以换水方式整治水质之对照组可使池塘中的pH值更趋于中性，再配合图5所示，是过滤组与对照组的NH4-N含量与时间关系曲线图，由图中显示出，过滤组的NH4-N含量较对照组偏低，所以，由图4、5可看出，以本发明来整治池塘水质时，其效果比一般常被使用之换水方式更好，因此有助于池水稳定及养值物之成长。
配合下表1所示，是对照组与过滤组的悬浮固体物浓度比较表，由表中的记录可发现，经过38天之后，对照组的浮固体物浓度平均值为36.2，而过滤组的浮固体物浓度平均值为5.4，所以，经过本发明的方法处理可大大降低池塘内的悬浮固体物浓度，使其水质有一明显的改善。表1本发明与另一对照组分别整治一池塘的悬浮固体浓度比较情形
另外，在此要加以说明的是，当使用本发明的方法来整治池塘的水质时，在实施上必须注意池塘原水中悬浮固体物浓度，并适时控制处理水的流量大小，其中，池塘原水及过滤逆流排放水中的悬浮固体浓度的关系由图6与表2中可看出，当池塘原水中的悬浮固体浓度愈高时，过滤逆流排放水中的悬浮固体浓度亦愈高，所以，当过滤逆流排放水中的悬浮固体浓度高时，其在本发明的物理性过滤步骤的处理上较慢，此时，可增大处理水流量或加强逆流，以增加过滤效果。表2池塘原水与过滤逆洗水悬浮固体的比较情形(悬浮固体浓度ppm)<
综上所述，本发明的覆水土壤底质有机污泥祛除方法，是藉由物理性过滤的方式，祛除覆水土壤的水体中的油脂、动物悬浮物、植物悬浮物等有机悬浮粒子，可改变水体的生物相并促使土壤中有机物质不断释放至水体中，而土壤中有机物质释放出来之后，其淤泥厚度将减小而仅残留无机的部分，因此可增大河川、水库等容纳量。
权利要求
1.一种覆水土壤底质有机污泥祛除方法，其特征在于包括下列步骤(1)、物理性过滤抽取覆水土壤上层的水液而不抽取到底泥，以孔径大小介于1～100μ的滤网滤除水液中的有机悬浮粒子；(2)、曝气处理及终端过滤将经物理性过滤的水液以曝气设备加以曝气并排放回原水中，构成一就水体做循环过滤及曝气处理的在潮处理；及(3)、逆洗处理该步骤(1)中所使用的滤网经使用一段时间之后，以逆洗方式使依附于滤网上的有机悬浮粒子洗出。
2.如权利要求1所述的覆水土壤底质有机污泥祛除方法，其特征在于该步骤(1)中的水液在过滤前是先以滤油棉过滤吸附其内所蕴含的油脂。
全文摘要
一种覆水土壤底质有机污泥祛除方法,是以物理性过滤的方式,祛除覆水土壤的水体中的油脂、动物悬浮体、植物悬浮体以及有机悬浮粒子等有机物,藉由改变水体的生物相来促使土壤底质的有机物质释放至水体中,而土壤中的有机物质释放至水体中以后,其整体厚度将变薄,因此可以增大水库、河川等的水纳量。
文档编号C02F9/00GK1253919SQ9812475
公开日2000年5月24日 申请日期1998年11月16日 优先权日1998年11月16日
发明者吴坤城 申请人:吴坤城