生物反应器的制作方法

本发明涉及一种生物反应器，是指一种利用微生物群达到除臭目的并适用于多种废弃物处理器的生物反应器。

背景技术：

由于经济快速发展，物质需求不断快速增长，相对地生活垃圾、养殖业排泄物等有机废弃物的产出更是以惊人速度暴增；随之而来的是浓烈的恶臭，与来不及分解而堆积如山的固体废弃物，严重恶化人类的生活质量。

以养殖业排泄物的有机废弃物为例说明，目前的处理方式是先进行固液分离，将其中的固体物压缩脱水后，部分采取焚烧处理，另一部分则采取掩埋处理，然而，前者有增加碳排放、耗费能源、污染空气质量等问题，后者则有浪费土地资源、污染地下水源及恶臭恶化生活环境的问题。而固液分离后的废液则视情况采取物理处理、化学处理及/或生化处理，最后排放入河川，由于废液中存在过多添加物，将造成河川的总体负担及污染。

此外，污水处理场是通过活性污泥法处理污水，在这种处理系统中，一般以枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)等微生物为处理污泥的优势族群。但是，污泥处理的困难在于其恶臭为公害根源且处理成本高，不仅如此，处理后污泥仍带有恶臭而无法回收再利用，因此，处理后污泥的废弃场所也受到诸多限制。

综上所述，现有的有机废弃物处理方式不仅未能确实解决废弃物造成的环保问题，其恶臭及处理后的二次废弃物也导致有机废弃物无法进一步被回收使用。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种生物反应器，能解决废弃物的恶臭及处理后的二次废弃物导致有机废弃物无法进一步被回收使用的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种生物反应器，设置在一用于处理气态、液态、污泥或油脂废弃物的处理器内部，用以对废弃物除臭；其中，所述生物反应器包括：

一组装层架，成形为单层或多层结构，所述组装层架具有至少二网板，用以隔设 出至少一层空间，且组装层架周侧围设有一网状片材；

一微生物除臭剂，由微生物群与载体构成的复合体，用以填设于所述组装层架的各层空间内，且所述微生物群包括射线菌、嗜硫光合菌、硝化杆菌、鞘氨醇单孢菌、曲菌、产甲烷菌以及纤维素分解性细菌；

通过将至少一所述生物反应器设置于处理器内部，使生物反应器的网板呈垂直或水平摆放，以调整废弃物相对于各生物反应器的网板呈平行流过或贯穿流过，令废弃物与微生物除臭剂充分接触而除臭。

当本发明生物反应器应用吸附塔，用于处理废气时，所述处理器包括一吸附塔及一循环操作段，其中：所述吸附塔，具有相对的一塔底及一塔顶，吸附塔相对设有一位于塔底的输入口以及一位于塔顶的输出口，用以输送废气，所述塔顶设有一喷嘴，用以喷洒液体在生物反应器上，所述塔底设有一集中输出口，所述输入口及所述输出口之间设有生物反应器，令废气相对于网板呈贯穿流过生物反应器；循环操作段，设于所述吸附塔外部并连接于喷嘴与集中输出口之间，用以由喷嘴喷洒且与废气接触的液体，在集中输出口集中后循环至该喷嘴重复喷洒。

较佳的，定义所述网板呈水平设置的生物反应器为一水平多层反应器，网板呈垂直设置的生物反应器为一垂直多层反应器；其中，设于吸附塔内的生物反应器为一水平多层反应器，且具有五层水平空间，令废气相对于网板呈贯穿流过所述水平多层反应器；设于反应器内的生物反应器为一垂直多层反应器，且具有四层垂直空间，令与废气接触后的喷雾液体相对于所述垂直多层反应器的网板呈贯穿流过。

较佳的，前述循环操作段更包括依序由集中输出口连接至喷嘴的一第一管、一反应器、一帮浦及一第二管；反应器内部另设有生物反应器，用以使与废气接触后的喷雾液体，令喷雾液体相对于网板呈垂直流流过生物反应器。

当本发明生物反应器应用于油脂截留器，用于处理含油脂的废水时，所述油脂截留器具有相互连通的多个反应槽，依废水流通方向依序定义为一进水槽、至少一反应槽及一排水槽，其中，所述反应槽设有单层生物反应器，所述排水槽设有多层生物反应器。

较佳的，定义网板呈水平设置的生物反应器为一水平多层反应器；其中，设于排水槽的生物反应器为一水平多层反应器，且具有三至四层水平空间，令废水相对于网板概呈平行流过各单层生物反应器及水平多层反应器，且废水中的油脂上浮与各生物 反应器接触反应除臭。

当本发明生物反应器应用于废水处理槽，用以处理含污泥的废水时，所述废水处理槽依废水流通方向具有相互连通的一高浓度区、一中浓度区及一低浓度区，其中：所述高浓度区设有一多层生物反应器及一曝气装置，令废水输入高浓度区后配合曝气装置，概呈贯穿流过水平多层反应器的网板；所述中浓度区为一分隔板隔成呈底部连通的二个槽空间，其中与高浓度区相邻的槽空间设有一多层生物反应器及一曝气装置，与低浓度区相邻的槽空间则设有一多层生物反应器，令废水输入中浓度区后配合曝气装置，呈贯穿流过二多层生物反应器的网板；所述低浓度区设有一多层生物反应器及一曝气装置，令废水先流经曝气装置上方，再相对于网板呈贯穿流过多层生物反应器。

较佳的，定义网板呈水平设置的生物反应器为一水平多层反应器，网板呈垂直设置的生物反应器为一垂直多层反应器；其中，所述高浓度区的生物反应器为一水平多层反应器，具有四层水平空间，令废水输入高浓度区后配合曝气装置，概呈贯穿流过水平多层反应器的网板；所述中浓度区中，设于与高浓度区相邻的槽空间的生物反应器为一水平多层反应器，具有四层水平空间，设于与低浓度区相邻的槽空间的生物反应器为一垂直多层反应器，具有三层垂直空间，令废水输入中浓度区后配合曝气装置，概呈贯穿流过该水平多层反应器的网板，并经分隔板底部概呈贯穿流过垂直多层反应器的网板；所述低浓度区的生物反应器为一垂直多层反应器，具有三层垂直空间，令废水先流经曝气装置上方，再相对于网板呈贯穿流过垂直多层反应器。

较佳的，前述微生物除臭剂的载体，选自无机载体或有机载体，其中，所述无机载体选自沸石、碳石、火山石，所述有机载体选自木屑、米糠、植物纤维或木炭。

本发明能将所述生物反应器设在用于处理液态、气态、污泥或油脂废弃物的处理器中，通过使废弃物流经生物反应器与填设于该生物反应器中的微生物除臭剂接触，以对废弃物进行厌氧分解或好氧分解，从而达到快速且确实除臭的目的。进一步地，经微生物群处理后污泥废弃物由于确实除臭而能够被回收再利用，另达到可大量减少污泥处理量的目的。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明:

图1是本发明生物反应器的结构示意图；

图2是本发明生物反应器设置于吸附塔的应用状态示意图；

图3是本发明生物反应器设置于油脂截留器的应用状态示意图；

图4是本发明生物反应器设置于废水处理器的应用状态示意图。

其中附图标记说明如下：

生物反应器100 水平多层反应器100A

垂直多层反应器100B 组装层架10

空间101 网板11

吸附塔20 塔底201

塔顶202 输入口21

输出口22 喷嘴23

集中输出口24 循环操作段30

第一管31 反应器32

帮浦33 第二管34

油脂截留器40 进水槽41

反应槽42 排水槽43

废水处理槽50 高浓度区51

曝气装置511 中浓度区52

曝气装置521 分隔板522

低浓度区53 曝气装置531

具体实施方式

请配合参阅图1至图4所示，说明本发明生物反应器的具体实施方式。

如图1所示，显示本发明生物反应器100的具体实施方式，所述生物反应器100包括一组装层架10及一微生物除臭剂(图未示)，其设置在一用于处理液态、气态、油脂或污泥废弃物的处理器内部，用以对废弃物除臭；其中：

所述组装层架10可依使用需求而成形为单层或多层结构，组装层架10具有至少二网板11，用以隔设出至少一层空间101，以做为单层组装层架10使用；如图1所示，当所述组装层架10具有含三以上的网板11时，即隔设出含二层以上的空间101，以做为多层组装层架10使用；组装层架10通过在周侧围设一网状片材(图未示)，以形成半封闭结构，使微生物除臭剂能被限制在各层空间101中避免掉出，同时通过 网状片材及网板11上的网孔容许废弃物的物流流进生物反应器100内部与微生物除臭剂接触反应而除臭后，再流出生物反应器100。在本实施例中，所述组装层架10所采用的材料以耐水性甚至耐腐蚀者为佳，例如，不锈钢、塑料或竹器等等。

在本实施例中，所述网状片材可以是硬质网板，经适当裁切后固设或组合式地围设于组装层架10周侧，或者，所述网状片材也可为软质网片，经适当加工成形为网袋状，以围设或包覆于组装层架10周侧。

所述微生物除臭剂由微生物群与载体构成的复合体，用以填设于组装层架10的各层空间101内，所述微生物群包括放射线菌(actinomyces)、嗜硫光合菌(Chromatium)、硝化杆菌(Nitrobacter)、鞘氨醇单孢菌(sphingomonas)、曲菌(Aspergillus)、产甲烷菌(Bac.Methanigenes)以及纤维素分解性细菌(cellulose decomposingbacteria)；在本实施例中，所述载体选自无机载体或有机载体，其中，所述无机载体选自沸石、碳石、火山石，所述有机载体选自木屑、米糠、植物纤维或木炭。

本发明生物反应器100在设置于处理器内部时，可依实际使用需求，使多层生物反应器100的网板11呈水平状或垂直状地摆放固设于处理器中，定义网板11呈水平设置的生物反应器100为一水平多层反应器100A，网板11呈垂直设置的生物反应器100为一垂直多层反应器100B。借此，通过将至少一生物反应器100设置于处理器内部，使生物反应器100的网板11呈垂直设置(图2右侧)或水平设置(图2左侧)，通过调整废弃物相对于网板11呈平行流过或贯穿流过，令废弃物与微生物除臭剂充分接触而确实除臭。

本发明用以作为微生物除臭剂有效成分的微生物群，是从深层土壤驯养出的综合微生物菌群，复合自营性及异营性菌种；利用这些混和菌种各自的厌氧、好氧及耐热、耐寒的特性，形成环境适应力最佳的应用组合生物菌剂，从而具有能够广泛应用在有机污泥的分解及其臭味的快速消除，如氨气、硫化氢、烷基硫醇之类。借此，通过结合有机载体及无机载体的应用，可以对空气中及污水中的有机废弃物，产生持续稳定的有效分解功能，大幅改善目前的有机废弃物处理方式，从而达到快速解决恶臭问题以及大量减少污泥的处理量等技术功效。

在本发明中，所述载体可以是选自无机载体或有机载体，其中，使载体内吸附微生物群，是为了增大与废弃物的接触面积，以进一步提高除臭效果。其中，有机载体 由于富含有有机质养分的物质，在作为综合微生物菌的寄宿载体时，可以让微生物菌剂在应用上更加稳定，持续性更长久，使除臭效果及有机污泥分解效果，产生逐步加乘的作用；而无机载体的多孔隙结构，在作为综合微生物寄宿载体时，可以快速吸附臭气分子，让载体中的微生物逐步分解，如此可以加快臭味的瞬间清除速度。进一步地，生物反应器100的多层的结构中每一空间101可通过放入不同的载体-微生物复合体，例如，有机载体、无机载体，借以增加微生物的生长稳定度，并可以延长废水或废气，流经时的停滞反应时间。

载体与微生物群的复合化方法中，当微生物群为固体(例如粉末)的情形，可通过将载体与固体微生物群在适当的容器内搅拌达到复合化；当需要使微生物群分散于水性介质时，则可通过将载体投入水性介质中，使微生物群与载体接触而达到复合化的目的。在任意的形态，微生物群的浓度、微生物群与载体的比率等，可考虑被除臭物的臭气强度，或被除臭物的周围环境而决定。此外，载体-微生物复合体在水性介质中，可依照需要导入对微生物群不致带来不良影响的各种添加物。

本发明的微生物除臭剂与废弃物的接触形态并无特别限制，以下说明包括喷雾作业、涂布作业及水中处理等方式。

喷雾作业：通过将无机载体粉末化后，以适当比例混合于前述含有综合微生物群作为有效成分的除臭剂中，再以喷雾器喷洒于废弃物上，对于臭味浓度较高的有机废弃物，例如禽畜排泄物，堆肥体等，可通过再加入适当比例的有机载体，利用有机载体富含有机质养分的特性，达到增加除臭效果的持久性、稳定性。

涂布作业：通过将无机载体粉末化后，以适当比例混合于前述含有综合微生物群作为有效成分的除臭剂中，调和成涂料状，利用喷涂设备或刷涂器具，涂布在周遭环境的墙体或器壁上，以形成稳定的除臭吸附膜，将溢散的臭气分子吸附分解。

水中处理：对于有机废水的处理，则可配合前述多种有机、无机载体构成的载体-微生物复合体与综合微生物群除臭剂，依一定比例投入废水处理池中，以快速消除废水中的臭味，并快速分解废水中的有机物质，达到快速除臭及污泥减量的目的。

以上所述即为本发明实施例主要构件及其组态说明，至于本发明较佳实施例的操作方式及其功效，请复参阅图1至图4，以下说明本发明生物反应器应用于吸附塔、油脂截流器、废水处理槽的具体实施方式。

如图2所示，显示本发明生物反应器100用于处理废气的具体实施例。在本实施 例中，所述处理器包括一吸附塔20及一循环操作段30，其中，所述吸附塔20具有相对的一塔底201及一塔顶202，吸附塔20设有一位于塔底201的输入口21以及一位于塔顶202的输出口22，用以输送废气；所述塔顶202设有一喷嘴23，用以喷洒液体于生物反应器100上，所述塔底201设有一集中输出口24，输入口21及输出口22之间设有一水平多层反应器100A，令废气相对于网板11呈贯穿流过水平多层反应器100A；所述循环操作段30设于吸附塔20外部并连接于喷嘴23与集中输出口24之间，用以将由喷嘴23喷洒且与废气接触的液体，在集中输出口24集中后循环至喷嘴23重复喷洒。

此外，所述循环操作段30更包括依序由集中输出口24连接至喷嘴23的一第一管31、一反应器32、一帮浦33及一第二管34；所述反应器32内部另设有一垂直多层反应器100B，用以使与废气接触后的喷雾液体相对于垂直多层反应器100B的网板11呈贯穿流过。在本实施例中，所述喷嘴23喷洒的液体可为水或其他用以和废弃物接触及/或反应的化学药剂。

在本发明的吸附塔实施例中，由于废气是贯穿水平多层反应器100A的网板11流过，因而使废气及循环水与微生物除臭剂的接触时间延长，具有大幅提升分解效率的功效；所述垂直多层反应器100B则可使吸附废气的循环水，经过长时间的生物反应器接触反应，将水中吸附的废气物质有效分解。

如图3所示，显示本发明生物反应器100用于处理含油脂的废水，所述处理器为一油脂截留器40，其具有相互连通的多个反应槽，依废水流通方向依序定义为一进水槽41、至少一反应槽42及一排水槽43，其中，所述各反应槽42上侧设有一单层生物反应器100，所述排水槽43上侧设有一水平多层反应器100A，令废水相对于网板11概呈平行流过各生物反应器100，且废水中的油脂上浮与各生物反应器100接触反应除臭。

在本发明的油脂截留器实施例中，所述单层生物反应器100可视水中油脂含量高低，适当调整反应器中有机/无机载体的比例，并主要用于稳定水中微生物的生长环境，保持生物分解速度的一致性；所述水平多层反应器100A由下而上设有3～4层的微生物除臭剂，每层可分别装置有机载体及/或无机载体，其用于延长废水与微生物反应的时间，以令微生物分解作用更为彻底，有效提高生物处理效率。

如图4所示，显示本发明生物反应器100用于处理含污泥的废水，所述处理器为 一废水处理槽50，其依废水流通方向具有相互连通的一高浓度区51、一中浓度区52及一低浓度区53，其中，所述高浓度区51设有一水平多层反应器100A及一曝气装置511，令废水输入高浓度区51后配合曝气装置511，概呈贯穿流过水平多层反应器100A的网板11；所述中浓度区52为一分隔板522隔成呈底部连通的二个槽空间，其中与高浓度区51相邻的槽空间设有一水平多层反应器100A及一曝气装置521，与低浓度区53相邻的槽空间则设有一垂直多层反应器100B，令废水输入中浓度区52后配合曝气装置521，概呈贯穿流过水平多层反应器100A的网板11，并经分隔板522底部概呈贯穿流过垂直多层反应器100B的网板11；所述低浓度区53设有一垂直多层反应器100B及一曝气装置531，令废水先流经曝气装置531上方，再相对于网板11呈贯穿流过垂直多层反应器100B。

在本发明的废水处理槽实施例中，所述水平多层反应器100A配合曝气装置511、521，具有快速打散、分解大分子有机污泥的功效，以迅速消除臭味，且不易有大量污泥沉积阻塞；所述垂直多层反应器100B的设置，则具有使废水与微生物除臭剂接触时间延长，增加微生物分解效率的功效。

以下为图2的吸附塔、图3的油脂截流器及图4的废水处理器用于处理废弃物的具体应用。

实施例1：具有与图2相同设备的北京郊区肠衣生产厂的废气处理。所述吸附塔内的水平多层反应器设有五层水平空间，分别置入有机载体及无机载体；循环操作段的反应器内的垂直多层反应器具有四层垂直空间，分别置入有机载体及无机载体。将生物反应器置入吸附塔、反应器后，以定时定量投入相当比例的综合微生物群制剂，与载体复合构成微生物除臭剂。接着，如下表1所示，以每分钟60M³的流量通入有机废弃气体，所述有机废弃气体的主要臭气源包括约200ppm的NH₃以及约120ppm的H₂S。持续运作三天后测得，NH₃保持在2ppm以下，H₂S保持在2ppm以下。

实施例2：具有与图3相同设备的台北市福华会馆的厨房废水处理。所述油脂截留器的二反应槽内设有二位于相同水平高度的单层生物反应器，分别置入混合的有机载体及无机载体；油脂截留器的二排水槽内设有一水平多层反应器具有三层水平空间，分别置入有机载体及无机载体。将生物反应器置入油脂截留器后，以定时定量投入相当比例的综合微生物群制剂，与载体复合构成微生物除臭剂。接着，如下表2所示，每日从厨房流入约40M³的含油废水量，并监测水中油脂含量(FOG，Fats,Oils and Greases)，设定排放标准为水中油脂含量在30ppm以下。导入持续运作三个月后，每个月取样排放水进行水中油脂含量测试，测得在未采用本发明生物反应器前的水中油脂含量为48ppm，使用一个月后降至28ppm，使用二个月后降至18ppm，使用三个月后降至8.6ppm。

实施例3：具有与图4相同设备的宜兰福昌养猪场的高浓度有机污泥水处理。所述废水处理器设有二水平多层反应器各具有四层水平空间，分别置入有机载体及无机载体；废水处理器设有二垂直多层反应器各具有三层垂直空间，分别置入有机载体及无机载体。将生物反应器置入废水处理器后，以定时定量投入相当比例的综合微生物群制剂，与载体复合构成微生物除臭剂。接着，如下表3所示，每日流入约1.5～2.0M³的高浓度有机污泥水(猪粪尿固液分离后的原液)，并监测水中污泥含量的混合液悬浮固体(MLSS，Mixed Liquid Suspended Solid)。所述高浓度有机污泥水在处理前的MLSS约为5800～7000ppm，并含有高浓度有机臭味，经使用本发明生物反应器并持续运作13～17天后，排放出口的废水已无臭味，MLSS降到100～300ppm，且排出的废水由于经过微生物降解反应而形成高效生物活性水，可导入废弃物处理统作为除臭剂使用，或者作为堆肥除臭加速剂使用。下表3显示二次单日运作的取样结果，由结果可知，本发明生物反应器具有使用时间越久，微生物生长繁殖越稳定，处理效能会越来越高。

通过前述本发明生物反应器的结构说明及实施例可知，本发明生物反应器具有以下功效：

(1)本发明生物反应器可为单层或多层使用，且多层使用时可依使用需求将网板呈水平设置或垂直设置，以调整废弃物流经生物反应器的方式，而得以控制废弃物流在本发明生物反应器中停滞的时间长短，让生物反应器得以针对各种不同浓度的废弃物进行有效处理。

(2)本发明生物反应器可以多个且单层/多层、垂直式/水平式地变化串联或并联组合使用，因而具有灵活应用在各种不同的废弃物处理程序中的功效，可设于各种大小不同的处理装置内部(例如：废水池、洗涤塔、油脂截留器等)，适用性相当广泛。

(3)本发明生物反应器中的微生物除臭剂，通过不同的载体，可以为不同种类的微生物提供各种生物所需的营养来源及栖息宿体，令本发明采用的综合微生物菌群，在各种恶劣的废弃物环境中有最佳的适应力。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。