专利名称：生物处理装置及其净化废水或自来水原水的方法
技术领域：
本发明涉及一种生物处理装置及用该装置净化废水或自来水的方法，特别是涉及一种浮动型生物处理装置及用该装置净化难分解性废水或自来水原水的方法。
至于难分解性废水(例如二级处理水)，由于其中含有难分解的有机物质，并无法于传统的废水二级生物处理程序中去除。为了达到高品质的排放水标准，只好转而使用化学方式处理难分解性废水，然而如此会造成资源的浪费与后续处理的困扰。
至于自来水原水，由于严重受到畜牧废水与家庭污水的污染，台湾地区许多自来水水源水质无法符合目前的饮用水水源标准，其中氨氮浓度过高为主要的污染因素，为了达到自来水水源水质标准，只好转而使用高级处理方式处理受污染的自来水原水，然而如此会造成成本的增加与资源的浪费。
发明内容
因此，本发明的目的即为解决上述问题，而提供一种经济有效的净化难分解性废水或自来水原水的方法，同时并提供一种浮动床型生物处理装置。使用本发明的方法或装置来净化难分解性废水，可降低对于难分解有机物质的处理成本，并强化废水处理性能，以达到提高排放水品质的目的。使用本发明的方法或装置来净化受污染的自来水原水，可缩短所需要的水流停留时间与处理成本，有效解决水源污染的问题。
本发明净化难分解性废水或自来水原水的方法包括将难分解性废水或自来水原水在一浮动床型生物处理装置中处理，其中该难分解性废水与自来水原水含有小于200mg/l的悬浮固体(Suspended Solid，SS)，且化学需氧量(Chemical Oxygen Demand，COD)小于1000mg/l，氨氮(Ammonia-Nitrogen，NH3-N)小于200mg/l。
其中该浮动床型生物处理装置包括一反应槽，该反应槽中填充有颗粒状多孔性可压缩载体，载体上有微生物附着，载体的填充量为反应槽体积的80％至100％，而使载体成为浮动状态。
本发明的浮动床型生物处理装置可用来净化难分解性废水或自来水原水，此装置包括一支撑挡板，其将该处理装置分为上、下两部分，上部构成一反应槽，该反应槽中填充反应槽体积的80％至100％的颗粒状多孔性可压缩载体；一难分解性废水或自来水原水入口管，设于该处理装置的下部，难分解性废水或自来水原水可由此进入该装置中；以及一气体入口管，设于该处理装置的下部，并位于该难分解性废水或自来水原水入口管的上部，气体可由此进入该装置中；其中该支撑挡板具有数个孔洞，孔洞的孔径小于载体的粒径，以使支撑挡板可将载体保留在反应槽内，不致掉落到处理装置的下部，
其中该反应槽的上部设有至少一上部载体挡板，该上部载体挡板具有数个孔洞，孔洞的孔径小于载体的粒径，以使载体可被上部载体挡板压住，保留在反应槽内，且使载体成为浮动状态。
图1显示依据本发明一具体实施例的浮动床型生物处理装置的剖面示意图。
浮动床型生物处理装置上部30所构成的反应槽32中，可充填反应槽体积的80％至100％的颗粒状多孔性可压缩载体34。
难分解性废水或自来水原水入口管3的一端与一进料泵2连接，且难分解性废水或自来水原水入口管3上设有喷嘴4。气体入口管7的一端与一鼓风机6相连，且气体入口管7上设有散气盘8。
支撑挡板9上具有数个孔洞，孔洞的孔径小于载体34的粒径，以便支撑挡板9可将载体34保留在反应槽32内(处理装置的上部30内)，不致掉落到处理装置的下部40。
反应槽32的上部设有至少一上部载体挡板11，此上部载体挡板11具有数个孔洞，孔洞的孔径小于载体34的粒径，以使载体34可被上部载体挡板11压住，保留在反应槽32内，且使载体34成为浮动状态。
上部载体挡板11的形状并没有一定限制，但较佳的形状是角锥状，角锥的尖端向下(如图1所示)。角锥状挡板11与水平面的夹角最好是30至75度，且角锥状挡板的面积最好是反应槽上部面积的1/9至1/3。
本发明所谓的难分解性废水与自来水原水含有小于200mg/l的悬浮固体，且COD小于1000mg/l，例如二级处理水或自来水原水。
适用于本发明的载体可为聚合物，最好是发泡型聚合物。其开孔率最好在30％至100％之间，密度最好在20kg/m3至60kg/m3之间；载体的形状并没有一定的限制，例如可为边长2.5至5公分的正立方体。
本发明浮动床型生物处理装置的槽体的材质并没有一定的限制，只要具有足够的强度即可，例如可为铸铁、不锈钢、预铸混凝土等。
为了达到更佳的净化效果，本发明的浮动床型生物处理装置可加设一气体导板13，一侧向载体挡板14，以及一上部流出装置。
气体导板13是设置于反应槽32的侧壁，且朝侧壁向下倾斜。侧向载体挡板14则与气体导板13连接，而构成一流出区域50。一上部流出装置是设置于流出区域50内，该上部流出装置由上而下包括一出水管52以排出经净化的水，以及一上部排泥管54以排出污泥。
侧向载体挡板14具有数个孔洞，孔洞的孔径小于载体34的粒径，以使其可阻止载体34进入该流出区域50内，使污泥和经净化的水进入该流出区域50内。
倾斜的气体导板13可用以阻隔气体直接流入该流出区域50内，并且可使污泥被导入该上部排泥管54中，而经净化的水则被导入该出水管52中。气体导板13与水平面的夹角最好是45至75度。
此外，在流出区域50内、出水管的上方，可加设一溢流堰15，可用以平均分配反应槽的流出水，使流出水不致溢出反应槽。在浮动床型生物处理装置的下部40内，可加设一底部排泥管18，以排除底部污泥。
以下说明使用木发明上述浮动床型生物处理装置以净化难分解性废水或自来水原水的方法。
难分解性废水或自来水原水以进料泵2经由难分解性废水或自来水原水入口管3与喷嘴4均匀送入浮动床型生物处理装置的下部40。空气经由鼓风机6抽送至气体入口管7再经由散气盘8均匀分散进入处理装置的下部40内。
由于支撑挡板9上的孔洞的孔径小于载体34的粒径，因此，支撑挡板9可支撑反应槽内的载体34，避免载体掉落到处理装置的下部40而影响到进水的正常操作。
由于所填充的载体84是可压缩的，借由上部载体挡板11的设置，可将载体34压住而保留在反应槽32内，并且达到反应槽体积80-100％的填充率，且使载体34成为浮动状态，不致流动。此外，由于上部载体挡板11的孔洞的孔径比载体34的粒径小，因而可避免载体34因挤压而排出反应槽，气体则可透过载体的外部与内部孔隙，而由反应槽上部的排气口12排出。
倾斜的气体导板13可用以阻隔气体直接流入流出区域50内，并且可使污泥被导入上部排泥管54中，而经净化的水则被导入出水管52中。
由于侧向载体挡板14的孔洞的孔径小于载体34的粒径，因此可避免载体被水流导入流出区域50内而带出反应槽。污泥和经净化的水则会流经侧向载体挡板14的孔洞，而进入流出区域50内，而被带出反应槽。出水管52上方所设的溢流堰15则可用以平均分配反应槽的流出水，使流出水不致溢出反应槽。
多孔性载体34长满微生物后，必须进行逆洗，逆洗后产生的悬浮固体物与污泥则由上部排泥管54与底部排泥管18收集后，经排泥泵19抽送排出，排出的污泥离开系统后另行处理。
实施例1本实施例是以石化工厂废水经二级生物处理后的处理水为对象，针对处理水中所残留的难分解性有机物质，进行处理试验，以提高放流水品质。经长期试验结果证明，废水二级生物处理后残留的有机物质可用本发明的方法有效地去除。本处理试验结果如表1所示；进水COD浓度范围于133mg/l至264mg/l之间变动，流出水(经处理水)COD浓度范围则介于83mg/l至146mg/l，COD负荷于0.42kg COD/m3·天至1.07kg COD/m3·天之间变动，COD去除量可高达31mg/l至118mg/l。本试验结果显示，本发明可有效去除废水中的难分解有机物质，大幅降低了后续三级处理的成本。
表1、本发明对难分解性有机物质处理效果
实施例2本实施例是以受污染的自来水水源为对象，针对自来水原水中的氨氮物质，进行净化处理试验，以提高自来水水源的品质。经长期试验结果证明，自来水水源的氨氮物质可用本发明的方法有效地去除。本处理试验结果如表2所示；进水原水氨氮浓度范围于4.3mg/l至8.6mg/l之间变动，流出水(经处理水)氨氮浓度范围均低于0.1mg/l(检测方法的鉴测极限)，反应槽水流的停留时间缩短至20分，氨氮去除率达到100％。本试验结果显示，本发明可有效去除自来水原水中的氨氮物质，大幅降低了后续高级处理的成本。
表2、本发明对自来水原水中氨氮物质处理效果
综上所述，与传统技术比较，本发明的优点可整理如下(1)本浮动床型生物处理装置可用以提高难分解有机物质的去除效果，减少三级处理的负荷，降低废水处理成本；(2)本浮动床型生物处理装置可用以处理遭受污染的自来水原水，减少净水处理的负荷，降低自来水高级处理成本；(3)本浮动床型生物处理装置填充颗粒状多孔性可压缩载体，可提供较大的表面积供大量附着型微生物形成生物膜，可提高微生物的停留时间(mean cell retention time)与菌种歧异度(diversity)；(4)本浮动床型生物处理装置载体填充率达80-100％，具有浮动床操作的特点，载体可浮动于反应槽的内部空间，载体间并无剧烈的搅动的情形，而具有低磨耗的优点；(5)填充载体的可压缩特性，允许载体因反应槽内局部的压损变化而自动调整其位置，达到避免阻塞、均匀分散气体与进水的目的，可有效减少反应槽内的无效体积；(6)本发明浮动床型生物处理装置具有新型的分散式进水装置，进水经向下的喷嘴均匀喷入处理装置的下部，再反转流经气体喷嘴，进水的难分解性废水或自来水原水与气体经混合进入浮动床，可达到均匀分布的目的；(7)本发明浮动床型生物处理装置具有新型的气液流体排出装置，于反应槽的上部借由导流方式将水流与气流分别排出反应槽，减少影响反应槽上部载体的稳定性，达到稳定处理效果的目的；(8)本发明浮动床型生物处理装置具有新型的气液流体排出装置，反应槽上部的角锥状载体挡板可稳定气体的流动与排出，上部排泥管配合底部排泥管可提高逆洗操作的效率与弹性；(9)本浮动床型生物处理装置的操作简易，适合搭配既有的生物处理法，提高处理水的品质。
权利要求
1.一种净化难分解性废水或自来水原水的方法，该方法包括将难分解性废水或自来水原水在一浮动床型生物处理装置中处理，其中该难分解性废水与自来水原水含有小于200mg/l的悬浮固体，且化学需氧量小于1 000mg/l，氨氮小于200mg/l，其中该浮动床型生物处理装置包括一反应槽，该反应槽中填充有颗粒状多孔性可压缩载体，载体上有微生物附着，载体的填充量为反应槽体积的80％至100％，而使载体成为浮动状态。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的难分解性废水与自来水原水为二级处理水或自来水原水。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的载体为聚合物。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的载体为发泡型聚合物。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的载体的开孔率在30％至100％之间。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的载体的密度在20kg/m3至60kg/m3之间。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的载体为边长2.5至5公分的正立方体。
8.一种用于净化难分解性废水或自来水原水的浮动床型生物处理装置，该装置包括一支撑挡板，其将该处理装置分为上、下两部分，上部构成一反应槽，该反应槽中填充反应槽体积的80％至100％的颗粒状多孔性可压缩载体；一难分解性废水或自来水原水入口管，设于该处理装置的下部；以及一气体入口管，设于该处理装置的下部，并位于该难分解性废水或自来水原水入口管的上部；其中该支撑挡板具有数个孔洞，孔洞的孔径小于载体的粒径；其中该反应槽的上部设有至少一上部载体挡板，该上部载体挡板具有数个孔洞，孔洞的孔径小于载体的粒径。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述的上部载体挡板为角锥状，角锥的尖端向下。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述的角锥状挡板与水平面的夹角为30至75度。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述的角锥状挡板的面积为反应槽上部面积的1/9至1/3。
12.如权利要求8所述的装置，其进一步包括一气体导板，设置于该反应槽的侧壁，朝侧壁向下倾斜；一侧向载体挡板，与该气体导板连接，而构成一流出区域；以及一上部流出装置，设置于该流出区域内，该上部流出装置由上而下包括一出水管，以及一上部排泥管；其中该侧向载体挡板具有数个孔洞，孔洞的孔径小于载体的粒径。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述的气体导板与水平面的夹角为45至75度。
14.如权利要求12所述的装置，其进一步包括一底部排泥管，设于该处理装置的下部。
全文摘要
一种浮动床型生物处理装置及使用该装置净化难分解性废水或自来水原水的方法。该处理装置包括一支撑挡板,以将该处理装置分为上、下两部分。上部构成一反应槽,该反应槽中填充反应槽体积的80%至100%的颗粒状多孔性可压缩载体。下部则设有一难分解性废水或自来水原水入口管及一气体入口管。反应槽的上部设有至少一上部载体挡板,以使载体可被上部载体挡板压住,保留在反应槽内,且使载体成为浮动状态。使用本发明的方法或装置来净化难分解性废水或自来水原水,可降低难分解有机物质的处理成本,并强化废水处理性能,以达到提高排放水品质的目的。此外,由于载体是浮动状态的,因此载体具有低磨耗、避免阻塞且可均匀分散气体与进水的优点。
文档编号C02F3/08GK1422816SQ0114020
公开日2003年6月11日 申请日期2001年12月5日 优先权日2001年12月5日
发明者莊顺兴, 邱创汎, 游惠宋, 张王冠, 邵信, 彭明镜, 洪仁阳 申请人:财团法人工业技术研究院