有机废水处理设备及方法与流程

1.本发明涉及一种有机废水处理设备及方法，特别是指一种用于处理畜牧养殖牲畜的排泄物、制作食品所产生的废水、或一般生活废水的处理设备及处理方法。


背景技术：

2.现有畜牧业的养殖牲畜的排泄物处理对于养殖业者而言，长久以来都是很耗费成本的课题，包括时间成本、处理所占用的场地成本以及相关机器设备的费用成本。
3.进一步说明，根据中国台湾目前的相关规定，以养猪业而言，排泄物污水的排放标准为，悬浮固体量(ss)必须为150mg/l以下，化学需氧量(cod)必须为600mg/l以下，生物需氧量(bod)必须为80mg/l以下，以及其他包括氨氮浓度为80mg/l以下，总磷浓度为8mg/l以下。
4.然而，为了符合上述标准，现有养殖业大多采用“固液分离处理”、“厌氧处理”以及“曝气处理”等三段式处理，其中“厌氧处理”和“曝气处理”都必须耗费很长的时间。以“曝气处理”为例，处理时间长达2至5天以上，而“厌氧处理”更是需要10至20天以上，相当耗时，且曝气过程中活性微生物无所附着，随着曝气气体四处飘浮、随着废水流出，活性微生物的数量起伏变化相当大。此外，也因为处理的时间过长，导致需要更大的空间场地来进行“厌氧处理”和“曝气处理”，以每日污水量约20吨至30吨而言，所需要厌氧池和曝气池的场地面积达到约80平方米至100平方米。
5.另一方面，经查相关专利文献，中国台湾公告第i237010号“畜牧废水三段式处理方法”发明专利，其揭露改良的三段处理包括，第一段以水车式固液分离机的固液分离处理，第二段采用串联回流式的兼气污泥法与厌气污泥法，第三段则采用连续式sbr(sequencing batch reactor)分批式活性污泥法。然而，此公知技术仅是传统三段式处理的改良，其主要目的在于缩短处理时间，但时间上的缩短仍相当有限，仍需数天(6天以上)，而且处理设备上的成本投资仍相当惊人。


技术实现要素：

6.本发明的主要目的在于提供一种有机废水处理设备及方法，其能简化处理流程，并大幅缩短废水处理的时间，而占用场地小，又可有效降低成本，即节能环保，对环境相当友善。
7.为达成上述目的，本发明涉及一种有机废水处理设备，其主要包括絮凝槽及生物反应装置；而絮凝槽包括废水入口、废水出口、絮凝液添加部以及固液分离模块，其中废水入口供应废水至槽内，絮凝液添加部用于对絮凝槽添加絮凝剂以进行絮凝反应处理，固液分离模块用于对絮凝反应处理后的废水进行固液分离处理，使废水的化学需氧量降至2000mg/l以下；另，生物反应装置包括入水口、出水口以及至少一个反应槽，每一个反应槽包括槽本体、给气模块、至少一个层架、多个多孔隙载体；该入水口连通至絮凝槽，且入水口与给气模块设置于槽本体的底部，至少一个层架架设于槽本体内并沿着高度延伸，多个多
silicate)，也可以是上述絮凝剂的混合溶剂。而且，絮凝剂的添加量可为0.005重量％至0.015重量％。
附图说明
13.图1是本发明一个优选实施例的设备示意图。
14.图2a是本发明一个优选实施例的整体设备立体图。
15.图2b是本发明一个优选实施例的另一整体设备立体图。
16.图3是本发明一个优选实施例的生物反应装置的剖面图。
17.图4a是本发明一个优选实施例的生物反应装置中层架的立体图。
18.图4b是本发明一个优选实施例的生物反应装置中层架的另一立体图。
具体实施方式
19.本发明有机废水处理设备及方法在本实施例中被详细描述之前，要特别注意的是，以下的说明中，类似的组件将以相同的组件符号来表示。再者，本发明的附图仅作为示意说明，其未必按比例绘制，且所有细节也未必全部呈现于附图中。
20.请同时参考图1、图2a及图2b，图1是本发明有机废水处理设备一个优选实施例的设备示意图，图2a是本发明有机废水处理设备一个优选实施例的整体设备立体图，图2b是本发明有机废水处理设备一个优选实施例的另一整体设备立体图。如图中所示，本实施例的设备主要包括絮凝槽3以及生物反应装置4。
21.进一步说明，本实施例的絮凝槽3主要包括原水槽30、废水入口31、废水出口32、絮凝液添加部33、固液分离模块34以及滤液槽35。其中，废水入口31用于供应排泄物原水至原水槽30内，该絮凝液添加部33用于对原水槽30添加絮凝剂以进行絮凝反应处理。另外，固液分离模块34用于对该絮凝反应处理后的该废水进行固液分离处理，絮凝固体s留在原水槽30内，絮凝后的废水滤液则流入滤液槽35，接着废水滤液从废水出口32再流到生物反应装置4。
22.再者，本实施例所添加的絮凝剂可以是羧甲基纤维素、淀粉、瓜尔胶、海藻酸盐、单宁、壳聚糖、聚谷胺酸、聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚环氧乙烷、环氧氯丙烷-二甲胺共聚物、硫酸铝、氯化铝、铝酸钠、氯化羟铝、聚合氯化铝、氧化钙、氢氧化钙、氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸氯化铁或硅酸钠，也可以是上述絮凝剂的混合溶剂，而絮凝剂的添加量为0.005重量％至0.015重量％。
23.除此之外，本实施例的原水槽30另外设置搅拌装置36，其用于加速絮凝反应。本实施例于50升废水的间歇式处理的情境之下，如果养猪场废水原水的化学需氧量(cod)浓度为7,020mg/l，于50升搅拌槽中添加2.5克聚丙烯酰胺及2.5克硫酸铝进行絮凝反应，经固液分离处理后滤液的化学需氧量(cod)浓度可降到1,240mg/l以下。另一方面，本实施例于连续式处理的情境之下，养猪场废水的原水化学需氧量(cod)浓度为12,800mg/l，于50升搅拌槽中添加5克聚丙烯酰胺进行絮凝反应，经固液分离处理后滤液的化学需氧量(cod)浓度可以降到1,990mg/l以下。
24.再者，请继续参阅图1、图2a及图2b，本实施例的生物反应装置4主要包括两个反应槽43，也就是经过絮凝处理后的滤液在生物反应装置4将经过二级次处理。然而，每一反应
槽43包括入水口41、出水口42以及进气口40、槽本体431、给气模块432、层架433、多个多孔隙载体430；其中，入水口41设置于槽本体431的底部，出水口42设置于槽本体431的顶部，如此废水可充分地流经多孔隙载体430以利于进行生物反应；而进气口40则连通至鼓风机ab，由鼓风机ab提供新鲜空气到槽内，以供微生物进行反应。又进一步说明，第一级的反应槽43的入水口41连接至絮凝槽3的废水出口32，第一级的反应槽43的出水口42连接至第二级的反应槽43的入水口41，第二级的反应槽43的出水口42则作为处理后废水的排出口，可直接排至沟渠中。
25.请同时参阅图3、图4a以及图4b，图3是本发明一个优选实施例的生物反应装置4的剖面图，图4a是本发明一个优选实施例的生物反应装置4中层架的立体图，图4b是本发明一个优选实施例的生物反应装置4中层架的另一立体图。本实施例的反应槽43的槽本体431内装载有层架433，其沿着高度延伸；再者，每一层架433包括四个分架438，每一分架438主要由四根立管434以及四个隔层网板435所组成，四个隔层网板435等距设置在立管434上，且两两隔层网板435之间又配置有围栏436；其中，隔层网板435是用来承载多孔隙载体430，而围栏436则是用来防止多孔隙载体430从隔层网板435中掉落。除此之外，本实施例每一分架438的每一立管434的顶端各设置有吊环437，因此在进行设备安装、维护、或清理时，可以利用吊绳轻松地把分架438吊起。
26.另外，在本实施例中，每一给气模块432主要包括通气管51、立管通道52、以及曝气盘53；其中，通气管51的一端连通到进气口40，另一端连通到立管通道52，而立管通道52就是由每一分架438中位于中央的立管434所形成，又曝气盘53设置在层架433下方。在本实施例中，给气模块432对每立方米的该废水通以0.1至2cmm的空气。据此，由鼓风机ab所提供的新鲜空气经由层架433上方的通气管51及层架433的立管通道52，到达层架433下方的曝气盘53，并由曝气盘53送出空气；然而，由于空气在废水中会向上浮起，所以可以充分地散布在废水和多孔隙载体430中，达到极佳的曝气效果。
27.再且，关于本实施例的多孔隙载体430，其利用原料玻璃与发泡剂混合后进行烧结而制成，该原料玻璃可选用钠钙玻璃、硼硅酸玻璃、铝硅玻璃或其混合材料，其来源可以是资源回收后的废弃玻璃并经过振磨机粉碎。另外，发泡剂可以是碳化硅、氮化硅、碳酸钙或其混合材料，由于此种发泡剂于玻璃软化的温度下气化，故在烧结过程中可于玻璃内部形成大量孔隙；发泡剂的添加量可为0.5重量％至3.0重量％，烧结温度可为700℃至1100℃，而烧结时间可为4分钟至12分钟。在本实施例中，多孔隙载体430的量占每一反应槽43的槽内总容积的50％以上，优选为70％以上。
28.然而，经此配方和制造方法所制成的多孔隙载体430，每克可提供2平方厘米至95平方厘米的总表面积，故可提供巨大的表面积与孔隙，可让参与生物反应处理的微生物附着、躲藏及生长的空间；换言之，亦因如此，由曝气盘53所送出大量空气，纵使其充分流窜于多孔隙载体430之间，微生物仍可相对稳固地附着于多孔隙载体430上，即可大幅减少微生物漂浮于所处理的废液中并随废液排出的数量，处理效率极佳。
29.在本实施例中，于50升废水的间歇式处理的情境之下，絮凝后的滤液进入一个容积为250升的生物反应装置4，其中填充容积70％的多孔隙载体430，并提供每分钟150升空气使水体溶氧达1mg/l以上；生物反应装置4中注入180升滤液进行生物反应。经水中生物作用，分别纪录24小时、48小时及72小时的化学需氧量(cod)浓度分别为：870mg/l、710mg/l、
390mg/l。
30.另一方面，本实施例于连续式处理的情境之下，絮凝后的滤液进入一套由四个生物反应装置4(第一级至第4级，每个容积为1,000升)串连而成的处理系统，每个生物反应装置4内填充容积70％的多孔隙载体430，并供气0.5cmm使水体溶氧达1mg/l以上；而絮凝滤液以每分钟5.5升的流量连续24小时进入生物反应处理系统中，经水中生物作用，由第一级至第4级生物反应装置4的化学需氧量(cod)分别为：1,292mg/l、521mg/l、331mg/l、231mg/l。
31.综上可知，本发明可显著缩短畜牧业排泄物废水的处理时间，传统包括“固液分离处理”、“厌氧处理”以及“曝气处理”等三段式处理耗时长达10天甚至20天以上才能排出符合法规的废水，本发明则可缩短到3天以内，大幅降低处理和储存废水的时间成本。再者，传统的废水处理必须配置相当数量的厌氧池和曝气池，以日处理量约20至30吨废水而言，厌氧池和曝气池占用的体积可能就高达200平方米以上；然而，本发明所采用的生物反应处理除了是多层架构外，又搭配多孔隙载体，故可在很小的空间完成生物反应，大幅降低场地空间成本上的需求。整体而言，本发明不论在时间成本上、空间场地成本上都有着极大优势，又节能环保，而且处理过后的废水完全符合排放标准可免除“水污染防治费”的额外开销。
32.上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求书所述为准，而非仅限于上述实施例。
33.符号说明
34.3：絮凝槽
35.4：生物反应装置
36.30：原水槽
37.31：废水入口
38.32：废水出口
39.33：絮凝液添加部
40.34：固液分离模块
41.35：滤液槽
42.36：搅拌装置
43.40：进气口
44.41：入水口
45.42：出水口
46.43：反应槽
47.51：通气管
48.52：立管通道
49.53：曝气盘
50.430：多孔隙载体
51.431：槽本体
52.432：给气模块
53.433：层架
54.434：立管
55.435：隔层网板
56.436：围栏
57.437：吊环
58.438：分架
59.ab：鼓风机
60.s：絮凝固体。