具有微生物监测功能的废水处理系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种废水处理系统，特别是涉及一种具有微生物监测功能的废水处理系统。


背景技术：

2.一般工业废水的处理经常配合使用物理法、化学法及生物法三种方法，例如使废水经过一级物化处理(如化学混凝沉淀)与二级生物处理(如活性污泥法)等单元的处理，使其符合法规的放流水排放标准。然而随着各类工业的迅速发展，所产生的废水中含有的物质也愈趋复杂，这些物质不仅危害环境及人体健康，而且或多或少对微生物体具有毒性或抑制性，导致废水的生物处理效果不彰，严重时甚至会造成生物处理单元中的微生物大量死亡。
3.废水的生物处理是利用微生物的代谢作用来分解和转化水中的污染物(如有机物、氨氮等)，因此处理效率取决于微生物的生物活性，即微生物进行代谢的速率。一般来说，微生物在合适的环境条件下有较高的生物活性，因此废水的生物处理效率也较佳。然而，当废水水质发生改变时，例如废水的污染物浓度增加、种类改变或酸碱值改变时，微生物可能无法适应突然的变化而导致生物活性下降；一旦生物活性下降，生物处理效率也会跟着下降，往往需要耗费很长的时间在创造合适的环境供微生物繁殖和生长，才能让生物处理效率恢复到原先的水平。
4.为了要维持废水的处理效率，现有技术会去监测生物处理单元的污泥的vss(volatile suspended solids)浓度变化，以此作为生物处理单元内活性微生物的指标。然而，废水中可能含有大量的不溶性有机物质，或者废水中所含的溶解性有机物质可能会在生物处理处理过程中转换为不溶性物质，如此情况下，将会导致生物处理单元内的活性微生物量被高估，而影响整体的操作判断，不利于废水的处理效率提高。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种具有微生物监测功能的废水处理系统，其能以较少的成本和时间来维持废水生物处理效率。
6.为了解决上述的技术问题，本实用新型所采用的其中一技术方案是提供一种具有微生物监测功能的废水处理系统，其包括一生物处理系统以及一监测系统。所述生物处理系统经配置以对废水进行生物处理，所述监测系统经配置以监测所述生物处理系统的状态变化，且所述监测系统包括一光检测仪。
7.在本实用新型的一实施例中，所述光检测仪为一atp生物冷光仪。
8.在本实用新型的一实施例中，所述监测系统还包括一反应器，所述反应器经配置以从所述生物处理系统中取得一污泥样本，并使所述污泥样本所含的微生物释放出atp，以与一荧光素酶反应液发生反应而产生冷光。另外，所述atp生物冷光仪经配置以检测所述冷光的强度。
9.在本实用新型的一实施例中，所述具有微生物监测功能的废水处理系统还包括一营养物供应装置，且所述营养物供应装置连通于所述生物处理系统。
10.在本实用新型的一实施例中，所述生物处理系统还包括一曝气装置。
11.在本实用新型的一实施例中，所述具有微生物监测功能的废水处理系统还包括另一生物处理系统，且所述另一生物处理系统设置为与所述生物处理系统并联运行。
12.在本实用新型的一实施例中，所述具有微生物监测功能的废水处理系统还包括一固液分离装置，且所述固液分离装置连通于所述生物处理系统。
13.在本实用新型的一实施例中，所述具有微生物监测功能的废水处理系统还包括一污泥浓缩装置，且所述污泥浓缩装置连通于所述固液分离装置。
14.在本实用新型的一实施例中，所述具有微生物监测功能的废水处理系统还包括一氧化处理装置，且所述氧化处理装置连通于所述污泥浓缩装置。
15.在本实用新型的一实施例中，所述具有微生物监测功能的废水处理系统还包括一电吸附装置，且所述电吸附装置连通于所述固液分离装置。
16.在本实用新型的一实施例中，所述具有微生物监测功能的废水处理系统还包括一逆渗透装置，且所述逆渗透装置连通于所述电吸附装置。
17.本实用新型的有益效果主要在于，在本实用新型所提供的具有微生物监测功能的废水处理系统中，凭借“所述生物处理系统经配置以对废水进行生物处理”以及“所述监测系统经配置以监测所述生物处理系统的状态变化，且所述监测系统包括一光检测仪”，生物处理系统能够稳定运行在较佳的状态，以提高废水生物处理效率。
18.更进一步来说，本实用新型的废水处理系统可对废水处理微生物的活性状态进行监测，并于发现活性状态异常时实时进行处理，以维持废水的生物处理效率。
19.为使能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本实用新型加以限制。
附图说明
20.图1为本实用新型第一实施例的具有微生物监测功能的废水处理系统的主要架构图。
21.图2为本实用新型第一实施例的具有微生物监测功能的废水处理系统的其中一具体实施架构图。
22.图3为本实用新型第一实施例的具有微生物监测功能的废水处理系统的另外一具体实施架构图。
23.图4为本实用新型第一实施例的具有微生物监测功能的废水处理系统的又另外一具体实施架构图。
24.图5为本实用新型第二实施例的具有微生物监测功能的废水处理系统的主要架构图。
25.图6为本实用新型第三实施例的具有微生物监测功能的废水处理系统的主要架构图。
具体实施方式
26.以下是通过特定的具体实施例来说明本实用新型所公开有关“具有微生物监测功能的废水处理系统”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本实用新型的优点与效果。本实用新型可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本实用新型的构思下进行各种修改与变更。另外，本实用新型的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本实用新型的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本实用新型的保护范围。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
27.在没有另行定义的情况下，本文中所使用的术语具有与本领域技术人员的通常理解相同的含义。各实施例中所涉及的材料，如无特别说明则为市售或根据现有技术制得的材料。各实施例中所涉及的操作或仪器，如无特别说明则为本领域常规的操作或仪器。
28.第一实施例
29.请参阅图1，本实用新型第一实施例提供一种具有微生物监测功能的废水处理系统z，其可对废水处理微生物的活性状态进行监测，并于发现活性状态异常时实时进行处理，以维持废水的生物处理效率。如图1所示，本实用新型的废水处理系统z主要包括一生物处理系统1以及一监测系统2。
30.本实用新型的废水处理系统z正常运行时，生物处理系统1可经配置以对废水进行生物处理，监测系统2可经配置以监测生物处理系统1的状态变化，例如生物处理系统1于进行废水的生物处理过程中的活性微生物数量变化。本文中提到的废水可为含有机污染物的水体，例如工业废水、家庭废水或畜牧业废水。然而，本实用新型不以上述所举的例子为限。
31.具体来说，生物处理系统1可具有一接收端1a，用以将待处理的废水引入进行生物处理，即利用微生物除去水废中的有机污染物(微生物可将水中有机污染物分解代谢)。生物处理系统1可包括一或多个生物处理装置，例如好氧生物反应装置、厌氧生物反应装置及/或兼氧生物反应装置，但本实用新型不受限于此。较佳地，在生物处理装置内可具有生物担体，以提供微生物更多附着生长的表面及悬浮生长的空间，从而达到更好的生物处理效果。
32.在一些实施例中，本实用新型的废水处理系统z还可包括一废水储存槽(图1中未显示)，用以暂时存放待处理的废水。根据实际需要，待处理的废水可先经过前处理，例如通过物理及/或化学方法对废水进行处理，然后再被引入生物处理系统1进行生物处理。
33.监测系统2可以固定的频率对生物处理系统1中的活性污泥进行取样及检测，例如每隔几个小时或每天取一次污泥样本进行检测，所得到的检测数据可包含污泥样本的三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,atp)含量或atp冷光强度，其可作为表征活性微生物量的指标(atp是一种高能化合物且只存在于活体细胞中)，而活性微生物量与活性污泥的生物活性(生物进行代谢的速率)呈相关关系。实际应用时，监测系统2可包括一光检测仪22，用以检测微生物atp的冷光反应所产生的光强度。因此，监测系统2能快速准确地掌握生物处理系统1中的活性微生物数量变化，从而预测废水的生物处理效率；举例来说，如果生物处理系统1中的活性微生物量偏低，则对于废中有机污染物的去除效率将会降低。
34.在本实施例中，为了提高检测效率，监测系统2还可包括一反应器21，且反应器21
可经配置以从生物处理系统1中取得污泥样本，并使污泥样本所含的微生物释放出atp，以与一荧光素酶反应液发生反应而产生冷光。另外，光检测仪22可为atp生物冷光仪，且光检测仪22可经配置以检测冷光强度。因此，能够在短时间内完成污泥样本中活性微生物量的检测。
35.进一步地说，如图1所示，反应器21可包括一取样单元211及一反应腔212，取样单元211可被设置为与生物处理系统1连通，以对生物处理系统1中的活性污泥进行定量自动取样；而获得的污泥样本可于反应腔212内与裂解液接触，以在裂解液的作用下释放出微生物体内的atp，然后再与荧光素酶反应液混合产生冷光反应。又，反应腔212可被设置为与光检测仪22连通，以将反应产物送至光检测仪22检测冷光强度值。然而，以上所述只是可行的实施方式，而非用以限制本实用新型。
36.请配合参阅图2至图4所示，本实用新型的废水处理系统z可进一步针对废水处理微生物的活性状态异常进行处置，即采取合理的处置措施，以维持废水的生物处理效率。具体来说，当微生物所处水体环境发生变化时，例如温度、酸碱度、营养物含量、污染物含量等出现变化，如果微生物不能很好的适应环境变化，则无法维持正常代谢作用的进行。
37.在一些实施例中，如图3所示，本实用新型的废水处理系统z还可包括一营养物供应装置3，其可被设置为与生物处理系统1连通，以向生物处理系统1供应微生物生长所需的营养物质，例如水、碳素营养源、氮素营养源、无机盐类、生长因子等，使生物处理系统1中的活性微生物量增加，从而恢复活性污泥的生物活性。在一些实施例中，如图2所示，生物处理系统1可包括一曝气装置11，以增加微生物所处水体环境中的溶氧量，从而促进微生物分解污染物。
38.在一些实施例中，如图4所示，本实用新型的废水处理系统z还可包括另一生物处理系统1’，其可具有类似于生物处理系统1的处理功能。实际应用时，生物处理系统1’可设置为与生物处理系统1并联运行且可与生物处理系统1连通或不连通；当监测系统2发现生物处理系统1中的废水处理微生物有异常状况(如活性微生物量偏低)时，可将另一生物处理系统1’内具有代谢污染物(如有机污染物)能力的生物污泥送至生物处理系统1，以稳定维持生物处理系统1的废水处理效率。
39.第二实施例
40.请参阅图5，显示本实用新型第二实施例的具有微生物监测功能的废水处理系统z的具体实施架构。如图5所示，除了在第一实施例中描述过的生物处理系统1与监测系统2之外，本实用新型的废水处理系统z还可包括一固液分离装置4、一污泥浓缩装置5及一氧化处理装置6。因此，能够降低生物处理系统1对废水进行生物处理所产生的污泥总质量，以达到污泥清运费用更加节省的目的，以及避免污泥减量过程产生二次污染。关于生物处理系统1与监测系统2的技术细节，可参考第一实施例所述，故在此不加以赘述。
41.在本实施例中，固液分离装置4可被设置为与生物处理系统1连通，以接收废水的生物处理过程产生的污泥，并通过固液分离来初步降低污泥的含水率；固液分离装置4可为一沉降槽、一浮除槽或一膜过滤器，但本实用新型不受限于此。污泥浓缩装置5可被设置为与固液分离装置4连通，以接收经固液分离后的污泥，并通过污泥增稠来进一步降低污泥的含水率；污泥浓缩装置5可为一重力浓缩装置，但本实用新型不受限于此。
42.氧化处理装置6可被设置为与污泥浓缩装置5连通，以接收经浓缩后的污泥，并通
过配合使用氧化剂与催化剂对经浓缩后的污泥进行催化氧化处理。催化氧化处理可在常温下进行，以破坏微生物的细胞结构同时将其释放出的有机物氧化分解；氧化剂可使用双氧水、臭氧、氯酸、过氯酸或次氯酸钠，催化剂可使用铁系触媒、钒系触媒、锂系触媒或活性碳。然而，本实用新型不以上述所举的例子为限。
43.第一实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。同样地，本实施例中提到的相关技术细节也可以应用在第一实施例中。
44.第三实施例
45.请参阅图6，显示本实用新型第三实施例的具有微生物监测功能的废水处理系统z的具体实施架构。如图6所示，除了在第一实施例中描述过的生物处理系统1与监测系统2之外，本实用新型的废水处理系统z还可包括一固液分离装置4、一电吸附装置7及一逆渗透装置8。因此，能用更经济、高效且保护环境的方式将无机离子从有机废水中分离，以达到充分回收利用水资源的目的。关于生物处理系统1与监测系统2的技术细节，可参考第一实施例所述，故在此不加以赘述。
46.在本实施例中，固液分离装置4可被设置为与生物处理系统1连通，以接收废水的生物处理过程产生的污泥，并通过固液分离将颗粒和泥状物质从水体中分离出来；固液分离装置4可为一沉降槽、一浮除槽或一膜过滤器，但本实用新型不受限于此。电吸附装置7可被设置为与固液分离装置4连通，以接收经固液分离后的废水，并通过离子吸附除去水中大部分的无机离子，例如钙离子、镁离子、硅酸根离子等易产生结垢的离子，以产生低浓度的淡排水。
47.进一步地说，电吸附装置7可为电容去离子(cdi)装置，其可包括两个相对设置的电极及一位于两个电极之间的流道。当废水流经过流道时，可施加电场于两个电极之间，使废水中的阳离子和阴离子分别向带相反电荷的电极移动并以电双层的形式吸附于电极表面上。另一方面，当电极吸附达饱和之后，只要撤去电场(停止电压供给)便可以让阳离子和阴离子分别从电极表面脱离。
48.逆渗透装置8可被设置为与电吸附装置7连通，以接收电吸附装置7的低浓度淡排水，并通过逆渗透膜除去水中大部分的无机离子而得到干净水(水中的杂质非常少)，以达到水资源循环利用的目的。
49.第一实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。同样地，本实施例中提到的相关技术细节也可以应用在第一实施例中。
50.实施例的有益效果
51.本实用新型的有益效果主要在于，在本实用新型所提供的具有微生物监测功能的废水处理系统中，凭借“所述生物处理系统经配置以对废水进行生物处理”以及“所述监测系统经配置以监测所述生物处理系统的状态变化，且所述监测系统包括一光检测仪”，生物处理系统能够稳定运行在较佳的状态，以提高废水生物处理效率。
52.更进一步来说，本实用新型的废水处理系统可对废水处理微生物的活性状态进行监测，并于发现活性状态异常时实时进行处理，以维持废水的生物处理效率。
53.更进一步来说，在本实用新型的废水处理系统中可进一步配置有固液分离装置、污泥浓缩装置与氧化处理装置，以降低生物处理系统对废水进行生物处理所产生的污泥总质量，从而达到污泥清运费用更加节省的目的，以及避免污泥减量过程产生二次污染。
54.更进一步来说，在本实用新型的废水处理系统中可进一步配置有固液分离装置、电吸附装置与逆渗透装置，以用更经济、高效且保护环境的方式将无机离子从有机废水中分离，以达到充分回收利用水资源的目的。
55.以上所公开的内容仅为本实用新型的优选可行实施例，并非因此局限本实用新型的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本实用新型说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本实用新型的权利要求书的保护范围内。