專利名稱：廢水厭氧生物處理系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種含有機(jī)污染物的廢水厭氧生物處理技術(shù)，尤其有關(guān)一種結(jié)合厭氧微生物處理技術(shù)與溶解空氣浮除技術(shù)的廢水厭氧生物處理系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
厭氧生物處理方法是近年含有機(jī)污染物廢水處理的最熱門的技術(shù)之一，而厭氧污泥床為該方法最常使用的厭氧生物反應(yīng)槽，但因厭氧微生物的增殖能力低，因此厭氧污泥床反應(yīng)槽的關(guān)鍵技術(shù)在于如何有效截留大量的厭氧微生物累積于反應(yīng)槽，使厭氧污泥床反應(yīng)槽的功能達(dá)最佳化。目前商業(yè)應(yīng)用的厭氧污泥床反應(yīng)槽例如有BiothaneUASB及BIOPAQUASB反應(yīng)槽。UASB為Upflow anaerobic sludge bed的簡(jiǎn)寫，意為向上流動(dòng)厭氧污泥床。本案申請(qǐng)人于臺(tái)灣新型專利第156653號(hào)亦揭示一種UASB反應(yīng)槽。UASB反應(yīng)槽關(guān)鍵技術(shù)在于其中固氣液三相分離器的設(shè)計(jì)。
先前三相分離器的設(shè)計(jì)技術(shù)，受限于既有厭氧污泥床反應(yīng)槽的尺寸與微生物的特性(如微生物的粒徑、密度等)，因此在水力負(fù)荷上有非常高的局限性，典型的單位面積(正投影面積)的水力負(fù)荷一般在15～30m3/m2-天。所以當(dāng)廢水的有機(jī)污染物濃度低時(shí)，厭氧污泥床反應(yīng)槽的單位體積效率即受到水力條件的限制，無(wú)法發(fā)揮應(yīng)有的功能。
溶解空氣浮除(Dissolved air flotation，簡(jiǎn)稱DAF)的廢水處理技術(shù)常應(yīng)用于食品廠的廢水處理，其中高壓溶解的空氣與廢水在DAF槽內(nèi)混合，并形成無(wú)數(shù)細(xì)小氣泡沾附在廢水中的固體粒子(例如清洗肉類所產(chǎn)生的脂肪及蛋白質(zhì)粒子)，于是可在DAF槽的頂部刮除浮在廢水水面上的氣浮固體粒子，及在DAF槽的底部或中部排出處理過(guò)的水。DAF槽在商業(yè)市場(chǎng)上可購(gòu)得，亦可見于專利文獻(xiàn)，例如美國(guó)專利第5382358，5538631，5863441，6174434及6599418號(hào)。美國(guó)專利第6599418號(hào)揭示一種結(jié)合DAF及重力沉降機(jī)構(gòu)的廢水處理設(shè)備，其中廢水先被導(dǎo)入該設(shè)備的下方的重力沉降艙，于其中較重的固體粒子會(huì)先行沉降，接著含較輕的固體粒子的水通過(guò)一聯(lián)通流道再流入該設(shè)備的上方的DAF艙進(jìn)行一般的DAF處理，其中一空氣溶解裝置是安裝在該聯(lián)通流道。此美國(guó)專利第6599418號(hào)前案的內(nèi)容經(jīng)由參考方式被并入本案。
從事本項(xiàng)技藝人士一般認(rèn)為厭氧微生物應(yīng)避免接觸空氣，以防止其有機(jī)污染物的分解能力降低。因此，至目前為止，沒(méi)有任何先前技藝揭示或建議以DAF廢水處理技術(shù)來(lái)解決厭氧微生物處理技術(shù)的水力負(fù)荷限制問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
本案發(fā)明人首先提出一種結(jié)合厭氧微生物處理技術(shù)及DAF廢水處理技術(shù)的廢水厭氧生物處理系統(tǒng)及方法。本案發(fā)明人發(fā)現(xiàn)厭氧微生物在DAF槽的短暫與空氣接觸并不會(huì)顯著的降低其對(duì)有機(jī)污染物的分解能力。
由于本發(fā)明以DAF廢水處理技術(shù)取代已用UASB反應(yīng)槽的固氣液三相分離器，不僅解決UASB反應(yīng)槽水力負(fù)荷低的問(wèn)題，也降低廢水厭氧生物處理系統(tǒng)的初設(shè)成本。
依本發(fā)明內(nèi)容所完成的一種有機(jī)污染廢水處理系統(tǒng)，包含一厭氧污泥床反應(yīng)槽，其具有一槽體，及設(shè)于該槽體的一第一進(jìn)水口及一第一出水口，該槽體適用于承裝一厭氧污泥床及接收一由該第一進(jìn)水口流入的含有機(jī)污染物的廢水，該廢水于該槽體內(nèi)停留一段時(shí)間后從該第一出水口流出，于該停留時(shí)間該廢水中的有機(jī)污染物的至少一部份為該厭氧污泥床污泥床的厭氧微生物所分解；及一溶解空氣浮除槽(簡(jiǎn)稱DAF槽)，其具有一槽體，設(shè)于該槽體的一第二進(jìn)水口及一第二出水口，一混合裝置，及一氣浮污泥移除裝置，其中該第二進(jìn)水口連接該第一出水口，該混合裝置用于將一高壓氣體與來(lái)自該第一出水口的出流水混合及將混合后的高壓流釋放至該DAF槽槽體內(nèi)，該氣浮污泥移除裝置用于將該DAF槽槽體內(nèi)的氣浮污泥移出該DAF槽槽體，及第二出水口用于自該DAF槽槽體內(nèi)排出一處理過(guò)的水。
較佳的，前述溶解空氣浮除槽是可進(jìn)一步包含一加藥裝置或一將氣浮污泥送回該厭氧污泥床反應(yīng)槽或一廢棄污泥貯存槽的輸送裝置。
較佳的，該第二出水口位于該DAF槽槽體的底部或中部。
于本發(fā)明的有機(jī)污染廢水處理系統(tǒng)中，溶解于該高壓流中的氣體因DAF槽槽體內(nèi)的壓力下降，形成無(wú)數(shù)細(xì)小氣泡沾附在廢水中的污泥粒子，于是在該DAF槽的頂部形成浮在廢水水面上的氣浮污泥。
于該厭氧污泥床反應(yīng)槽中借助厭氧生物處理方法除去廢水中的至少一部份有機(jī)污染物，達(dá)到廢水凈化的功能，當(dāng)凈化后的廢水流出該厭氧污泥床反應(yīng)槽時(shí)，會(huì)挾帶一些厭氧微生物污泥流出反應(yīng)槽外。該DAF槽，設(shè)置于該厭氧污泥床反應(yīng)槽下游，是由高壓溶解氣體與廢水混合并在DAF槽內(nèi)釋放，被溶解的空氣或任何其它合適氣體因壓力釋放形成無(wú)數(shù)細(xì)小氣泡沾附在廢水中的固體粒子(例如微生物污泥粒子)，于是可在DAF槽的頂部刮除浮在廢水水面上的氣浮污泥，及在DAF槽的底部或中部排出處理過(guò)的水。該DAF槽所移除的氣浮污泥(厭氧微生物)，可以再循環(huán)至該厭氧污泥床反應(yīng)槽，以提高厭氧污泥床反應(yīng)槽內(nèi)微生物的濃度。
已用的厭氧污泥床處理技術(shù)對(duì)高濃度廢水具有高體積效率的優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)廢水中有機(jī)物濃度降低時(shí)，因受限于水力條件，使厭氧污泥床處理技術(shù)無(wú)法發(fā)揮應(yīng)有的效率，本發(fā)明即結(jié)合厭氧微生物處理技術(shù)與溶解空氣浮除處理技術(shù)，以克服已用厭氧污泥床處理技術(shù)的水力限制問(wèn)題，以利于進(jìn)一步推廣厭氧污泥床處理技術(shù)于解決處理都市污水、低濃度有機(jī)工業(yè)廢水等問(wèn)題。
實(shí)施方式本發(fā)明亦提供一種廢水厭氧生物處理方法，包含下列步驟a)將含有機(jī)污染物的廢水與一含有厭氧微生物的厭氧污泥床接觸，于是該廢水中的至少一部份有機(jī)污染物為該厭氧微生物所分解，而得到一部份凈化水；b)將來(lái)自步驟a)的部份凈化水與一高壓溶解氣體(例如高壓空氣)混合，并將所獲得的混合物釋放于一容器內(nèi)，以在該容器內(nèi)形成具有多數(shù)個(gè)細(xì)小氣泡的氣液固混合物，于是這些細(xì)小氣泡沾附在氣液固混合物中的污泥粒子，而在該容器內(nèi)形成位在液體表面上的氣浮污泥；c)將該氣浮污泥從該容器移除，及在該氣浮污泥下方排出處理過(guò)的水。
較佳的，本發(fā)明方法進(jìn)一步包含將從步驟c)移除的氣浮污泥的一部份或全部再循環(huán)用作為步驟a)的厭氧污泥床的一部份來(lái)源。
較佳的，本發(fā)明方法進(jìn)一步包含將從步驟c)移除的氣浮污泥的一部份或全部輸送至一廢棄污泥貯槽。
較佳的，本發(fā)明方法進(jìn)一步包含將混凝劑加入于步驟b)中的部份凈化水與高壓溶解氣體的混合物。
本發(fā)明的一較佳具體實(shí)施例配合圖式說(shuō)明如下。如圖1及2所示，本發(fā)明的有機(jī)污染廢水處理系統(tǒng)，包含一厭氧污泥床反應(yīng)槽10，其具有一槽體11，及設(shè)于該槽體底部的一第一進(jìn)水口12及一第一出水口13，該槽體內(nèi)含有厭氧污泥床及由該第一進(jìn)水口流入的含有機(jī)污染物的廢水，該廢水于該槽體內(nèi)停留一段時(shí)間后從該第一出水口13流出，于該停留時(shí)間該廢水中的有機(jī)污染物的至少一部份為該厭氧污泥床污泥床的厭氧微生物所分解；及一溶解空氣浮除槽20(簡(jiǎn)稱DAF槽)，其具有一槽體21，設(shè)于該槽體的一第二進(jìn)水口22及一第二出水口23，一混合裝置24，及一氣浮污泥移除裝置25，其中該第二進(jìn)水口22連接該第一出水口13。
該混合裝置24包含一加壓泵241，加壓罐242及空壓機(jī)243。該加壓泵241將由該槽體21流出的一部份出流水送至該加壓罐242內(nèi)與來(lái)自該空壓機(jī)243的高壓空氣混合，于是產(chǎn)生一高空氣含量的水，并由該加壓罐242流出與由該厭氧污泥床反應(yīng)槽10的第一出水口13流出的出流水合并，經(jīng)過(guò)一分配器26進(jìn)入該DAF槽的槽體21內(nèi)。溶解于水中的高壓空氣由于槽體21內(nèi)的水壓較低，在從該合并流從分配器26流出時(shí)開始形成無(wú)數(shù)細(xì)小氣泡。這些細(xì)小氣泡沾附在水中的污泥粒子，于是在該槽體21內(nèi)形成位在液體表面上的氣浮污泥。該氣浮污泥移除裝置25收集該DAF槽槽體21內(nèi)的氣浮污泥并移出該DAF槽槽體21，于是獲得一濃縮污泥27。由該槽體21流出的另一部份出流水作為一處理過(guò)的水由該第二出水口23排出。
通過(guò)一輸送裝置28可將該濃縮污泥27再循環(huán)送回該厭氧污泥床反應(yīng)槽10及/或廢棄污泥貯槽。
以下實(shí)施例是用于進(jìn)一步了解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，并非用于限制本發(fā)明的申請(qǐng)專利范圍。
圖1顯示依本發(fā)明一較佳具體實(shí)施例的有機(jī)污染廢水處理方法的示意流程圖。
圖2顯示圖1中的DAF槽20的示意剖面圖。
圖3顯示本發(fā)明實(shí)施例1的廢水厭氧生物處理方法的結(jié)果，其中橫軸為操作時(shí)間(小時(shí))及縱軸為DAF槽的進(jìn)流水(圓點(diǎn))及出流水(方形點(diǎn))的懸浮固體物(SS)濃度。
圖4顯示以浮除槽加壓罐的壓力分別為1、2、3及4kg/cm2所收集的濃縮污泥與原始污泥的最大產(chǎn)甲烷活性(Qmax)的結(jié)果。
附圖標(biāo)記10..厭氧污泥床反應(yīng)槽11，21..槽體12，22..進(jìn)水口 13，23..出水口20..溶解空氣浮除槽(DAF槽)24..混合裝置25..氣浮污泥移除裝置26..分配器 27..濃縮污泥28..輸送裝置241..加壓泵242..加壓罐 243..空壓機(jī)具體實(shí)施方式
實(shí)施例1本實(shí)施例的系統(tǒng)是如圖1所示的包含厭氧污泥床反應(yīng)槽及DAF槽的系統(tǒng)。于食品廠進(jìn)行測(cè)試，該厭氧污泥床處理槽是利用實(shí)廠的UASB反應(yīng)槽，UASB本身配置一組三相分離器，其水力負(fù)荷為16m3/m2-day，UASB反應(yīng)槽體積為390m3，處理水量為1000m3/day。該DAF槽是如圖2所示者，包含一個(gè)直徑1.2公尺的槽體。本實(shí)施例是從該UASB反應(yīng)槽的三相分離器下方，以泵抽取120L/min水量進(jìn)行DAF槽的分離試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程未加入化學(xué)藥劑，該DAF槽的水力負(fù)荷為150m3/m2-天，加壓罐的壓力為4.5kg/cm2，回流水量為50L/min。結(jié)果如圖3所示，從圖3可看出該DAF槽進(jìn)流水的懸浮固體物(SS)濃度介于350～800mg/L之間，而其出流水則穩(wěn)定維持在100～200mg/L之間。
以下實(shí)施例2以厭氧微生物的最大產(chǎn)甲烷活性(Qmax)來(lái)評(píng)估從DAF槽移除的厭氧微生物的厭氧活性。
實(shí)施例2實(shí)驗(yàn)以批次方式進(jìn)行，包括將厭氧污泥置于一DAF槽內(nèi)，使用不同的加壓罐壓力(加壓罐壓力越大，釋出的氧氣量越多)進(jìn)行浮除一固定時(shí)間(10分鐘)。將從DAF槽液面收集的浮除濃縮污泥，透過(guò)相同的厭氧微生物活性測(cè)定程序，來(lái)測(cè)定厭氧微生物的最大產(chǎn)甲烷活性(Qmax)，并與原始污泥(未經(jīng)浮除)的活性比較。
最大產(chǎn)甲烷活性(Qmax)的測(cè)定程序說(shuō)明如下。將微生物裝入一個(gè)三角瓶加入定量的醋酸鈉當(dāng)有機(jī)物，以氮?dú)獯党鋈瞧恐械目諝?，再以?nèi)含一氣體導(dǎo)管的橡膠塞塞緊。氣體導(dǎo)管接至一個(gè)有刻度內(nèi)含液堿的倒置玻璃容器。裝置妥善的三角瓶至于水浴溫控35℃的左右擺動(dòng)震蕩器。當(dāng)醋酸鈉被厭氧甲烷菌分解時(shí)，會(huì)產(chǎn)生CO2與CH4兩種氣體，經(jīng)由氣體導(dǎo)管導(dǎo)引至倒置的玻璃容器中，以排水集氣方式收集于此倒置玻璃容器中。CO2氣體被堿液吸收，因此倒置玻璃容器所收集的氣體即為CH4，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為24小時(shí)，累計(jì)的CH4量可由刻度得知，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，量測(cè)每組實(shí)驗(yàn)的微生物量，即可算出每組實(shí)驗(yàn)的Qmax，其單位為mL CH4/g-VSS-天。本實(shí)驗(yàn)中以未經(jīng)浮除的原始污泥為空白對(duì)照組)結(jié)果如圖4所示，原始污泥的Qmax為187mL CH4/g-VSS-天(VSS代表?yè)]發(fā)性懸浮固體物—即微生物量)；在浮除槽加壓罐的壓力為1、2、3及4kg/cm2所收集的浮除濃縮污泥，其Qmax值介于185～202mL CH4/g-VSS-天。在考慮實(shí)驗(yàn)誤差后，以浮除槽加壓罐的壓力為1、2、3及4kg/cm2所收集的濃縮污泥其Qmax與原始污泥的Qmax相當(dāng)，并未有厭氧活性降低的情形發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)污染廢水處理系統(tǒng)，包含一厭氧污泥床反應(yīng)槽，其具有一槽體，及設(shè)于該槽體的一第一進(jìn)水口及一第一出水口，該槽體適用于承裝一厭氧污泥床及接收一由該第一進(jìn)水口流入的含有機(jī)污染物的廢水，該廢水于該槽體內(nèi)停留一段時(shí)間后從該第一出水口流出，于該停留時(shí)間該廢水中的有機(jī)污染物的至少一部份為該厭氧污泥床污泥床的厭氧微生物所分解；及一溶解空氣浮除槽，簡(jiǎn)稱DAF槽，其具有一槽體，設(shè)于該槽體的一第二進(jìn)水口及一第二出水口，一混合裝置，及一氣浮污泥移除裝置，其中該第二進(jìn)水口連接該第一出水口，該混合裝置用于將一高壓氣體與來(lái)自該第一出水口的出流水混合及將混合后的高壓流釋放至該DAF槽槽體內(nèi)，該氣浮污泥移除裝置用于將該DAF槽槽體內(nèi)的氣浮污泥移出該DAF槽槽體，及第二出水口用于自該DAF槽槽體內(nèi)排出一處理過(guò)的水。
2.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)污染廢水處理系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含一將氣浮污泥送回該厭氧污泥床反應(yīng)槽或一廢棄污泥貯存槽的輸送裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)污染廢水處理系統(tǒng)，其中該第二出水口位于該DAF槽槽體的底部或中部。
4.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)污染廢水處理系統(tǒng)，其中溶解于該高壓流中的氣體因DAF槽槽體內(nèi)的壓力下降，形成無(wú)數(shù)細(xì)小氣泡沾附在廢水中的污泥粒子，于是在該DAF槽的頂部形成浮在廢水水面上的氣浮污泥。
5.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)污染廢水處理系統(tǒng)，其中該溶解空氣浮除槽進(jìn)一步包含一加藥裝置。
6.一種廢水厭氧生物處理方法，包含下列步驟a)將含有機(jī)污染物的廢水與一含有厭氧微生物的厭氧污泥床接觸，于是該廢水中的至少一部份有機(jī)污染物為該厭氧微生物所分解，而得到一部份凈化水；b)將來(lái)自步驟a)的部份凈化水與一高壓溶解氣體混合，并將所獲得的混合物釋放于一容器內(nèi)，以在該容器內(nèi)形成具有多數(shù)個(gè)細(xì)小氣泡的氣液固混合物，于是這些細(xì)小氣泡沾附在氣液固混合物中的污泥粒子，而在該容器內(nèi)形成位在液體表面上的氣浮污泥；c)將該氣浮污泥從該容器移除，及在該氣浮污泥下方排出處理過(guò)的水。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其進(jìn)一步包含將從步驟c)移除的氣浮污泥的一部份或全部再循環(huán)用作為步驟a)的厭氧污泥床的一部份來(lái)源。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其進(jìn)一步包含將從步驟c)移除的氣浮污泥的一部份或全部輸送至一廢棄污泥貯槽。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其進(jìn)一步包含將混凝劑加入于步驟b)中的部份凈化水與高壓溶解氣體的混合物。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種含有機(jī)污染物的廢水厭氧生物處理系統(tǒng)，包含一厭氧污泥床反應(yīng)槽，及一溶解空氣浮除槽，其中該厭氧污泥床反應(yīng)槽是用厭氧微生物于反應(yīng)槽中去除廢水中的有機(jī)污染物，及該溶解空氣浮除槽是用于對(duì)來(lái)自該厭氧污泥床反應(yīng)槽的出流水中的固體物進(jìn)行固液兩相分離，以回收流出該厭氧污泥床反應(yīng)槽的厭氧微生物并送回該厭氧污泥床反應(yīng)槽中，以提升厭氧污泥床反應(yīng)槽的水力負(fù)荷。
文檔編號(hào)C02F1/52GK1796306SQ20041010149
公開日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2004年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月21日
發(fā)明者游惠宋, 周珊珊, 連水城, 吳鴻榮, 林信榮 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院