生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)。本發(fā)明的生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)，包括：分離槽，使廢棄物分離成固態(tài)廢棄物與液態(tài)廢棄物；發(fā)酵槽，使該固態(tài)廢棄物進(jìn)行厭氧發(fā)酵而獲得沼氣；第一氣體處理裝置，導(dǎo)入所獲得的沼氣以純化所述沼氣；發(fā)電系統(tǒng)，導(dǎo)入所述經(jīng)純化后的沼氣進(jìn)行燃燒發(fā)電；以及藻類培養(yǎng)裝置，與所述第一氣體處理裝置連接。同時，本發(fā)明也揭露一種利用所述生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)的處理方法。
【專利說明】生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是有關(guān)于一種生物廢棄物的處理，且特別有關(guān)于一種動物廢棄物處理系 統(tǒng)，以及動物廢棄物的處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于畜牧業(yè)，如豬、牛、羊等的廢棄物會影響含水層、河流、泳池、湖泊等水源，因 此，畜牧業(yè)會對環(huán)境造成威脅。畜牧廢棄物含有高濃度的污染物，例如，氨氮、亞硝酸鹽類、 硝酸鹽及硫化氫等，其對水生生物（包括動物及植物）有害，且會破壞淡水河流和湖泊的生 態(tài)系統(tǒng)。液態(tài)與固態(tài)污染物也可通過觸摸或空氣來毒害或傷害人類與動物。因此，為了移除 這些污染物，必須將畜牧業(yè)的廢水與固態(tài)廢棄物收集起來并處理，以符合環(huán)境安全的條件。
[0003] 動物廢水通常是利用開放式的水池進(jìn)行處理，將廢水靜置直到動物廢物被分解， 且符合環(huán)境安全的要求。然而，在下雨時，這些開放式水池中的水會溢出，并污染附近的淡 水湖泊和溪流。此外，這些廢水或廢棄物所產(chǎn)生的廢氣也會污染空氣，并產(chǎn)生難聞的臭味。 再者，廢水與固態(tài)廢棄物的處理池會占據(jù)大面積的土地。
[0004] 目前，已有許多國家發(fā)現(xiàn)利用水池處理豬舍廢水或廢棄物所產(chǎn)生的問題，且立法 嚴(yán)格限制廢棄物處理的水池。在有限的處理池下，自然限制了可飼養(yǎng)的數(shù)目。
[0005] 同樣地，固態(tài)廢棄物經(jīng)常被農(nóng)民當(dāng)作肥料使用。雖然可作為肥料，但固態(tài)廢棄物必 須被分解，通常需要3至8周的時間。在被分解之前，固態(tài)廢棄物的氨對植物有害。分解后， 氨被分解為氮化物，可作為植物的養(yǎng)分。大量廢棄物長時間的暴露是危險的，可通過觸摸或 空氣傳播細(xì)菌。
[0006] 此外，要傳送這些動物廢棄物是困難的，且并且通常是在完全密封的卡車。由于廢 棄物病毒與細(xì)菌有散播的可能性，此方法既昂貴又危險。
[0007] 富含營養(yǎng)成分廢水的處理方法，可參照，如美國專利號4, 626, 644、美國專利號 4, 721，569、美國專利號4, 183, 807、美國專利號5, 185, 079。利用農(nóng)業(yè)廢物或生物質(zhì)為燃 料的發(fā)電方法，可參照，如美國專利號5, 121，600。將甲醇、脂肪或油脂轉(zhuǎn)化為甲基酯與 生物柴油的方法，可參照，如美國專利號5, 713, 965、美國專利號6, 015, 440、美國專利號 6, 440, 057。
[0008] 美國專利號4, 372, 856揭示一種厭氧分解農(nóng)業(yè)廢棄物以產(chǎn)生甲烷與二氧化碳的 方法及其設(shè)備。美國專利號5, 922, 092揭示一種固態(tài)廢棄物的氧化系統(tǒng)，其在熱反應(yīng)器中 與空氣接觸。此方法的副產(chǎn)物包括柴油、浙青，液化氣等。美國專利號6, 410, 283揭示一種 以污泥厭氧分解產(chǎn)電的方法。美國專利號5, 447, 850揭示一種由有機(jī)廢棄物產(chǎn)生沼氣的方 法。此方法主要先在廢棄物培養(yǎng)厭氧微生物。接著，進(jìn)行發(fā)酵。由此廢棄物中產(chǎn)生沼氣。 [0009] 雖然沼氣可用于發(fā)電，但沼氣中的硫化氫會腐蝕發(fā)電機(jī)，因此在沼氣必須先進(jìn)行 脫硫。若以化學(xué)脫硫，會產(chǎn)生大量的化學(xué)廢棄物。在發(fā)電過程中會產(chǎn)生大量的二氧化碳，造 成二次污染。此外，除了固態(tài)與液態(tài)廢棄物外，畜牧業(yè)還具有臭氣（氣態(tài)廢棄物）污染的問 題，但目前仍無文獻(xiàn)揭露如何解決。
[0010] 因此，畜牧業(yè)界仍然亟需一種高效率、低耗能、無二氧化碳排放的生物廢棄物綠色 處理系統(tǒng)及方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 有鑒于上述先前技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明提供一種生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)， 包括：分離槽，使廢棄物分離成固態(tài)廢棄物與液態(tài)廢棄物；發(fā)酵槽，使所述固態(tài)廢棄物進(jìn)行 厭氧發(fā)酵而獲得沼氣；第一氣體處理裝置，導(dǎo)入所獲得的沼氣以純化所述沼氣；發(fā)電系統(tǒng)， 導(dǎo)入經(jīng)過純化后的沼氣進(jìn)行燃燒發(fā)電；以及藻類培養(yǎng)裝置，與所述第一氣體處理裝置連接。 較佳的，所述廢棄物為農(nóng)業(yè)廢棄物，特別是畜牧業(yè)廢棄物。
[0012] 在本發(fā)明的實施例中，其中所述第一氣體處理裝置包括曝氣塔，且所述曝氣塔中 具有藻液，當(dāng)所述沼氣導(dǎo)入所述曝氣塔中時，沼氣經(jīng)由曝氣盤以曝氣的方式通過藻液，藻液 會吸附沼氣中的硫化氫，達(dá)到沼氣脫硫的功效，同時藻液也會吸附二氧化碳，因此沼氣在經(jīng) 純化后可大大提升甲烷的濃度，甲烷濃度可由原始的60%提升到90%左右，不但可避免發(fā)電 系統(tǒng)遭硫化氫腐蝕，更可通過燃燒高濃度甲烷的沼氣來提升發(fā)電的功效。
[0013] 在本發(fā)明的實施例中，其中所述第一氣體處理裝置還包括反應(yīng)塔，與所述曝氣塔 連接，所述反應(yīng)塔接收所述曝氣塔的藻液，使吸附了硫化氫及二氧化碳的藻液進(jìn)行反應(yīng)，以 利用硫、碳分子作為養(yǎng)分生長。其中所述反應(yīng)吸收塔可為復(fù)數(shù)個，多個反應(yīng)塔可以串聯(lián)和/ 或并聯(lián)的方式與所述曝氣塔連接。
[0014] 在本發(fā)明的實施例中，其中所述第一氣體處理裝置也可為洗滌塔。
[0015] 在本發(fā)明的實施例中，所述的生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)，還包含室內(nèi)空間，所述室 內(nèi)空間含有所述廢棄物及臭氣，并設(shè)有第二氣體處理裝置與所述藻類培養(yǎng)裝置連接，所述 第二氣體處理裝置中具有藻液，且臭氣被導(dǎo)入所述第二氣體處理裝置中，而所述第二氣體 處理裝置中的藻液會吸附臭氣中的氨氣、硫化氫及二氧化碳，作為藻類生長所需的養(yǎng)分，同 時達(dá)到空氣清凈的功效。
[0016] 在本發(fā)明的實施例中，其中所述曝氣塔、所述反應(yīng)塔及/或所述第二氣體處理裝 置還可包括光源，加強(qiáng)藻類行光合作用的效率。
[0017] 在本發(fā)明的實施例中，還包括曝氣池，使所述液態(tài)廢棄物進(jìn)行曝氣處理，而所述液 態(tài)廢棄物經(jīng)曝氣處理后產(chǎn)生碳、氫、氧、氮、磷、硫等氧化物，作為藻類生長所需的養(yǎng)分，其中 所述曝氣池與所述藻類培養(yǎng)裝置連接，使所述液態(tài)廢棄物通入所述藻類培養(yǎng)裝置中，利用 藻類自然的生長來達(dá)到污水處理的功效。
[0018] 在本發(fā)明的實施例中，其中所述藻類培養(yǎng)裝置為開放式或密閉式，各種形狀的培 養(yǎng)池、袋、管、柱、箱、桶、架等，或立體培養(yǎng)系統(tǒng)。而其中所述藻液包括紅藻、綠藻、硅藻、藍(lán) 藻、其它藻類中的一種或多種的藻液。
[0019] 本發(fā)明另提供一種生物廢棄物綠色處理方法，包括：提供廢棄物及/或臭氣；將所 述廢棄物導(dǎo)入分離槽中，以分離成固態(tài)廢棄物與液態(tài)廢棄物；將所述固態(tài)廢棄物導(dǎo)入發(fā)酵 槽中，使所述固態(tài)廢棄物進(jìn)行厭氧發(fā)酵而獲得沼氣；將所述沼氣導(dǎo)入第一氣體處理裝置中， 所述第一氣體處理裝置具有藻液，用以純化所述沼氣；將經(jīng)過純化的沼氣導(dǎo)入發(fā)電系統(tǒng)中， 燃燒所述沼氣進(jìn)行發(fā)電，產(chǎn)生廢氣；以及將所述廢氣導(dǎo)入藻類培養(yǎng)裝置。較佳的，所述廢棄 物為農(nóng)業(yè)廢棄物特別是。較佳的，所述廢氣為二氧化碳。
[0020] 在本發(fā)明的實施例中，其中所述第一氣體處理裝置包括曝氣塔，且所述曝氣塔中 具有藻液，所述沼氣以曝氣的方式通過所述曝氣塔中的藻液，其中所述藻液吸收所述沼氣 中的硫化氫與二氧化碳。其中所述第一氣體處理裝置還包括反應(yīng)塔，與所述曝氣塔連接，以 接收所述曝氣塔中的藻液進(jìn)行反應(yīng)。
[0021] 在本發(fā)明是實施例中，還包括：將所述臭氣導(dǎo)入第二氣體處理裝置中，且所述第二 氣體處理裝置中具有藻液，以吸收所述臭氣中的臭氣分子，而所述臭氣分子包括含氨氣及/ 或硫化氫等。
[0022] 在本發(fā)明的實施例中，其中所述曝氣塔、所述反應(yīng)塔及/或所述第二氣體處理裝 置還可包括一個或數(shù)個光源，增加藻類行光合作用的效率。
[0023] 在本發(fā)明的實施例中，其中所述第一氣體處理裝置和/或所述第二氣體處理裝置 與所述藻類培養(yǎng)裝置連接，而所述藻類培養(yǎng)裝置提供和/或接收所述第一氣體處理裝置和 /或所述第二氣體處理裝置的藻液。
[0024] 在本發(fā)明的實施例中，還包括將所述液態(tài)廢棄物導(dǎo)入曝氣池中，進(jìn)行曝氣處理以 形成曝氣液，其中所述曝氣池與所述藻類培養(yǎng)裝置連接，而所述曝氣液被導(dǎo)入所述藻類培 養(yǎng)裝置中，藻類培養(yǎng)裝置中的藻類會利用所述曝氣液中的碳、氫、氧、氮、磷、硫等氧化物作 為藻類的培養(yǎng)成分，在培養(yǎng)藻類的同時更可凈化污水。
[0025] 在本發(fā)明實施例中，其中所述藻類培養(yǎng)裝置為藻池及/或立體培養(yǎng)系統(tǒng)，而所述 藻液包括紅藻、綠藻、硅藻、藍(lán)藻或其它藻類或任何其它種藻類的組合。
[0026] 為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施 例，并配合所附圖示，作詳細(xì)說明如下：

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1為本發(fā)明生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)的一實施例的示意圖；
[0028] 圖2為本發(fā)明第一氣體處理裝置的一實施例的示意圖；
[0029] 圖3a、3b為本發(fā)明第一氣體處理裝置的不同實施樣態(tài)；
[0030] 圖4為本發(fā)明的生物廢棄物綠色處理方法的流程圖；
[0031] 圖5為本發(fā)明的第一氣體處理裝置處理含硫化氫氣體的結(jié)果檢測圖；
[0032] 圖6為本發(fā)明的第一氣體處理裝置處理含氨氣氣體的結(jié)果檢測圖。
[0033] 附圖標(biāo)記說明
[0034] 10、生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)；12、室內(nèi)空間；14、分離槽；16、發(fā)酵槽；18, 200、第 一氣體處理裝置；182, 202, 302、曝氣塔；184, 204, 304、反應(yīng)塔；21、發(fā)電系統(tǒng)；22, 206、藻類 培養(yǎng)裝置；24、曝氣池；26、第二氣體處理裝置；A、含氧氣體；C、二氧化碳；0、臭氣；M、沼氣； W、廢棄物;W1、固態(tài)廢棄物；W2、液態(tài)廢棄物;W3、曝氣池廢水;A1，A3、氣體入口；A2，A4、氣體 出口；Bl，B3、藻液入口；B2, B4、藻液出口；T、曝氣盤；L、光源；P、幫浦
[0035] S401，S403, S405, S407, S409, S411，S413、廢棄物處理步驟

【具體實施方式】
[0036] 本發(fā)明提供一種生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)，其利用一個或復(fù)數(shù)個第一氣體處理裝 置，純化沼氣，并去除環(huán)境中的臭氣（如，氨氣、硫化氫或二氧化硫等）。
[0037] 圖1為本發(fā)明生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)的一實施樣態(tài)，應(yīng)注意的是，為了清楚描 述本發(fā)明的特征，圖1僅為本發(fā)明實施例的簡單圖示，在實際應(yīng)用時，本領(lǐng)域技術(shù)人員可依 不同的需求增加或修改本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。
[0038] 參照圖1，本發(fā)明生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)10包括室內(nèi)空間12,其中含有廢棄物 W及/或臭氣0。本發(fā)明的室內(nèi)空間12可為任何形式的建筑結(jié)構(gòu)，例如，木造、磚造、水泥造 等結(jié)構(gòu)。在一實施例中，此室內(nèi)空間飼養(yǎng)有動物（如，豬、牛、羊、馬、驢、雞、鴨、鵝、魚等），而 產(chǎn)生動物廢棄物及/或臭氣。在另一實施例中，此室內(nèi)空間為動物廢棄物放置地點。
[0039] 本發(fā)明中所述的"廢棄物"的指任何動物廢棄物。本發(fā)明的廢棄物可來自于各種 動物，包括，但不限于，豬、牛、羊、馬、驢、雞、鴨、鵝、魚等，較佳為豬、牛、羊、驢及/或馬，更 佳為豬、牛。本發(fā)明的廢棄物可為固態(tài)及/或液態(tài)形式的廢棄物。在一實施例中，動物廢棄 物為動物的糞尿及混合到動物糞尿的清洗用水。
[0040] 廢棄物W被導(dǎo)入分離槽14后，可被分成固態(tài)廢棄物W1與液態(tài)廢棄物W2。
[0041] 本發(fā)明中所述的"分離槽14"并無特別限制，只要可將廢棄物W中的固體（如，大 顆粒物質(zhì)、固體團(tuán)塊）與液體分離即可，一般固液分離可分為機(jī)械（物理分離）分離、熱分 離、生物分離等。本發(fā)明的分離槽可為沉淀池、分離柵、離心機(jī)、過濾裝置、固液分離機(jī)等。在 一實施例中，分離槽為市售的固液分離機(jī)。
[0042] 固液分離之后，固態(tài)廢棄物W1被導(dǎo)入發(fā)酵槽16中進(jìn)行厭氧發(fā)酵而獲得沼氣M，而 液態(tài)廢棄物W2被導(dǎo)入曝氣池24。
[0043] 在本發(fā)明中，發(fā)酵槽16設(shè)置于分離槽14之后，且為沼氣發(fā)酵槽。本發(fā)明中所述的 "發(fā)酵槽或沼氣發(fā)酵槽"并無特別限制，只要可產(chǎn)生沼氣、甲烷即可。固態(tài)廢棄物在發(fā)酵槽中 16進(jìn)行水解、酸化以及甲烷作用，產(chǎn)生沼氣M。
[0044] 發(fā)酵槽中具有酸酵菌（fermentative bacteria)、產(chǎn)氫乙酸生成菌 (hydrogen-producing acetogens)、耗氧乙酸生成菌（hydrogen-utilizing acetogens)、 甲燒桿菌（Methanobacterium spp.)、甲燒球菌（Methanococcus spp.)、甲燒四 連球菌（Methanosarcina spp.)、甲燒短桿菌屬（Methanobrevibacter spp.)、甲 燒球形菌（Methanosphaera spp.)、甲燒熱桿菌（Methanothermobacter spp.)、 甲燒熱菌（Methanothermus spp.)、甲燒暖球菌（Methanocaldococcus spp.)、甲 燒炎菌（Methanotorris spp.)、甲燒球菌（Methanococcus spp.)、甲燒熱球菌 (Methanothermococcus spp.)、甲燒粒菌(Methanocorpusculum spp.)、甲燒囊菌 (Methanoculleus spp.)、甲燒泡菌（Methanofollis spp.)、產(chǎn)甲燒菌（Methanogenium spp.)、甲燒裂葉菌（Methanolacinia spp.)、甲燒微菌（Methanomicrobium spp.)、 甲燒盤菌（Methanoplanus spp.)、甲燒螺菌（Methanospirillum spp.)、甲燒石樂菌 (Methanocalculus spp.)、甲燒繩菌（Methanolinea spp.)、甲燒鬃菌（Methanosaeta spp.)、甲燒發(fā)菌（Methanothrix spp.)、鹽甲燒球菌（Halomethanococcus spp.)、 甲燒微球菌（Methanimicrococcus spp.)、甲燒類球菌（Methanococcoides spp.)、 甲燒鹽菌（Methanohalobium spp.)、甲燒嗜鹽菌（Methanohalophilus spp.)、甲 燒葉菌（Methanolobus spp.)、甲燒食甲基菌（Methanomethylovorans spp.)、甲 燒咸菌（Methanosalsum spp.)、甲燒八迭球菌（Methanosarcina spp.)、甲熱球菌 (Methermicoccus spp.)、甲燒火菌（Methanopyrus spp.)等，利用這些兼氧與厭氧微生物 將復(fù)雜的高分子轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳、硫化氫等氣體。
[0045] 發(fā)酵槽中的溫度介于30?60°C，較佳為35?55°C。發(fā)酵槽中的pH值介于5? 8,較佳為6. 5?7. 5。固態(tài)廢棄物在發(fā)酵槽中的反應(yīng)（停留時間）為0.5天以上，較佳為1 天以上，更佳為10天至30天。事實上，本領(lǐng)域技術(shù)人員自可根據(jù)發(fā)酵槽的型式、微生物的 種類、及固態(tài)廢棄的成分來調(diào)整發(fā)酵的條件（如，溫度、pH值、時間等），以獲得最大量的沼 氣。
[0046] 沼氣M中含有甲烷（CH4)、二氧化碳（C02)、硫化氫（H2S)等氣體，較佳為甲烷。
[0047] 接著，將沼氣M導(dǎo)入第一氣體處理裝置18。第一氣體處理裝置18包括曝氣塔182 與反應(yīng)塔184,且曝氣塔182與反應(yīng)塔184中具有藻液。
[0048] 在一實施例中，第一氣體處理裝置僅具有曝氣塔，曝氣塔中具有藻液，沼氣以曝氣 的方式通過藻液。在另一實施例中，第一氣體處理裝置包括曝氣塔與一各或多個反應(yīng)塔，且 反應(yīng)塔以串聯(lián)或并聯(lián)的方式連接曝氣塔。反應(yīng)塔可接收曝氣塔的藻液。在另一實施例中， 第一氣體處理裝置為洗滌塔。第一氣體處理裝置可包括一個或數(shù)個光源（未圖示）。此光 源包括，但不限于，太陽光、白熾燈泡、熒光燈、LED燈等。
[0049] 本發(fā)明中所述的"藻液"是指含有藻類的液體。本發(fā)明中所使用的藻液包括 紅藻（Rhodophyta)、綠藻（Chlorophyta)、娃藻（Diatom)、藍(lán)藻（Cyanobacteria)或 上述組合。藻類包括，但不限于，紅藻（Rhodophyta)，如海紅絲藻（Polysiphonia); 褐藻（Heteromontophyta)，如馬有藻（Sargassum)等；綠藻（Chlorophyta),如原球 藻（Protococcus)、水綿（Spirogyra)、間生藻（Oedogonium)、新月藻（Closterium)、 石藥（ulva)、小球藻（Chlorella)、擬球藻（Nannochloropsis);娃藻（Diatom);甲藻 (Ceratium);藍(lán)藻（Cyanobacteria),如螺旋藻（Spirulina)等。
[0050] 沼氣M在以曝氣的方式通過曝氣塔182與反應(yīng)塔184中的藻液時，M中的二氧化 碳、硫化氫可作為藻類的營養(yǎng)，而被藻液中的藻類吸收，達(dá)到純化沼氣M的目的。經(jīng)純化的 沼氣M中的主要氣體為甲烷。
[0051] 將經(jīng)純化的沼氣（甲烷）導(dǎo)入發(fā)電系統(tǒng)21中，燃燒沼氣（甲烷）進(jìn)行發(fā)電。
[0052] 本發(fā)明所述的"發(fā)電系統(tǒng)"為任何形式的沼氣發(fā)電機(jī)。沼氣發(fā)電機(jī)是利用燃燒沼 氣（甲烷）產(chǎn)生高溫、高壓空氣，推動渦輪，供發(fā)電機(jī)發(fā)電。本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)，并無特別限 制，可為任何一種市售沼氣發(fā)電機(jī)。
[0053] 在沼氣發(fā)電的過程中，會產(chǎn)生二氧化碳C、水蒸氣、熱能等副產(chǎn)物。燃燒沼氣（甲 烷）所產(chǎn)生的二氣化碳C可被導(dǎo)入藻類培養(yǎng)裝置22中。由于藻類在進(jìn)行光合成作用時，需 要適量的二氧化碳。因此，可將沼氣發(fā)電所產(chǎn)生的二氧化碳C導(dǎo)入藻類培養(yǎng)裝置22中，作 為藻類的碳源。
[0054] 此外，水蒸氣與熱能可直接排放至大氣環(huán)境中，也可回收利用。例如，熱能可回收 用于曝氣塔、反應(yīng)塔、第一氣體處理裝置、及/或藻類培養(yǎng)裝置或室內(nèi)空間的增溫或保溫。
[0055] 本發(fā)明中所述的"藻類培養(yǎng)裝置"為任何可培養(yǎng)藻類的裝置，例如，藻池及/或立 體培養(yǎng)系統(tǒng)（如，可參照臺灣專利號1243205,該臺灣專利的名稱為：轉(zhuǎn)化二氧化碳為生物 質(zhì)量之生物反應(yīng)器，申請日為2001年2月5日）。藻池及/或立體培養(yǎng)系統(tǒng)中含有藻類培 養(yǎng)基（如，f2、Walne、K、GPM培養(yǎng)基等）、牛/豬舍的排放水、以及各種藻類生長所需的營養(yǎng) 成分。
[0056] 藻池及/或立體培養(yǎng)系統(tǒng)的溫度為10?40°C，較佳為20?30°C，最佳為22? 29°C。藻類的照光狀態(tài)可為12小時照光，12小時不照光，也可24小時連續(xù)照光。事實上， 本領(lǐng)域技術(shù)人員自可根據(jù)藻類培養(yǎng)裝置的型式、及藻的種類來調(diào)整藻類的生長條件（如， 二氧化碳濃度、培養(yǎng)基成分、溫度、pH值、照光時間、照光強(qiáng)度等），以獲得最大量的藻類（藻 液）。
[0057] 藻類培養(yǎng)裝置22與第一氣體處理裝置18連接。因此，藻類培養(yǎng)裝置22所培養(yǎng)的 藻類（藻液）可被導(dǎo)入第一氣體處理裝置18中，且藻類培養(yǎng)裝置22可回收第一氣體處理裝 置18中的藻液。通過不斷的循環(huán)藻液，使得第一氣體處理裝置18中的藻液可維持在一個 良好的狀態(tài)下，以有效地吸收二氧化碳與硫化氫。藻類培養(yǎng)裝置22可包括光源（未圖示）。 此光源包括，但不限于，太陽光、白熾燈泡、熒光燈、LED燈等。
[0058] 藻類培養(yǎng)裝置22可位于室內(nèi)及/或室外。在室內(nèi)，可有效地控制藻類培養(yǎng)裝置的 溫度、pH值、照光時間等、照光強(qiáng)度，以獲得最佳的藻類培養(yǎng)條件。在室外，藻類培養(yǎng)裝置可 為一開放式的培養(yǎng)池（藻池），可大幅降低能源的使用。因此，藻類培養(yǎng)裝置22可分別為于 室內(nèi)及室外，以因應(yīng)季節(jié)更替所產(chǎn)生不利藻類生長的條件。
[0059] 此外，由上述可知，液態(tài)廢棄物W2被導(dǎo)入曝氣池24中，以產(chǎn)生曝氣池廢水W3。
[0060] 曝氣池24中具有活性污泥，活性污泥中含有各種好氧微生物，包括無色桿菌 (Achromobarter)、黃桿菌（Flavobacterium)、產(chǎn)喊菌（Alcaligens)、桿菌（Bacillus)、球 菌（Micrococcus)及/或綠膿桿菌（Pseudomonas)等。液態(tài)廢棄物W2中的有機(jī)物質(zhì)在曝 氣池24中可被微生物分解，產(chǎn)生氧化碳、氮氧化物、氧化磷、硫氧化物等氧化物。液態(tài)廢棄 物W2在曝氣池24中的停留時間為0. 5小時以上，較佳為2?5小時以上，更佳為8小時以 上。
[0061] 接著，曝氣池廢水W3被導(dǎo)入藻類培養(yǎng)裝置22中。由于曝氣池廢水W3中含有碳、 氫、氧、氮、磷、硫等物質(zhì)，以及其它無機(jī)鹽類與微量元素，因此曝氣池廢水W3可作為藻類的 培養(yǎng)液。
[0062] 在本發(fā)明另一實施例中，本發(fā)明還提供第二氣體處理裝置26,第二氣體處理裝置 26與室內(nèi)空間12及藻類培養(yǎng)裝置22連接，且臭氣0被導(dǎo)入第二氣體處理裝置26。
[0063] 第二氣體處理裝置26與第一氣體處理裝置18相同或相似。在一實施例中，第二 氣體處理裝置26與第一氣體處理裝置18相同。在另一實施例中，第二氣體處理裝置26僅 具有曝氣塔，而不具有反應(yīng)塔。同樣地，第二氣體處理裝置可包括光源（未圖示）。此光源 包括，但不限于，太陽光、白熾燈泡、熒光燈、LED燈等。
[0064] 第二氣體處理裝置26中具有藻液，且臭氣0以曝氣的方式通過藻液。臭氣0含有 氨氣、硫化氫、二氧化碳、其它等混合氣體，具有臭味。臭氣0在以曝氣的方式通過第二氣體 處理裝置26中的藻液時，藻液中的藻類可吸收臭氣0中的氨氣、硫化氫、二氧化碳等，并光 合作用產(chǎn)生氧氣，達(dá)到除臭的效果。含氧氣體A可直接排放至室外，或?qū)胧覂?nèi)空間12中， 以減少室內(nèi)空間12的異味。
[0065] 同樣地，第二氣體處理裝置26與藻類培養(yǎng)裝置22連接。因此，藻類培養(yǎng)裝置22 所培養(yǎng)的藻類（藻液）可被導(dǎo)入第二氣體處理裝置26中，且藻類培養(yǎng)裝置22可回收第二 氣體處理裝置26中的藻液。通過藻液不斷地循環(huán)，使得第二氣體處理裝置22中的藻液維 持在一個良好的狀態(tài)下，以有效地吸收氨氣、硫化氫、二氧化碳等氣體。
[0066] 由上述可知，本發(fā)明的生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)具有第一氣體處理裝置。第一氣 體處理裝置中的藻液可吸收沼氣中的二氧化碳與硫化氫，達(dá)到脫硫的效果，避免硫化氫腐 蝕發(fā)電機(jī)。經(jīng)純化的沼氣（甲烷）可在沼氣發(fā)電中獲得較高的發(fā)電效率。沼氣發(fā)電所產(chǎn)生 的二氧化碳可回收利用，達(dá)到二氧化碳零排放。
[0067] 另一方面，本發(fā)明的生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)還包括第二氣體處理裝置。第二氣 體處理裝置中的藻液可吸收臭氣（畜牧或環(huán)境中的臭味）中的含氮、含硫分子，消除臭氣， 并產(chǎn)生氧氣。
[0068] 因此，本發(fā)明的生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)可將動物廢棄物（固、液、氣態(tài)廢棄物） 完全回收利用，降低污染，且不需額外大量的能量。
[0069] 圖2為本發(fā)明第一氣體處理裝置的實施樣態(tài)，應(yīng)注意的是，為了清楚描述本發(fā)明 的特征，圖2僅為本發(fā)明實施例的簡單圖示，在實際應(yīng)用時，本領(lǐng)域技術(shù)人員可依不同的需 求增加或修改本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。
[0070] 參照圖2,本發(fā)明的第一氣體處理裝置200包括曝氣塔202與反應(yīng)塔204,且曝氣 塔202與反應(yīng)塔204的數(shù)目并無特別限制。在一實施例中，第一氣體處理裝置包括1個曝 氣塔與1個反應(yīng)塔。在另一實施例中，第一氣體處理裝置包括1個曝氣塔與數(shù)個反應(yīng)塔。
[0071] 曝氣塔202具有氣體入口 A1、氣體出口 A2、藻液入口 B1與藻液出口 B2。反應(yīng)塔 204具有氣體入口 A3、氣體出口 A4、藻液入口 B3與藻液出口 B4。
[0072] 在處理氣體時，任何氣體，例如沼氣、臭氣等，可由氣體入口 A1導(dǎo)入曝氣塔202中。 曝氣塔202中具有藻液（未圖示）。通過曝氣盤T，使氣體以曝氣的方式通過曝氣塔202中 的藻液。曝氣盤T具有多個小孔，可使氣體慢慢釋出。
[0073] 在一實施例中，氣體為沼氣，在曝氣的過程中，藻液可吸收沼氣的硫化氫、二氧化 碳等。在另一實施例中，氣體為臭氣，在曝氣的過程中，藻液可吸收臭氣的氨氣、硫化氫、二 氧化碳等。
[0074] 曝氣塔202中的藻液來自于藻類培養(yǎng)裝置206。藻類培養(yǎng)裝置206中的藻液可由 藻液入口 B1被導(dǎo)入曝氣塔202中。
[0075] 接著，由曝氣塔202中的氣體可由氣體出口 A2排出，由反應(yīng)塔204的氣體入口 A3， 被導(dǎo)入反應(yīng)塔204中。同樣地，反應(yīng)塔204中具有藻液（未圖示）。通過曝氣盤T上的小 孔，使氣體以曝氣的方式通過反應(yīng)塔204中的藻液。
[0076] 氣體在經(jīng)過曝氣塔202與反應(yīng)塔204后，氣體中的氨氣、硫化氫、二氧化碳等大部 分可被藻類吸收，以達(dá)到沼氣（甲烷）純化及除臭的效果。同時，曝氣塔202與反應(yīng)塔204 中的藻液可進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生氧氣。
[0077] 曝氣塔202中的藻液可由藻液出口 B2排出，由反應(yīng)塔204的藻液入口 B3導(dǎo)入反 應(yīng)塔204中。反應(yīng)塔204中的藻液在充分地與氣體反應(yīng)后，可經(jīng)由藻液出口 B4排至藻類培 養(yǎng)裝置206。
[0078] 反應(yīng)塔204具有光源L。此光源包括，但不限于，白熾燈泡、熒光燈、LED燈（如， 紅色LED燈、白色LED燈）或上述之組合。光源L的數(shù)量并無特別限制，較佳為1個以上， 使所有藻類皆具有充分的光照。光源的照度可介于1，〇〇?20, OOOLux，較佳為5, 00? 15,000Lux，更佳為1,000?10,000Lux。在另一實施例中，曝氣塔202也可具有光源（未圖 示）。光源的位置可在曝氣塔或反應(yīng)塔的內(nèi)部或外部，并沒有設(shè)限。
[0079] 此外，第一氣體處理裝置200還包括泵P。泵P的數(shù)目并無特別限制。泵P可分別 位于氣體入口 A1、氣體出口 A2、藻液入口 B1、藻液出口 B2、氣體入口 A3、氣體出口 A4、藻液 入口 B3及/或藻液出口 B4的管在線，以促進(jìn)氣體與藻液的流動。
[0080] 圖3為本發(fā)明第一氣體處理裝置的另一實施樣態(tài)，應(yīng)注意的是，為了清楚描述本 發(fā)明的特征，圖3僅為本發(fā)明實施例的簡單圖示，在實際應(yīng)用時，本領(lǐng)域技術(shù)人員可依不同 的需求增加或修改本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。
[0081] 應(yīng)注意的是，本發(fā)明的第一氣體處理裝置可依照氣體的種類及量（體積）進(jìn)行調(diào) 整。在實施例中，曝氣塔302可與多個反應(yīng)塔304連接。如圖3a所示，曝氣塔302與2個 反應(yīng)塔304連接。在另一實施例中，僅只有曝氣塔302(圖3b)。反應(yīng)塔的數(shù)目可為0、1、 2、3、4、5、6、7、8或9個以上。一般來說，當(dāng)所需處理的氣體量愈大時，所需反應(yīng)塔的數(shù)目愈 多。本領(lǐng)域技術(shù)人員自可根據(jù)氣體的量、藻類的種類、及第一氣體處理裝置的型式來調(diào)整反 應(yīng)塔的數(shù)目。
[0082] 本發(fā)明在此揭露第一氣體處理裝置18及第二氣體處理裝置26,脫硫及除去臭氣 分子的實施例。
[0083] 在本發(fā)明另一實施樣態(tài)中，本發(fā)明另提供一種生物廢棄物綠色處理方法，如圖4 所示。
[0084] 參照步驟S401，由室內(nèi)空間獲得廢棄物及臭氣。此室內(nèi)空間飼養(yǎng)有動物，產(chǎn)生動物 廢棄物與臭氣。
[0085] 參照步驟S403,將廢棄物導(dǎo)入分離槽中，使廢棄物被分離成固態(tài)廢棄物與液態(tài)廢 棄物。
[0086] 參照步驟S405,將固態(tài)廢棄物導(dǎo)入發(fā)酵槽中，使該固態(tài)廢棄物進(jìn)行厭氧發(fā)酵而獲 得沼氣（含甲烷、硫化氫、二氧化碳）。
[0087] 參照步驟S407,將沼氣導(dǎo)入第一氣體處理裝置中，以純化沼氣。第一氣體處理裝置 具有藻液，藻液可吸收沼氣中的硫化氫、二氧化碳等。
[0088] 參照步驟S409,將臭氣導(dǎo)入第二氣體處理裝置中，以吸收臭氣中的臭氣分子，并產(chǎn) 生含氧空氣。第二氣體處理裝置中具有藻液，藻液可吸收臭氣中的氨、硫化氫等。
[0089] 參照步驟S411，將經(jīng)純化的沼氣導(dǎo)入發(fā)電系統(tǒng)中，燃燒該沼氣進(jìn)行發(fā)電，產(chǎn)生二氧 化碳。
[0090] 參照步驟S413,將二氧化碳導(dǎo)入藻類培養(yǎng)裝置，廢氣中的二氧化碳可作為藻類的 碳源。
[0091] 本發(fā)明在此揭露第一氣體處理裝置18去除硫化氫的實施例，利用腐壞雞蛋產(chǎn)生 的硫化氫，檢測含有硫化氫的氣體經(jīng)過第一氣體處理裝置18前后硫化氫含量的差異；本實 施例所使用的第一氣體處理裝置18為曝氣塔，曝氣塔內(nèi)有體積為8公升的容置槽，內(nèi)裝有 8公升濃度為0. 345g/L的藻液，本實施例所使用的藻類為綠藻。
[0092]為確保氣體檢測的精確性，本實驗將曝氣塔設(shè)置于密閉空間中，阻絕檢測的氣體 與外面的空氣流通，而實驗流程包含：首先，將含有硫化氫的氣體導(dǎo)入密閉的氣體混合槽 中，檢測初始的硫化氫濃度為〇. 2mg/L，本實施例所使用的密閉的氣體混合槽的體積為125 公升；接著，將氣體混合槽中含有硫化氫的氣體，利用打氣泵導(dǎo)入第一氣體處理裝置中，而 含有硫化氫的氣體經(jīng)由曝氣方式通過容置槽內(nèi)的藻液，而通過第一氣體處理裝置后的氣體 再重新導(dǎo)回密閉的氣體混合槽中，又，第一氣體處理裝置上端設(shè)有管路連接檢測器，測量氣 體循環(huán)處理后硫化氫的含量；本實施例是檢測氣體處理前以及氣體循環(huán)處理1小時后硫化 氫的含量，檢測結(jié)果如表一所不。
[0093] 表一
[0094]

【權(quán)利要求】
1. 一種生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)，包括： 分離槽，使廢棄物分離成固態(tài)廢棄物與液態(tài)廢棄物； 發(fā)酵槽，使所述固態(tài)廢棄物進(jìn)行厭氧發(fā)酵而獲得沼氣； 第一氣體處理裝置，導(dǎo)入獲得的沼氣以純化所述沼氣； 發(fā)電系統(tǒng)，導(dǎo)入所述經(jīng)純化后的沼氣進(jìn)行燃燒發(fā)電；以及 藻類培養(yǎng)裝置，與所述第一氣體處理裝置連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)，其特征是，所述廢棄物為農(nóng)業(yè)廢棄 物。
3. 如權(quán)利要求1所述的生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)，其特征是，所述第一氣體處理裝置 包括曝氣塔，且所述曝氣塔中具有藻液。
4. 如權(quán)利要求3所述的生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)，其特征是，所述第一氣體處理裝置 還包括反應(yīng)塔，與所述曝氣塔連接。
5. 如權(quán)利要求4所述的生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)，其特征是，還包含復(fù)數(shù)個所述反應(yīng) 塔，所述反應(yīng)塔是以串聯(lián)或并聯(lián)的方式與所述曝氣塔連接。
6. 如權(quán)利要求1所述的生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)，其特征是，所述第一氣體處理裝置 為洗洚塔。
7. 如權(quán)利要求1所述的生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)，其特征是，還包含第二氣體處理裝 置與一室內(nèi)空間，所述室內(nèi)空間含有所述廢棄物及臭氣。
8. 如權(quán)利要求7所述的生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)，其特征是，所述第二氣體處理裝置 與所述藻類培養(yǎng)裝置連接。
9. 如權(quán)利要求8所述的生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)，其特征是，所述第二氣體處理裝置 中具有藻液，且所述臭氣被導(dǎo)入所述第二氣體處理裝置中。
10. 如權(quán)利要求3或9所述的生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)，其特征是，所述藻液包括紅藻、 綠藻、硅藻、螺旋藻、擬球藻、扁藻、等鞭金藻中的一種或多種。
11. 如權(quán)利要求3、4或8所述的生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)，其特征是，所述曝氣塔、所述 反應(yīng)塔及/或所述第二氣體處理裝置包括一個或數(shù)個光源。
12. 如權(quán)利要求1所述的生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)，其特征是，還包括曝氣池，使所述 液態(tài)廢棄物進(jìn)行曝氣處理。
13. 如權(quán)利要求12所述的生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)，其特征是，所述曝氣池與所述藻 類培養(yǎng)裝置連接，使經(jīng)曝氣處理后的液態(tài)廢棄物導(dǎo)入所述藻類培養(yǎng)裝置中。
14. 如權(quán)利要求1所述的生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)，其特征是，所述藻類培養(yǎng)裝置是選 自培養(yǎng)池、袋、管、柱、箱、桶、架及立體培養(yǎng)系統(tǒng)中的一種或多種。
15. 如權(quán)利要求1所述的生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)，其特征是，所述發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生廢 氣，所述廢氣導(dǎo)入所述藻類培養(yǎng)裝置。
16. -種生物廢棄物綠色處理方法，包括： 提供廢棄物及/或臭氣； 將所述廢棄物導(dǎo)入分離槽中，分離成固態(tài)廢棄物與液態(tài)廢棄物； 將所述固態(tài)廢棄物導(dǎo)入發(fā)酵槽中，使所述固態(tài)廢棄物進(jìn)行厭氧發(fā)酵而獲得沼氣； 將所述沼氣導(dǎo)入第一氣體處理裝置中，所述第一氣體處理裝置具有藻液，用以純化所 述沼氣； 將經(jīng)過純化后的沼氣導(dǎo)入發(fā)電系統(tǒng)中，燃燒所述沼氣進(jìn)行發(fā)電，產(chǎn)生廢氣；以及 將所述廢氣導(dǎo)入藻類培養(yǎng)裝置。
17. 如權(quán)利要求16所述的生物廢棄物綠色處理方法，其特征是，所述廢棄物為農(nóng)業(yè)廢 棄物。
18. 如權(quán)利要求16所述的生物廢棄物綠色處理方法，其特征是，藻液吸收所述沼氣中 的硫化氫與二氧化碳。
19. 如權(quán)利要求16所述的生物廢棄物綠色處理方法，其特征是，所述第一氣體處理裝 置包括曝氣塔，且所述曝氣塔中具有藻液。
20. 如權(quán)利要求19所述的生物廢棄物綠色處理方法，其特征是，所述沼氣以曝氣的方 式通過所述曝氣塔中的藻液。
21. 權(quán)利要求19所述的生物廢棄物綠色處理方法，其特征是，所述第一氣體處理裝置 還包括反應(yīng)塔，與所述曝氣塔連接，以接收所述曝氣塔中的藻液。
22. 如權(quán)利要求16所述的生物廢棄物綠色處理方法，其特征是，還包括：將所述臭氣導(dǎo) 入第二氣體處理裝置中，所述第二氣體處理裝置中具有藻液。
23. 如權(quán)利要求16所述的生物廢棄物綠色處理方法，其特征是，所述臭氣分子包括氨 氣及/或硫化氫。
24. 如權(quán)利要求16所述的生物廢棄物綠色處理系統(tǒng)，其特征是，藻液是選自紅藻、綠 藻、硅藻、螺旋藻、擬球藻、扁藻、等鞭金藻中的一種或多種。
25. 如權(quán)利要求18、21或22所述的生物廢棄物綠色處理方法，其特征是，所述曝氣塔、 所述反應(yīng)塔及/或所述第二氣體處理裝置包括一個或數(shù)個光源。
26. 如權(quán)利要求16或22所述的生物廢棄物綠色處理方法，其特征是，所述第一氣體處 理裝置和/或所述第二氣體處理裝置與所述藻類培養(yǎng)裝置連接。
27. 如權(quán)利要求26所述的生物廢棄物綠色處理方法，其特征是，所述藻類培養(yǎng)裝置提 供和/或接收所述第一氣體處理裝置和/或所述第二氣體處理裝置的藻液。
28. 如權(quán)利要求16所述的生物廢棄物綠色處理方法，其特征是，所述廢氣為二氧化碳。
29. 如權(quán)利要求16所述的生物廢棄物綠色處理方法，其特征是，還包括將所述液態(tài)廢 棄物導(dǎo)入曝氣池中，進(jìn)行曝氣處理以形成曝氣液，其中所述曝氣池與所述藻類培養(yǎng)裝置連 接。
30. 如權(quán)利要求29所述的生物廢棄物綠色處理方法，其特征是，所述曝氣液導(dǎo)入所述 藻類培養(yǎng)裝置中，作為藻類的培養(yǎng)成分。
31. 如權(quán)利要求30所述的生物廢棄物綠色處理方法，其特征是，所述藻類培養(yǎng)裝置中 的藻類會利用所述曝氣液中的氮、磷和鉀分子。
32. 如權(quán)利要求16所述的生物廢棄物綠色處理方法，其特征是，所述藻類培養(yǎng)裝置是 選自培養(yǎng)池、袋、管、柱、箱、桶、架及立體培養(yǎng)系統(tǒng)中的一種或多種。
【文檔編號】B09B3/00GK104226671SQ201310382200
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月11日
【發(fā)明者】闕壯群 申請人:遠(yuǎn)東生物科技股份有限公司