TWM569756U - Ammonia nitrogen wastewater treatment equipment - Google Patents

Abstract

一種氨氮廢水處理設備，包含生物兼氧反應槽、ph值調整液儲存槽、生物好氧反應槽、及固液分離槽。生物兼氧反應槽輸入氨氮廢水，藉其中的兼氧菌進行兼氧反應，產生氮氣及預處理廢水並分別輸出。生物好氧反應槽包含廢水輸入端、含碳廢氣通入端、酸鹼值調整液輸入端、及處理廢水輸出端。廢水輸出端連接用以輸入處理廢水至生物兼氧反應槽。含碳廢氣通入端用以通入含碳廢氣。好氧反應槽中的硝化菌與處理廢水進行好氧硝化反應，生成處理廢水後並輸出。固液分離槽包含將處理廢水分離成汙泥及處理水後，分別由汙泥輸出端及處理水輸出端輸出。

Description

氨氮廢水處理設備

本創作涉及一種廢棄物處理領域，尤其是一種氨氮廢水處理設備。

隨著工業發展，通常製程伴隨反應產生的廢水，含有以離子形式存在的含氮污染物，例如有機氮、氨離子(NH ₄ ⁺)、亞硝酸根離子(NO ₂ ^-)、或硝酸根離子(NO ₃ ^-)等，氨氮是植物促發生長的養分，但若是過量的氨氮，則容易使得水中的藻類滋生，而造成水中的含氧量大幅降低，進而造成水中生物的死亡，使水體發黑發臭。這種情況稱為優氧化。因此，在廢水處理時，將氨氮去除，是重要的廢水處理項目之一。

目前廢水中氨氮處理的方式，除了以無機的方式處理，現有更環保的方式是利用微生物來進行分解。然而，微生物的存在條件較為嚴苛，酸鹼值必須在一特定的範圍內，同時，需要不斷地提供經過工業生產程序製造的無機碳做為能量，來使微生物生長。然而，這無形中，提高了處理的成本，同時，也因為無機碳，例如，小蘇打、石膏、石灰等材料投入，可能產生過量的沉澱物，而影響到後續清運的成本。

有鑑於上述問題，本新型創作提供一種氨氮廢水處理設備，其包含生物兼氧反應槽、ph值調整液儲存槽、生物好氧反應槽、以及固液分離槽。生物兼氧反應槽包含輸入端、氮氣輸出端、及廢水輸出端。輸入端輸入氨氮廢水。生物兼氧反應槽中的兼氧菌與氨氮廢水進行生物兼氧反應，而產生氮氣及預處理廢水，並分別由氮氣輸出端及廢水輸出端輸出。ph值調整液儲存槽儲存酸鹼值調整液。生物好氧反應槽包含廢水輸入端、含碳廢氣通入端、酸鹼值調整液輸入端、以及處理廢水輸出端。廢水輸入端連接生物兼氧反應槽，用以輸入預處理廢水。含碳廢氣通入端用以通入含碳廢氣。酸鹼值調整液輸入端連接ph值調整液儲存槽，用以輸入酸鹼值調整液。生物好氧反應槽中的硝化菌與處理廢水進行好氧硝化反應，而生成處理廢水後，由處理廢水輸出端輸出。固液分離槽包含處理廢水輸入端，處理水輸出端及汙泥輸出端。處理廢水輸入端連接處理廢水輸出端，用以通入處理廢水。固液分離槽將處理廢水分離成汙泥及處理水後，分別由汙泥輸出端及處理水輸出端輸出。

在一些實施例中，氨氮廢水處理設備更包含pH值分析儀及控制單元，pH值分析儀分析生物好氧反應槽中的預處理廢水的pH值，並在pH值超過反應範圍時發送感知信號至控制單元，控制單元根據感知信號控制酸鹼值調整液輸入端開啟以輸入酸鹼值調整液。在一些實施例中，進一步地，反應範圍為pH值7.0至8.2。更較佳地，反應範圍為pH值7.3至8.0。

在一些實施例中，酸鹼值調整液輸入端包含電磁閥，電磁閥電氣連接控制單元。

在一些實施例中，氨氮廢水處理設備更包含氨氮濃度分析儀，且生物好氧反應槽更包含回流輸出端，回流輸出端用以輸入處理廢水至生物兼氧反應槽，氨氮濃度分析儀分析處理廢水中的氨氮濃度，當氨氮濃度高於臨界值時，氨氮濃度分析儀產生警示信號，控制單元根據警示信號控制處理廢水由回流輸出端輸出至生物兼氧反應槽，再次進行依序地進行生物兼氧、及好氧硝化反應，控制單元可以關閉輸入端停止輸入氨氮廢水。

在一些實施例中，輸入端、處理廢水輸出端及回流輸出端分別包含電磁閥，電磁閥電氣連接控制單元。

在一些實施例中，生物好氧反應槽更包含曝氣組件，曝氣組件電性連接控制單元。曝氣組件偵測生物好氧反應槽中之預處理廢水的溶氧量，當該生物好氧反應槽中之預處理廢水的溶氧量低於一溶氧量臨界值時，曝氣組件發送反饋信號至控制單元，控制單元根據反饋信號控制致動曝氣組件，以增加生物好氧反應槽中之預處理廢水的溶氧量。在一些實施例中，進一步地，生物好氧反應槽中之預處理廢水的溶氧量臨界值為2 mg/L。

在前述的實施例中，透過直接將含碳廢氣通入生物好氧反應槽中，以其無機碳作為碳源促進硝化菌的生長，更有利於使氨氮廢水中的氨氮轉換成對環境無害的氮氣。如此，能直接將廢氣中的含碳氣體(一氧化碳、二氧化碳)有效地使用，無須另外設置固碳的設備，而能減少了碳排放、能減少對溫室效應的影響。同時，一併解決了廢氣碳排放的問題，更降低了整體的成本。

以下在實施方式中詳細敘述本創作之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本創作之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本創作相關之目的及優點。

圖1為氨氮廢水處理設備第一實施例的單元示意圖。如圖1所示，第一實施例之氨氮廢水處理設備1包含生物兼氧反應槽10、ph值調整液儲存槽20、生物好氧反應槽30、以及固液分離槽40。生物兼氧反應槽10包含輸入端11、氮氣輸出端13、及廢水輸出端15。輸入端11輸入由廢棄水氣生成單元500，例如，發電廠、化工廠等，所產生的氨氮廢水W _L。生物兼氧反應槽10中的兼氧菌與氨氮廢水W _L進行生物兼氧反應，而產生氮氣N及預處理廢水L ₁，並分別由氮氣輸出端13及廢水輸出端15輸出。ph值調整液儲存槽20儲存酸鹼值調整液A。進一步地，氮氧化物氣體也還可以經過洗滌塔(圖中未示出)等淨化過程後，再排出至大氣。

生物好氧反應槽30包含廢水輸入端31、含碳廢氣通入端32、酸鹼值調整液輸入端33、以及處理廢水輸出端34。廢水輸入端31連接生物兼氧反應槽10，用以輸入預處理廢水L ₁。含碳廢氣通入端32用以通入由廢棄水氣生成單元500所產生的含碳廢氣W _G，含碳廢氣W _G可能包含大量的二氧化碳(CO ₂)、以及少部分未完全燃燒而殘留的一氧化碳(CO)。酸鹼值調整液輸入端33連接ph值調整液儲存槽20，用以輸入酸鹼值調整液A。生物好氧反應槽30中的硝化菌與處理廢水W _G進行好氧硝化反應，而生成處理廢水L ₂後，由處理廢水輸出端34輸出。固液分離槽40包含處理廢水輸入端41、汙泥輸出端43、及處理水輸出端45。處理廢水輸入端41連接處理廢水輸出端34用以通入處理廢水L ₂。固液分離槽40將處理廢水L ₂分離成汙泥S及處理水L後，分別由汙泥輸出端43及處理水輸出端45輸出。

在此，生物兼氧反應槽10主要是透過微生物，例如兼氧菌的生物反應，將氨氮廢水W _L中的硝酸鹽、亞硝酸鹽等含氮鹽類分解為氮氣(N ₂)，反應後仍有可能殘留的氨氮存在於預處理廢水L ₁中。另外，由廢棄水氣生成單元500所產生的含碳廢氣W _G提供了硝化菌生長、繁殖所需的無機碳源，在以硝化菌進行好氧硝化反應來分解預處理廢水L ₁中殘留的氨氮，轉換為對環境較無害的含氮鹽類時，同時也能達到固碳、降低二氧化碳排放，減少溫室效應的功能。另外，硝化菌在處理氨氮時，可能伴隨著生物好氧反應槽30中的pH值降低，如此，會降低生物好氧反應槽30中廢水對於含碳廢氣W _G中二氧化碳的溶解度，影響硝化菌分解預處理廢水L ₁中的氨氮。因此，可以配合定期、定時的添加酸鹼值調整液A，來維持生物好氧反應槽30中的預處理廢水L ₁的pH值。

在一些實際的實施例中，生物好氧反應槽30中的預處理廢水L ₁的pH值為7.0至8.2，硝化菌在轉換、處理氨氮的效果較佳，更較佳地，為pH值7.3至8.0。在此，酸鹼值調整液A可以為液鹼、氫氧化鈣、硫酸、鹽酸等。另外，pH值超過8.3，則有氨氣(NH ₃)逸散的可能性，因此，為了精確地控制生物好氧反應槽30中的預處理廢水L ₁中的pH值，氨氮廢水處理設備1更包含pH值分析儀50及控制單元60。pH值分析儀50可以分析通入生物好氧反應槽30中的預處理廢水L ₁的pH值是否在反應範圍內。進一步地，pH值分析儀50還可以分析輸入生物好氧反應槽30前的預處理廢水L ₁、或是排出生物好氧反應槽30的處理廢水L ₂中的pH值。在pH值超過反應範圍，即pH值7.3至8.0時，pH值分析儀50發送感知信號S _E至控制單元60，控制單元60根據感知信號S _E，進而發出的控制信號S _C控制酸鹼值調整液輸入端33開啟，以輸入酸鹼值調整液A。並可依據pH值分析儀50的連動，開啟/關閉控制酸鹼值調整液輸入端33。在一些實施例中，酸鹼值調整液輸入端33包含電磁閥65，電磁閥65電氣連接控制單元50，可受控制單元50的控制信號S _C之觸發，而開啟或關閉。

圖2為氨氮廢水處理設備第二實施例的單元示意圖。如圖2所示，氨氮廢水處理設備1包含生物兼氧反應槽10、ph值調整液儲存槽20、生物好氧反應槽30、曝氣組件35、固液分離槽40、pH值分析儀50、控制單元60、以及氨氮濃度分析儀70。在此，生物兼氧反應槽10、ph值調整液儲存槽20、生物好氧反應槽30、固液分離槽40、及pH值分析儀50與前述的說明大致雷同，在此不再贅述。

在第二實施例中，氨氮廢水處理設備1的曝氣組件35、pH值分析儀50、以及氨氮濃度分析儀70都與控制單元60電性連接。

曝氣組件35可以包含溶氧濃度偵測器及曝氣馬達，曝氣組件35電性連接控制單元60。曝氣組件35中的溶氧濃度偵測器可以偵測生物好氧反應槽30中的溶氧量，當生物好氧反應槽30中預處理廢水L ₁的溶氧量低於溶氧量臨界值時，曝氣組件35發送反饋信號S _F至控制單元60。控制單元60根據反饋信號S _F控制致動該曝氣組件35以增加生物好氧反應槽30中的預處理廢水L ₁的溶氧量。在一些實施例中，進一步地，生物好氧反應槽30中的預處理廢水L ₁的溶氧量臨界值，即最小溶氧量為2 mg/L。

如此，可以維持生物好氧反應槽30中的預處理廢水L ₁的溶氧量，來維持硝化菌為對預處理廢水L ₁中之氨氮的反應速度。然而，這僅為示例，而不限於此。例如，曝氣組件35本身也可以自行依生物好氧反應槽30中的預處理廢水L ₁的溶氧量而啟動，可以無須連接控制單元60。

另外，生物好氧反應槽30更包含回流輸出端36，回流輸出端36連接至生物兼氧反應槽10的回流輸入端17。氨氮濃度分析儀70分析處理廢水L ₂中的氨氮濃度，當氨氮濃度高於一臨界值時，氨氮濃度分析儀70產生警示信號S _W並送至控制單元60，控制單元60根據警示信號S _W控制處理廢水L ₂由回流輸出端36輸出至生物兼氧反應槽10，再次依序地進行生物兼氧、好氧硝化反應，以進一步去除處理廢水L ₂中的氨氮。控制單元60可以同時關閉輸入端11停止輸入氨氮廢水W _L。如此，可以避免含有過量氨氮濃度的廢水直接排出。

進一步地，在一些實施例中，輸入端11、處理廢水輸出端34及回流輸出端36分別包含電磁閥65，電磁閥65電氣連接控制單元60，電磁閥65能依據控制單元60發出之控制信號S _C來控制開啟或關閉。在此，控制單元60能依據氨氮濃度分析儀70的偵測值，選擇性進行批次地或連續式地進行氨氮廢水的處理。

在前述的實施例中，透過直接將含碳廢氣W _G通入生物好氧反應槽30中，透過其中的無機碳作為碳源以促進硝化菌的生長。如此，直接將含碳廢氣中的無機碳有效地循環使用，無須另外設置固碳的設備，而能達到固碳、降低二氧化碳排放，減少溫室效應的功能。同時，硝化菌更有利於使氨氮廢水W _L中的氨氮轉換為對環境較無害的含氮鹽類時。因此，能將同一事業體所產生的含碳廢氣，應用在氨氮廢水處理，一併解決了廢水處理及廢氣固碳的問題，更降低了整體所需的成本。

透過上述之詳細說明，即可充分顯示本創作之目的及功效上均具有實施之進步性，極具產業之利用性價值，完全符合專利要件，爰依法提出申請。唯以上所述僅為本創作之較佳實施例而已，當不能用以限定本創作所實施之範圍。即凡依本創作專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應屬於本創作專利涵蓋之範圍內，謹請 貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。

1‧‧‧氨氮廢水處理設備
10‧‧‧生物兼氧反應槽
11‧‧‧輸入端
13‧‧‧氮氣輸出端
15‧‧‧廢水輸出端
17‧‧‧回流輸入端
20‧‧‧ph值調整液儲存槽
30‧‧‧生物好氧反應槽
31‧‧‧廢水輸入端
32‧‧‧含碳廢氣通入端
33‧‧‧酸鹼值調整液輸入端
34‧‧‧處理廢水輸出端
35‧‧‧曝氣組件
36‧‧‧回流輸出端
40‧‧‧固液分離槽
41‧‧‧處理廢水輸入端
43‧‧‧汙泥輸出端
45‧‧‧處理水輸出端
50‧‧‧pH值分析儀
60‧‧‧控制單元
65‧‧‧電磁閥
70‧‧‧氨氮濃度分析儀
500‧‧‧廢棄水氣生成單元
A‧‧‧酸鹼值調整液
L‧‧‧處理水
L₁‧‧‧預處理廢水
L₂‧‧‧處理廢水
N‧‧‧氮氣
S‧‧‧汙泥
S_C‧‧‧控制信號
S_E‧‧‧感知信號
S_F‧‧‧反饋信號
S_W‧‧‧警示信號
W_L‧‧‧氨氮廢水
W_G‧‧‧含碳廢氣

圖1為氨氮廢水處理設備第一實施例的單元示意圖。 圖2為氨氮廢水處理設備第二實施例的單元示意圖。

Claims (10)

1. 一種氨氮廢水處理設備，包含： 一生物兼氧反應槽，包含一輸入端、一氮氣輸出端、及一廢水輸出端，該輸入端輸入一氨氮廢水，該生物兼氧反應槽中的複數個兼氧菌與該氨氮廢水進行一生物兼氧反應，而產生氮氣及一預處理廢水，並分別由該氮氣輸出端及該廢水輸出端輸出； 一ph值調整液儲存槽，儲存一酸鹼值調整液； 一生物好氧反應槽，包含一廢水輸入端、一含碳廢氣通入端、一酸鹼值調整液輸入端、以及一處理廢水輸出端，該廢水輸入端連接該生物兼氧反應槽，用以輸入該預處理廢水，該含碳廢氣通入端用以通入一含碳廢氣，該酸鹼值調整液輸入端連接該ph值調整液儲存槽，用以輸入該酸鹼值調整液，該生物好氧反應槽中的複數個硝化菌與該預處理廢水進行一好氧硝化反應，而生成一處理廢水後，由該處理廢水輸出端輸出；以及 一固液分離槽，包含一處理廢水輸入端，一處理水輸出端及一汙泥輸出端，該處理廢水輸入端連接該處理廢水輸出端，用以通入該處理廢水，該固液分離槽將該處理廢水分離成汙泥及處理水後，分別由該汙泥輸出端及該處理水輸出端輸出。
2. 如請求項1所述之氨氮廢水處理設備，更包含一pH值分析儀及一控制單元，該pH值分析儀分析該生物好氧反應槽中的該預處理廢水的一pH值，並在該pH值超過一反應範圍時發送一感知信號至該控制單元，該控制單元根據該感知信號控制該酸鹼值調整液輸入端開啟，以輸入該酸鹼值調整液。
3. 如請求項2所述之氨氮廢水處理設備，其中該反應範圍為pH值7.0至8.2。
4. 如請求項3所述之氨氮廢水處理設備，其中該反應範圍為pH值7.3至8.0。
5. 如請求項2所述之氨氮廢水處理設備，其中該酸鹼值調整液輸入端包含一電磁閥，該電磁閥電氣連接該控制單元。
6. 如請求項2所述之氨氮廢水處理設備，更包含一氨氮濃度分析儀，且該生物好氧反應槽更包含一回流輸出端，該回流輸出端連接至該生物兼氧反應槽，該氨氮濃度分析儀分析該處理廢水中的一氨氮濃度，當該氨氮濃度高於一臨界值時，該氨氮濃度分析儀產生一警示信號，該控制單元根據該警示信號控制該處理廢水由該回流輸出端輸出至生物兼氧反應槽，再次依序地進行該生物兼氧反應、及該好氧硝化反應，該控制單元同時關閉該輸入端停止輸入氨氮廢水。
7. 如請求項6所述之氨氮廢水處理設備，其中該輸入端、該處理廢水輸出端及該回流輸出端分別包含一電磁閥，該電磁閥電氣連接該控制單元。
8. 如請求項2所述之氨氮廢水處理設備，其中該生物好氧反應槽更包含一曝氣組件，該曝氣組件電性連接該控制單元。
9. 如請求項8所述之氨氮廢水處理設備，其中該曝氣組件偵測該生物好氧反應槽中之該預處理廢水的溶氧量，當該生物好氧反應槽中之該預處理廢水的溶氧量低於一溶氧量臨界值時，該曝氣組件發送一反饋信號至該控制單元，該控制單元根據該反饋信號控制致動該曝氣組件，以增加該生物好氧反應槽中之該預處理廢水的溶氧量。
10. 如請求項9所述之氨氮廢水處理設備，其中該預處理廢水中的該溶氧量臨界值為2 mg/L。