有色廢水的處理方法
2023-05-21 12:18:36
有色廢水的處理方法
【專利摘要】本發明涉及一種有色廢水的處理方法，包含有下列步驟：輸送廢水至初級澄清器以在廢水的液體中分離出固體；由初級澄清器輸送廢水至一厭氧反應裝置，廢水在厭氧反應裝置中循環；集收厭氧反應裝置的流出液，以及輸送流出液至嗜氧反應裝置；厭氧反應裝置及嗜氧反應裝置分別獨立包含有一種染料脫色菌混合物，染料脫色菌混合物以4∶2∶1的比例包含有糞腸球菌、梭形賴氨酸芽孢桿菌及Brevibacillus?panacihumi等菌種；厭氧反應裝置及嗜氧反應裝置分別獨立包含有生物膜培養基，生物膜培養基供加強染料脫色菌的包覆作用；由嗜氧反應裝置輸送流出液至二級澄清器後可去除固體物質。
【專利說明】有色廢水的處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種廢水的處理方法，特別涉及一種處理有色廢水的生物學方法。
【背景技術】
[0002]隨著都市化及工業化的發展，世界各地所生產的廢水量快速地增加。由於人們對於紡織產品需求的增加，紡織工業及其所生產之廢水按比例逐漸增長，已經成為全球嚴重環境汙染問題的主要來源之一。紡織工業中所使用的化學試劑具有非常多樣化的化學成分，包括無機化合物、聚合物及有機產物等。紡織廠在不同的生產步驟中產生的廢水具有高PH值、溫度、洗滌劑、油、懸浮和溶解的固體物質、分散劑、流平劑、毒性、非生物降解的物質、顏色及鹼度。一般而言，紡織工業所排放的廢水不易通過排放標準的限制，特別是因為廢水的溶解固體、鹽離子、PH值、化學需氧量(COD)、色度，以及有時侯含有重金屬等因素。
[0003]廢水中主要由染料產生的顏色被大眾公認為最不理想的排放因素。染料通常具有一個合成的起源(synthetic origin)以及複雜的芳香族分子結構,使其更穩定且難以被生物降解。紡織工業使用了約10000種不同的染料及顏料。隨著產業的大幅成長及人們對於色彩之要求，染料的使用量更是逐日成長。合成染料被廣泛應用於紡織、造紙、印刷等行業及印染廠。這些行業所排放的流出液含有高色度，將這些流出液排放入水體中會造成環境的破壞。由於染料可以顯著地減少光線的穿透性，因此會明顯影響水生生物的光合作用活動，並且由於染料中含有的芳香族化合物、金屬、氯化物等，可能使某些種類的水生生物具有毒性。
[0004]廢水中的染料可被以吸附、混凝、氧化及電化學方法等化學及物理方法所移除。舉例而言，美國5，360，551號專利揭露了一種含有高色度染劑的廢水的處理方法，其可去除廢水中90%以上的色度。該處理方法需要酸化廢水及添加陽離子混凝劑。而後，還原劑選擇性地被進一步添加入該廢水中，以進一步降低廢水中的色度，並產生至少為-200的氧化還原電位，一般而言，該氧化還原電位約在-400至-800之間。較佳的，該還原劑可為二亞硫磺酸鹽，或同時為重硫酸鹽及鹼金屬硼氫化物。
[0005]在另一個例子中，例如美國5，750，035號專利所揭露的一種由流出液中去除染料的處理程序，其包含以還原劑處理流出液、調整pH值至2至7的範圍、以電荷中和混合物處理流出液、二次調整其PH值、以及以選定的化學物質進行凝集等步驟。然而，在其所揭露的技術內容中，無論是物理或化學方法皆存在有許多缺點，例如:高耗能、大量的淤渣、以及所形成的副產物。
[0006]美國3，969，239號專利揭露一種巨胺分子(macroamine)聚合物,其為一種高分子量的混凝劑，以供對水體進行澄清、沉澱及脫色等處理。該聚合物只在汙水處理方法中作為混凝劑使用，以提供澄清、沉澱及脫色等功能。然而，上述的技術內容用於處理含有大量染料的有色廢水時並非十 分有效的。額外的處理方法需要將廢水的pH值調整至可接受的範圍內以供排放，或需要額外的回收步驟，以便由廢水中去除各種組成物。
[0007]因此，可由上述現有技術中發現，現今實需一種廢水處理系統，可將高色度的廢水進行脫色至可被接受的標準，以便排放到公共的排水系統中。此外，亦需要一種處理廢水的生物學方法，其可克服現有技術所存在的缺點，且能夠節省成本及無害於環境者。
【發明內容】
[0008]本發明的目的在於提供一種高色度的有色廢水的脫色方法，以將廢水脫色至可接受的標準，以供排放至一公共排水系統或例如:河、湖或海的水體中。
[0009]本發明的另一發明目的在於提供一種不使用化學方法的有色廢水的處理方法。
[0010]本發明的又一發明目的在於提供一種去除廢水的顏色的生物學方法。
[0011]本發明進一步的發明目的為提供一種有色廢水的處理方法，其低成本且無害於環境。
[0012]有鑑於此，上述發明目的可被本發明所揭露的技術手段所達成。本發明關於一種有色廢水的處理方法，包括以下步驟:輸送廢水至一初級澄清器以在該廢水的液體中分離出固體；由一初級澄清器輸送該廢水至一厭氧反應裝置，其中該廢水在該厭氧反應裝置中循環；在該厭氧反應裝置中收集流出液，以及輸送流出液至一嗜氧反應裝置；其中該厭氧反應裝置及該嗜氧反應裝置分別包含有一種染料脫色菌混合物，該染料脫色菌混合物以4:2:1 (體積比)的比率包含有糞腸球菌 、梭形賴氨酸芽孢桿菌及Brevibacillus panacihumi等菌種；其中該厭氧反應裝置及該嗜氧反應裝置分別包含有一生物膜培養基，該生物膜培養基是供加強染料脫色菌的包覆作用；由該嗜氧反應裝置輸送流出液至一二級澄清器後可去除所包含的固體。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明有色廢水處理方法的流程圖；
[0014]圖2a為本發明中柯士莫球的前側視圖；
[0015]圖2b為本發明中柯士莫球的上側視圖；
[0016]圖2c為本發明中柯士莫球的等角視圖。
[0017]附圖標記說明:110-初級澄清器；120_第一缸體；121_第一傳感器；130_厭氧反應裝置；131-循環泵；140-第二缸體；141-第二傳感器；150-嗜氧反應裝置；160-鼓風機；170- 二級澄清器；200_複數柯士莫球。
【具體實施方式】
[0018]以下揭露本發明的具體實施例，但應理解的是，其僅為本發明的其中一種實施例，其可以各種不同的方式實施。因此，所揭露的具體結構及功能細節僅做為支持申請專利範圍的基礎，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
[0019]本文中所述的「可」，其代表可行的意思(具有實施上的可行性)，而非強迫性的(意指必須)。以此類推，本文中所述的「包括」、「包含」，即代表包括但不限定。[0020]再者，所述的量詞「一」，其代表「至少一」；以及所述的量詞「複數」，其代表了一個或一個以上。
[0021]在本文中所使用的術語，其為本領域技術人員所能了解的含義。為了便於參照，各圖式中使用了共同的組件符號描述圖中具有相同或類似功能的組件。本發明的技術特徵是配合圖1至圖2c共同記載。
[0022]本發明為一種有色廢水的處理方法，包含有下列步驟:
[0023]輸送廢水至一初級澄清器110，以在廢水的液體中分離出固體；
[0024]由初級澄清器110輸送廢水至一厭氧反應裝置130，其中廢水在厭氧反應裝置130中循環；
[0025]集收厭氧反應裝置130的流出液，以及輸送流出液至一嗜氧反應裝置150 ；
[0026]其中厭氧反應裝置130及嗜氧反應裝置150分別獨立包含有一染料脫色菌混合物，染料脫色菌混合物以4:2:1的比例(體積比)包含有糞腸球菌、梭形賴氨酸芽孢桿菌及Brevibacillus panacihumi ；
[0027]其中厭氧反應裝置130及嗜氧反應裝置150分別獨立包含有一生物膜培養基，生物膜培養基供加強染料脫色菌的包覆作用；
[0028]令流出液由嗜氧反應裝置150流動至二級澄清器170後，可去除所包含的固體。
[0029]在本發明有色廢水的處理方法的較佳實施例中，廢水分別在厭氧反應裝置130及嗜氧反應裝置150中為由低處流向高處。
[0030]在本發明有色廢水的處理方法的較佳實施例中，廢水是以一循環泵131在厭氧反應裝置130中循環。
[0031]在本發明有色廢水的處理方法的較佳實施例中，厭氧反應裝置130及嗜氧反應裝置150中的染料脫色菌混合物的體積分別為廢水總體積的至少10%。
[0032]在本發明有色廢水的處理方法的較佳實施例中，該生物膜培養基包含有複數柯士莫球(cosmo ball)。
[0033]在本發明有色廢水的處理方法的較佳實施例中，該生物膜培養基包含有一塑料基材，該塑料基材選自聚乙烯或聚丙烯基材料。
[0034]在本發明有色廢水的處理方法的較佳實施例中，嗜氧反應裝置150的含氧量範圍在0.5至5暈克/升之間。
[0035]下述為具有本發明的各種優點的有色廢水的處理方法的實施例，其可被更容易地理解。應理解的是，下述實施 例僅作為說明，而不應被以任何方式解釋為本發明的限制條件。
[0036]實施例:
[0037]請參閱圖1所示，為本發明有色廢水的處理方法的流程圖。廢水是由工廠所排放，尤指由紡織工廠或相關的產業工廠所排放。廢水被輸送至一初級澄清器110，以在廢水的液體中分離出固體；廢水中包含有染料或其它種類的著色劑。廢水中的固體沉澱後即由初級澄清器110的閥門處排出。
[0038]初級澄清器110中的廢水隨後流入至一第一缸體120中，廢水再由第一缸體120經由一第一泵浦流入至一厭氧反應裝置130中。第一缸體120上設置有一第一傳感器121，第一傳感器121用於限制第一缸體120中的廢水儲存量。厭氧反應裝置130上連接設有一循環泵131，當厭氧反應裝置130中充滿廢水後，循環泵131即被啟動，以將廢水在厭氧反應裝置130中循環流動。
[0039]厭氧反應裝置130的流出液被集收至一第二缸體140中，並由該第二缸體140處經由一第二泵浦輸送至一嗜氧反應裝置150中。第二缸體140上設有一第二傳感器141，第二傳感器141用於限制該第二缸體140中的流出液儲存量。嗜氧反應裝置150連接有一鼓風機160，鼓風機160供氧至嗜氧反應裝置150。較佳地，嗜氧反應裝置150中的氧含量範圍在0.5至5毫克/升之間。
[0040]本發明中所使用的染料脫色菌包含有糞腸球菌(Enterococcus faecalis)、梭形賴氨酸芽抱桿菌(Lysinibacillus fusiformis)及 Brevibacillus panacihumi,並分別以平板塗布法(spread plate method)分別獨立隔離。該染料脫色菌將生長至成為一種混合物，其以4:2:1的比例包含糞腸球菌(Enterococcus faecalis)、梭形賴氨酸芽孢桿菌(Lysinibacillus fusiformis)及 Brevibacillus panacihumi,染料脫色菌混合物分別設置於厭氧反應裝置130及嗜氧反應裝置150中，而後分別位於厭氧反應裝置130及嗜氧反應裝置150中的廢水是由低處朝向高處流動。厭氧反應裝置130及嗜氧反應裝置150中的染料脫色菌混合物的體積分別為廢水總體積的至少10%。厭氧反應裝置130及嗜氧反應裝置150中的染料脫色菌混合物分別適應厭氧反應裝置130及嗜氧反應裝置150中的環境，以有效地在有色廢水中脫色、降解、分解其有機汙染物。該染料脫色菌混合物的使用可使有色廢水的生物處理方法過程中的化學物質使用量降至最低或者完全不使用，且將殘渣的產出最小化，以及具有明顯提升水質的潛在用途。
[0041]在本發明的較佳實施例中，該厭氧反應裝置130及該嗜氧反應裝置150分別獨立包含有一罩體，該兩罩體分別吊掛在該厭氧反應裝置130及該嗜氧反應裝置150的中央處，以供支撐生物膜培養基。該生物膜培養基包含有一塑料基材，塑料基材由選自含有聚乙烯或聚丙烯基材料的群組的材質所構成，以通過此巨觀結構的包覆增強染料脫色菌混合物的生物量濃度。
·[0042]在本發明的較佳實施例中，該生物膜培養基包含有複數柯士莫球(cosmo ball)(現有，可通過購買得到)。請配合參閱圖2a、2b及2c所示，該等柯士莫球200的表面上設有複數孔洞。柯士莫球200重量輕且可漂浮在水上，因此可在需要時容易地被移除或清理。柯士莫球200作為一種載體材料，以增加其接觸的表面積，並提供生物學活動的較長接觸時間。
[0043]有色廢水的處理:
[0044]當該廢水由初級澄清器110以泵浦加壓輸送至該厭氧反應裝置130中，廢水總體積的至少10%體積的染料脫色菌混合物被添加至厭氧反應裝置130中。較佳的，未處理過的廢水所呈現的初始顏色數值範圍在700至1000ADMI值之間。循環泵131用於循環廢水，進而令染料脫色菌混合物與廢水均勻混合。在兩日或三日後，生物膜培養基即位在該複數柯士莫球200的表面上。所述的生物膜由細胞外的聚合物所組成，該細胞外的聚合物是由染料脫色菌混合物所產生且在水生環境中的固體表面上生長。
[0045]在一個月後，位於厭氧反應裝置130中的廢水在處理後去除至少60%的顏色。在其中一實施例中，厭氧反應裝置130可作為兼性需氧的厭氧反應裝置。
[0046]在厭氧或兼性需氧的厭氧狀態中，厭氧反應裝置130或兼性需氧的厭氧反應裝置在處理廢水後會產生芳香胺。然而，芳香胺被發現較原先的染料或著色劑更具毒性。
[0047]厭氧反應裝置130中的流出液被以泵浦加壓輸送至嗜氧反應裝置150中，以進一步去除流出液中的顏色。位在嗜氧反應裝置150內流出液的總體積的至少10%體積的染料脫色菌混合物被添加至嗜氧反應裝置150中。生物膜形成在嗜氧反應裝置150中複數柯士莫球200的表面上。在嗜氧狀態中，胺類立即地生物轉化biotransform為可自然分解的化合物。在嗜氧反應裝置150中，產物已被以高效液相色譜分析法(HPLC)以及液相色譜法-質譜聯用(LC-MS)檢測為己二烯酸(muconic acid)、α-酮戍二酸(a-ketoglutarate)及乳酸(lactic acid)。這些產物可被進一步降解或礦化，以幫助細菌生長及細胞代謝。嗜氧反應裝置150在後續處理中呈現的色度為370ADMI值，且可延伸其周期以取得較佳的脫色效果。位於嗜氧反應裝置150中的流出液隨後被輸送至二級澄清器170以去除其中的固體，並在達到可排放標準後排入公共的排水系統中，集水區的色度是100ADMI值，非集水區的色度是200ADMI值。
[0048]雖然本發明已揭露特定實施例及圖式，但對於本領域技術人員利用上述揭示及權利要求作出許多變化或改良，仍屬於本發明的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種有色廢水的處理方法，其特徵在於，包含有下列步驟: 輸送廢水至一初級澄清器110，以在該廢水的液體中分離出固體； 由該初級澄清器110輸送該廢水至一厭氧反應裝置130，其中該廢水在該厭氧反應裝置130中循環； 集收該厭氧反應裝置130的流出液，以及輸送流出液至一嗜氧反應裝置150 ； 其中該厭氧反應裝置130及該嗜氧反應裝置150分別包含有一染料脫色菌混合物，該染料脫色菌混合物以4:2:1的比例包含有糞腸球菌(Enterococcus faecal is)、梭形賴氨酸芽抱桿菌(Lysinibacillus fusiformis)及 Brevibacillus panacihumi ； 其中該厭氧反應裝置130及該嗜氧反應裝置150分別包含有一生物膜培養基，該生物膜培養基是供加強染料脫色菌的包覆作用； 令流出液由該嗜氧反應裝置150流動至二級澄清器170後，是可去除固體物質。
2.如權利要求1所述的有色廢水的處理方法，其中該廢水分別在該厭氧反應裝置130及該嗜氧反應裝置150中為由低處流向高處。
3.如權利要求1所述的有色廢水的處理方法，其中該廢水是以一循環泵131在該厭氧反應裝置130中循環。
4.如權利要求1所述的有色廢水的處理方法，其中該厭氧反應裝置130及該嗜氧反應裝置150中的染料脫色菌混合物的體積分別為廢水總體積的至少10%。
5.如權利要求1所述`的有色廢水的處理方法，其中該生物膜培養基包含有複數柯士莫球。
6.如權利要求1所述的有色廢水的處理方法，其中該生物膜培養基包含有一塑料基材，該塑料基材由選自於聚乙烯或聚丙烯基材料所組成的群組所構成。
7.如權利要求1所述的有色廢水的處理方法，其中該嗜氧反應裝置150的含氧量範圍在0.5至5暈克/升之間。
【文檔編號】C02F9/14GK103864262SQ201310211111
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年5月30日 優先權日:2012年12月17日
【發明者】普特力瑞薩林阿布杜爾瑞薩克, 羅哈尼哈辛, 艾日尼愛德力斯, 雷克米阿布杜爾瑞曼, 扎哈瑞伊布瑞汗, 瑞哈尼麥特甘尼 申請人:馬來西亞標準與工業研究公司, 專業管理技術(馬)有限公司, 馬來西亞博特拉大學, 馬來西亞理工大學, 馬來西亞國民大學