廢水處理方法
【技術領域】
[0001]本發明有關一種廢水處理技術，特別是指一種可以有效將復雜的有機物質如碳水化合物、蛋白質、脂質、纖維素等大分子有機物質被細菌進行代謝作用的廢水處理方法。
【背景技術】
[0002]水體在自然狀態中，有一定的空氣溶解到水中，是支持水中生物呼吸的主要來源，其中最重要的指數是溶解氧(DO)，外來物質進入水體后，可以被微生物分解，被溶解氧氧化，這都要消耗一定的溶解氧，這屬于水體的“自凈能力”，如果外來物質太多，溶解氧被完全消耗，就是超過了水體的自凈能力，水中生物會因缺氧窒息死亡或中毒。
[0003]造成水污染的外來物質很多，包括有機污染物、重金屬、清潔劑、廚余等；因污染物進入水體后，呈現的是綜合變化，因此選定較重要的特性指標，包括代表有機污染物多寡的生化需氧量(B1chemical Oxygen Demand, BOD)、化學需氧量(Chemical OxygenDemand, COD)等為質量評估基礎。
[0004]其中，水體中能被氧化的物質在規定條件下進行化學氧化過程中所消耗氧化劑的量，以每升水樣消耗氧的毫克數表示，通常標記為COD ;化學需氧量(COD)檢驗原則上2小時就測出結果，相較于生化需氧量(BOD)需5日的檢測時間相差甚多，因此COD常作為有機性工業廢水污染的重要指標。
[0005]在現行法律規范下，許多產業的廢水處理場須增設高級廢水處理單元才能達到現行的放流水標準，在廢水處理時，廢水中經常含有一種以上的有機物，當有機化合物存在時，其氧化機制可采用氫氧自由基的加成或氫原子奪取。
[0006]已知“分頓法(Fenton) ”的氧化反應程序(H202/Fe2+)可利用過氧化氫與亞鐵離子于酸性條件下反應，衍生具強氧化能力的氫氧自由基(.0H)氧化有機物，亞鐵離子被氧化成三價鐵離子，故Fenton氧化反應程序同時兼具氫氧自由基氧化與鐵鹽混凝雙重功能，是目前被認為可用來氧化有機化合物相對較為有效、簡單且經濟的方法之一。
[0007]研究時指出，增加亞鐵劑量將使COD和色度去除率提高，氧化反應決定于亞鐵離子與溫度，若以Fenton法處理人工染整廢水與實廠二級出流水指出過量亞鐵將于混凝階段有再溶出現象，使COD及色度去除率降低。
[0008]過氧化氫為Fenton氧化反應程序中(.0Η)主要來源，固定亞鐵離子添加量，亞鐵離子與等莫耳過氧化氫反應生成等量(.0Η)，當過氧化氫添加量高于亞鐵離子時，殘留過氧化氫可與反應過程中所生成的三價鐵進行反應生成亞鐵。
[0009]當過氧化氫添加過多時，亦會競爭(.0Η)而降低有機物氧化能力。于Fenton系統中[Fe2+]〈〈 [H2O2]時，Fenton法所產生的氫氧自由基會與過氧化氫反應產生(Η00.)及一系列反應，最后(Η00.)會被Fe3+氧化而釋出氧分子，過量的過氧化氫殘余，將消耗COD分析用的氧化劑重鉻酸鉀(K2Cr2O7)造成COD值增加。
[0010]因此，針對上述氧化還原反應特性，如何提供一種可以有效將復雜的有機物質如碳水化合物、蛋白質、脂質、纖維素等大分子有機物質被細菌進行代謝作用的廢水處理方法，進而達到降解COD的目的，長久以來一直是學術界及產業界所亟欲解決的課題。
【發明內容】
[0011]本發明即在提供一種可以有效將復雜的有機物質如碳水化合物、蛋白質、脂質、纖維素等大分子有機物質被細菌進行代謝作用的廢水處理方法。
[0012]本發明的廢水處理方法，基本上包括下列兩種基本操作型態。
[0013]本發明第一種基本操作型態的廢水處理方法，基本上包括下列步驟:(a)提供一酸化槽，且于該酸化槽中加入供用以產生水解酸化反應的水解自主化菌；(b)提供一發酵槽，且于該發酵槽中加入用以產生分解乙酸反應的醋酸化甲烷生成菌；(C)將經過分頓法氧化反應后的廢液導入該酸化槽中，并停留預定的時間，使對廢液進行水解酸化處理；(d)將經該酸化槽完成水解酸化處理的廢液導入該發酵槽中，并停留預定的時間，使對廢液進行甲烷化處理；(e)將經該發酵槽完成甲烷化處理的廢液導入一沉淀槽中，并停留預定時間，使廢液中的污泥沉淀后，即可分別將經過處理的廢液及污泥分開進行后續的排放處理。
[0014]本發明在上揭第一種基本操作型態下，可由酸化槽及發酵槽構成一兩項式厭氧發酵消化系統，首先將含有機物的廢液導入酸化槽中，利用酸化槽中的水解酸化菌進行水解酸化處理，于水解過程中將復雜的有機物質如碳水化合物、蛋白質、脂質、纖維素等大分子有機物質，經由水解菌或發酵菌(fermentative bacteria)分泌細胞外酵素(extracellular enzymes)分解大分子物質變成小分子物質，以利有機物質被細菌進行代謝作用；于酸化過程中將溶解性有機物被酸化菌轉換成有機酸、乙醇、氫及二氧化碳等，產氫1乙酸生成菌(hydrogen-producing acetogenic bacteria)主要將有機酸、醇類轉換成醋酸及H2。接著，完成水解酸化后的廢液再導入發酵槽中，用醋酸化甲烷生成菌(aceticlastic methanogens)分解乙酸形成 CH4 及 CO2 來降解 C0D。
[0015]本發明第二種基本操作型態的廢水處理方法，基本上包括下列步驟:(a)提供一透過分頓法進行氧化反應的分頓法廢水處理設備；(b)提供一酸化槽，且于該酸化槽中加入供用以產生水解酸化反應的水解自主化菌；(C)提供一發酵槽，且于該發酵槽中加入用以產生分解乙酸反應的醋酸化甲烷生成菌；(d)將有機廢水導入該分頓法廢水處理設備進行氧化反應；(e)將經該分頓法廢水處理設備完成氧化反應后的廢液導入該酸化槽中，并停留預定的時間，使對廢液進行水解酸化處理；(f)將經該酸化槽完成水解酸化處理的廢液導入該發酵槽中，并停留預定的時間，使對廢液進行甲烷化處理；(g)將經該發酵槽完成甲烷化處理的廢液導入一沉淀槽中，并停留預定時間，使廢液中的污泥沉淀后，即可分別將經過處理的廢液及污泥分開進行后續的排放處理。
[0016]本發明在上揭第二種基本操作型態下，可由酸化槽及發酵槽構成一兩項式厭氧發酵消化系統，首先由分頓法廢水處理設備對有機廢水進行氧化反應處理，接著將經過分頓法廢水處理設備完成氧化反應后的廢液導入酸化槽中，利用酸化槽中的水解酸化菌進行水解酸化處理，于水解過程中將復雜的有機物質如碳水化合物、蛋白質、脂質、纖維素等大分子有機物質，經由水解菌或發酵菌(fermentative bacteria)分泌細胞外酵素(extracellular enzymes)分解大分子物質變成小分子物質，以利有機物質被細菌進行代謝作用；于酸化過程中將溶解性有機物被酸化菌轉換成有機酸、乙醇、氫及二氧化碳等，產氫1乙酸生成菌(hydrogen-producing acetogenic bacteria)主要將有機酸、醇類轉換成醋酸及h2。接著，完成水解酸化后的廢液再導入發酵槽中，用醋酸化甲烷生成菌(aceticlastic methanogens)分解乙酸形成 CH4 及 CO2 來降解 C0D。
[0017]在上揭兩種基本操作型態下，所述酸化槽的操作溫度控制在常溫；ph值為4?5 ;水力停留時間為5天。
[0018]在上揭兩種基本操作型態下，所述發酵槽的操作溫度控制在55°C ；ph值為7?8 ;水力停留時間為5天。
[0019]具體而言，本發明所揭露的廢水處理方法，可提供一兩項式厭氧發酵消化系統，有效將有機廢液當中復雜的有機物質如碳水化合物、蛋白質、脂質、纖維素等大分子有機物質，經由水解菌或發酵菌(fermentative bacteria)分泌細胞外酵素(extracellularenzymes)分解大分子物質變成小分子物質，以利有機物質被細菌進行代謝作用，并且進一步以甲燒化處理，使用醋酸化甲燒生成菌(aceticlastic methanogens)分解乙酸形成CH4及CO2,達到降解COD的功效。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明第一種基本操作型態的步驟流程圖。
[0021]圖2為本發明第一種基本操作型態下廢液的流向示意圖。
[0022]圖3為本發明第二種基本操作型態的步驟流程圖。
[0023]圖4為本發明第二種基本操作型態下廢液的流向示意圖。
[0024]圖號說明:
[0025]10酸化槽
[0026]20發酵槽
[0027]30沉淀槽
[0028]40分頓法廢水處理設備。
【具體實施方式】
[0029]本發明主要提供一種可以有效將復雜的有機物質如碳水化合物、蛋白質、脂質、纖維素等大分子有機物質被細菌進行代謝作用的廢