申请日2003.07.23
公开(公告)日2005.01.26
IPC分类号C02F9/14; C02F9/02
摘要
一种结合沉降、过滤及生物接触曝气机制的水处理设备，其包含至少一具有沉淀污泥用的漏斗底座及过滤槽的污水过滤机，和至少一圆筒状沉淀池，以实施沉降、过滤，以及至少一具有水上和水下生物膜接触部的曝气池，以进行合并快速过滤与生物接触曝气的原水或废水处理。本发明的水处理设备处理速度快，处理量大，产生的污泥量既少又能直接当做有机肥料使用。
権利要求書
1.一种水处理设备，其至少包含一过滤单元及一生物接 触曝气单元，其特征在于：
该过滤单元至少包含一具有一沉淀污泥的漏斗底座和 一过滤槽的快速净水过滤机;
该生物接触曝气单元至少包括一由至少一水下生物膜 接触部和至少一水上生物膜接触部所组成的生物接触曝气 池。
2.如权利要求1所述的水处理设备，其特征在于：
该水处理设备更包括有一沉淀单元，该沉淀单元至少包 含一具有圆筒状本体的沉淀池，且于该本体内至少设有一刮 泥装置。
3.如权利要求1或2所述的水处理设备，其特征在于：
在该过滤单元及生物接触曝气单元、沉淀单元的前方分 别加设一拦泥栅。
4.如权利要求1或2所述的水处理设备，其特征在于：
该生物接触曝气池至少包含一个由水下生物膜接触部 与水上生物膜接触部共同组成的曝气槽。
5.如权利要求1或2所述的水处理设备，其特征在于：
该水下生物膜接触部的滤材是塑料材料。
6.如权利要求1或2所述的水处理设备，其特征在于：
该水上生物膜接触部的滤材是木材材料。
7.如权利要求2所述的水处理设备，其特征在于：
该沉淀池的圆筒状本体底部设有一环状U型导泥沟。
8.如权利要求7所述的水处理设备，其特征在于：
具有一设在该沉淀池顶处的集泥槽及连通该集泥槽到 沉淀池底部的吸泥管。
9.一种水处理程序，其利用上述权利要求1至8项中任一 项的水处理设备而实施净水处理的程序。
10.一种水处理设备用的生物接触曝气单元，其特征在 于至少包含一由水下生物膜接触部和水上生物膜接触部所 组成的曝气池，且该水上生物膜接触部为使藻类生长，借以 增加待处理水的溶氧量。
11.如权利要求10所述的生物接触曝气单元，其特征在 于：
该曝气池的水下生物膜接触部是利用一气瀑产生装置 自该曝气池底供给空气做为溶氧来源，而该水上生物膜接触 部则以设在该曝气池顶的洒水装置送出待处理水，借以在待 处理水接触该水上生物膜接触部前与空气接触而获得溶氧 源。
12.如权利要求10所述的生物接触曝气单元，其特征在 于：
该水下生物膜接触部滤材是塑料材料，而该水上生物膜 接触部滤材是木材材料。
13.如权利要求11所述的生物接触曝气单元，其特征在 于：
该水下生接触滤材为一种蜂巢式生物膜，而该水上生物 膜接触滤材则为一种板条状生物膜。
14.如权利要求10所述的生物接触曝气单元，其特征在 于：
该水上生物膜接触部是设在水面上50～100公分。
15.一种水处理设备用沉淀池单元，其特征在于其具有 一圆筒状本体，及一架设在该本体上持续循环转动的刮泥装 置，且该圆筒状本体底部设有一环状的集泥用U型导泥沟。
16.如权利要求15所述的水处理设备用沉淀池单元，其 特征在于：
该圆筒状本体进一步设有一自底部中央向上延伸的柱 体以供该刮泥装置架设于其上，并以该柱体为枢转支点。
17.如权利要求16所述的水处理设备用沉淀池单元，其 特征在于：
进一步在该柱体近池顶处设有一环绕该柱体漏斗状集 泥槽，借以将污泥收集在池顶。
18.如权利要求17所述的水处理设备用沉淀池单元，其 特征在于：
进一步于该圆筒状本体侧壁与集泥槽间设有一环状挡 流板。
说明书
水处理设备及使用该水处理设备的水处理程序
【技术领域】
本发明涉及一种水处理设备，特别是涉及一种结合沉降 、过滤与生物接触曝气机制的水处理设备及净水程序。
【背景技术】
通常实施原水、污水或废水处理的目的不外乎净化水质 使其符合生饮标准，或放流标准。前者无论水源为例如海洋 、河川、井水或雨水等，一般均采用逆渗透法做为净水手段 。后者则视待处理的污、废水来源而可采用厌氧的化学处理 法，及好氧的活性污泥法与生物接触曝气法等，或其组合以 达到所要求的放流标准;例如畜牧场污水、废水的处理经常 合并使用化学混凝沉降法与活性污泥法或生物接触曝气法。
然而，无论以逆渗透法净化原水，或以化学混凝沉降法 处理各种生产事业的污水、废水，虽然都可以达到相当程度 的净水效果，却都必须使用化学药剂，在长期的大量处理过 程中，都会消耗大量药品，亦造成所产生的污泥量多且其中 残留化学药剂而可能具有毒性，所以无法直接当作有机肥料 使用，亦不宜直接掩埋，而必须进一步做处理，导致处理成 本的增加。此外，上述方法净化水质的效率相当有限，以逆 渗透法为例，经过处理可供生饮的出水量只有达入水量的 30%左右，产生的废水加重比值则达70%左右。
另外，活性污泥法虽然具有对环境较友善以及基质混合 均匀、操作弹性佳和设备成本低等优点，然而因其污泥在处 理过程中相当程度地膨胀且量多，所以需对膨胀的污泥做减 容积处理，不利于处理大量污水、废水的操作。至于改良活 性污泥法而成的生物接触曝气法相对的有生物相丰富、污泥 量少且易沉降的优点，却有接触滤材易阻塞、操作缺乏弹性 等问题。
虽然已有合并活性污泥法与生物接触曝气法以处理屠 宰场污水、废水的方式被提出，亦获得相较于单纯的活性污 泥法可以减少约1/3的污泥量，然而在大量处理时，所产生 的污泥量仍然相当扰人，需有进一步减少污泥容积的操作。 因此，现有的水处理设备受到产生大量待进一步处理污泥的 限制，所配置的沉淀池最多只能处理500～2000公吨的水，规 模多少受到限制。
而，逆渗透法虽然处理的原水相对含杂质少或受污染程 度较轻，但是，以河水、井水为例，在前处理阶段就需先经 过除砂石与异物、杀菌、除氯和凝集沉淀、除浊等步骤。此 外，受到工业放流水及空气污染的影响，该等原水中亦含有 许多的重金属，所以原水为海水，其中除含盐以外，汞和铅 等金属的含量亦高，而这些都是长期无法经由逆渗透而被除 去的。
【发明内容】
本发明的主要目的是在提供一种处理速度快，处理量大 ，产生的污泥量既少又能直接当做有机肥料使用，同时所能 处理的水源种类广泛的水处理设备。
为达成上述目的，本发明提供一种水处理设备，其至少 包含一过滤单元及一生物接触曝气单元，其特征在于：
该过滤单元至少包含一具有一沉淀污泥的漏斗底座和 一过滤槽的快速净水过滤机;该生物接触曝气单元至少包括 一由至少一水下生物膜接触部和至少一水上生物膜接触部 所组成的生物接触曝气池。
所述的水处理设备，其特征在于：
该水处理设备更可包括有一沉淀单元，该沉淀单元至少 包含一具有圆筒状本体的沉淀池，且其具有至少一循环运转 的刮泥装置。
本发明的水处理设备，以一过滤单元、一生物接触曝气 单元和一沉淀单元组合成一种结合沉降。过滤与生物接触曝 气机制的水处理设备，上述生物接触曝气池借其所具有的水 上生物膜接触部，以增加待处理水的溶氧量，使得流至水下 生物膜接触部的微生物获得更高的供氧量，有利于微生物培 养及微生物分解水中所溶解的杂质效率。
再者，上述生物接触曝气单元可进一步具有一气瀑产生 装置，是利用一鼓风机打入空气，使其由设在该等生物接触 曝气池底的气瀑出口送气而形成由下向上升的气瀑，借以增 加各该生物接触曝气池水下接触部的溶氧量。
本发明水处理设备中，是以该过滤单元及/或沉淀单元 取代一般处理原水所使用的含化学药剂的前处理池与砂滤 机等设备，或处理污水、废水所使用的化学处理池及/或活 性污泥池等，而成为一种完全不使用化学药剂的水处理设备 。
本发明污泥过滤单元中所使用的快速净水过滤机为一 种现有的结构。利用该快速净水过滤机可以使待处理水在此 单元中同时进行沉淀与过滤作用，也就是其中的污泥先沉淀 在该漏斗底座，经过该初步沉淀作用后，上层水进入过滤槽 滤除悬浮杂质，从而减轻后续接触曝气处理的有机负荷。
而，为维持快速净水过滤机中滤纱的有效过滤功能，本 发明除可自动定时逆洗时间外，于其上可进一步加装一超音 波振荡装置90，借以在逆洗过滤槽的清洗程序中配合超音波 振荡作用，快速而有效率地清洗过滤槽中的滤纱。
本发明提供的一种水处理设备用的生物接触曝气单元， 其特征在于至少包含一由水下生物膜接触部和水上生物膜 接触部所组成的曝气池，且该水上生物膜接触部为使藻类生 长，借以增加待处理水的溶氧量。
另，本发明生物接触曝气单元可以视待处理水水源而由 一个或一个以上的生物接触曝气池组成，其中各生物曝气池 可由一前曝气槽和一后曝气槽构成一组，且二者可相为同或 不同，但是至少其中一槽同时包括水上生物膜接触部和水下 生物膜接触部。
上述水上生物膜接触部的接触滤材不浸入水中，而水下 生物膜接触部的接触滤材则完全浸在水里。该水上生物膜接 触部采用适合藻类附着生长的PP、PE或木质滤材，以木质 滤材较佳;另外，在滤材上方设置复数个喷水头，借以使待 处理水在从喷水头被喷出至接触该木质滤材的过程间，先接 触空气进行第一阶段溶氧;及至接触木质滤材时，水中所含 有的氧化物可提供藻类生长所需，再利用藻类的光合作用产 物进一步使流经该木质滤材的水进行第二阶段溶氧;如此， 就可使流入水下生物膜接触部的待处理水有较高的溶氧量。 再者，该水上生物膜接触部以使木质滤材距离水下生物膜接 触部的水面约50cm～100cm为宜。另，水下生物膜接触部 是采用PP、PE、PVC等塑料质滤材或木质滤材，并以气瀑生 成装置增加溶氧量。
本发明的一种水处理设备用沉淀池单元，其特征在于其 具有一圆筒状本体，及一架设在该本体上持续循环转动的刮 泥装置，且该圆筒状本体底部设有一环状的集泥用U型导泥 沟，借以有效地清除池底污泥。
此外，上述沉淀池圆筒状本体进一步设有一自池底中央 向上延伸的柱体以供上述刮泥装置架设于其上，做为枢转支 点。再者，该柱体在近池顶处并设有一环绕该柱体的漏斗状 集泥槽，供将沉淀出的污泥收集在池顶，借以避免其受刮泥 器转动的干扰再度分散至水中，如此就可提高池淀池的除泥 效率。而，为了防止进入沉淀池的水流干扰沉淀池的圆筒状 本体内所进行的沉淀作用，该圆筒状本体内，集泥槽的外围 ，进一步可设有一环状挡流板。
由于本发明水处理设备是使用物理性的过滤。沉淀与生 物性的接触曝气除泥，过程中并未使用活性污泥池，而且因 本发明所使用的快速净水过滤机在滤除悬浮杂质的同时也 造成自然存在待处理水中的微生物大量流失，因此在新启用 的水处理设备中，曝气池中微生物的来源是由第一批次的待 处理水经多日曝气加速培养而得，其后，则除曝气池培养外 ，尚可将沉淀池所排出的污泥部分回流至曝气池以提高微生 物的浓度。因此，本发明生物接触曝气阶段所使用的微生物 将视待处理水的来源而定，也就是一般的活性污泥中常见微 生物，如草履虫(Paramecium aurelia)、卑怯管叶虫 (Trachelophyllum pusillum)、有肋楯纤虫(Aspidisca costata)、 小口钟虫(Vor-ticella microstoma)、褶累枝虫(Epistylis plicatilis)、沟钟虫(Vorticella convallaria)、游仆虫(Euplotes patella)、集盖虫(Opercularia coarctata)、钩刺斜管虫 (Chilodonella uncina-ta)、裸口目(Hemiophrys fusidens)、白钟 虫(Vorticella al-ba)、螅状独缩虫(Carchcesium polypinum)、 游仆虫(Euplotes mocbiusi)、草履虫(Paramecium trichium)、游 仆虫(Euplotes affinis)、斜管虫(Chilodonella cucullulus)、全 毛虫(Drepano-monas revoluta)、钟形虫(Varticella striata revoluta)、豆形虫(Colpidium colpoda)及小型鞭毛虫等。其中 ，在海水淡化处理时以使用小型鞭毛虫、全毛虫、斜管虫、 裸口目、白钟虫、熄状独缩虫、游仆虫、草履虫、游仆虫、 卑怯管叶虫等做为生物接触曝气处理菌种为佳;而在污水、 废水净化处理中则以使用一般的活性污泥微生物为佳，例如 卑怯管叶虫、有肋楯纤虫、小口钟虫、沟钟虫、集盖虫、钩 刺斜管虫、熄状独缩虫、钟形虫、豆形虫、红虫等。
本发明水处理设备可依待处理水的来源而将快速污泥 过滤单元、生物接触曝气单元及污泥沉淀单元做不同组数与 安装顺序的组合，亦可视需要而增设例如，拦污栅以除去待 处理水中中大型杂质和油质等，或污泥脱水机以降低污泥体 积。举例而言，当待处理水的水源为海水时，可将一第一快 速过滤机、至少一组包含水下生物膜接触部和水上生物膜接 触部的曝气池、一圆筒状沉淀池、一污泥脱水机和一第二快 速净水过滤机依序连结而构成一海水处理设备。另外，若待 处理水为家庭污水时，可在前述海水处理设备第一快速过滤 机前加装一拦污栅而构成民生污水处理设备;亦可以将一拦 污栅、一第一圆筒状沉淀池、至少一组包含水下生物膜接触 部和水上生物膜接触部的曝气池、一第二圆筒状沉淀池、一 污泥脱水机和一第二快速净水过滤机依序连结而构成工业 污水、废水处理设备。
由于本发明水处理设备是使用物理性的过滤。沉淀与生 物性的接触曝气除泥，所以相较于现有的化学处理法或活性 污泥法，水处理过程所产生污泥量少而且不含有毒的化学药 剂，而且所生成污泥可部分回流至接触曝气池中以维持微生 物浓度，其余则可直接供做栽植植物，或施以简单的脱水后 做成有机肥料，既可减少化学药剂的用量，省略污泥处理程 序而大幅降低水处理成本，而且完全不增加环境的负担，符 合环保需求。
本发明水处理设备可应用在原水的处理上，使经过处理 就可符合生饮标准的出水量高达入水量的99%;应用在家庭 污水或工业废水的处理时，不只可达到放流标准，甚至可以 再循环使用。
