TWI708739B - 有機垃圾廢水處理方法及系統 - Google Patents

Abstract

本案係關於一種有機垃圾廢水處理方法及系統，係包含以熱處理裝置加熱一有機垃圾廢水以使蛋白質變性，再將加熱後之有機垃圾廢水以第一過濾裝置過濾，以獲得第一處理廢水；將第一處理廢水與一界面活性藥劑混合，以產生具有微乳胞漿體的第二處理廢水；以加壓浮除裝置移除微乳胞漿體，並獲得第三處理廢水；以第二過濾裝置過濾微乳胞漿體以獲得一濾餅，並以第三過濾裝置過濾第三處理廢水，以獲得符合排放標準的已處理廢水；藉此，本案可有效移除有機垃圾廢水中的蛋白質，達到水體再利用的功效。

Description

有機垃圾廢水處理方法及系統

本發明係關於一種有機垃圾廢水處理方法及系統，能有效去除有機垃圾廢水中的有機物質。

有機垃圾廢水，係指包含高量有機物質的廢水，可用於指稱食品廢棄物(food waste)廢水、食品加工的過程中產生的廢水，或是廚餘等包含高量蛋白質、血水、油脂等不易清除的廢棄物的廢水；有機垃圾廢水中的有機物質常常會與空氣作用，或是因為微生物發酵作用等等因素，產生令人不喜的異味，且容易孳生蚊蟲；此外，含有有機物的廢水，容易造成水質優養化，因此這類富含蛋白質或有機物質的廢水一定要經過處理才能排放。

例如中華民國專利第TW 201815690(A)號公開案揭露一種含有機物的排廢水之處理方法及裝置，可以藉由臭氧有效率地分解並去除含有機物及無機碳酸的排廢水中之有機物；將被處理水以無機碳酸去除裝置作脫碳酸處理之後，添加過氧化氫，再添加含臭氧氣體，並通水到靜態攪拌器，作有機物的氧化處理。又，中華民國專利第TW 201540676(A)號專利公開案，揭露一種食品業綜合廢水的處理方法，包含先對該綜合廢水進行去除懸浮固體處理；接著以厭氧微生物分解所含的有機物質；再以結合無氧及好氧微生物的分解殘留的有 機碳、氨氮、總氮及可能存在的總磷，最後以薄膜做固液分離而得到可安全排放或回收的處理水。

但，目前的廢水處理方法，對於有機垃圾廢水中的大分子蛋白質，以及低聚合力的蛋白質與血水，清除力仍然較為不足。

今，發明人有鑑於現有有機垃圾廢水的處理方法與系統於使用時仍有不足之處，於是乃一本孜孜不倦之精神，並藉由其豐富專業知識及多年之實務經驗所輔佐，而加以改善，並據此研創出本發明。

本發明係關於一種有機垃圾廢水的處理方法與系統，能有效去除有機垃圾廢水中的蛋白質與有機物質，達到水體再利用之目的，此外本案亦可獲得含蛋白質且可做為有機肥料或飼料添加物的副產品。

本發明之有機垃圾廢水的處理方法，包含：步驟一，以一熱處理裝置加熱一有機垃圾廢水，以使有機垃圾廢水中的蛋白質變性，再將加熱後之該有機垃圾廢水以第一過濾裝置過濾，以獲得一第一處理廢水；步驟二，於一微乳胞混合裝置內將一界面活性藥劑與空氣攪拌混合後，再導入第一處理廢水並混合均勻，以產生具有微乳胞漿體的第二處理廢水，其中微乳胞漿體中含有固態懸浮物；步驟三，將第二處理廢水導入一加壓浮除裝置，並於第二處理廢水中導入高壓空氣並持續攪拌，以使第二處理廢水中的微乳胞漿體凝聚並上浮，再利用一刮渣器移除上浮的微乳胞漿體，並獲得一第三處理廢水；以及步驟四，以第二過濾裝置過濾微乳胞漿體以獲得一濾餅，再以第三過濾裝置過濾第三處理廢水，以獲得一符合排放標準之已處理廢水。

本發明之有機垃圾廢水處理系統包含一熱處理裝置，係用於加熱後一有機垃圾廢水；一第一過濾裝置，用於過濾加熱後之有機垃圾廢水，以獲得一第一處理廢水；一微乳胞混合裝置，用以混合一界面活性藥劑與空氣，並導入第一處理廢水，以產生具有微乳胞漿體的第二處理廢水，其中微乳胞漿體中包含固態懸浮物；一加壓浮除裝置，係於第二處理廢水中導入高壓空氣，以使第二處理廢水中的微乳胞漿體凝聚並上浮，再以刮渣器移除上浮之微乳胞漿體，並獲得第三處理廢水；一第二過濾裝置，用於過濾微乳胞漿體，以獲得一濾餅；以及一第三過濾裝置，用於過濾第三處理廢水，以獲得一達到可排放標準之已處理廢水。

於本發明之一實施例中，第一過濾裝置為一斜篩機。

於本發明之一實施例中，界面活性藥劑係包含一氧化鈣粉。

於本發明之一實施例中，第二過濾裝置為一壓濾裝置。

於本發明之一實施例中，第三過濾裝置係包含一孔徑為0.3μm~150μm之濾篩。

於本發明之一實施例中，濾篩包含一中空纖維過濾膜或一逆滲透過濾膜。

於本發明之一實施例中，過濾後之第三處理廢水可再經過一酸鹼值調整步驟，一臭氧處理步驟與一活性碳過濾步驟其中至少之一者，以調整該過濾後第三處理廢水的酸鹼值並達到除臭與脫色之功效。

藉此，本發明有機垃圾廢水處理方法及系統，可有效清除食品加工廢水的蛋白質，提高水體再利用，並且獲得含有蛋白質且可以應用於製作有機肥料或飼料添加物，具有廢棄物再利用之功效。

1:原水池

2:熱處理裝置

3:第一過濾裝置

4:微乳胞混合裝置

5:加壓浮除裝置

6:第二過濾裝置

7:第三過濾裝置

8:酸鹼值調整裝置

9:臭氧作用裝置

10:活性碳過濾裝置

S1:步驟一

S2:步驟二

S3:步驟三

S4:步驟四

第一圖：本發明有機垃圾廢水處理方法流程圖。

第二圖：本發明有機垃圾廢水處理系統示意圖。

第三圖：以本發明處理前後之有機垃圾廢水的水質比較照片。

本發明之目的及其結構功能上的優點，將依據以下圖面所示，配合具體實施例予以說明，俾使審查委員能對本發明有更深入且具體之瞭解。

本發明係關於一種有機垃圾廢水處理方法及系統，能有效去除有機垃圾廢水中的蛋白質，以提高水體再利用之目的。本發明中所指稱的有機垃圾廢水，包含了廚餘廢水、處理食材後的清洗廢水、食品加工業所產生之廢水等等，例如動物之廢棄組織與血水、富含水分的各種廚餘或廢棄的食材等等。

請參見第一圖與第二圖，本發明之有機垃圾廢水處理方法，包含：步驟一(S1)，將原水池(1)中的有機垃圾廢水，導入一熱處理裝置(2)以加熱該有機垃圾廢水，加熱溫度係介於50~80℃，較佳的加熱溫度為70℃，此步驟的目的為令有機垃圾廢水中的蛋白質變性，可降解長鏈蛋白質，亦可以使低蛋白含量的組織及血水等其他物質形成凝膠液體，於本案之一實施例中，熱處理裝置(2)為熱交換器；將有機垃圾廢水均勻加熱後，利用第一過濾裝置(3)過濾加熱後之有機垃圾廢水，以移除較大的廢棄物團塊，第一過濾裝置(3)可為斜篩機；使用斜篩機過濾時，可在過濾的同時將廢棄物團塊向下流動並集中，並避免斜篩機之網篩被廢棄物團塊阻塞，過濾後之有機垃圾廢水稱為第一處理廢水。

步驟二(S2)，於一微乳胞混合裝置(4)中，先將含有界面活性藥劑之液體與空氣攪拌混合，此實施例中的含有界面活性藥劑之液體中含有重量百 分比0.03%~1%之氧化鈣粉，例如蚵殼粉；接著將第一處理廢水導入微乳胞混合裝置(4)中，與含有界面活性藥劑之液體充分混合，並產生具有微乳胞漿體的第二處理廢水，微乳胞漿體呈泡沫狀，且包含懸浮固態物；此步驟可分離第一處理廢水中的懸浮固態物與水分，將這些懸浮固態物聚集到微乳胞漿體內，以方便後續移除懸浮固態物；此外，氧化鈣為鹼性物質，也具有調整第一處理廢水之酸鹼性的作用。

步驟三(S3)，將第二處理廢水導入一加壓浮除裝置(5)，並於第二處理廢水中導入高壓空氣，之後再進行減壓步驟，以使液體中的過飽和空氣析出並形成微小氣泡，微小氣泡會與微乳胞漿體結合，並使其上浮並凝聚，接者再使用一刮渣器刮除上浮的微乳胞漿體，並獲得一第三處理廢水。

以及，步驟四(S4)，以一第二過濾裝置(6)過濾被刮除的微乳胞漿體，以獲得一濾餅或是汙泥，並以一第三過濾裝置(7)過濾該第三處理廢水，以獲得一符合排放標準之已處理廢水。

第二過濾裝置(6)可為一壓濾裝置，係將微乳胞漿體內的水分濾除，留下的濾餅或汙泥內含有蛋白質，可再用於製作有機肥料或是動物飼料添加物等副產品；第三過濾裝置(7)包含了孔徑為0.3μm~150μm之濾篩，且濾篩可為中空纖維過濾膜、逆滲透過濾膜或是具有等效功能的濾篩或濾膜。

進一步的，第三處理廢水以第三過濾裝置(7)過濾後，亦可再以一酸鹼值調整裝置(8)、一臭氧作用裝置(9)或是一活性碳過濾裝置(10)進行處理，以調整過濾後的第三處理廢水的酸鹼值，例如將其酸鹼值調整到pH5~pH8之間，並達到除臭與脫色的功效。

此外，藉由下述具體實施例，證明本發明可實際應用之範圍，但不意欲以任何形式限制本發明之範圍。

此實施例中，將一食品加工後的產生的血水廢水以本案之方法與系統處理，並將處理前後的樣本委託南台灣環境科技股份有限公司進行水質檢測，測量其生化需氧量、化學需氧量以及油脂含量；請參見表一之檢測結果，處理後之廢水的生化需氧量、化學需氧量以及油脂含量都有明顯下降的情形，表示處理後的廢水樣本中含有的有機物質明顯低於處理前之廢水樣本。

接著，檢測本案中微乳胞漿體經過壓濾之後得到的濾餅或汙泥，將處理後之濾餅或汙泥委託南台灣環境科技股份有限公司進行土壤檢測，測量其中的重金屬含量，檢測結果請參見表二，濾餅或汙泥中的各種重金屬含量都極低，且符合相關的廢棄物標準，且這些濾餅或汙泥中富含大量蛋白質及鈣質，故處理後之濾餅或污泥可作為飼料、肥料或是土壤改良劑使用。

再者，請參見第三圖，左方水瓶內為處理之前的有機垃圾廢水，右方水瓶內則為以本案方法處理後之有機垃圾廢水，可以明顯看出處理後的有機垃圾廢水清澈度明顯上升，且也沒有肉眼可見的團塊。

由於有機垃圾廢水，例如廚餘廢水，其平均懸浮固體量介於600~1200mg/L、化學需氧量為3000~15000mg/L、生化需氧量為2000~4000mg/L，以及平均油脂含量不低於250mg/L，因此必須要處理後才能達到排放的標準，而本發明之有機垃圾廢水處理方法及系統，可以達到90%以上的懸浮固體移除濾、91%以上的化學需氧量去除率、96%以上的生化需氧量去除率、以及96%以上的油脂去除率，且處理後的廚餘廢水可以達到排放標準。

綜上所述，本發明所揭露之有機垃圾廢水處理方法，先利用加熱使有機垃圾廢水中的蛋白質、組織團塊等變性並凝結，並且利用第一過濾裝置，例如一斜篩機濾除變性的蛋白質與組織團塊；接著，將過初步過濾後之廢水與界面活性藥劑溶液混合，本案使用的界面活性藥劑為包含0.03wt%~1wt%之氧化鈣粉之液體，例如蚵殼粉，以使水中懸浮物與水分離，並產生內含有懸浮固態物的微乳胞漿體；再利用加壓浮除裝置使微乳胞漿體凝聚並上浮，以移除上浮的微乳胞漿體並一併移除微細的蛋白質或懸浮顆粒；被移除的微乳胞漿體可再進一步進行脫水，例如以壓濾裝置去除水分，便可以獲得含有蛋白質的濾餅或汙泥，濾餅或汙泥可以製成有機肥料、飼料添加物或是土壤改良劑，能再回收利用；而移除微乳胞漿體後的液體，亦進一步以孔徑為0.3μm~150μm之濾篩過濾，過濾後的液體已達到可排放的標準，可以直接排放；若有需要，過濾後 的液體可進一步調整酸鹼值，或是以臭氧處理，或是以活性碳過濾，以達到除臭與脫色的目的。且根據上述實施例，以本發明處理後的有機垃圾廢水，含有的有機物質確實大幅減少，清澈度亦明顯上升，顯然本發明確實能有效清除廢水中的有機物質，達到水體再利用的功效。

綜上所述，本發明之有機垃圾廢水處理方法及系統，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本發明亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便

惟，上述所揭之說明，僅為本發明之較佳實施例，非為限定本發明之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本發明之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之設計範疇。

S1:步驟一

S2:步驟二

S3:步驟三

S4:步驟四

Claims (8)

1. 一種有機垃圾廢水處理方法，包含步驟一：以一熱處理裝置加熱一有機垃圾廢水至50~80℃，以使該有機垃圾廢水中的蛋白質變性，再以一第一過濾裝置過濾該加熱後之有機垃圾廢水，以獲得一第一處理廢水；步驟二：於一微乳胞混合裝置內將一界面活性藥劑與空氣攪拌混合後，再導入該第一處理廢水並混合均勻，以獲得一具有微乳胞漿體之第二處理廢水，其中該微乳胞漿體中含有固態懸浮物，其中該界面活性藥劑包含0.03wt%~1wt%之氧化鈣粉；步驟三：將該第二處理廢水中導入一加壓浮除裝置，並於該第二處理廢水中導入高壓空氣並持續攪拌，以使該第二處理廢水中的微乳胞漿體凝聚並上浮，再利用該加壓浮除裝置的一刮渣器移除上浮之微乳胞漿體，並獲得一第三處理廢水；以及步驟四：以一第二過濾裝置過濾該微乳胞漿體，以獲得一濾餅，並以一第三過濾裝置過濾該第三處理廢水，以獲得一符合排放標準之已處理廢水。
2. 如請求項1所述之有機垃圾廢水處理方法，其中該第一過濾裝置為一斜篩機。
3. 如請求項1所述之有機垃圾廢水處理方法，其中該第二過濾裝置為一壓濾裝置。
4. 如請求項1所述之有機垃圾廢水處理方法，其中該第三過濾裝置係包含一孔徑為0.3μm~150μm之濾篩。
5. 如請求項4所述之有機垃圾廢水處理方法，其中該濾篩包含一中空纖維過濾膜或一逆滲透過濾膜。
6. 如請求項1所述之有機垃圾廢水處理方法，該第三處理廢水可再經過一酸鹼值調整步驟，一臭氧處理步驟與一活性碳過濾步驟其中至少之一者，以調整該第三處理廢水的酸鹼值並達到除臭與脫色之功效。
7. 一種有機垃圾廢水處理系統，包含：一熱處理裝置，係加熱一有機垃圾廢水；一斜篩機，係過濾該加熱後之該有機垃圾廢水，以獲得一第一處理廢水；一微乳胞混合裝置，係連接於該第一過濾裝置並用於混合一界面活性藥劑與空氣，並導入該第一處理廢水，以產生具有微乳胞漿體之一第二處理廢水，其中該微乳胞漿體中包含固態懸浮物，且該界面活性藥劑包含0.03wt%~1wt%之氧化鈣粉；一加壓浮除裝置，係連接於該微乳胞混合裝置且導入該第二處理廢水，再於該第二處理廢水中導入高壓空氣，以使該第二處理廢水中的該微乳胞漿體凝聚並上浮，再利用一刮渣器移除上浮之該微乳胞漿體，以獲得一第三處理廢水；一壓濾裝置，係過濾該微乳胞漿體；以及一孔徑為0.3μm~150μm之濾篩，係過濾該第三處理廢水，以獲得一達到可排放標準之已處理廢水。
8. 如請求項7所述之有機垃圾廢水處理系統，其中該界面活性藥劑係包含一氧化鈣粉。

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