本发明专利技术提供了一种高效率生物产氢、甲烷装置，主要是将有机废水混合液以二段式厌氧发酵装置转化为氢、甲烷、二氧化碳及消化液，再以固液分离槽将消化液进行过滤分离，达到污泥减量，并得到水质良好的处理水；其中，前述二段式厌氧发酵装置，至少包含有一第一段厌氧发酵槽；一中和槽；一补料槽；一由多个并联设置的厌氧发酵槽组成的第二段厌氧发酵槽。本发明专利技术提供的高效率生物产氢、甲烷装置可以达到提高消化率及增加甲烷的回收量的功效，且设有回收气体燃烧发电机，兼具低耗能的优点，既减少有机废弃物污染，又能增加绿色能源的生产途径。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机废水处理
，特别涉及通过将有机物废水经酸化、中和、甲烷化及分离等连续式厌氧发酵反应过程，使处理有机废水所产生的污泥量减少，并得水质良好的处理水，同时提升氢及甲烷回收量的一种高效率生物产氢、甲烷装置。
技术介绍
当有机物质于厌氧环境中，在一定的温度、湿度及酸碱度条件下，通过微生物的厌气发酵作用，会产生沼气(b1gas)。沼气的生成是自然界物质代谢极重要的一环，沼气主要成分是50?80%的甲烷(methane，CH4)和20?50 %的二氧化碳(C02)，另外还含有少量一氧化碳(C0)、硫化氢(H2S)、氢(?)、氧(02)和氮(N2)等气体，由于含有高浓度可燃气体甲烷(CH4)，故沼气可做燃料，沼气产自有机废水的厌氧发酵过程，产生沼气的有机物主要来自厨余(garbage)、畜禽排泄物(manure)、有机废水(organic wastewater)、污泥(sludge)、农产废弃物(agricultural waste)或都市废弃物(MSW)等，而经过厌氧发酵(AnaerobicFermentat1n)或称为“厌氧消化(anaerobic digest1n) ”所产生沼气能源的处理方式称为甲烧化(methanat1n)。传统有机废水处理方法，如图1所示为一种流动式厌氧发酵有机废水处理装置，该装置主要是采用流动式设计，将有机废水连续进入发酵槽T1，经停留一段时间后，使处理过的消化液与微生物混合液一起排出，而厌氧发酵反应所产生的甲烷及二氧化碳可以由顶面排出收集使用。此种装置，由于消化液与微生物混合液一起排出后，发酵槽T1中的微生物菌浓度降低，产甲烷效率低。图2为一种回流式厌氧发酵有机废水处理装置，其主要是改良上述方法，将要与消化液一起排出的微生物污泥，利用一沉淀槽T3使微生物污泥沉淀后，让其回流再与废水混合进入发酵槽T2。此种装置，藉由沉淀返送回发酵槽T2中，从而能够确保厌氧微生物的滞留时间，使其作为厌氧微生物的基质而再次分解，提高了消化率(污泥减量率)，增加了甲烷的回收量。图3所示为过滤式厌氧发酵废水处理装置，其主要是将废水由发酵槽T4底部进入，经一些过滤层T5，废水由底部上升至上层而流出，过滤层T5除了把悬浮物过滤外，过滤层T5内也存有许多微生物群，可迅速有效达到处理效果，并产生甲烷及二氧化碳。此种装置，主要藉由过滤层T5将厌氧微生物保留在过滤层T5下方，提升厌氧微生物的滞留时间。—般产生甲烷的厌氧发酵过程必须经过二个主要阶段:第一阶段为酸生成阶段的酸化期(acidificat1n phase),是将废水中复杂的有机物被酸化菌(acidogenic bacteria)及兼性细菌(facultative bacteria)转化为挥发性有机酸(如乙酸、丙酸、丁酸及醇类等)；第二阶段则为产生甲烧的甲烧发酵期(methane fermentat1n phase),利用酸化过程产生的甲烧菌(methanogenic bacteria)将前述乙酸和丙酸代谢反应产生甲烧及二氧化碳，使消化液中污泥含量减少。根据研究文献得知，在众多影响厌氧发酵产生甲烷因素中，其中:1.气温限制:一般厌氧发酵可在50?60°C间发生，温度介于45?60°C间称高温发酵，介于25?45°C间称为中温发酵，低于25°C称为低温发酵，发酵温度随自然温度变化则称为常温发酵，通常发酵温度愈高，发酵效果较佳。2.沼气微生物生长缓慢:厌氧发酵是利用发酵细菌分解有机物，充份提供发酵厌氧细菌生长所需的营养盐，可以提高发酵槽内的生物污泥浓度，以加速发酵的进行，并弥补甲烷化菌生长缓慢的缺点，因此污泥的回流或过滤处理均为提高污泥停留在发酵槽内时间的方法。3.需较长时间处理:甲烷化(methanat1n)过程，必须经过第一阶段酸化期(acidificat1n phase)约 0.5 ?2 日(HRT)及第二阶段甲烧发酵期(methane fermentat1nphase)约2?7日(HRT),使单槽处理第一阶段酸化期(acidificat1n phase)及第二阶段甲烧发酵期(methane fermentat1n phase)的时间较长，且无法连续处理。4.有机物浓度过高:由于第一阶段酸化期(acidificat1n phase)所产生的乙酸、丙酸、丁酸及醇类等挥发性有机酸消化液的pH值在5.0?6.5之间，而甲烷发酵期(methane fermentat1n phase)较佳浓度pH值在7.2?7.6之间，使得处理第一阶段酸化期(acidificat1n phase)及第二阶段甲烧发酵期(methane fermentat1n phase)产生甲烷的处理效率降低。5.有机废水的氮浓度过高:浓缩的废弃物也易影响厌氧发酵效率，例如以猪粪尿水经厌氧发酵处理过程中，猪粪尿必须至少以3倍量的水先稀释，使其氨态氮浓度低于1，500ppm以下；一般氨态氮浓度在1，500?3，OOOppm之间，对于厌氧细菌会产生抑制作用，超过3，OOOppm以上则产生毒害。目前有机废水厌氧处理程序已有使用中温发酵槽、高温发酵槽及添加营养盐加速分解有机物的装置被使用，其技术已经成熟，而且有进行商业化的运转。
技术实现思路
由于甲烷发酵程序中必须经过前述酸化期(acidificat1n phase)及甲烷发酵期(methane fermentat1n phase),因此采用常用的图1到图3的单槽发酵设计或双槽回流设计的处理装置，都不利于第二阶段甲烧发酵期(methane fermentat1n phase)的乙酸和丙酸代谢反应，使生成甲烷的效率无法获得提升，基于此，可将现有的甲烷发酵程序中，进行适当的设计与操作修改，并将发酵槽采用前后槽设计。1.根据研究文献可知,酸化期(acidificat1n phase)微生物的滞留时间(HRT)约0.5?2日，才能产生氢及二氧化碳，消化液为乙酸、丙酸、丁酸及醇类等挥发性有机酸；甲烧发酵期(methane fermentat1n phase)微生物的滞留时间(HRT)约2?7日，才能使乙酸和丙酸经代谢反应产生甲烷及二氧化碳，使消化液含量减少，因此，为了能提供连续式处理，将发酵槽采前后槽设计，且后槽宜采用多槽设置，例如1槽对3槽、1槽对4槽或1槽对5槽的设计，是可行且有效的方法。2.根据研究文献可知，一般酸化期(acidificat1n phase)所产生的有机酸的酸碱值(pH值)在5.0?6.5之间，而甲烧发酵期(methane fermentat1n phase)产生甲烧的较佳有机酸的酸碱值(pH值)在7.2?7.6之间，因此，采用前后槽设计同时，先将进入后槽前的有机酸的酸碱值(pH值)进行中和，使酸碱值(pH值)趋近于甲烷发酵期(methanefermentat1n phase)所需较佳条件，就能使甲烧菌(methanogenic bacteria)能充分将乙酸和丙酸代谢反应产生甲烷及二氧化碳，达到污泥减量，并提升甲烷回收量。本专利技术解决现有技术课题在于:针对现有技术缺点，提供一种具有前后发酵槽及中和槽设计，其主要是将有机废水混合液依序进行酸化、中和、甲烷化及分离等连续式厌氧发酵反应过程，使处理有机废水所产生的污本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高效率生物产氢、甲烷装置，至少包含：混合槽，用以收集容置有机废水混合液；二段式厌氧发酵装置，用以对来自于前述混合槽中的混合液转化为氢、甲烷、二氧化碳及消化液；以及固液分离槽，用以对来自于前述二段式厌氧发酵装置中的消化液进行过滤分离，达到污泥减量，并得到水质良好的处理水；其特征在于，前述二段式厌氧发酵装置，至少包含有一第一段厌氧发酵槽，通过第一输送管连接前述混合槽，用以对来自于前述混合槽中的混合液转化为第一气体及第一液体；一中和槽，通过第二输送管连接前述第一段厌氧发酵槽，用以对来自于前述第一段厌氧发酵槽产生的第一液体进行酸碱中和；一补料槽，用以容置碱液，通过第三输送管连接前述中和槽，用以将碱液送入中和槽中使第一液体趋近中性；一第二段厌氧发酵槽，由多个并联设置的厌氧发酵槽组成，所述第二段厌氧发酵槽通过一第四输送管连接前述中和槽，用以对来自于前述中和槽中的第一液体转化为第二气体及第二液体，第二液体再以第五输送管送至固液分离槽进行过滤分离。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：林秋裕，林屏杰，赖奇厚，陈晋照，梁佑全，吕晃志，朱正永，
申请(专利权)人：逢甲大学，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71
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