本发明专利技术涉及一种有机固体物水解方法及其装置，有机固体物水解方法包括将有机固体物与具有多个纳米气泡的纳米水混合，并形成有机液体，该纳米气泡内有可燃气体；对有机液体施以超音波，使纳米气泡产生额外的气穴效应。装置为应用于厌氧处理槽的有机固体物处理系统的前处理装置，厌氧处理槽具有厌氧生物，以产生可燃气体，前处理装置包括纳米水产生器、反应槽和超音波产生器，通过上述的方法与结构，本发明专利技术利用纳米气泡来增加额外气穴效应产生的机率，并通过可燃气体增加气穴效应产生冲击力的效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种水解方法及其装置，特别涉及一种将有机固体物水解的方法及供厌氧处理的前处理装置。
技术介绍
一般来说，目前有机固体物的处理方式大多是通过喜氧或厌氧生物来将有机固体物消化的方式进行处理，进而达到固体物减量的效果，但这种通过生物消化过程需要耗费相当长的时间，因此，为有效缩短生物消化所需的时间，大多辅以化学或物理的预处理方式，将有机固体物进行分解或裂解，通过把大分子变成小分子，以增进喜氧或厌氧生物的消化速率，并有效缩短整体有机固体物的消化时间。一种现有且常见的化学预处理是利用加碱水解处理的化学方式，首先，将有机固体物导入处理池，进行沉淀后加碱进行水解后，再重新干燥回收，此方式虽会增加整体有机固体物处理的时间，但所添加的化学药剂，除会造成原有机固体物中盐类增加之外， 亦有可能造成化学污染等环境二次伤害，因此，使用此类化学预处理的方式必须非常谨慎，以使得应用上经常受到限制，此外，化学预处理的方式无法进行有机堆肥(organic fertilization)，降低有机固体物处理后的价值。然而，一般现有物理预处理的方式则大多是通过增加外力来裂解，其中，最常用的方式则是先将有机固体物混水之后，通过施予超音波来进行水解，通过超音波在水中的能量来裂解有机固体物中有机质，以供喜氧或厌氧的生物更容易进行消化，降低了整体有机固体物的消化时间。简言之，利用超音波裂解的物理预处理的方式可避免化学预处理可能造成的二次环境污染，但是超音波需要外部电源供应驱动才能产生，特别是面对大量的有机固体物的处理，势必需要耗费大量的电力。因此，如何能够通过一种方法或手段，在维持相同超音波裂解效率的情况下，减少使用超音波的时间，或者，使用相同时间的超音波，而达到更高水解有机固体物的效率，长久以来一直是相关厂商努力的目标。
技术实现思路
本专利技术提供一种利用纳米水来增加超音波水解效率的方法以及提供一种应用于厌氧处理槽的有机固体物水解前处理装置。根据本专利技术所揭露的有机固体物水解方法，包括以下步骤将有机固体物与纳米水混合以形成有机液体，其中，纳米水具有多个纳米气泡，纳米气泡内具有可燃气体；以及对有机液体施以超音波，使纳米气泡产生额外的气穴效应(相比于有机液体中亦会产生的气穴效应)。根据本专利技术所揭露的应用于厌氧处理槽的有机固体物水解前处理装置，厌氧处理槽具有厌氧生物，以产生可燃气体，前处理装置包括纳米水产生器、反应槽和超音波产生器。纳米水产生器将由厌氧处理槽所产生的可燃气体制成多个纳米气泡，并将纳米气泡与水混合成纳米水。反应槽则容置有机液体，有机液体含有有机固体物及纳米水。超音波产生器则对反应槽产生超音波至有机液体，使纳米气泡产生气穴效应。综上所述，当具有纳米气泡的纳米水与有机固体物混合后，以超音波施加于有机液体，除了原有的有机液体中会产生的气穴效应外，纳米气泡亦会产生额外的气穴效应而崩溃形成更多的爆破现象，来让周围的有机固体物受到更多的爆破冲击力而产生更好的裂解效果，如此即可加速有机固体物的分解，其次，由于纳米气泡的体积特性，纳米气泡会均勻散布于有机液体中而不致因自身浮力而向上浮，因此，让有机液体中充气均勻且因气穴效应产生爆破的位置很平均。再者，本专利技术的纳米气泡中另填充有可燃气体，使得纳米气泡在产生气穴效应时， 亦会同时发生燃烧现象，进而增加爆破的冲击力道，来提升有机固体物“水解”的效率。有关本专利技术的特征、实施与效果，且配合附图作实施例详细说明如下。附图说明图IA是本专利技术有机固体物水解方法的流程图。图IB是本专利技术有机固体物水解方法实施时的示意图。图2是添有纳米水与未添有纳米水的有机污泥处理的差异示意图。图3是本专利技术有机固体物水解前处理装置一实施例的示意图。图4是本专利技术有机固体物水解前处理装置另一实施例的示意图。主要元件符号说明20、22 超音波处理前的溶解性有机物浓度21、23 超音波处理后的溶解性有机物浓度31 纳米水产生器311:入水口32 反应槽321、363 有机固体物入口322:出水口323:导引管33 超音波产生器;34、34A:导管35:厌氧处理槽36 混合槽361:入口362 出口具体实施例方式请参考图IA及图IB所示，图IA是本专利技术有机固体物水解方法的流程图，图IB是本专利技术有机固体物水解方法实施时的示意图，有机固体物水解方法可应用于有机废弃物的处理，将有机固体物裂解后再供喜氧或厌氧生物进行消化，其可以增加有机污泥处理的效率，降低等待生物进行消化反应的时间。有机固体物水解方法包括以下步骤步骤10 将有机固体物与纳米水混合形成有机液体，其中，有机固体物包括污泥、 废弃物或花草树木等，纳米水具有多个纳米气泡，纳米气泡内具有可燃气体；以及步骤11 对有机液体施以超音波，使纳米气泡向内崩裂爆破产生额外的气穴效应，气穴效应会产生范围极小，但高温且高压的冲击力，值得注意的是，由于纳米气泡的体积特性，纳米气泡会均勻散布于有机液体中而不致因自身浮力而向上浮，而让有机液体中充气均勻且因气穴效应产生爆破的位置很平均。再者，如步骤10所述的纳米气泡中填充有可燃气体，可使纳米气泡在产生气穴效应时，因气穴效应会产生5000°c以上的高温，故亦会同时发生燃烧现象，进而增加爆破的冲击力道，来提升有机固体物水解的效率。于一实施例中，步骤10所述的有机液体，纳米水与有机固体物的体积百分比范围为0.05 1至1 1， 纳米水中所含的纳米气泡的粒径介于10纳米至999纳米，可燃气体为甲烷、氧气、氢气或其混合气体，有机固体物可为但不限于纤维性物质、农业废弃物、污泥或厨余。于一实施例中，步骤11所述的超音波的输出功率范围可以是但不限定为300至 1200瓦特，其频率则可介于20千赫兹(kHz)至100kHz，然而，本领域技术人员公知，声波振动频率一旦超过20kHz即属于超音波的范围，且超音波的功率与频率成反比，亦即在相同的超音波产生器，20kHz频率所产生的功率最大，因此在本说明书中所揭示的超音波频率范围仅用作例示，并非用于限定本专利技术的任何技术特征。请配合参考图2所示，图2是本专利技术添加有纳米水的有机污泥与未添有纳米水的有机污泥经超音波处理的实验结果示意图，在示意图中，纵轴的数值代表在有机液体中溶解性有机物浓度的大小，单位为mg/L，溶解性有机物浓度则通常代表在液体中有机物分布的密度。当超音波于有机液体进行水解程序时，因气穴效应产生的冲击力破坏了有机污泥的外层(例如细胞壁)，使得有机污泥中的有机质流出，让有机液体中溶解性有机物浓度增加，简单来说，溶解性有机物浓度越高，喜氧或厌氧的生物更容易进行消化，可增加整体有机污泥的消化速率，缩短有机污泥的消化时间。于此实验中，专利技术人利用150毫升的有机污泥分别以各150毫升的纯水与具有纳米气泡的纳米水进行混合后，有机污泥中悬浮固体物(SQ浓度为8185mg/L，挥发性固体物 (VSS)浓度为5895mg/L，再依序以20kHz频率、700瓦特功率的超音波处理15分钟，以图2 进行说明实验结果，图式中左边一组为未添有纳米水的实验数据，包括超音波处理前的溶解性有机物浓度20及超音波处理后的溶解性有机物浓度21，超音波处理前的溶解性有机物浓度20为128mg/L，而超音波处理后的溶解性有机物浓度21则为3379mg/L。右边一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈幸德，朱振华，张王冠，陈兴，梁德明，周珊珊，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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