生物反應器的制作方法

本發明涉及一種生物反應器，是指一種利用微生物群達到除臭目的并適用于多種廢棄物處理器的生物反應器。

背景技術：

由于經濟快速發展，物質需求不斷快速增長，相對地生活垃圾、養殖業排泄物等有機廢棄物的產出更是以驚人速度暴增；隨之而來的是濃烈的惡臭，與來不及分解而堆積如山的固體廢棄物，嚴重惡化人類的生活質量。

以養殖業排泄物的有機廢棄物為例說明，目前的處理方式是先進行固液分離，將其中的固體物壓縮脫水后，部分采取焚燒處理，另一部分則采取掩埋處理，然而，前者有增加碳排放、耗費能源、污染空氣質量等問題，后者則有浪費土地資源、污染地下水源及惡臭惡化生活環境的問題。而固液分離后的廢液則視情況采取物理處理、化學處理及/或生化處理，最后排放入河川，由于廢液中存在過多添加物，將造成河川的總體負擔及污染。

此外，污水處理場是通過活性污泥法處理污水，在這種處理系統中，一般以枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)等微生物為處理污泥的優勢族群。但是，污泥處理的困難在于其惡臭為公害根源且處理成本高，不僅如此，處理后污泥仍帶有惡臭而無法回收再利用，因此，處理后污泥的廢棄場所也受到諸多限制。

綜上所述，現有的有機廢棄物處理方式不僅未能確實解決廢棄物造成的環保問題，其惡臭及處理后的二次廢棄物也導致有機廢棄物無法進一步被回收使用。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種生物反應器，能解決廢棄物的惡臭及處理后的二次廢棄物導致有機廢棄物無法進一步被回收使用的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種生物反應器，設置在一用于處理氣態、液態、污泥或油脂廢棄物的處理器內部，用以對廢棄物除臭；其中，所述生物反應器包括：

一組裝層架，成形為單層或多層結構，所述組裝層架具有至少二網板，用以隔設 出至少一層空間，且組裝層架周側圍設有一網狀片材；

一微生物除臭劑，由微生物群與載體構成的復合體，用以填設于所述組裝層架的各層空間內，且所述微生物群包括射線菌、嗜硫光合菌、硝化桿菌、鞘氨醇單孢菌、曲菌、產甲烷菌以及纖維素分解性細菌；

通過將至少一所述生物反應器設置于處理器內部，使生物反應器的網板呈垂直或水平擺放，以調整廢棄物相對于各生物反應器的網板呈平行流過或貫穿流過，令廢棄物與微生物除臭劑充分接觸而除臭。

當本發明生物反應器應用吸附塔，用于處理廢氣時，所述處理器包括一吸附塔及一循環操作段，其中：所述吸附塔，具有相對的一塔底及一塔頂，吸附塔相對設有一位于塔底的輸入口以及一位于塔頂的輸出口，用以輸送廢氣，所述塔頂設有一噴嘴，用以噴灑液體在生物反應器上，所述塔底設有一集中輸出口，所述輸入口及所述輸出口之間設有生物反應器，令廢氣相對于網板呈貫穿流過生物反應器；循環操作段，設于所述吸附塔外部并連接于噴嘴與集中輸出口之間，用以由噴嘴噴灑且與廢氣接觸的液體，在集中輸出口集中后循環至該噴嘴重復噴灑。

較佳的，定義所述網板呈水平設置的生物反應器為一水平多層反應器，網板呈垂直設置的生物反應器為一垂直多層反應器；其中，設于吸附塔內的生物反應器為一水平多層反應器，且具有五層水平空間，令廢氣相對于網板呈貫穿流過所述水平多層反應器；設于反應器內的生物反應器為一垂直多層反應器，且具有四層垂直空間，令與廢氣接觸后的噴霧液體相對于所述垂直多層反應器的網板呈貫穿流過。

較佳的，前述循環操作段更包括依序由集中輸出口連接至噴嘴的一第一管、一反應器、一幫浦及一第二管；反應器內部另設有生物反應器，用以使與廢氣接觸后的噴霧液體，令噴霧液體相對于網板呈垂直流流過生物反應器。

當本發明生物反應器應用于油脂截留器，用于處理含油脂的廢水時，所述油脂截留器具有相互連通的多個反應槽，依廢水流通方向依序定義為一進水槽、至少一反應槽及一排水槽，其中，所述反應槽設有單層生物反應器，所述排水槽設有多層生物反應器。

較佳的，定義網板呈水平設置的生物反應器為一水平多層反應器；其中，設于排水槽的生物反應器為一水平多層反應器，且具有三至四層水平空間，令廢水相對于網板概呈平行流過各單層生物反應器及水平多層反應器，且廢水中的油脂上浮與各生物 反應器接觸反應除臭。

當本發明生物反應器應用于廢水處理槽，用以處理含污泥的廢水時，所述廢水處理槽依廢水流通方向具有相互連通的一高濃度區、一中濃度區及一低濃度區，其中：所述高濃度區設有一多層生物反應器及一曝氣裝置，令廢水輸入高濃度區后配合曝氣裝置，概呈貫穿流過水平多層反應器的網板；所述中濃度區為一分隔板隔成呈底部連通的二個槽空間，其中與高濃度區相鄰的槽空間設有一多層生物反應器及一曝氣裝置，與低濃度區相鄰的槽空間則設有一多層生物反應器，令廢水輸入中濃度區后配合曝氣裝置，呈貫穿流過二多層生物反應器的網板；所述低濃度區設有一多層生物反應器及一曝氣裝置，令廢水先流經曝氣裝置上方，再相對于網板呈貫穿流過多層生物反應器。

較佳的，定義網板呈水平設置的生物反應器為一水平多層反應器，網板呈垂直設置的生物反應器為一垂直多層反應器；其中，所述高濃度區的生物反應器為一水平多層反應器，具有四層水平空間，令廢水輸入高濃度區后配合曝氣裝置，概呈貫穿流過水平多層反應器的網板；所述中濃度區中，設于與高濃度區相鄰的槽空間的生物反應器為一水平多層反應器，具有四層水平空間，設于與低濃度區相鄰的槽空間的生物反應器為一垂直多層反應器，具有三層垂直空間，令廢水輸入中濃度區后配合曝氣裝置，概呈貫穿流過該水平多層反應器的網板，并經分隔板底部概呈貫穿流過垂直多層反應器的網板；所述低濃度區的生物反應器為一垂直多層反應器，具有三層垂直空間，令廢水先流經曝氣裝置上方，再相對于網板呈貫穿流過垂直多層反應器。

較佳的，前述微生物除臭劑的載體，選自無機載體或有機載體，其中，所述無機載體選自沸石、碳石、火山石，所述有機載體選自木屑、米糠、植物纖維或木炭。

本發明能將所述生物反應器設在用于處理液態、氣態、污泥或油脂廢棄物的處理器中，通過使廢棄物流經生物反應器與填設于該生物反應器中的微生物除臭劑接觸，以對廢棄物進行厭氧分解或好氧分解，從而達到快速且確實除臭的目的。進一步地，經微生物群處理后污泥廢棄物由于確實除臭而能夠被回收再利用，另達到可大量減少污泥處理量的目的。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明:

圖1是本發明生物反應器的結構示意圖；

圖2是本發明生物反應器設置于吸附塔的應用狀態示意圖；

圖3是本發明生物反應器設置于油脂截留器的應用狀態示意圖；

圖4是本發明生物反應器設置于廢水處理器的應用狀態示意圖。

其中附圖標記說明如下：

生物反應器100 水平多層反應器100A

垂直多層反應器100B 組裝層架10

空間101 網板11

吸附塔20 塔底201

塔頂202 輸入口21

輸出口22 噴嘴23

集中輸出口24 循環操作段30

第一管31 反應器32

幫浦33 第二管34

油脂截留器40 進水槽41

反應槽42 排水槽43

廢水處理槽50 高濃度區51

曝氣裝置511 中濃度區52

曝氣裝置521 分隔板522

低濃度區53 曝氣裝置531

具體實施方式

請配合參閱圖1至圖4所示，說明本發明生物反應器的具體實施方式。

如圖1所示，顯示本發明生物反應器100的具體實施方式，所述生物反應器100包括一組裝層架10及一微生物除臭劑(圖未示)，其設置在一用于處理液態、氣態、油脂或污泥廢棄物的處理器內部，用以對廢棄物除臭；其中：

所述組裝層架10可依使用需求而成形為單層或多層結構，組裝層架10具有至少二網板11，用以隔設出至少一層空間101，以做為單層組裝層架10使用；如圖1所示，當所述組裝層架10具有含三以上的網板11時，即隔設出含二層以上的空間101，以做為多層組裝層架10使用；組裝層架10通過在周側圍設一網狀片材(圖未示)，以形成半封閉結構，使微生物除臭劑能被限制在各層空間101中避免掉出，同時通過 網狀片材及網板11上的網孔容許廢棄物的物流流進生物反應器100內部與微生物除臭劑接觸反應而除臭后，再流出生物反應器100。在本實施例中，所述組裝層架10所采用的材料以耐水性甚至耐腐蝕者為佳，例如，不銹鋼、塑料或竹器等等。

在本實施例中，所述網狀片材可以是硬質網板，經適當裁切后固設或組合式地圍設于組裝層架10周側，或者，所述網狀片材也可為軟質網片，經適當加工成形為網袋狀，以圍設或包覆于組裝層架10周側。

所述微生物除臭劑由微生物群與載體構成的復合體，用以填設于組裝層架10的各層空間101內，所述微生物群包括放射線菌(actinomyces)、嗜硫光合菌(Chromatium)、硝化桿菌(Nitrobacter)、鞘氨醇單孢菌(sphingomonas)、曲菌(Aspergillus)、產甲烷菌(Bac.Methanigenes)以及纖維素分解性細菌(cellulose decomposingbacteria)；在本實施例中，所述載體選自無機載體或有機載體，其中，所述無機載體選自沸石、碳石、火山石，所述有機載體選自木屑、米糠、植物纖維或木炭。

本發明生物反應器100在設置于處理器內部時，可依實際使用需求，使多層生物反應器100的網板11呈水平狀或垂直狀地擺放固設于處理器中，定義網板11呈水平設置的生物反應器100為一水平多層反應器100A，網板11呈垂直設置的生物反應器100為一垂直多層反應器100B。借此，通過將至少一生物反應器100設置于處理器內部，使生物反應器100的網板11呈垂直設置(圖2右側)或水平設置(圖2左側)，通過調整廢棄物相對于網板11呈平行流過或貫穿流過，令廢棄物與微生物除臭劑充分接觸而確實除臭。

本發明用以作為微生物除臭劑有效成分的微生物群，是從深層土壤馴養出的綜合微生物菌群，復合自營性及異營性菌種；利用這些混和菌種各自的厭氧、好氧及耐熱、耐寒的特性，形成環境適應力最佳的應用組合生物菌劑，從而具有能夠廣泛應用在有機污泥的分解及其臭味的快速消除，如氨氣、硫化氫、烷基硫醇之類。借此，通過結合有機載體及無機載體的應用，可以對空氣中及污水中的有機廢棄物，產生持續穩定的有效分解功能，大幅改善目前的有機廢棄物處理方式，從而達到快速解決惡臭問題以及大量減少污泥的處理量等技術功效。

在本發明中，所述載體可以是選自無機載體或有機載體，其中，使載體內吸附微生物群，是為了增大與廢棄物的接觸面積，以進一步提高除臭效果。其中，有機載體 由于富含有有機質養分的物質，在作為綜合微生物菌的寄宿載體時，可以讓微生物菌劑在應用上更加穩定，持續性更長久，使除臭效果及有機污泥分解效果，產生逐步加乘的作用；而無機載體的多孔隙結構，在作為綜合微生物寄宿載體時，可以快速吸附臭氣分子，讓載體中的微生物逐步分解，如此可以加快臭味的瞬間清除速度。進一步地，生物反應器100的多層的結構中每一空間101可通過放入不同的載體-微生物復合體，例如，有機載體、無機載體，借以增加微生物的生長穩定度，并可以延長廢水或廢氣，流經時的停滯反應時間。

載體與微生物群的復合化方法中，當微生物群為固體(例如粉末)的情形，可通過將載體與固體微生物群在適當的容器內攪拌達到復合化；當需要使微生物群分散于水性介質時，則可通過將載體投入水性介質中，使微生物群與載體接觸而達到復合化的目的。在任意的形態，微生物群的濃度、微生物群與載體的比率等，可考慮被除臭物的臭氣強度，或被除臭物的周圍環境而決定。此外，載體-微生物復合體在水性介質中，可依照需要導入對微生物群不致帶來不良影響的各種添加物。

本發明的微生物除臭劑與廢棄物的接觸形態并無特別限制，以下說明包括噴霧作業、涂布作業及水中處理等方式。

噴霧作業：通過將無機載體粉末化后，以適當比例混合于前述含有綜合微生物群作為有效成分的除臭劑中，再以噴霧器噴灑于廢棄物上，對于臭味濃度較高的有機廢棄物，例如禽畜排泄物，堆肥體等，可通過再加入適當比例的有機載體，利用有機載體富含有機質養分的特性，達到增加除臭效果的持久性、穩定性。

涂布作業：通過將無機載體粉末化后，以適當比例混合于前述含有綜合微生物群作為有效成分的除臭劑中，調和成涂料狀，利用噴涂設備或刷涂器具，涂布在周遭環境的墻體或器壁上，以形成穩定的除臭吸附膜，將溢散的臭氣分子吸附分解。

水中處理：對于有機廢水的處理，則可配合前述多種有機、無機載體構成的載體-微生物復合體與綜合微生物群除臭劑，依一定比例投入廢水處理池中，以快速消除廢水中的臭味，并快速分解廢水中的有機物質，達到快速除臭及污泥減量的目的。

以上所述即為本發明實施例主要構件及其組態說明，至于本發明較佳實施例的操作方式及其功效，請復參閱圖1至圖4，以下說明本發明生物反應器應用于吸附塔、油脂截流器、廢水處理槽的具體實施方式。

如圖2所示，顯示本發明生物反應器100用于處理廢氣的具體實施例。在本實施 例中，所述處理器包括一吸附塔20及一循環操作段30，其中，所述吸附塔20具有相對的一塔底201及一塔頂202，吸附塔20設有一位于塔底201的輸入口21以及一位于塔頂202的輸出口22，用以輸送廢氣；所述塔頂202設有一噴嘴23，用以噴灑液體于生物反應器100上，所述塔底201設有一集中輸出口24，輸入口21及輸出口22之間設有一水平多層反應器100A，令廢氣相對于網板11呈貫穿流過水平多層反應器100A；所述循環操作段30設于吸附塔20外部并連接于噴嘴23與集中輸出口24之間，用以將由噴嘴23噴灑且與廢氣接觸的液體，在集中輸出口24集中后循環至噴嘴23重復噴灑。

此外，所述循環操作段30更包括依序由集中輸出口24連接至噴嘴23的一第一管31、一反應器32、一幫浦33及一第二管34；所述反應器32內部另設有一垂直多層反應器100B，用以使與廢氣接觸后的噴霧液體相對于垂直多層反應器100B的網板11呈貫穿流過。在本實施例中，所述噴嘴23噴灑的液體可為水或其他用以和廢棄物接觸及/或反應的化學藥劑。

在本發明的吸附塔實施例中，由于廢氣是貫穿水平多層反應器100A的網板11流過，因而使廢氣及循環水與微生物除臭劑的接觸時間延長，具有大幅提升分解效率的功效；所述垂直多層反應器100B則可使吸附廢氣的循環水，經過長時間的生物反應器接觸反應，將水中吸附的廢氣物質有效分解。

如圖3所示，顯示本發明生物反應器100用于處理含油脂的廢水，所述處理器為一油脂截留器40，其具有相互連通的多個反應槽，依廢水流通方向依序定義為一進水槽41、至少一反應槽42及一排水槽43，其中，所述各反應槽42上側設有一單層生物反應器100，所述排水槽43上側設有一水平多層反應器100A，令廢水相對于網板11概呈平行流過各生物反應器100，且廢水中的油脂上浮與各生物反應器100接觸反應除臭。

在本發明的油脂截留器實施例中，所述單層生物反應器100可視水中油脂含量高低，適當調整反應器中有機/無機載體的比例，并主要用于穩定水中微生物的生長環境，保持生物分解速度的一致性；所述水平多層反應器100A由下而上設有3～4層的微生物除臭劑，每層可分別裝置有機載體及/或無機載體，其用于延長廢水與微生物反應的時間，以令微生物分解作用更為徹底，有效提高生物處理效率。

如圖4所示，顯示本發明生物反應器100用于處理含污泥的廢水，所述處理器為 一廢水處理槽50，其依廢水流通方向具有相互連通的一高濃度區51、一中濃度區52及一低濃度區53，其中，所述高濃度區51設有一水平多層反應器100A及一曝氣裝置511，令廢水輸入高濃度區51后配合曝氣裝置511，概呈貫穿流過水平多層反應器100A的網板11；所述中濃度區52為一分隔板522隔成呈底部連通的二個槽空間，其中與高濃度區51相鄰的槽空間設有一水平多層反應器100A及一曝氣裝置521，與低濃度區53相鄰的槽空間則設有一垂直多層反應器100B，令廢水輸入中濃度區52后配合曝氣裝置521，概呈貫穿流過水平多層反應器100A的網板11，并經分隔板522底部概呈貫穿流過垂直多層反應器100B的網板11；所述低濃度區53設有一垂直多層反應器100B及一曝氣裝置531，令廢水先流經曝氣裝置531上方，再相對于網板11呈貫穿流過垂直多層反應器100B。

在本發明的廢水處理槽實施例中，所述水平多層反應器100A配合曝氣裝置511、521，具有快速打散、分解大分子有機污泥的功效，以迅速消除臭味，且不易有大量污泥沉積阻塞；所述垂直多層反應器100B的設置，則具有使廢水與微生物除臭劑接觸時間延長，增加微生物分解效率的功效。

以下為圖2的吸附塔、圖3的油脂截流器及圖4的廢水處理器用于處理廢棄物的具體應用。

實施例1：具有與圖2相同設備的北京郊區腸衣生產廠的廢氣處理。所述吸附塔內的水平多層反應器設有五層水平空間，分別置入有機載體及無機載體；循環操作段的反應器內的垂直多層反應器具有四層垂直空間，分別置入有機載體及無機載體。將生物反應器置入吸附塔、反應器后，以定時定量投入相當比例的綜合微生物群制劑，與載體復合構成微生物除臭劑。接著，如下表1所示，以每分鐘60M³的流量通入有機廢棄氣體，所述有機廢棄氣體的主要臭氣源包括約200ppm的NH₃以及約120ppm的H₂S。持續運作三天后測得，NH₃保持在2ppm以下，H₂S保持在2ppm以下。

實施例2：具有與圖3相同設備的臺北市福華會館的廚房廢水處理。所述油脂截留器的二反應槽內設有二位于相同水平高度的單層生物反應器，分別置入混合的有機載體及無機載體；油脂截留器的二排水槽內設有一水平多層反應器具有三層水平空間，分別置入有機載體及無機載體。將生物反應器置入油脂截留器后，以定時定量投入相當比例的綜合微生物群制劑，與載體復合構成微生物除臭劑。接著，如下表2所示，每日從廚房流入約40M³的含油廢水量，并監測水中油脂含量(FOG，Fats,Oils and Greases)，設定排放標準為水中油脂含量在30ppm以下。導入持續運作三個月后，每個月取樣排放水進行水中油脂含量測試，測得在未采用本發明生物反應器前的水中油脂含量為48ppm，使用一個月后降至28ppm，使用二個月后降至18ppm，使用三個月后降至8.6ppm。

實施例3：具有與圖4相同設備的宜蘭福昌養豬場的高濃度有機污泥水處理。所述廢水處理器設有二水平多層反應器各具有四層水平空間，分別置入有機載體及無機載體；廢水處理器設有二垂直多層反應器各具有三層垂直空間，分別置入有機載體及無機載體。將生物反應器置入廢水處理器后，以定時定量投入相當比例的綜合微生物群制劑，與載體復合構成微生物除臭劑。接著，如下表3所示，每日流入約1.5～2.0M³的高濃度有機污泥水(豬糞尿固液分離后的原液)，并監測水中污泥含量的混合液懸浮固體(MLSS，Mixed Liquid Suspended Solid)。所述高濃度有機污泥水在處理前的MLSS約為5800～7000ppm，并含有高濃度有機臭味，經使用本發明生物反應器并持續運作13～17天后，排放出口的廢水已無臭味，MLSS降到100～300ppm，且排出的廢水由于經過微生物降解反應而形成高效生物活性水，可導入廢棄物處理統作為除臭劑使用，或者作為堆肥除臭加速劑使用。下表3顯示二次單日運作的取樣結果，由結果可知，本發明生物反應器具有使用時間越久，微生物生長繁殖越穩定，處理效能會越來越高。

通過前述本發明生物反應器的結構說明及實施例可知，本發明生物反應器具有以下功效：

(1)本發明生物反應器可為單層或多層使用，且多層使用時可依使用需求將網板呈水平設置或垂直設置，以調整廢棄物流經生物反應器的方式，而得以控制廢棄物流在本發明生物反應器中停滯的時間長短，讓生物反應器得以針對各種不同濃度的廢棄物進行有效處理。

(2)本發明生物反應器可以多個且單層/多層、垂直式/水平式地變化串聯或并聯組合使用，因而具有靈活應用在各種不同的廢棄物處理程序中的功效，可設于各種大小不同的處理裝置內部(例如：廢水池、洗滌塔、油脂截留器等)，適用性相當廣泛。

(3)本發明生物反應器中的微生物除臭劑，通過不同的載體，可以為不同種類的微生物提供各種生物所需的營養來源及棲息宿體，令本發明采用的綜合微生物菌群，在各種惡劣的廢棄物環境中有最佳的適應力。

以上通過具體實施例對本發明進行了詳細的說明，但這些并非構成對本發明的限制。在不脫離本發明原理的情況下，本領域的技術人員還可做出許多變形和改進，這些也應視為本發明的保護范圍。