1.本发明系关于一种有机污泥的处理方法及系统；具体而言，本发明系关于一种有机污泥资源化的处理方法及系统。


背景技术：

2.现有有机污泥处理经污泥浓缩、脱水、干燥后，即当废弃物掩埋。然而，随着工业发达，有机污泥的处理总量不断提高，使得有机污泥面临无处掩埋及臭味问题。因此，如何处理有机污泥使其转化为资源，为现今有机污泥处理的重要议题之一。


技术实现要素：

3.本发明的一目的在于提供一种有机污泥资源化的处理方法及系统，其通过化学/物理处理方式，以将有机污泥转化为生物质燃料。
4.本发明的另一目的在于提供一种有机污泥资源化的处理方法及系统，其通过人工智能技术判断有机污泥的处理状态，以有效控制有机污泥的处理程序。
5.本发明的又一目的在于提供一种有机污泥资源化的处理方法及系统，其将有机污泥处理转化的生质粒料与其他废液依据重量配比调配出具有预设热值的生物质燃料，有效提升生物质燃料的价值并减少另一废液的处理成本。
6.于一实施例，本发明的有机污泥资源化的处理方法包含：生物处理有机污泥，使有机污泥的ph值、混合液悬浮固体浓度(mlss)及化学需氧量(cod)达预设值；使用聚合物调理经生物处理的有机污泥；脱水及干燥经聚合物调理的有机污泥；以及将经脱水及干燥的有机污泥造粒制成生物质燃料。
7.于一实施例，使有机污泥的ph值、mlss及cod达预设值的步骤包含：使有机污泥的ph值为3
‑
4、mlss为6000
‑
10000mg/l及cod为600
‑
1500mg/l。
8.于一实施例，生物处理有机污泥的步骤包含：调控压缩干燥空气(cda)及泵，以搅动调匀有机污泥；添加化学溶液以调控ph值；以及添加co、o3、n2、h2o2至少其中之一做为生物细胞破坏介质，以破坏有机污泥的生物细胞。
9.于一实施例，使用聚合物调理的步骤包含：以影像辨识判断有机污泥的胶羽状态，以控制聚合物的添加。
10.于一实施例，脱水及干燥的步骤包含：以影像辨识及红外线感测判断脱水效果及滤饼厚度；以及以影像辨识判断干燥度，以调控粉碎干燥的时间，形成生质粒料。
11.于一实施例，造粒制成生物质燃料的步骤包含：将经脱水及干燥形成的生质粒料及另一废液依据重量混拌参数形成依重量配比出具有预设热值的生物质燃料。
12.于一实施例，本发明的有机污泥资源化的处理方法在生物处理有机污泥后，更包含去除有机污泥的浮渣。
13.于一实施例，去除有机污泥的浮渣的步骤包含：依据空气量多寡控制气体供应量，以刮除有机污泥的浮渣。
14.于另一实施例，本发明提供一种有机污泥资源化的处理系统，其包含：生物处理单元，用以生物处理有机污泥，使有机污泥的ph值、mlss及cod达预设值；调理单元，使用聚合物调理经生物处理的有机污泥；干燥单元，用以脱水及干燥经聚合物调理的有机污泥；以及生物质燃料调配单元，将经脱水及干燥的有机污泥造粒制成生物质燃料。
15.相较于现有技术，本发明的有机污泥资源化的处理方法及系统通过化学/物理处理方式并配合人工智能技术，将有机污泥的处理参考指标(例如ph、mlss、cod)控制在预设范围，以有效地将有机污泥处理转化为资源。再者，本发明的有机污泥资源化的处理方法及系统可将有机污泥经处理生成的生质粒料与另一废液混合形成具有预设热值的生物质粒料，以提升生物质粒料的价值及降低另一废液的处理成本。
附图说明
16.图1为本发明一实施例的有机污泥资源化的处理系统的示意图。
17.图2为本发明一实施例的有机污泥资源化的处理方法的流程图。
18.图3为图1的生物处理单元的示意图。
19.图3a为图3的增压器的示意图。
20.图4为本发明一实施例的除浮单元的示意图。
21.图4a为图4的气泡量测器的示意图。
22.【符号说明】
23.1有机污泥资源化的处理系统
24.10生物处理单元
25.11处理槽
26.12aph值感测器
27.12b mlss感测器
28.12c cod感测器
29.12d臭氧感测器
30.13a
‑
13d阀件
31.14增压器
32.15泵
33.16排气件
34.17控制器
35.20调理单元
36.30干燥单元
37.40生物质燃料调配单元
38.50除浮单元
39.51除浮槽
40.52气泡量测器
41.52a探针
42.53a、53b阀件
43.54刮刀器
44.55泵
45.56排气件
46.57控制器
47.100生物质燃料
48.s10
‑
s50步骤
具体实施方式
49.在附图中，为了清楚起见，放大了层、膜、面板、区域等的厚度。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。应当理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件“上”或“连接到”另一元件时，其可以直接在另一元件上或与另一元件连接，或者中间元件可以也存在。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。如本文所使用的，“连接”可以指物理及/或电性连接。再者，“电性连接”或“耦合”系可为二元件间存在其它元件。
50.应当理解，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等在本文中可以用于描述各种元件、部件、区域、层及/或部分，但是这些元件、部件、区域、及/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分开。因此，下面讨论的“第一元件”、“部件”、“区域”、“层”或“部分”可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分而不脱离本文的教导。
51.这里使用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的，而不是限制性的。如本文所使用的，除非内容清楚地指示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”旨在包括复数形式，包括“至少一个”。“或”表示“及/或”。如本文所使用的，术语“及/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”及/或“包括”指定所述特征、区域、整体、步骤、操作、元件的存在及/或部件，但不排除一个或多个其它特征、区域整体、步骤、操作、元件、部件及/或其组合的存在或添加。
52.此外，诸如“下”或“底部”和“上”或“顶部”的相对术语可在本文中用于描述一个元件与另一元件的关系，如图所示。应当理解，相对术语旨在包括除了图中所示的方位之外的装置的不同方位。例如，如果一个附图中的装置翻转，则被描述为在其他元件的“下”侧的元件将被定向在其他元件的“上”侧。因此，示例性术语“下”可以包括“下”和“上”的取向，取决于附图的特定取向。类似地，如果一个附图中的装置翻转，则被描述为在其它元件“下方”或“下方”的元件将被定向为在其它元件“上方”。因此，示例性术语“下面”或“下面”可以包括上方和下方的取向。
53.本文使用的“约”、“近似”、或“实质上”包括所述值和在本领域普通技术人员确定的特定值的可接受的偏差范围内的平均值，考虑到所讨论的测量和与测量相关的误差的特定数量(即，测量系统的限制)。例如，“约”可以表示在所述值的一个或多个标准偏差内，或
±
30％、
±
20％、
±
10％、
±
5％内。再者，本文使用的“约”、“近似”或“实质上”可依光学性质、蚀刻性质或其它性质，来选择较可接受的偏差范围或标准偏差，而可不用一个标准偏差适用全部性质。
54.除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。将进一步理解的是，诸如在通常使用的字典中
定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术和本发明的上下文中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化的或过度正式的意义，除非本文中明确地这样定义。
55.本文参考作为理想化实施例的示意图的截面图来描述示例性实施例。因此，可以预期到作为例如制造技术及/或公差的结果的图示的形状变化。因此，本文所述的实施例不应被解释为限于如本文所示的区域的特定形状，而是包括例如由制造导致的形状偏差。例如，示出或描述为平坦的区域通常可以具有粗糙及/或非线性特征。此外，所示的锐角可以是圆的。因此，图中所示的区域本质上是示意性的，并且它们的形状不是旨在示出区域的精确形状，并且不是旨在限制权利要求的范围。
56.本发明提供一种有机污泥资源化的处理方法及系统。本发明的处理方法及系统较佳应用于半导体产业或显示面板产业产生的有机污泥的处理，但不限于此。本发明的处理方法及系统较佳是针对含水率大于10％(尤其是含水率大于50％或以上)的有机污泥的处理。于后参考附图，详细说明本发明的处理方法及系统的细节。
57.参考图1，图1为本发明一实施例的有机污泥资源化的处理系统1的示意图。如图1所示，有机污泥资源化的处理系统1包含生物处理单元10、调理单元20、干燥单元30及生物质燃料调配单元40。生物处理单元10用以生物处理有机污泥，使有机污泥的ph值、mlss及cod达预设值。调理单元20使用聚合物调理经生物处理的有机污泥。干燥单元30用以脱水及干燥经聚合物调理的有机污泥。生物质燃料调配单元40将经脱水及干燥的有机污泥造粒制成生物质燃料100。再者，依据实际需求，有机污泥资源化的处理系统1更可包含除浮单元50，用以在生物处理单元10生物处理有机污泥后，依据空气量多寡控制气体供应量，并使用刮刀器54(参考图4)去除有机污泥的浮渣。之后，去除浮渣的有机污泥再进入调理单元20继续处理。
58.具体而言，有机污泥资源化的处理系统1可由复数个处理单元构成(例如生物处理单元10、调理单元20、干燥单元30、生物质燃料调配单元40、除浮单元50等)。依据实际应用，各处理单元的数量可为一个以上，且每个处理单元可包含不同作用的部件，以达到预设处理效果。
59.请参考图3，图3为图1的生物处理单元10的示意图。如图3所示，生物处理单元10可包含处理槽11、指标感测器(例如ph值感测器12a、mlss感测器12b、cod感测器12c、臭氧感测器12d)、阀件(例如13a、13b、13c、13d)、增压器14、泵15、排气件16及控制器17。指标感测器与控制器17讯号连接，使得控制器17可依据所感测到的结果控制生物感测单元10中相关部件的操作。举例而言，控制器17可依据指标感测器的感测资料及处理槽11的液位高低控制生物处理单元10中各部件的操作，例如阀件的开启/关闭、泵15的启动/停止、排气件16的开启/关闭、增压器14的操作等。排气件16用以将处理槽11中产生的气体排出处理槽11。举例而言，排气件16可在与处理槽11产生的气泡/泡沫接触时开启，以将气体/气泡排出处理槽11，并在未与气泡/泡沫接触时关闭，以维持处理槽11的处理条件(例如压力)。此外，生物处理单元10可在处理槽11中加入消泡剂，进而以液位识别消泡剂的添加操作，以使处理槽11中的有机污泥的泡沫获得适当控制，避免造成液位误判。
60.指标感测器设置于处理槽11中适当的位置，以感测相关的污泥性质，以作生物处理效果的指标。举例而言，ph值感测器12a用以感测有机污泥的酸碱值。mlss感测器12b用以感测有机污泥的混合液悬浮固体浓度(mixed liquid suspended solids)，或称为混合液
污泥浓度，其表示在单位容积混合液内所含有的污泥固体物的总重量(mg/l)。cod感测器12c用以感测有机污泥的化学需氧量(chemical oxygen demand)，其用以表示水中有机物量的多寡，即每升水样全部被氧化后需要的氧量(mg/l)。此外，生物处理单元10可选择性包含臭氧感测器12d，用以感测有机污泥中臭氧(o3)的浓度。
61.处理槽11具有入口端及出口端，其中阀件13a及13b分别设置于入口端及出口端，用于控制有机污泥于处理槽11中的进料及出料。于一实施例，阀件13a可依据处理槽11中的液位高低，进行有机污泥的进料控制。例如，控制器17可在处理槽11中的液位高度低于90％时控制阀件13a开启，以容许有机污泥进入处理槽11，且在处理槽11中的液位高度高于90％时控制阀件13a关闭，以阻绝有机污泥进入处理槽11。控制器17可在有机污泥的ph值、mlss及cod感测结果达预设值时才控制阀件13b开启，使得处理槽11中经生物处理的有机污泥可进入下一个处理阶段(例如进入调理单元20或除浮单元50)。于一实施例，生物处理单元10生物处理有机污泥，使得有机污泥的ph值为3
‑
4、mlss为6000
‑
10000mg/l及cod为600
‑
1500mg/l。亦即，控制器17可在指标感测器感测到有机污泥的ph值达到3
‑
4、mlss达到6000
‑
10000mg/l及cod达到600
‑
1500mg/l时才控制阀件13b开启。
62.再者，处理槽11具有分流管线连接泵15及增压器14，阀件13c位于泵15及处理槽11分流管线之间，且阀件13d位于泵15及增压器14之间。阀件13c用以控制有机污泥进入分流管线，而阀件13d可为逆止阀，用以防止增压器14的加压流体逆流。增压器14提供加压的化学溶液及气体至处理槽11，以调控有机污泥的相关性质并达到搅动调匀有机污泥的作用。具体而言，生物处理单元10调控压缩干燥空气(cda)及泵15，以搅动调匀有机污泥，且添加化学溶液以调控ph值，并添加co、o3、n2、h2o2至少其中之一做为生物细胞破坏介质，以破坏有机污泥的生物细胞。于其他实施例，生物处理单元10可使用任何合宜的气体搅动调匀有机污泥，例如cda、n2、惰性气体等，其中cda因成本及取得便利为较佳选择。请参考图3a的增压器14的示意图。如图3a所示，增压器14可选择性提供化学溶液及气体至处理槽11。举例而言，增压器14连接化学溶液及气体的供应源，以依据实际需求提供适当的化学溶液及气体。依据要处理的有机污泥的种类，添加的化学溶液可为酸液或碱液，以调整ph值为3
‑
4。于此实施例，生物处理单元10可通过提供酸液(例如硫酸(h2so4))至处理槽11，以调控有机污泥的ph值。增压器14可选择性将co、o3、n2、h2o2至少其中之一添加至处理槽11中，以破坏有机污泥的生物细胞。于此实施例，硫酸及co、o3、n2、h2o2的添加较佳为分段进行，以使有机污泥的ph值、mlss及cod达到上述预设值。此外，增压器14选择添加o3做为生物细胞破坏介质时，控制器17较佳在有机污泥的ph值、mlss及cod达到上述预设值且o3含量实质为零时才开启阀件13b，以出料至下一处理单元(例如调理单元20或除浮单元50)。
63.生物处理单元10对有机污泥的生物处理可分成数个阶段，例如生物调匀处理、生物菌类破碎/分解处理及生物菌类最终处理，且这些处理程序可在单一的生物处理单元10中进行，亦可在数个生物处理单元10中分别进行。举例而言，有机污泥资源化的处理系统1可包含例如三个类似的生物处理单元10，其中第一个生物处理单元10可通过泵15及增压器14提供cda及硫酸，以达到搅动调匀有机污泥及调整ph值的处理，而在指标感测器的感测资料达到预设值时进入第二个生物处理单元10。第二个生物处理单元10可通过泵15及增压器14提供cda及硫酸搅动调匀有机污泥及调整ph值的处理，并通过添加生物细胞破坏介质(例如co、o3、n2、h2o2等强氧化剂)以破坏/分解生物细胞，并在指标感测器的感测资料达到预设
值时进入第三个生物处理单元10。第三个生物处理单元10可重复类似第二个生物处理单元10的操作，以确保经生物处理的有机污泥的各项感测资料达到预设值。有机污泥资源化的处理系统1通过一个或多个生物处理单元10皆可达到预期的生物处理效果，可依实际需求设计，其中使用一个生物处理单元10具有设备成本较低、处理时程较长、控制处理不易的特性，而使用多个生物处理单元10具有容易控制处理、批次化处理时程较短、设备成本较高的特性。
64.当经生物处理的有机污泥具有较多的泡沫或浮渣时，可通过除浮单元50清除浮渣，或者当浮渣为可忽略的量时可直接进入调理单元20进行聚合物调理。图4为本发明一实施例的除浮单元50的示意图。如图4所示，除浮单元50包含除浮槽51、气泡量测器52、阀件53a、53b、刮刀器54、泵55、排气件56及控制器57。控制器57控制除浮单元50中各部件的操作，例如阀件53a、53b的开启/关闭、泵55的启动/停止、排气件56的开启/关闭、气泡量测器52及刮刀器54的操作等。排气件56用以将除浮槽51中产生的气体排出除浮槽51。此外，除浮单元50可在除浮槽51中加入消泡剂，进而以液位识别消泡剂的添加操作，以使除浮槽51中的有机污泥的泡沫获得适当控制，避免造成液位误判。
65.具体而言，除浮槽51具有入口端及出口端，其中阀件53a及53b分别设置于入口端及出口端，用于有机污泥于除浮槽51中的进料及出料控制。于一实施例，阀件53a可依据除浮槽51中的液位高低，进行有机污泥的进料控制。例如，控制器57可在除浮槽51中的液位高度低于90％时控制阀件53a开启，以容许经生物处理的有机污泥进入除浮槽51，且在除浮槽51中的液位高度高于90％时控制阀件53a关闭，以阻绝有机污泥进入除浮槽51。
66.于此实施例，除浮单元50依据空气量多寡控制气体供应量，刮除有机污泥的浮渣。举例而言，控制器57接收气泡量测器52的量测值，进而发送讯号控制泵55的转速、开启/关闭及压力，以搅动产生气泡提升除浮的能力。请参考图4a，图4a为本发明一实施例的气泡量测器52的示意图。如图4a所示，气泡量测器52包含多个探针52a，其中当探针52a接触到气泡时，气泡破裂使得气泡量测器52会发生电性变化，且依据电性变化的大小可判断空气量的多寡。藉此，控制器57可控制泵55产生的气体供应量(例如气泡产生的速率)，并控制刮刀器54的运作(例如控制转速)，以将有机污泥的浮渣去除。
67.如图1所示，经生物处理(及除浮处理)的有机污泥可进入调理单元20。调理单元20可使用影像辨识装置判断有机污泥的胶羽状态，以控制聚合物的添加。具体而言，影像辨识装置可为人工智慧处理装置或模组，并通过神经网路学习技术分析判断所撷取的影像，例如可针对所撷取的影像进行收集、运算、分析，亦即利用演算法学习，进而判断所撷取的影像的胶羽状态，进而藉此控制聚合物的添加。举例而言，在调理单元20中，可依据预设周期抽样进行影像辨识判断聚合物添加后的胶羽状态，进而控制聚合物的添加量。在调理过程中，可通过提升混拌泵的转速来加强胶羽沉降效果。藉此，重复聚合物的添加、采样、影像辨识胶羽状态、控制泵的转速等操作，直到胶羽效果达到预期，而可进入干燥单元30。
68.在干燥单元30中，使用影像辨识装置及红外线测距仪判断脱水效果及滤饼厚度，且使用影像辨识装置判断干燥度，以调控粉碎干燥的时间。具体而言，在干燥单元30中，通过影像辨识装置辨识有机污泥通过脱水滤布作用后的脱水效果，并通过红外线测距仪判断滤饼的厚度，藉此调整脱水滤布的脱水压力及作用时间。当影像辨识装置确认脱水效果达到预期后，将滤饼送入干燥器中干燥，以形成生质粒料。举例而言，干燥器可为滚筒式的粉
碎干燥器，且可通过影像辨识装置判断干燥度，以调控干燥器的粉碎干燥的时间，形成生质粒料。再者，亦可通过影像辨识装置判断的干燥度回馈调控脱水滤布的脱水效果，以更有效地干燥而形成生质粒料。再者，在干燥单元30中更可通过热回收系统进行预热烘烤。具体而言，在滤布脱水效果不佳的情况下，可利用热回收系统将其他装置产生的废热回收，用来预热烘烤有机污泥形成的滤饼，不仅节能更提升干燥效率。于一实施例，干燥加热的温度可为60
‑
100℃，但不以此为限。
69.经脱水及干燥生成的生质粒料，可依据所需的热值、形状、尺寸在生物质燃料调配单元40形成生物质燃料100。具体而言，生物质燃料调配单元40将经脱水及干燥生成的生质粒料及另一废液依据重量混拌参数形成依重量配比出具有预设热值的生物质燃料100。于一实施例，可与有机污泥经处理生成的生质粒料进行配比的废液包含例如光阻剂、光阻去除剂经回收再利用后残余的废液(或称二次液)。光阻剂/光阻去除剂的废液具有高热值、高浓度含量，适合与生质粒料混拌形成生物质燃料，但不以此为限。举例而言，生质粒料可自干燥单元30输送至生物质燃料调配单元40的混拌储料桶，且依据热值匹配资讯控制生质粒料及另一废液(二次液)的重量配比，使得相应重量比的生质粒料与二次液混拌，混拌后输送制造粒器，以依据生物质燃料的尺寸、形状需求进行造粒。藉此，所形成的生物质燃料具有依据重量混拌参数以重量配比出的预设热值、尺寸及形状，而大幅提升生物质燃料的价值。
70.于上述实施例中，生物质燃料调配单元40将生质粒料与另一废液混拌造粒制成具有预设热值的生物质燃料，不仅有效提升其价值，更可免除另一废液的处理(或清运)成本，再创废液的价值，但不以此为限。于另一实施例，生物质燃料调配单元40亦可将生质粒料造粒为具有预设尺寸及形状的生物质燃料，而无须与其他废液混拌。于一实施例，生物质燃料100的含水率小于10％。
71.参考图2，图2为本发明一实施例的有机污泥资源化的处理方法的流程图。如图2所示，有机污泥资源化的处理方法包含：步骤s10，生物处理有机污泥，使有机污泥的ph值、混合液悬浮固体浓度(mlss)及化学需氧量(cod)达预设值；步骤s20，使用聚合物调理经生物处理的有机污泥；步骤s30，脱水及干燥经聚合物调理的有机污泥；以及步骤s40，将经脱水及干燥的有机污泥造粒制成生物质燃料。于一实施例，使有机污泥的ph值、mlss及cod达预设值的步骤包含：使有机污泥的ph值为3
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4、mlss为6000
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10000mg/l及cod为600
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1500mg/l，且臭氧含量实质为零。
72.在步骤s10中，生物处理有机污泥的步骤包含：调控压缩干燥空气(cda)及泵，以搅动调匀有机污泥；添加化学溶液以调控ph值；以及添加co、o3、n2、h2o2至少其中之一做为生物细胞破坏介质，以破坏有机污泥的生物细胞。
73.在步骤s20中，使用聚合物调理的步骤包含：以影像辨识判断有机污泥的胶羽状态，以控制聚合物的添加。在步骤s30中，脱水及干燥的步骤包含：以影像辨识及红外线感测判断脱水效果及滤饼厚度；以及以影像辨识判断干燥度，以调控粉碎干燥的时间，形成生质粒料。在步骤s40中，造粒制成生物质燃料的步骤包含：将经脱水及干燥形成的生质粒料及另一废液依据重量混拌参数形成依重量配比出具有预设热值的生物质燃料。此外，在生物处理有机污泥的步骤10之后，更包含去除有机污泥的浮渣(步骤50)。在步骤s50中，去除有机污泥的浮渣的步骤包含：依据空气量多寡控制气体供应量，刮除有机污泥的浮渣。
74.本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于申请专利范围的精神及范围的修改及均等设置均包含于本发明的范围内。