事業放流水標準之演進及對應廢水處理技術yhchen1/產業清潔生產...
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事業放流水標準之演進及對應廢水處理技術
76 標準
COD 250 mgL BOD 80 mgL SS 100 mgL hellip
82 標準
COD 200 mgL BOD 50 mgL SS 50 mgL hellip
87 標準
COD 100 mgL BOD 30 mgL SS 30 mgL hellip
事業放流水標準 未來標準
合理化修訂
總量管制
平均值管制
水污費 徵收
廢水 放流水一級處理(前處理)
三級處理(高級處理)
二級處理(生物處理)
技術 混凝 化學氧化 沈澱 浮除 砂濾 活性碳吸附
技術 篩除 混凝 浮除 沈澱 pH 調整 均勻
技術 上流式厭氣污泥床(UASB) 厭氣流體化床(AFB) 厭氣濾床(AF) 活性污泥法(AS) 批式活性污泥法(SBR) 固定生物法膜(FF)
目的去除溶解性有機物(以COD或BOD為指標)
目的去除殘留溶解性有機污染物去除懸浮固體物符合更高的水質要求
目的去除懸浮固體物去除油脂pH調整
膜分離
bull膜分離(membrane separation)利用具有一定選擇性透過特性的過濾介質進行物質的分離存化
bull膜在分離過程中以膜作為分隔的界面將透過液和保留液分為互不混合的兩相
bull通過物理作用化學反應或生化反應產生膜分離的選擇性和分離速度
各種薄膜對特定物質分離範圍
bull 微過濾孔徑大小為01 ~ 10μmbull 超過濾孔徑大小為1 ~ 100 nmbull 逆滲透膜的孔徑小於1 nmbull 奈米過濾孔徑大小介於逆滲透膜及超過濾膜之間
bull 1 mm = 1000 nm (一般細菌的平均大小)bull 1 m = 1000000 mmbull 1 mm = 10-6 mbull 1 nm = 10-9 m
顆粒特性與去除方式
bull 顆粒去除方式
傳統的沉澱與過濾 gt 1 mm微過濾 (Microfiltration) gt 005 mm超微過濾 (Ultrafiltration) gt 0005 mm奈過濾 (Nanofiltration) gt 0001 mm逆滲透 (RO) lt 0001 mm
Ca 2+Mg2+
不同薄膜孔徑種類bull 薄膜種類 - 以分子截留量 (molecular weight cut-off MWCO) 作為界定孔徑之單位
- 微過濾(micro-filtration MF) -分子大小篩除之方式進行過濾
- 超過濾(ultra-filtration UF) -分子大小篩除之方式進行過濾
- 奈米過濾(nano-filtration NF)
電價排除但亦具有篩除功能可去除水中二價陽離子
- 逆滲透(reverse osmosis RO)
一般視為無孔洞薄膜可截留所有水分子之外的物質
RO逆滲透原理
逆滲透滲透現象
所施加之壓力 gt 滲透壓
bull 顆粒分類(大約)
藻類 100 ~ 103 mm
細菌 10-1 ~ 101 mm (估計MW gt 500000)
腐植酸 10-3 ~ 10-1 mm (估計MW 5000 ~ 500000)
病毒 10-3 ~ 10-2 mm (估計MW 2000 ~ 20000)
水中一般鹽類 10-4 ~ 10-3 mm (估計MW 100~1000)
水中金屬離子 10-4 mm (估計MW lt 200)
微濾與超濾膜的通透
bc
bc
dxdcD
x
c
δ
( )gm RRpN+
∆=micro1
dxdcDcNcN p minus= 11
bcc = 0=x
mcc = δ=x
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
minus
minus=
pb
pm
ccccD
N ln1 δ
膜分離操作
pQfQ
rQ
V
由溶質的質量平衡得到
( ) ( )RcQdtVcd
p minus=minus 1
00 cc VV === 0t
由溶液的質量平衡得到
pQdtdV
=minus
RdVdcV =minus
00 cc VV ==
R
VV
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛= 0
0cc
R
VV
c⎟⎠⎞
⎜⎝⎛== 0
0
cCF
10
00
minus
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛==
R
VV
VccV REC
濃縮倍率CF
收率REC
Dead-end and Crossflow filtration
濾餅層
薄膜
進流
滲透液出流
滲透液出流
濾餅層厚度
濾餅層厚度
滲透液出流
Dead-end filtration(終端過濾)
Crossflow filtration(橫流過濾)
流 力 設 計
處理形式與使用範圍
Reverse Osmosis (RO)
Nanofiltration (NF)
Ultrafiltration (UF)
Microfiltration (MF)
Membrane Filtration
薄膜型態
bull 平板式薄膜 (flat plate)bull 管式薄膜(tubular) bull 螺旋捲式薄膜(spiral wound) bull 中空纖維式薄膜(hollow fiber)
平板式薄膜 (flat plate)特點低能量消耗且易於拆除清洗
缺點填充密度較低
應用電透析 (electro-dialysis ED)生物薄膜
(Membrane bioreactor MBR)及RO中
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
平板式薄膜 (flat plate)
Kubota 沈浸式平板薄膜模組
管式薄膜(tubular)
出流水 管式薄膜
出流水進流水 濃縮液
管式薄膜(tubular)特點掃流式操作 (cross-flow)較不易為懸浮固體物
所阻塞可在高壓下操作
缺點單位面積薄膜所佔空間甚大
透膜壓損高能量消耗高
操作成本相對提高
中空纖維式薄膜(hollow fiber)特點
填充密度高
大的比表面積
設備費用低
易於反沖洗
操作方式
由膜內向膜外滲出(inside-out)
或由膜外向膜內滲入產生濾液(outside-in)
中空纖維式薄膜(hollow fiber)
Pall 中空纖維過濾系統
Zenon 中空纖維過濾系統
螺旋捲式薄膜(spiral wound) 特點
填充密度高
透膜壓損較小
缺點
不易清洗
不適合處理高濁度的進流水
應用一般多用於RO及NF
螺旋捲式薄膜(spiral wound)
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
截流式過濾 (dead-end)掃流式過濾 (cross-flow)
薄膜過濾方式
活性污泥膜濾法
bull 端點過濾(dead-end filtration)
阻力愈來愈大
活性污泥膜濾法
bull 橫流過濾(crossflow filtration)
不同薄膜過濾方式及其通量變化趨勢
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
膜分離
bull膜分離(membrane separation)利用具有一定選擇性透過特性的過濾介質進行物質的分離存化
bull膜在分離過程中以膜作為分隔的界面將透過液和保留液分為互不混合的兩相
bull通過物理作用化學反應或生化反應產生膜分離的選擇性和分離速度
各種薄膜對特定物質分離範圍
bull 微過濾孔徑大小為01 ~ 10μmbull 超過濾孔徑大小為1 ~ 100 nmbull 逆滲透膜的孔徑小於1 nmbull 奈米過濾孔徑大小介於逆滲透膜及超過濾膜之間
bull 1 mm = 1000 nm (一般細菌的平均大小)bull 1 m = 1000000 mmbull 1 mm = 10-6 mbull 1 nm = 10-9 m
顆粒特性與去除方式
bull 顆粒去除方式
傳統的沉澱與過濾 gt 1 mm微過濾 (Microfiltration) gt 005 mm超微過濾 (Ultrafiltration) gt 0005 mm奈過濾 (Nanofiltration) gt 0001 mm逆滲透 (RO) lt 0001 mm
Ca 2+Mg2+
不同薄膜孔徑種類bull 薄膜種類 - 以分子截留量 (molecular weight cut-off MWCO) 作為界定孔徑之單位
- 微過濾(micro-filtration MF) -分子大小篩除之方式進行過濾
- 超過濾(ultra-filtration UF) -分子大小篩除之方式進行過濾
- 奈米過濾(nano-filtration NF)
電價排除但亦具有篩除功能可去除水中二價陽離子
- 逆滲透(reverse osmosis RO)
一般視為無孔洞薄膜可截留所有水分子之外的物質
RO逆滲透原理
逆滲透滲透現象
所施加之壓力 gt 滲透壓
bull 顆粒分類(大約)
藻類 100 ~ 103 mm
細菌 10-1 ~ 101 mm (估計MW gt 500000)
腐植酸 10-3 ~ 10-1 mm (估計MW 5000 ~ 500000)
病毒 10-3 ~ 10-2 mm (估計MW 2000 ~ 20000)
水中一般鹽類 10-4 ~ 10-3 mm (估計MW 100~1000)
水中金屬離子 10-4 mm (估計MW lt 200)
微濾與超濾膜的通透
bc
bc
dxdcD
x
c
δ
( )gm RRpN+
∆=micro1
dxdcDcNcN p minus= 11
bcc = 0=x
mcc = δ=x
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
minus
minus=
pb
pm
ccccD
N ln1 δ
膜分離操作
pQfQ
rQ
V
由溶質的質量平衡得到
( ) ( )RcQdtVcd
p minus=minus 1
00 cc VV === 0t
由溶液的質量平衡得到
pQdtdV
=minus
RdVdcV =minus
00 cc VV ==
R
VV
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛= 0
0cc
R
VV
c⎟⎠⎞
⎜⎝⎛== 0
0
cCF
10
00
minus
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛==
R
VV
VccV REC
濃縮倍率CF
收率REC
Dead-end and Crossflow filtration
濾餅層
薄膜
進流
滲透液出流
滲透液出流
濾餅層厚度
濾餅層厚度
滲透液出流
Dead-end filtration(終端過濾)
Crossflow filtration(橫流過濾)
流 力 設 計
處理形式與使用範圍
Reverse Osmosis (RO)
Nanofiltration (NF)
Ultrafiltration (UF)
Microfiltration (MF)
Membrane Filtration
薄膜型態
bull 平板式薄膜 (flat plate)bull 管式薄膜(tubular) bull 螺旋捲式薄膜(spiral wound) bull 中空纖維式薄膜(hollow fiber)
平板式薄膜 (flat plate)特點低能量消耗且易於拆除清洗
缺點填充密度較低
應用電透析 (electro-dialysis ED)生物薄膜
(Membrane bioreactor MBR)及RO中
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
平板式薄膜 (flat plate)
Kubota 沈浸式平板薄膜模組
管式薄膜(tubular)
出流水 管式薄膜
出流水進流水 濃縮液
管式薄膜(tubular)特點掃流式操作 (cross-flow)較不易為懸浮固體物
所阻塞可在高壓下操作
缺點單位面積薄膜所佔空間甚大
透膜壓損高能量消耗高
操作成本相對提高
中空纖維式薄膜(hollow fiber)特點
填充密度高
大的比表面積
設備費用低
易於反沖洗
操作方式
由膜內向膜外滲出(inside-out)
或由膜外向膜內滲入產生濾液(outside-in)
中空纖維式薄膜(hollow fiber)
Pall 中空纖維過濾系統
Zenon 中空纖維過濾系統
螺旋捲式薄膜(spiral wound) 特點
填充密度高
透膜壓損較小
缺點
不易清洗
不適合處理高濁度的進流水
應用一般多用於RO及NF
螺旋捲式薄膜(spiral wound)
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
截流式過濾 (dead-end)掃流式過濾 (cross-flow)
薄膜過濾方式
活性污泥膜濾法
bull 端點過濾(dead-end filtration)
阻力愈來愈大
活性污泥膜濾法
bull 橫流過濾(crossflow filtration)
不同薄膜過濾方式及其通量變化趨勢
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
各種薄膜對特定物質分離範圍
bull 微過濾孔徑大小為01 ~ 10μmbull 超過濾孔徑大小為1 ~ 100 nmbull 逆滲透膜的孔徑小於1 nmbull 奈米過濾孔徑大小介於逆滲透膜及超過濾膜之間
bull 1 mm = 1000 nm (一般細菌的平均大小)bull 1 m = 1000000 mmbull 1 mm = 10-6 mbull 1 nm = 10-9 m
顆粒特性與去除方式
bull 顆粒去除方式
傳統的沉澱與過濾 gt 1 mm微過濾 (Microfiltration) gt 005 mm超微過濾 (Ultrafiltration) gt 0005 mm奈過濾 (Nanofiltration) gt 0001 mm逆滲透 (RO) lt 0001 mm
Ca 2+Mg2+
不同薄膜孔徑種類bull 薄膜種類 - 以分子截留量 (molecular weight cut-off MWCO) 作為界定孔徑之單位
- 微過濾(micro-filtration MF) -分子大小篩除之方式進行過濾
- 超過濾(ultra-filtration UF) -分子大小篩除之方式進行過濾
- 奈米過濾(nano-filtration NF)
電價排除但亦具有篩除功能可去除水中二價陽離子
- 逆滲透(reverse osmosis RO)
一般視為無孔洞薄膜可截留所有水分子之外的物質
RO逆滲透原理
逆滲透滲透現象
所施加之壓力 gt 滲透壓
bull 顆粒分類(大約)
藻類 100 ~ 103 mm
細菌 10-1 ~ 101 mm (估計MW gt 500000)
腐植酸 10-3 ~ 10-1 mm (估計MW 5000 ~ 500000)
病毒 10-3 ~ 10-2 mm (估計MW 2000 ~ 20000)
水中一般鹽類 10-4 ~ 10-3 mm (估計MW 100~1000)
水中金屬離子 10-4 mm (估計MW lt 200)
微濾與超濾膜的通透
bc
bc
dxdcD
x
c
δ
( )gm RRpN+
∆=micro1
dxdcDcNcN p minus= 11
bcc = 0=x
mcc = δ=x
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
minus
minus=
pb
pm
ccccD
N ln1 δ
膜分離操作
pQfQ
rQ
V
由溶質的質量平衡得到
( ) ( )RcQdtVcd
p minus=minus 1
00 cc VV === 0t
由溶液的質量平衡得到
pQdtdV
=minus
RdVdcV =minus
00 cc VV ==
R
VV
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛= 0
0cc
R
VV
c⎟⎠⎞
⎜⎝⎛== 0
0
cCF
10
00
minus
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛==
R
VV
VccV REC
濃縮倍率CF
收率REC
Dead-end and Crossflow filtration
濾餅層
薄膜
進流
滲透液出流
滲透液出流
濾餅層厚度
濾餅層厚度
滲透液出流
Dead-end filtration(終端過濾)
Crossflow filtration(橫流過濾)
流 力 設 計
處理形式與使用範圍
Reverse Osmosis (RO)
Nanofiltration (NF)
Ultrafiltration (UF)
Microfiltration (MF)
Membrane Filtration
薄膜型態
bull 平板式薄膜 (flat plate)bull 管式薄膜(tubular) bull 螺旋捲式薄膜(spiral wound) bull 中空纖維式薄膜(hollow fiber)
平板式薄膜 (flat plate)特點低能量消耗且易於拆除清洗
缺點填充密度較低
應用電透析 (electro-dialysis ED)生物薄膜
(Membrane bioreactor MBR)及RO中
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
平板式薄膜 (flat plate)
Kubota 沈浸式平板薄膜模組
管式薄膜(tubular)
出流水 管式薄膜
出流水進流水 濃縮液
管式薄膜(tubular)特點掃流式操作 (cross-flow)較不易為懸浮固體物
所阻塞可在高壓下操作
缺點單位面積薄膜所佔空間甚大
透膜壓損高能量消耗高
操作成本相對提高
中空纖維式薄膜(hollow fiber)特點
填充密度高
大的比表面積
設備費用低
易於反沖洗
操作方式
由膜內向膜外滲出(inside-out)
或由膜外向膜內滲入產生濾液(outside-in)
中空纖維式薄膜(hollow fiber)
Pall 中空纖維過濾系統
Zenon 中空纖維過濾系統
螺旋捲式薄膜(spiral wound) 特點
填充密度高
透膜壓損較小
缺點
不易清洗
不適合處理高濁度的進流水
應用一般多用於RO及NF
螺旋捲式薄膜(spiral wound)
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
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出流水
原水
原水
出流水
濃液
截流式過濾 (dead-end)掃流式過濾 (cross-flow)
薄膜過濾方式
活性污泥膜濾法
bull 端點過濾(dead-end filtration)
阻力愈來愈大
活性污泥膜濾法
bull 橫流過濾(crossflow filtration)
不同薄膜過濾方式及其通量變化趨勢
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
bull 微過濾孔徑大小為01 ~ 10μmbull 超過濾孔徑大小為1 ~ 100 nmbull 逆滲透膜的孔徑小於1 nmbull 奈米過濾孔徑大小介於逆滲透膜及超過濾膜之間
bull 1 mm = 1000 nm (一般細菌的平均大小)bull 1 m = 1000000 mmbull 1 mm = 10-6 mbull 1 nm = 10-9 m
顆粒特性與去除方式
bull 顆粒去除方式
傳統的沉澱與過濾 gt 1 mm微過濾 (Microfiltration) gt 005 mm超微過濾 (Ultrafiltration) gt 0005 mm奈過濾 (Nanofiltration) gt 0001 mm逆滲透 (RO) lt 0001 mm
Ca 2+Mg2+
不同薄膜孔徑種類bull 薄膜種類 - 以分子截留量 (molecular weight cut-off MWCO) 作為界定孔徑之單位
- 微過濾(micro-filtration MF) -分子大小篩除之方式進行過濾
- 超過濾(ultra-filtration UF) -分子大小篩除之方式進行過濾
- 奈米過濾(nano-filtration NF)
電價排除但亦具有篩除功能可去除水中二價陽離子
- 逆滲透(reverse osmosis RO)
一般視為無孔洞薄膜可截留所有水分子之外的物質
RO逆滲透原理
逆滲透滲透現象
所施加之壓力 gt 滲透壓
bull 顆粒分類(大約)
藻類 100 ~ 103 mm
細菌 10-1 ~ 101 mm (估計MW gt 500000)
腐植酸 10-3 ~ 10-1 mm (估計MW 5000 ~ 500000)
病毒 10-3 ~ 10-2 mm (估計MW 2000 ~ 20000)
水中一般鹽類 10-4 ~ 10-3 mm (估計MW 100~1000)
水中金屬離子 10-4 mm (估計MW lt 200)
微濾與超濾膜的通透
bc
bc
dxdcD
x
c
δ
( )gm RRpN+
∆=micro1
dxdcDcNcN p minus= 11
bcc = 0=x
mcc = δ=x
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
minus
minus=
pb
pm
ccccD
N ln1 δ
膜分離操作
pQfQ
rQ
V
由溶質的質量平衡得到
( ) ( )RcQdtVcd
p minus=minus 1
00 cc VV === 0t
由溶液的質量平衡得到
pQdtdV
=minus
RdVdcV =minus
00 cc VV ==
R
VV
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛= 0
0cc
R
VV
c⎟⎠⎞
⎜⎝⎛== 0
0
cCF
10
00
minus
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛==
R
VV
VccV REC
濃縮倍率CF
收率REC
Dead-end and Crossflow filtration
濾餅層
薄膜
進流
滲透液出流
滲透液出流
濾餅層厚度
濾餅層厚度
滲透液出流
Dead-end filtration(終端過濾)
Crossflow filtration(橫流過濾)
流 力 設 計
處理形式與使用範圍
Reverse Osmosis (RO)
Nanofiltration (NF)
Ultrafiltration (UF)
Microfiltration (MF)
Membrane Filtration
薄膜型態
bull 平板式薄膜 (flat plate)bull 管式薄膜(tubular) bull 螺旋捲式薄膜(spiral wound) bull 中空纖維式薄膜(hollow fiber)
平板式薄膜 (flat plate)特點低能量消耗且易於拆除清洗
缺點填充密度較低
應用電透析 (electro-dialysis ED)生物薄膜
(Membrane bioreactor MBR)及RO中
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
平板式薄膜 (flat plate)
Kubota 沈浸式平板薄膜模組
管式薄膜(tubular)
出流水 管式薄膜
出流水進流水 濃縮液
管式薄膜(tubular)特點掃流式操作 (cross-flow)較不易為懸浮固體物
所阻塞可在高壓下操作
缺點單位面積薄膜所佔空間甚大
透膜壓損高能量消耗高
操作成本相對提高
中空纖維式薄膜(hollow fiber)特點
填充密度高
大的比表面積
設備費用低
易於反沖洗
操作方式
由膜內向膜外滲出(inside-out)
或由膜外向膜內滲入產生濾液(outside-in)
中空纖維式薄膜(hollow fiber)
Pall 中空纖維過濾系統
Zenon 中空纖維過濾系統
螺旋捲式薄膜(spiral wound) 特點
填充密度高
透膜壓損較小
缺點
不易清洗
不適合處理高濁度的進流水
應用一般多用於RO及NF
螺旋捲式薄膜(spiral wound)
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
截流式過濾 (dead-end)掃流式過濾 (cross-flow)
薄膜過濾方式
活性污泥膜濾法
bull 端點過濾(dead-end filtration)
阻力愈來愈大
活性污泥膜濾法
bull 橫流過濾(crossflow filtration)
不同薄膜過濾方式及其通量變化趨勢
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
顆粒特性與去除方式
bull 顆粒去除方式
傳統的沉澱與過濾 gt 1 mm微過濾 (Microfiltration) gt 005 mm超微過濾 (Ultrafiltration) gt 0005 mm奈過濾 (Nanofiltration) gt 0001 mm逆滲透 (RO) lt 0001 mm
Ca 2+Mg2+
不同薄膜孔徑種類bull 薄膜種類 - 以分子截留量 (molecular weight cut-off MWCO) 作為界定孔徑之單位
- 微過濾(micro-filtration MF) -分子大小篩除之方式進行過濾
- 超過濾(ultra-filtration UF) -分子大小篩除之方式進行過濾
- 奈米過濾(nano-filtration NF)
電價排除但亦具有篩除功能可去除水中二價陽離子
- 逆滲透(reverse osmosis RO)
一般視為無孔洞薄膜可截留所有水分子之外的物質
RO逆滲透原理
逆滲透滲透現象
所施加之壓力 gt 滲透壓
bull 顆粒分類(大約)
藻類 100 ~ 103 mm
細菌 10-1 ~ 101 mm (估計MW gt 500000)
腐植酸 10-3 ~ 10-1 mm (估計MW 5000 ~ 500000)
病毒 10-3 ~ 10-2 mm (估計MW 2000 ~ 20000)
水中一般鹽類 10-4 ~ 10-3 mm (估計MW 100~1000)
水中金屬離子 10-4 mm (估計MW lt 200)
微濾與超濾膜的通透
bc
bc
dxdcD
x
c
δ
( )gm RRpN+
∆=micro1
dxdcDcNcN p minus= 11
bcc = 0=x
mcc = δ=x
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
minus
minus=
pb
pm
ccccD
N ln1 δ
膜分離操作
pQfQ
rQ
V
由溶質的質量平衡得到
( ) ( )RcQdtVcd
p minus=minus 1
00 cc VV === 0t
由溶液的質量平衡得到
pQdtdV
=minus
RdVdcV =minus
00 cc VV ==
R
VV
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛= 0
0cc
R
VV
c⎟⎠⎞
⎜⎝⎛== 0
0
cCF
10
00
minus
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛==
R
VV
VccV REC
濃縮倍率CF
收率REC
Dead-end and Crossflow filtration
濾餅層
薄膜
進流
滲透液出流
滲透液出流
濾餅層厚度
濾餅層厚度
滲透液出流
Dead-end filtration(終端過濾)
Crossflow filtration(橫流過濾)
流 力 設 計
處理形式與使用範圍
Reverse Osmosis (RO)
Nanofiltration (NF)
Ultrafiltration (UF)
Microfiltration (MF)
Membrane Filtration
薄膜型態
bull 平板式薄膜 (flat plate)bull 管式薄膜(tubular) bull 螺旋捲式薄膜(spiral wound) bull 中空纖維式薄膜(hollow fiber)
平板式薄膜 (flat plate)特點低能量消耗且易於拆除清洗
缺點填充密度較低
應用電透析 (electro-dialysis ED)生物薄膜
(Membrane bioreactor MBR)及RO中
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
平板式薄膜 (flat plate)
Kubota 沈浸式平板薄膜模組
管式薄膜(tubular)
出流水 管式薄膜
出流水進流水 濃縮液
管式薄膜(tubular)特點掃流式操作 (cross-flow)較不易為懸浮固體物
所阻塞可在高壓下操作
缺點單位面積薄膜所佔空間甚大
透膜壓損高能量消耗高
操作成本相對提高
中空纖維式薄膜(hollow fiber)特點
填充密度高
大的比表面積
設備費用低
易於反沖洗
操作方式
由膜內向膜外滲出(inside-out)
或由膜外向膜內滲入產生濾液(outside-in)
中空纖維式薄膜(hollow fiber)
Pall 中空纖維過濾系統
Zenon 中空纖維過濾系統
螺旋捲式薄膜(spiral wound) 特點
填充密度高
透膜壓損較小
缺點
不易清洗
不適合處理高濁度的進流水
應用一般多用於RO及NF
螺旋捲式薄膜(spiral wound)
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
截流式過濾 (dead-end)掃流式過濾 (cross-flow)
薄膜過濾方式
活性污泥膜濾法
bull 端點過濾(dead-end filtration)
阻力愈來愈大
活性污泥膜濾法
bull 橫流過濾(crossflow filtration)
不同薄膜過濾方式及其通量變化趨勢
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
Ca 2+Mg2+
不同薄膜孔徑種類bull 薄膜種類 - 以分子截留量 (molecular weight cut-off MWCO) 作為界定孔徑之單位
- 微過濾(micro-filtration MF) -分子大小篩除之方式進行過濾
- 超過濾(ultra-filtration UF) -分子大小篩除之方式進行過濾
- 奈米過濾(nano-filtration NF)
電價排除但亦具有篩除功能可去除水中二價陽離子
- 逆滲透(reverse osmosis RO)
一般視為無孔洞薄膜可截留所有水分子之外的物質
RO逆滲透原理
逆滲透滲透現象
所施加之壓力 gt 滲透壓
bull 顆粒分類(大約)
藻類 100 ~ 103 mm
細菌 10-1 ~ 101 mm (估計MW gt 500000)
腐植酸 10-3 ~ 10-1 mm (估計MW 5000 ~ 500000)
病毒 10-3 ~ 10-2 mm (估計MW 2000 ~ 20000)
水中一般鹽類 10-4 ~ 10-3 mm (估計MW 100~1000)
水中金屬離子 10-4 mm (估計MW lt 200)
微濾與超濾膜的通透
bc
bc
dxdcD
x
c
δ
( )gm RRpN+
∆=micro1
dxdcDcNcN p minus= 11
bcc = 0=x
mcc = δ=x
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
minus
minus=
pb
pm
ccccD
N ln1 δ
膜分離操作
pQfQ
rQ
V
由溶質的質量平衡得到
( ) ( )RcQdtVcd
p minus=minus 1
00 cc VV === 0t
由溶液的質量平衡得到
pQdtdV
=minus
RdVdcV =minus
00 cc VV ==
R
VV
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛= 0
0cc
R
VV
c⎟⎠⎞
⎜⎝⎛== 0
0
cCF
10
00
minus
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛==
R
VV
VccV REC
濃縮倍率CF
收率REC
Dead-end and Crossflow filtration
濾餅層
薄膜
進流
滲透液出流
滲透液出流
濾餅層厚度
濾餅層厚度
滲透液出流
Dead-end filtration(終端過濾)
Crossflow filtration(橫流過濾)
流 力 設 計
處理形式與使用範圍
Reverse Osmosis (RO)
Nanofiltration (NF)
Ultrafiltration (UF)
Microfiltration (MF)
Membrane Filtration
薄膜型態
bull 平板式薄膜 (flat plate)bull 管式薄膜(tubular) bull 螺旋捲式薄膜(spiral wound) bull 中空纖維式薄膜(hollow fiber)
平板式薄膜 (flat plate)特點低能量消耗且易於拆除清洗
缺點填充密度較低
應用電透析 (electro-dialysis ED)生物薄膜
(Membrane bioreactor MBR)及RO中
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
平板式薄膜 (flat plate)
Kubota 沈浸式平板薄膜模組
管式薄膜(tubular)
出流水 管式薄膜
出流水進流水 濃縮液
管式薄膜(tubular)特點掃流式操作 (cross-flow)較不易為懸浮固體物
所阻塞可在高壓下操作
缺點單位面積薄膜所佔空間甚大
透膜壓損高能量消耗高
操作成本相對提高
中空纖維式薄膜(hollow fiber)特點
填充密度高
大的比表面積
設備費用低
易於反沖洗
操作方式
由膜內向膜外滲出(inside-out)
或由膜外向膜內滲入產生濾液(outside-in)
中空纖維式薄膜(hollow fiber)
Pall 中空纖維過濾系統
Zenon 中空纖維過濾系統
螺旋捲式薄膜(spiral wound) 特點
填充密度高
透膜壓損較小
缺點
不易清洗
不適合處理高濁度的進流水
應用一般多用於RO及NF
螺旋捲式薄膜(spiral wound)
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
截流式過濾 (dead-end)掃流式過濾 (cross-flow)
薄膜過濾方式
活性污泥膜濾法
bull 端點過濾(dead-end filtration)
阻力愈來愈大
活性污泥膜濾法
bull 橫流過濾(crossflow filtration)
不同薄膜過濾方式及其通量變化趨勢
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
RO逆滲透原理
逆滲透滲透現象
所施加之壓力 gt 滲透壓
bull 顆粒分類(大約)
藻類 100 ~ 103 mm
細菌 10-1 ~ 101 mm (估計MW gt 500000)
腐植酸 10-3 ~ 10-1 mm (估計MW 5000 ~ 500000)
病毒 10-3 ~ 10-2 mm (估計MW 2000 ~ 20000)
水中一般鹽類 10-4 ~ 10-3 mm (估計MW 100~1000)
水中金屬離子 10-4 mm (估計MW lt 200)
微濾與超濾膜的通透
bc
bc
dxdcD
x
c
δ
( )gm RRpN+
∆=micro1
dxdcDcNcN p minus= 11
bcc = 0=x
mcc = δ=x
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
minus
minus=
pb
pm
ccccD
N ln1 δ
膜分離操作
pQfQ
rQ
V
由溶質的質量平衡得到
( ) ( )RcQdtVcd
p minus=minus 1
00 cc VV === 0t
由溶液的質量平衡得到
pQdtdV
=minus
RdVdcV =minus
00 cc VV ==
R
VV
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛= 0
0cc
R
VV
c⎟⎠⎞
⎜⎝⎛== 0
0
cCF
10
00
minus
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛==
R
VV
VccV REC
濃縮倍率CF
收率REC
Dead-end and Crossflow filtration
濾餅層
薄膜
進流
滲透液出流
滲透液出流
濾餅層厚度
濾餅層厚度
滲透液出流
Dead-end filtration(終端過濾)
Crossflow filtration(橫流過濾)
流 力 設 計
處理形式與使用範圍
Reverse Osmosis (RO)
Nanofiltration (NF)
Ultrafiltration (UF)
Microfiltration (MF)
Membrane Filtration
薄膜型態
bull 平板式薄膜 (flat plate)bull 管式薄膜(tubular) bull 螺旋捲式薄膜(spiral wound) bull 中空纖維式薄膜(hollow fiber)
平板式薄膜 (flat plate)特點低能量消耗且易於拆除清洗
缺點填充密度較低
應用電透析 (electro-dialysis ED)生物薄膜
(Membrane bioreactor MBR)及RO中
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
平板式薄膜 (flat plate)
Kubota 沈浸式平板薄膜模組
管式薄膜(tubular)
出流水 管式薄膜
出流水進流水 濃縮液
管式薄膜(tubular)特點掃流式操作 (cross-flow)較不易為懸浮固體物
所阻塞可在高壓下操作
缺點單位面積薄膜所佔空間甚大
透膜壓損高能量消耗高
操作成本相對提高
中空纖維式薄膜(hollow fiber)特點
填充密度高
大的比表面積
設備費用低
易於反沖洗
操作方式
由膜內向膜外滲出(inside-out)
或由膜外向膜內滲入產生濾液(outside-in)
中空纖維式薄膜(hollow fiber)
Pall 中空纖維過濾系統
Zenon 中空纖維過濾系統
螺旋捲式薄膜(spiral wound) 特點
填充密度高
透膜壓損較小
缺點
不易清洗
不適合處理高濁度的進流水
應用一般多用於RO及NF
螺旋捲式薄膜(spiral wound)
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
截流式過濾 (dead-end)掃流式過濾 (cross-flow)
薄膜過濾方式
活性污泥膜濾法
bull 端點過濾(dead-end filtration)
阻力愈來愈大
活性污泥膜濾法
bull 橫流過濾(crossflow filtration)
不同薄膜過濾方式及其通量變化趨勢
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
bull 顆粒分類(大約)
藻類 100 ~ 103 mm
細菌 10-1 ~ 101 mm (估計MW gt 500000)
腐植酸 10-3 ~ 10-1 mm (估計MW 5000 ~ 500000)
病毒 10-3 ~ 10-2 mm (估計MW 2000 ~ 20000)
水中一般鹽類 10-4 ~ 10-3 mm (估計MW 100~1000)
水中金屬離子 10-4 mm (估計MW lt 200)
微濾與超濾膜的通透
bc
bc
dxdcD
x
c
δ
( )gm RRpN+
∆=micro1
dxdcDcNcN p minus= 11
bcc = 0=x
mcc = δ=x
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
minus
minus=
pb
pm
ccccD
N ln1 δ
膜分離操作
pQfQ
rQ
V
由溶質的質量平衡得到
( ) ( )RcQdtVcd
p minus=minus 1
00 cc VV === 0t
由溶液的質量平衡得到
pQdtdV
=minus
RdVdcV =minus
00 cc VV ==
R
VV
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛= 0
0cc
R
VV
c⎟⎠⎞
⎜⎝⎛== 0
0
cCF
10
00
minus
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛==
R
VV
VccV REC
濃縮倍率CF
收率REC
Dead-end and Crossflow filtration
濾餅層
薄膜
進流
滲透液出流
滲透液出流
濾餅層厚度
濾餅層厚度
滲透液出流
Dead-end filtration(終端過濾)
Crossflow filtration(橫流過濾)
流 力 設 計
處理形式與使用範圍
Reverse Osmosis (RO)
Nanofiltration (NF)
Ultrafiltration (UF)
Microfiltration (MF)
Membrane Filtration
薄膜型態
bull 平板式薄膜 (flat plate)bull 管式薄膜(tubular) bull 螺旋捲式薄膜(spiral wound) bull 中空纖維式薄膜(hollow fiber)
平板式薄膜 (flat plate)特點低能量消耗且易於拆除清洗
缺點填充密度較低
應用電透析 (electro-dialysis ED)生物薄膜
(Membrane bioreactor MBR)及RO中
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
平板式薄膜 (flat plate)
Kubota 沈浸式平板薄膜模組
管式薄膜(tubular)
出流水 管式薄膜
出流水進流水 濃縮液
管式薄膜(tubular)特點掃流式操作 (cross-flow)較不易為懸浮固體物
所阻塞可在高壓下操作
缺點單位面積薄膜所佔空間甚大
透膜壓損高能量消耗高
操作成本相對提高
中空纖維式薄膜(hollow fiber)特點
填充密度高
大的比表面積
設備費用低
易於反沖洗
操作方式
由膜內向膜外滲出(inside-out)
或由膜外向膜內滲入產生濾液(outside-in)
中空纖維式薄膜(hollow fiber)
Pall 中空纖維過濾系統
Zenon 中空纖維過濾系統
螺旋捲式薄膜(spiral wound) 特點
填充密度高
透膜壓損較小
缺點
不易清洗
不適合處理高濁度的進流水
應用一般多用於RO及NF
螺旋捲式薄膜(spiral wound)
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
截流式過濾 (dead-end)掃流式過濾 (cross-flow)
薄膜過濾方式
活性污泥膜濾法
bull 端點過濾(dead-end filtration)
阻力愈來愈大
活性污泥膜濾法
bull 橫流過濾(crossflow filtration)
不同薄膜過濾方式及其通量變化趨勢
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
微濾與超濾膜的通透
bc
bc
dxdcD
x
c
δ
( )gm RRpN+
∆=micro1
dxdcDcNcN p minus= 11
bcc = 0=x
mcc = δ=x
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
minus
minus=
pb
pm
ccccD
N ln1 δ
膜分離操作
pQfQ
rQ
V
由溶質的質量平衡得到
( ) ( )RcQdtVcd
p minus=minus 1
00 cc VV === 0t
由溶液的質量平衡得到
pQdtdV
=minus
RdVdcV =minus
00 cc VV ==
R
VV
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛= 0
0cc
R
VV
c⎟⎠⎞
⎜⎝⎛== 0
0
cCF
10
00
minus
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛==
R
VV
VccV REC
濃縮倍率CF
收率REC
Dead-end and Crossflow filtration
濾餅層
薄膜
進流
滲透液出流
滲透液出流
濾餅層厚度
濾餅層厚度
滲透液出流
Dead-end filtration(終端過濾)
Crossflow filtration(橫流過濾)
流 力 設 計
處理形式與使用範圍
Reverse Osmosis (RO)
Nanofiltration (NF)
Ultrafiltration (UF)
Microfiltration (MF)
Membrane Filtration
薄膜型態
bull 平板式薄膜 (flat plate)bull 管式薄膜(tubular) bull 螺旋捲式薄膜(spiral wound) bull 中空纖維式薄膜(hollow fiber)
平板式薄膜 (flat plate)特點低能量消耗且易於拆除清洗
缺點填充密度較低
應用電透析 (electro-dialysis ED)生物薄膜
(Membrane bioreactor MBR)及RO中
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
平板式薄膜 (flat plate)
Kubota 沈浸式平板薄膜模組
管式薄膜(tubular)
出流水 管式薄膜
出流水進流水 濃縮液
管式薄膜(tubular)特點掃流式操作 (cross-flow)較不易為懸浮固體物
所阻塞可在高壓下操作
缺點單位面積薄膜所佔空間甚大
透膜壓損高能量消耗高
操作成本相對提高
中空纖維式薄膜(hollow fiber)特點
填充密度高
大的比表面積
設備費用低
易於反沖洗
操作方式
由膜內向膜外滲出(inside-out)
或由膜外向膜內滲入產生濾液(outside-in)
中空纖維式薄膜(hollow fiber)
Pall 中空纖維過濾系統
Zenon 中空纖維過濾系統
螺旋捲式薄膜(spiral wound) 特點
填充密度高
透膜壓損較小
缺點
不易清洗
不適合處理高濁度的進流水
應用一般多用於RO及NF
螺旋捲式薄膜(spiral wound)
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
截流式過濾 (dead-end)掃流式過濾 (cross-flow)
薄膜過濾方式
活性污泥膜濾法
bull 端點過濾(dead-end filtration)
阻力愈來愈大
活性污泥膜濾法
bull 橫流過濾(crossflow filtration)
不同薄膜過濾方式及其通量變化趨勢
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
膜分離操作
pQfQ
rQ
V
由溶質的質量平衡得到
( ) ( )RcQdtVcd
p minus=minus 1
00 cc VV === 0t
由溶液的質量平衡得到
pQdtdV
=minus
RdVdcV =minus
00 cc VV ==
R
VV
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛= 0
0cc
R
VV
c⎟⎠⎞
⎜⎝⎛== 0
0
cCF
10
00
minus
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛==
R
VV
VccV REC
濃縮倍率CF
收率REC
Dead-end and Crossflow filtration
濾餅層
薄膜
進流
滲透液出流
滲透液出流
濾餅層厚度
濾餅層厚度
滲透液出流
Dead-end filtration(終端過濾)
Crossflow filtration(橫流過濾)
流 力 設 計
處理形式與使用範圍
Reverse Osmosis (RO)
Nanofiltration (NF)
Ultrafiltration (UF)
Microfiltration (MF)
Membrane Filtration
薄膜型態
bull 平板式薄膜 (flat plate)bull 管式薄膜(tubular) bull 螺旋捲式薄膜(spiral wound) bull 中空纖維式薄膜(hollow fiber)
平板式薄膜 (flat plate)特點低能量消耗且易於拆除清洗
缺點填充密度較低
應用電透析 (electro-dialysis ED)生物薄膜
(Membrane bioreactor MBR)及RO中
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
平板式薄膜 (flat plate)
Kubota 沈浸式平板薄膜模組
管式薄膜(tubular)
出流水 管式薄膜
出流水進流水 濃縮液
管式薄膜(tubular)特點掃流式操作 (cross-flow)較不易為懸浮固體物
所阻塞可在高壓下操作
缺點單位面積薄膜所佔空間甚大
透膜壓損高能量消耗高
操作成本相對提高
中空纖維式薄膜(hollow fiber)特點
填充密度高
大的比表面積
設備費用低
易於反沖洗
操作方式
由膜內向膜外滲出(inside-out)
或由膜外向膜內滲入產生濾液(outside-in)
中空纖維式薄膜(hollow fiber)
Pall 中空纖維過濾系統
Zenon 中空纖維過濾系統
螺旋捲式薄膜(spiral wound) 特點
填充密度高
透膜壓損較小
缺點
不易清洗
不適合處理高濁度的進流水
應用一般多用於RO及NF
螺旋捲式薄膜(spiral wound)
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
截流式過濾 (dead-end)掃流式過濾 (cross-flow)
薄膜過濾方式
活性污泥膜濾法
bull 端點過濾(dead-end filtration)
阻力愈來愈大
活性污泥膜濾法
bull 橫流過濾(crossflow filtration)
不同薄膜過濾方式及其通量變化趨勢
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
Dead-end and Crossflow filtration
濾餅層
薄膜
進流
滲透液出流
滲透液出流
濾餅層厚度
濾餅層厚度
滲透液出流
Dead-end filtration(終端過濾)
Crossflow filtration(橫流過濾)
流 力 設 計
處理形式與使用範圍
Reverse Osmosis (RO)
Nanofiltration (NF)
Ultrafiltration (UF)
Microfiltration (MF)
Membrane Filtration
薄膜型態
bull 平板式薄膜 (flat plate)bull 管式薄膜(tubular) bull 螺旋捲式薄膜(spiral wound) bull 中空纖維式薄膜(hollow fiber)
平板式薄膜 (flat plate)特點低能量消耗且易於拆除清洗
缺點填充密度較低
應用電透析 (electro-dialysis ED)生物薄膜
(Membrane bioreactor MBR)及RO中
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
平板式薄膜 (flat plate)
Kubota 沈浸式平板薄膜模組
管式薄膜(tubular)
出流水 管式薄膜
出流水進流水 濃縮液
管式薄膜(tubular)特點掃流式操作 (cross-flow)較不易為懸浮固體物
所阻塞可在高壓下操作
缺點單位面積薄膜所佔空間甚大
透膜壓損高能量消耗高
操作成本相對提高
中空纖維式薄膜(hollow fiber)特點
填充密度高
大的比表面積
設備費用低
易於反沖洗
操作方式
由膜內向膜外滲出(inside-out)
或由膜外向膜內滲入產生濾液(outside-in)
中空纖維式薄膜(hollow fiber)
Pall 中空纖維過濾系統
Zenon 中空纖維過濾系統
螺旋捲式薄膜(spiral wound) 特點
填充密度高
透膜壓損較小
缺點
不易清洗
不適合處理高濁度的進流水
應用一般多用於RO及NF
螺旋捲式薄膜(spiral wound)
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
截流式過濾 (dead-end)掃流式過濾 (cross-flow)
薄膜過濾方式
活性污泥膜濾法
bull 端點過濾(dead-end filtration)
阻力愈來愈大
活性污泥膜濾法
bull 橫流過濾(crossflow filtration)
不同薄膜過濾方式及其通量變化趨勢
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
處理形式與使用範圍
Reverse Osmosis (RO)
Nanofiltration (NF)
Ultrafiltration (UF)
Microfiltration (MF)
Membrane Filtration
薄膜型態
bull 平板式薄膜 (flat plate)bull 管式薄膜(tubular) bull 螺旋捲式薄膜(spiral wound) bull 中空纖維式薄膜(hollow fiber)
平板式薄膜 (flat plate)特點低能量消耗且易於拆除清洗
缺點填充密度較低
應用電透析 (electro-dialysis ED)生物薄膜
(Membrane bioreactor MBR)及RO中
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
平板式薄膜 (flat plate)
Kubota 沈浸式平板薄膜模組
管式薄膜(tubular)
出流水 管式薄膜
出流水進流水 濃縮液
管式薄膜(tubular)特點掃流式操作 (cross-flow)較不易為懸浮固體物
所阻塞可在高壓下操作
缺點單位面積薄膜所佔空間甚大
透膜壓損高能量消耗高
操作成本相對提高
中空纖維式薄膜(hollow fiber)特點
填充密度高
大的比表面積
設備費用低
易於反沖洗
操作方式
由膜內向膜外滲出(inside-out)
或由膜外向膜內滲入產生濾液(outside-in)
中空纖維式薄膜(hollow fiber)
Pall 中空纖維過濾系統
Zenon 中空纖維過濾系統
螺旋捲式薄膜(spiral wound) 特點
填充密度高
透膜壓損較小
缺點
不易清洗
不適合處理高濁度的進流水
應用一般多用於RO及NF
螺旋捲式薄膜(spiral wound)
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
截流式過濾 (dead-end)掃流式過濾 (cross-flow)
薄膜過濾方式
活性污泥膜濾法
bull 端點過濾(dead-end filtration)
阻力愈來愈大
活性污泥膜濾法
bull 橫流過濾(crossflow filtration)
不同薄膜過濾方式及其通量變化趨勢
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
Reverse Osmosis (RO)
Nanofiltration (NF)
Ultrafiltration (UF)
Microfiltration (MF)
Membrane Filtration
薄膜型態
bull 平板式薄膜 (flat plate)bull 管式薄膜(tubular) bull 螺旋捲式薄膜(spiral wound) bull 中空纖維式薄膜(hollow fiber)
平板式薄膜 (flat plate)特點低能量消耗且易於拆除清洗
缺點填充密度較低
應用電透析 (electro-dialysis ED)生物薄膜
(Membrane bioreactor MBR)及RO中
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
平板式薄膜 (flat plate)
Kubota 沈浸式平板薄膜模組
管式薄膜(tubular)
出流水 管式薄膜
出流水進流水 濃縮液
管式薄膜(tubular)特點掃流式操作 (cross-flow)較不易為懸浮固體物
所阻塞可在高壓下操作
缺點單位面積薄膜所佔空間甚大
透膜壓損高能量消耗高
操作成本相對提高
中空纖維式薄膜(hollow fiber)特點
填充密度高
大的比表面積
設備費用低
易於反沖洗
操作方式
由膜內向膜外滲出(inside-out)
或由膜外向膜內滲入產生濾液(outside-in)
中空纖維式薄膜(hollow fiber)
Pall 中空纖維過濾系統
Zenon 中空纖維過濾系統
螺旋捲式薄膜(spiral wound) 特點
填充密度高
透膜壓損較小
缺點
不易清洗
不適合處理高濁度的進流水
應用一般多用於RO及NF
螺旋捲式薄膜(spiral wound)
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
截流式過濾 (dead-end)掃流式過濾 (cross-flow)
薄膜過濾方式
活性污泥膜濾法
bull 端點過濾(dead-end filtration)
阻力愈來愈大
活性污泥膜濾法
bull 橫流過濾(crossflow filtration)
不同薄膜過濾方式及其通量變化趨勢
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
薄膜型態
bull 平板式薄膜 (flat plate)bull 管式薄膜(tubular) bull 螺旋捲式薄膜(spiral wound) bull 中空纖維式薄膜(hollow fiber)
平板式薄膜 (flat plate)特點低能量消耗且易於拆除清洗
缺點填充密度較低
應用電透析 (electro-dialysis ED)生物薄膜
(Membrane bioreactor MBR)及RO中
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
平板式薄膜 (flat plate)
Kubota 沈浸式平板薄膜模組
管式薄膜(tubular)
出流水 管式薄膜
出流水進流水 濃縮液
管式薄膜(tubular)特點掃流式操作 (cross-flow)較不易為懸浮固體物
所阻塞可在高壓下操作
缺點單位面積薄膜所佔空間甚大
透膜壓損高能量消耗高
操作成本相對提高
中空纖維式薄膜(hollow fiber)特點
填充密度高
大的比表面積
設備費用低
易於反沖洗
操作方式
由膜內向膜外滲出(inside-out)
或由膜外向膜內滲入產生濾液(outside-in)
中空纖維式薄膜(hollow fiber)
Pall 中空纖維過濾系統
Zenon 中空纖維過濾系統
螺旋捲式薄膜(spiral wound) 特點
填充密度高
透膜壓損較小
缺點
不易清洗
不適合處理高濁度的進流水
應用一般多用於RO及NF
螺旋捲式薄膜(spiral wound)
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
截流式過濾 (dead-end)掃流式過濾 (cross-flow)
薄膜過濾方式
活性污泥膜濾法
bull 端點過濾(dead-end filtration)
阻力愈來愈大
活性污泥膜濾法
bull 橫流過濾(crossflow filtration)
不同薄膜過濾方式及其通量變化趨勢
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
平板式薄膜 (flat plate)特點低能量消耗且易於拆除清洗
缺點填充密度較低
應用電透析 (electro-dialysis ED)生物薄膜
(Membrane bioreactor MBR)及RO中
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
平板式薄膜 (flat plate)
Kubota 沈浸式平板薄膜模組
管式薄膜(tubular)
出流水 管式薄膜
出流水進流水 濃縮液
管式薄膜(tubular)特點掃流式操作 (cross-flow)較不易為懸浮固體物
所阻塞可在高壓下操作
缺點單位面積薄膜所佔空間甚大
透膜壓損高能量消耗高
操作成本相對提高
中空纖維式薄膜(hollow fiber)特點
填充密度高
大的比表面積
設備費用低
易於反沖洗
操作方式
由膜內向膜外滲出(inside-out)
或由膜外向膜內滲入產生濾液(outside-in)
中空纖維式薄膜(hollow fiber)
Pall 中空纖維過濾系統
Zenon 中空纖維過濾系統
螺旋捲式薄膜(spiral wound) 特點
填充密度高
透膜壓損較小
缺點
不易清洗
不適合處理高濁度的進流水
應用一般多用於RO及NF
螺旋捲式薄膜(spiral wound)
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
截流式過濾 (dead-end)掃流式過濾 (cross-flow)
薄膜過濾方式
活性污泥膜濾法
bull 端點過濾(dead-end filtration)
阻力愈來愈大
活性污泥膜濾法
bull 橫流過濾(crossflow filtration)
不同薄膜過濾方式及其通量變化趨勢
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
收集主管
過濾管
膜框
膜片
曝氣框
曝氣管
平板式薄膜 (flat plate)
Kubota 沈浸式平板薄膜模組
管式薄膜(tubular)
出流水 管式薄膜
出流水進流水 濃縮液
管式薄膜(tubular)特點掃流式操作 (cross-flow)較不易為懸浮固體物
所阻塞可在高壓下操作
缺點單位面積薄膜所佔空間甚大
透膜壓損高能量消耗高
操作成本相對提高
中空纖維式薄膜(hollow fiber)特點
填充密度高
大的比表面積
設備費用低
易於反沖洗
操作方式
由膜內向膜外滲出(inside-out)
或由膜外向膜內滲入產生濾液(outside-in)
中空纖維式薄膜(hollow fiber)
Pall 中空纖維過濾系統
Zenon 中空纖維過濾系統
螺旋捲式薄膜(spiral wound) 特點
填充密度高
透膜壓損較小
缺點
不易清洗
不適合處理高濁度的進流水
應用一般多用於RO及NF
螺旋捲式薄膜(spiral wound)
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
截流式過濾 (dead-end)掃流式過濾 (cross-flow)
薄膜過濾方式
活性污泥膜濾法
bull 端點過濾(dead-end filtration)
阻力愈來愈大
活性污泥膜濾法
bull 橫流過濾(crossflow filtration)
不同薄膜過濾方式及其通量變化趨勢
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
管式薄膜(tubular)
出流水 管式薄膜
出流水進流水 濃縮液
管式薄膜(tubular)特點掃流式操作 (cross-flow)較不易為懸浮固體物
所阻塞可在高壓下操作
缺點單位面積薄膜所佔空間甚大
透膜壓損高能量消耗高
操作成本相對提高
中空纖維式薄膜(hollow fiber)特點
填充密度高
大的比表面積
設備費用低
易於反沖洗
操作方式
由膜內向膜外滲出(inside-out)
或由膜外向膜內滲入產生濾液(outside-in)
中空纖維式薄膜(hollow fiber)
Pall 中空纖維過濾系統
Zenon 中空纖維過濾系統
螺旋捲式薄膜(spiral wound) 特點
填充密度高
透膜壓損較小
缺點
不易清洗
不適合處理高濁度的進流水
應用一般多用於RO及NF
螺旋捲式薄膜(spiral wound)
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
截流式過濾 (dead-end)掃流式過濾 (cross-flow)
薄膜過濾方式
活性污泥膜濾法
bull 端點過濾(dead-end filtration)
阻力愈來愈大
活性污泥膜濾法
bull 橫流過濾(crossflow filtration)
不同薄膜過濾方式及其通量變化趨勢
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
管式薄膜(tubular)特點掃流式操作 (cross-flow)較不易為懸浮固體物
所阻塞可在高壓下操作
缺點單位面積薄膜所佔空間甚大
透膜壓損高能量消耗高
操作成本相對提高
中空纖維式薄膜(hollow fiber)特點
填充密度高
大的比表面積
設備費用低
易於反沖洗
操作方式
由膜內向膜外滲出(inside-out)
或由膜外向膜內滲入產生濾液(outside-in)
中空纖維式薄膜(hollow fiber)
Pall 中空纖維過濾系統
Zenon 中空纖維過濾系統
螺旋捲式薄膜(spiral wound) 特點
填充密度高
透膜壓損較小
缺點
不易清洗
不適合處理高濁度的進流水
應用一般多用於RO及NF
螺旋捲式薄膜(spiral wound)
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
截流式過濾 (dead-end)掃流式過濾 (cross-flow)
薄膜過濾方式
活性污泥膜濾法
bull 端點過濾(dead-end filtration)
阻力愈來愈大
活性污泥膜濾法
bull 橫流過濾(crossflow filtration)
不同薄膜過濾方式及其通量變化趨勢
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
中空纖維式薄膜(hollow fiber)特點
填充密度高
大的比表面積
設備費用低
易於反沖洗
操作方式
由膜內向膜外滲出(inside-out)
或由膜外向膜內滲入產生濾液(outside-in)
中空纖維式薄膜(hollow fiber)
Pall 中空纖維過濾系統
Zenon 中空纖維過濾系統
螺旋捲式薄膜(spiral wound) 特點
填充密度高
透膜壓損較小
缺點
不易清洗
不適合處理高濁度的進流水
應用一般多用於RO及NF
螺旋捲式薄膜(spiral wound)
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
截流式過濾 (dead-end)掃流式過濾 (cross-flow)
薄膜過濾方式
活性污泥膜濾法
bull 端點過濾(dead-end filtration)
阻力愈來愈大
活性污泥膜濾法
bull 橫流過濾(crossflow filtration)
不同薄膜過濾方式及其通量變化趨勢
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
中空纖維式薄膜(hollow fiber)
Pall 中空纖維過濾系統
Zenon 中空纖維過濾系統
螺旋捲式薄膜(spiral wound) 特點
填充密度高
透膜壓損較小
缺點
不易清洗
不適合處理高濁度的進流水
應用一般多用於RO及NF
螺旋捲式薄膜(spiral wound)
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
截流式過濾 (dead-end)掃流式過濾 (cross-flow)
薄膜過濾方式
活性污泥膜濾法
bull 端點過濾(dead-end filtration)
阻力愈來愈大
活性污泥膜濾法
bull 橫流過濾(crossflow filtration)
不同薄膜過濾方式及其通量變化趨勢
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
螺旋捲式薄膜(spiral wound) 特點
填充密度高
透膜壓損較小
缺點
不易清洗
不適合處理高濁度的進流水
應用一般多用於RO及NF
螺旋捲式薄膜(spiral wound)
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
截流式過濾 (dead-end)掃流式過濾 (cross-flow)
薄膜過濾方式
活性污泥膜濾法
bull 端點過濾(dead-end filtration)
阻力愈來愈大
活性污泥膜濾法
bull 橫流過濾(crossflow filtration)
不同薄膜過濾方式及其通量變化趨勢
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
螺旋捲式薄膜(spiral wound)
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
截流式過濾 (dead-end)掃流式過濾 (cross-flow)
薄膜過濾方式
活性污泥膜濾法
bull 端點過濾(dead-end filtration)
阻力愈來愈大
活性污泥膜濾法
bull 橫流過濾(crossflow filtration)
不同薄膜過濾方式及其通量變化趨勢
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
Raw WaterRaw Water
FiltrateFiltrate
By-PassBy-Pass
出流水
原水
原水
出流水
濃液
截流式過濾 (dead-end)掃流式過濾 (cross-flow)
薄膜過濾方式
活性污泥膜濾法
bull 端點過濾(dead-end filtration)
阻力愈來愈大
活性污泥膜濾法
bull 橫流過濾(crossflow filtration)
不同薄膜過濾方式及其通量變化趨勢
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
活性污泥膜濾法
bull 端點過濾(dead-end filtration)
阻力愈來愈大
活性污泥膜濾法
bull 橫流過濾(crossflow filtration)
不同薄膜過濾方式及其通量變化趨勢
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
活性污泥膜濾法
bull 橫流過濾(crossflow filtration)
不同薄膜過濾方式及其通量變化趨勢
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
不同薄膜過濾方式及其通量變化趨勢
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
RO薄膜種類
1醋酸纖維膜(cellulose acid CA)耐氯性高但當原處於鹼性的條件下(pH ≧80)或細菌存在的狀況下將導致使用壽命縮短
2聚醞胺類(polyamide PA)對氯及氯氨的承受性則較差故原水在進入逆滲透膜之前需以活性碳及還原劑等先做處理
3芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)polyfuranes等
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
RO薄膜型式
螺旋捲式膜(spiral wound)
中空纖維膜(hollow fiber)
管式膜 (tubular)
對稱性膜(symmetric membrane)
非對稱性膜(asymmetric membrane)
薄層合成膜(thin film composite membrane TFC)
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
螺旋捲式膜及中空纖維膜
螺旋捲式膜
中空纖維膜
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
薄膜類型 螺旋捲式膜 中空纖維膜 管式膜
薄膜單元特性
構造需要外支撐架薄膜織在有針孔的管上且位於壓力管內
不需要支撐架中空纖維質位於壓力管內
需要外支撐架薄膜塞入或附著在小管內小管集合在大管內
單位體積之膜面積(m2m3)
大 大 小
用途 海水淡化 海水淡化 工業廢水
經濟性
建造成本 低 低 高
操作成本 低 低 高
操作效能
回收率 佳 可 最佳
通量 大 中 大
抗懸浮粒子
可 可 最佳
清理效果 可 可 最佳
流量控制 可 可 最佳
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
MFUFNF應用
MFUF
近年來常見於RO之前處理用於去除水中懸浮固體物避免大顆粒物質直接阻塞RO於半導體業中UF可置於RO之前去除水中溶解性及懸浮態的二氧化矽(SiO2)可有效延長RO的使用期限
NF具有去除二價離子之作用因此會被用於去除水中硬度離子如鈣離子及鎂離子達到水質軟化之要求利用MF前處理後進入NF膜再加以消毒出流水可進行再利用
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
RO之應用
工業廢水 二級處理之後及高科技產業之廢水
回收再利用
飲用水處理 海水淡化
去除率
- 單價離子(monovalent ions) 90 ~ 98
- 雙價離子(divalent ions) 95 ~ 99 (可以防止分子量大於200 Da的物質通過)
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
顆粒造成的薄膜阻塞
1 膠層泥餅之形成 (gelcake layer)濃度極化作用造成積垢物不斷累積壓縮所導致
2 孔洞阻塞 (pore plugging) 與孔洞大小相近之積垢物直接堵塞膜孔
3 膜孔壁阻塞 (pore narrowing)由於小分子顆粒吸附在薄膜孔內壁或是鹽類在表面析出
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
薄膜清洗方式1 可逆積垢 (reversible fouling)所造成的通量衰減可以利用物理性清洗加以
回復
2 不可逆積垢(irreversible fouling)無法經由物理性清洗去除的積垢此類積垢需要經由化學藥劑清洗
化學清洗鹼劑酸劑界面活性劑金屬螯合劑及觸媒
bull 無機性積垢物如鐵錳氧化物03 之檸檬酸清洗
bull 二氧化矽垢物鹼洗
bull 生物性積垢物次氯酸鈉
清洗方式浸泡或直接過濾
清洗時間依積垢狀況作調整
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
Electrodialysis電透析
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water
(3320 m3day)
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions
Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization
httpameridiacomhtmlelephtml
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
Electrodialysis for tartaric stabilization of wine
Tartaric wine stabilization plant (9000 Lhour)
httpameridiacomhtmlelephtml
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
MBR(薄膜生物反應器)技術
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
bull 現有生物程序由於固液分離不易控制常造成Biomass流失處理效率降低並造成放流水中COD與SS高於放流水標準
bull 污泥處置成本逐漸提高低污泥產率之生物處理程序需求增加
bull 由於水資源缺乏處理水回收再利用為未來趨勢
bull 新興產業(如製藥業)常含有有機無機成分混合廢水現有技術不易處理
技 術 背 景
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
關鍵技術
bull處理槽設計bull污染物傳輸方式bull薄膜與膜組設計bull流力控制降低結垢bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用於特殊難處理廢水bull對環境變異的忍受性強bull停留時間長有助於特定族群微生物之馴養
bull污泥產率低固液分離效率高
bull出流水水質佳有利回收bull處理槽體積小節省空間
技術優點
薄膜生物反應器技術薄膜生物反應器技術(Membrane Bio-Reactor Technology)
Influent(containing organic pollutants)
Oxygen
Effluent(organic pollutants extracted)
Extr
activ
e M
embr
ane
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Nutrients
Influent
Biom
ass
Rec
ycle
Suspended SolidsBioreactor
Permeate
MembraneFilter
固液 分離薄膜生物反應器Solid-Liquid
Membrane Separation Bioreactor
特殊成分傳輸薄膜生物反應器Specific Compound Transfer
Membrane Bioreactor
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
進流放流
進流
傳統活性污泥程序
活性污泥槽 沈澱槽 砂濾槽 消毒槽
薄膜模組
MBR與傳統活性污泥程序比較
放流(可回收使用)
薄膜生物反應器程序
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
處理後水質佳BOD lt 10mgLSS lt 10mgL利於回
收
操作成本低擴充性容易
佔地面積僅為傳統活性污泥程序之40 ~ 50
污泥停留時間長有利於特殊或難分解污染物的去除
可攔除大部分致病菌減少消毒劑用量
污泥產量少可減少廢棄污泥量
污泥濃度高可處理高濃度變化之污水
MBR之特點
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
MBR之關鍵技術
生物系統
傳統活性污泥法
厭氧生物系統
脫氮除磷系統(AO A2O AOAO SBRhellip)
薄膜系統
MFUF板狀中空纖維管狀膜孔隙大小
材質PE PVDF 不織布hellip
薄膜阻塞空氣擾動反洗藥洗流速控制
操作條件
生物系統最佳化參數(MLSSFM SRT DOhellip)
薄膜操作壓力通量
薄膜防垢操作模式(流速控制空氣擾動hellip)
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
MBR與活性污泥法之比較
項目 活性污泥法 MBR
COD負荷(kg CODm3 d) 05 ~ 07 ~ 2
MLSS濃度(mgL) 3000 8000 ~ 15000
FM (kg CODkg MLSS d) ~ 02 lt 01
HRT (hr) 4 ~ 8 ~ 4
SRT (hr) 5 ~ 15 10 ~ 30
污泥產量(kg SSkg COD) 03 ~ 05 02
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
分離式MBR
生物反應槽與膜組件分離
操作維護較容易
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
沉浸式MBR
膜組件沉浸於生物反應槽中
較節省空間
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
MBR之積垢種類
生物積垢
微生物生物膜
微生物胞外產物(蛋白質多醣類)
好氧厭氧污泥
固體物積垢
水中SS
固體顆粒
有機物積垢
油脂蛋白質腐植酸等
無機鹽積垢
Ca Mg Fe等鹽類產生之化學性積垢
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
影響積垢之因子
薄膜特性
材質親水性疏水性
孔徑
型式中空纖維平板式管式膜
Cross-flow rate
透膜壓力(TMP Trans-membrane pressure)
通量(LMH Lm2h)
生物系統狀態
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
如何減少薄膜積垢
薄膜系統操作
空氣清洗利用空氣擾動使污泥不易附著於薄膜上
定時反洗藉由反洗將附著於薄膜上之積垢清洗下來
定時藥洗於反洗時添加NaOCl避免微生物生長於薄膜上
定時脈衝操作藉由脈衝操作使附著於薄膜上之積垢清洗下來
長時泡藥定期將薄膜浸泡於酸液或其他藥洗液中以達到更完
全之清洗效果
生物系統操作
MLSS濃度
HRTSRT
DO(好氧厭氧)
微生物相
微生物胞外產物
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
各種MBR之比較
廠牌Zenon
(Zeeweed) Kubota Mitsubisi (Rayon) X-Flow ITRI
MBR型式 沉浸式 沉浸式 沉浸式 分離式 沉浸式
薄膜種類 UF (PVDF) MF MF (PE PVDF) UF (PVDF) 不織布
薄膜型式 中空纖維 平板式 中空纖維 管狀膜 平板式
孔徑 (μm) 0035 04 04 003 lt 20
通量(LMH) 40 ~ 70 15 ~ 35 20 ~ 50 40 ~ 200
積垢清洗方式
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
空氣擾動+反沖洗藥洗
空氣擾動+反沖洗+藥洗
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
Recirculated MBR
Excess Sludge
Influent
Effluent
Excess Sludge
Influent
Integrated MBR
Effluent
MBR模組配置範例
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
MBR技術特點
現有技術遭遇之問題 MBR 之技術優點 無法忍受太大之負荷變化 污泥濃度高可處理高濃度變化
反應速率慢 污泥濃度高處理系統單位活性增加
不易分解多種污染物 污泥停留時間(SRT)可相當長生長速率
緩慢的微生物得以滯留與增殖有利於特殊
或難分解污染物的去除 截留難分解之高分子物質增加處理效率
產生大量污泥 維持低 F∕M 比減少廢棄污泥量
處理水水質不穩定 Biomass 可完全截留沒有傳統程序污泥分
離的問題
可去除細菌和病毒利於處理水回收再利用
的水質要求
空間需求大 處理系統不需沈澱單元可大幅節省空間
污泥濃度高處理系統單位活性增加進而
減少處理槽體積
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
MBR技術需考慮參數
微生物
薄膜流力
bull 親疏水性bull 孔隙大小分佈bull 模組設計bull 生物穩定性
bull 擾流操作bull 剪力作用bull 透膜壓力
bull 特殊微生物或族群bull 微生物環境篩選bull 生物分解機制
降低結垢提高穿透通量提高分離傳遞效率
反應速率快污泥產率低
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
公司名稱 薄膜型式 Zenon ZeeWeed 01μm 中空纖維
Mitsubishi Rayon 04μm 中空纖維(聚乙烯)
URE Lis amp Mutsui Chemicals
平板式(聚丙烯)
Wehrle werk Ag 管狀 UF(polysulfone)
US Filter 02μm 中空纖維(聚丙烯)
Degremont 陶瓷材料
Kubota 板框式於不織布塗上一層 02~045 mm 厚之
多孔性(孔徑大小 04μm)之高分子塗層
商業化MBR薄膜型式
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
Zenon MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜中空纖維管 PVDF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
Kubota MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜平板狀 MF材質
出水 負壓式
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
Kubota MBR
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
X-Flow MBR
MBR型式 分離式
薄膜管狀膜 PVDF材質
出水 正壓式
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
X-Flow MBR
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
AirLift
AirLift
MLSS 12 - 40 glFlux (80-200lmh)最小佔地面積
能量消費量大 ( 約 2-3 kWhmsup3) 簡単
逆洗不要
TMP (100 - 500 kPa)
MLSS 8 - 12 glFlux (40-60lmh)小佔地面積
能量消費量小(025 ndash 04 kWhmsup3)控制系統複雜
逆洗要
低 TMP (5 - 30 kPa)
Cross flow
X-Flow MBR
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
Mitsubishi MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜MF中空纖維管 PE amp PVDF材質
出水 負壓式
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
Mitsubishi MBR
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
Mitsubishi MBR
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
ITRI MBR
MBR型式 沉浸式
薄膜板狀 不織布材質
出水 負壓式
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
ITRI MBR
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
歐洲之MBR發展趨勢
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
歐洲MBR應用實績- 工業廢水
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
歐洲MBR應用實績- 都市廢水
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
MBR之應用領域統計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
MBR應用規模統計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
FBC 廢水處理技術
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
FBC 廢 水 處 理 技 術
鹼劑廢水
處理水
迴流水
水流分佈器
藥劑
擔體
結晶
擔體床呈流體化狀態
FBC流體化床結晶(Fluidized Bed Crystallization)
特性bull 無污泥產生bull 晶體量少且可資源化利用
應用bull 含氟廢水bull 水質軟化bull 重金屬廢水
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
流體化床結晶技術(Fluidized Bed Crystallization FBC)基本原理與
傳統沈澱處理相似都是利用在廢水中加入適當離子產生低溶解度化合物
的特性再藉由固液分離達到去除水中特定離子的目的
但是結晶法與傳統沈澱方法差異之處在於傳統沈澱方法經由加藥
混凝所形成的是微細的懸浮物不容易沈澱濃縮和脫水而結晶法則是
利用特殊設計的流體化床反應槽配合準確的程序控制使低溶解度化合
物在砂粒擔體(02~05 mm)表面形成結晶並逐漸成長產生高純度的
結晶體顆粒(1~3 mm)很容易就可以從廢水中分離出來結晶法產生
的特定化合物結晶體含水率在10 以下重量比傳統沈澱方法產生污泥餅
低50 以上而且結晶體純度高不但容易儲存運送甚至還可以資源
化利用解決令人頭痛的污泥處理問題
FBC技術簡介
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
擔體表面結晶之原理
廢水中無機物附著
擔體表面形成結晶
結晶成長
D1~3 mm 含水率低rarr量少易處置
純度高rarr易資源化
擔體
D02~05 mm
V=πD36
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
00 10 20 30 40
20
40
60
80
100
Labile(Turbid)
Metastable(Clear)
Stable(Understaturated)
NaF+CaCl2
WW+CaCl2
pF
pCa
流體化床
結晶成長的主要驅動力 濃度差
pCa = - log[Ca 2+]
溶液須為過飽和狀態
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
半導體製程及含氟廢水來源
目前普遍採用傳統沈澱法處理會產生大量污泥
紫外光
晶片
晶片清洗 氧化 光阻塗佈 曝光 顯影沖洗 蝕刻 去光阻
二氧化矽
光罩光阻
二氧化矽
有機溶劑有機鹼
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 CH3COOH系HNO3H3PO4CH3COOH
有機溶劑H2SO4 H2O2
含氟廢水 含氟廢水
反覆程序
HF H2OHF NH4F H2O (BHF)系HF HNO3 H2O系NH4OH H2O2HCl H2O2H2SO4 H2O2
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
流體化床結晶與沈澱法的流程比較基本反應 2F-+Ca2+rarrCaF2
2HF+ CaCl2+2NaOH rarr CaF2+ 2NaCl+2H2O
混凝 膠凝 沈澱 過濾
污泥脫水
進流 放流
污泥
傳統沈澱程序
結晶 過濾 放流進流
晶體(可回收使用)
結晶程序
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
流體化床結晶與沈澱法比較
比較條件 流體化床結晶 沈澱法
最終產物重量 晶體量小(約為沈澱法產生
污泥量之 50)
污泥量大
最終產物脫水 不需脫水機 需脫水機
資源化條件 容易CaF2晶體純度 85以
上適合回用於鋼鐵廠水
泥廠玻璃業及陶瓷業等當
助熔劑
無(通常以掩埋法處置)
設置成本(萬元) 1200 (3500)
佔地面積(平方公尺) 320 400
操作成本(萬元年) 240 560
以每日處理 100 公斤氟的新建廢水處理廠為比較基準
人工費用 300 元工時人污泥處理費 10 元kg
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
經濟效益分析
設 備 流體化結晶法 化學混凝沉降法
化學緩衝槽 有 有
化學反應槽 有直立式 有水平式
化學加藥系統 有CaCl2ampNaOH 有CaCl2NaOHPAC amp Polymer
污泥沉澱槽 無 有
污泥濃縮槽 無 有
污泥壓榨機 無 有
結論1流體化結晶法佔地遠較傳統沉降法少
2傳統沉降法所需設備經費並不小於流體化結晶法
流體化床結晶法與傳統混凝處理法所需設備比較表
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
經濟效益分析
單位萬元
單 位 單 價 數量Year 金額 數量Year 金額
電費 MWH 0 500 80 200 32
CaCl2 Ton 0 1705 375 3410 750
PAC Ton 0 0 0 50 18
Polymer Kg 0 0 0 1000 120
Sand Ton 0 30 8 0 0
污泥 Ton 0 276 110 739 296
Total 573 Total 1215
2流體化床加藥量 CaF=1傳統處理加藥量 CaF=2
3流體化床結晶含水率10傳統處理污泥含水率70
項 目基 準 流體化床結晶法 傳統混凝沉澱法
計算基準1 Inlet F 360 Kgday amp 1200 m3day
流體化床結晶法與傳統混凝處理法操作成本比較表
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
漢磊科技公司(5 m3times11996)
流體化床結晶技術應用案例
立生半導體公司( 8 m3times21998)
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
氟 化 鈣 結 晶
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
處 理 成 本 估 計
處理場規模
公斤氟離子∕日
資本總投資
萬元
單位造價
萬元∕公斤氟離子∕日
操作費用
萬元∕年
處理單價
元∕公斤氟離子
100 960 960 222 61
200 1500 750 357 49
500 2600 510 760 42
1000 4100 410 1490 41
2000 7000 340 2800 38
5000 14500 280 6800 37
10000 26000 260 14000 37
不包括土地及收集系統
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
FBC去除碳酸鈣實廠應用
冷卻塔排放水
實驗室排水
生活污水
製程排水 放流池生物沈澱池活性污泥曝氣池
厭氣反應槽調勻池
脫水機污泥濃縮池 污泥餅(焚化)
工業區聯合污水廠
(有機廢水處理)
回收沼氣
細篩機
中和槽
晶體暫存槽
流體化床結晶槽
排晶體帶出水貯槽
晶體撓性吊籃輸送機
再生離子交換樹脂之鹼性廢水
再生離子交換樹脂之酸性廢水
晶體再利用
晶體
處理水
WWT
CTBD
ISTa
ISTb
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
FBC產生晶體以細篩機進行固液分離後利用撓性吊籃輸送機將晶體送至晶體暫存槽再以卡車裝載方式運送至水泥公司做為爐石粉的摻配料回收再利用
碳酸鈣晶體資源化利用
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
FBC Technology Application
Fluidized Bed Crystallization Technology
bull Semiconductor Industry
bull Cathode Ray Tube Industry
Fluoride Containing Wastewater
bull Electroplating Industry
bull Printed Circuit Board Industry
Heavy Metal Containing Wastewater
bull Process Water
bull Drinking water
Water Softening
bull Fertilizer Manufacturing Industry
bull Chemical Industry
Removing Phosphate Ammonia
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
FBC應用實績
工廠別 廢水種類 規 模 結 晶 產 物 完 成 日 期 漢磊科技 半導體業含氟廢水 Volume 5 m3
Size 11 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 1996
立生半導
體 半導體業含氟廢水 Volume 8 m3
Size 12 m(φ)times7 m(H) Number 2
氟化鈣 1998
奇美電子 I 光電產業含氟廢水 Volume 25 m3 Size 08 m(φ)times5 m(H) Number 1
氟化鈣 1999
中美和 石化業綜合廢水 Volume 39 m3 Size 25 m(φ)times8 m(H) Number 3
碳酸鈣 1999
茂德科技 半導體業含氟廢水 Volume 34 m3 Size 25 m(φ)times7 m(H) Number 3
氟化鈣∕冰晶石 2001
奇美電子 II 光電產業含氟廢水 Volume 47 m3 Size 1 m(φ)times6 m(H) Number 1
氟化鈣 2001
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
UASB 廢水處理技術
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
厭氣與喜氣處理之比較
厭氣處理 喜氣處理
進流水
厭氣處理
污泥
5 kg COD
100 kg COD
CH4
CO2
85 kg COD
進流水
喜氣處理
污泥
60 kg COD
100 kg COD出流水
10 kg COD
CO2
H2O
30 kg COD
bull 去除 1 kg COD約產生 05 m3沼氣(035 m3 CH4)
bull 去除 1 kg COD約產生 0025- 005 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 2-30 kgm3day
bull 去除 1 kg COD約需要 1 KWH電力
bull 去除 1 kg COD約產生02- 04 kg SS
bull 處理槽體積負荷約 05-3 kgm3day
曝氣動力100 KWH
出流水
10 kg COD
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
處理技術
體積負荷
(kg CODm3day)
建造成本
(元∕kg COD)
操作成本
(元∕kg CODr)
二次污染
(污泥廢氣廢棄
物hellip)
COD 去除率
()
處理水 COD
(mgL)
上流式厭氣污泥床(UASB) 2-30 400-6000 05-2 times
厭氣流體化床(AFB) 2-25 600-8000 05-2 times
厭
氣 厭氣濾床(AF) 2-25 600-8000 05-2 times
活性污泥法(AS) 05-3 3000-15000 25-5 timestimestimes
批式活性污泥法(SBR) 05-3 3000-15000 25-5 timestimes
二
級
處
理
技
術
喜
氣 固定膜處理槽(FF) 05-2 6000-25000 25-5 timestimes
>80
(單一或組合
程序)
<180
(緩衝標準)
薄膜分離 mdash 200000-400000 150-250 timestimestimes 90-95 <100
(87 標準)
活性碳吸附 mdash 90000-150000 100-400 timestimestimes 20-75
化學混凝 mdash 30000-50000 30-150 timestimestimestimes 20-50
臭氧氧化 mdash 20000-40000 250-350 timestimes 30-60
高
級
處
理
技
術
Fenton 化學氧化 mdash 30000-50000 100-200 timestimestimestimestimes 65-85 <100
(87 標準)
註二次污染程度以一至五個times符號表示times愈多表示愈嚴重
廢水處理技術特性及成本之比較
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
UASB 廢 水 處 理 技 術UASB上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed )
硬體設計bull 槽體bull 氣固液三相分離裝置bull 進流水分配器
軟體技術bull 厭氣分解性測試和處理可行性評估bull 污泥菌種選擇植種馴養及活化bull 處理槽負荷及性能提昇與控制
進流水分配器
出流水
甲烷氣
進流水
氣固液三相分離裝置
污泥床區
污泥毯區
溢流堰
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
UASB處理槽中的微生物污泥
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
UASB 技 術 之 演 進
1984 年
新型第 24384 號專利
樹林屏東南投
隆田花蓮埔里
宜蘭等酒廠
第二代設計第一代設計 第三代設計
1988 年
亞洲化學公司
1991 年
新型第 100967 號專利
光正亞洲(Ⅱ)華隆
長春花蓮酒廠大穎
統一台石化
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
UASB應用實績公司工廠名稱 完成日期 行業別 槽體體積
(m3)廢水種類 廢水量
(CMD)COD(mgL)
亞洲化學公司 198810 化工 700times1300times1
膠帶製造溶劑廢水 400 9000
光正化工公司 199106 化工 80 塑膠安定劑廢水 80 8000菸酒公賣局宜蘭等7個酒廠 199206 醱酵 3000 各種酒類醱酵廢液 60-200 4000-30000華隆公司頭份總廠 199209 紡織 450times2 聚酯和耐龍纖維廢水 800 5000華隆公司頭份加工二廠 199302 紡織 500times2 聚酯纖維廢水 1000 5000長春石化公司苗栗廠 199307 石化 1350times2 PVATMPPVB製程廢水 1200 4200華隆公司頭份加工三廠 199402 紡織 600times2 聚酯纖維和紗廠廢水 1000 5000復興航空公司 199503 食品 135 食品加工廢水 250 2000菸酒公賣局花蓮酒廠 199506 醱酵 1300 米酒蒸餾廢液 1300 10000遠東紡織公司新埔化纖總廠 199507 紡織 3500 聚酯纖維廢水 4000 2500大穎化工公司全興廠 199612 化工 500 塑膠添加劑廢水 200 8000統一企業公司新市廠 199710 食品 900times2 食品加工廢水 4000 2000台灣石化合成公司 199910 化工 800 Maleic acid anhydride 125 12000大穎化工公司線西廠 199912 化工 900 高級脂肪醇 400 8000
累計 gt18000
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
A公司廢水處理系統
調勻池V-101
UASBR-101102
喜氣槽R-202
沈澱槽S-201
UASBR-201
喜氣槽R-103
沈澱槽S-101
1
2
3
4
5
68
放流水
PVC廢水
EA廢水
分水槽V-201
7
150 m3 700 m3
300 m3
180 m3
35 m3
水流編號 1 2 3 4 5 6 7 8
水流名稱 EA 廢水 PVC 廢水 進流水(1) 進流水(2) 厭氣出流(1) 厭氣出流(2) 厭氣出流(3) 放流水
流量(CMD) 300 100 265 135 265 55 80 400
COD(mgL) 12000 1000 9000 9000 <540 <540 <540 <200
pH 3 45 7 7 7 7 7 6-9
質量平衡
A20 m2
A7 m2
【註】第一套流程77年運轉第二套流程81年運轉
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
A公司廢水處理系統經濟效益
項 目 傳統處理流程 A 公司 UASB 處理流程
投資額 3600 <1200
操作維護費 1260 120
動力費 260 20
藥劑添加 600 100
污泥處理處置 400 mdash
bull 投資額節省2400萬元
bull 操作維護費每年節省1000萬元
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
BioNETreg廢水處理技術
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
技術研發背景
bull 符合放流水標準
bull 適用低濃度廢水
bull 在高水力負荷下操作
bull 污泥固液分離簡單
bull 設置∕操作成本低
BioNETreg
高級生物處理技術
darr
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
BioNETreg技術特性
技術重點
bull處理槽設計bull曝氣方式bull擔體規格化bull流力控制bull微生物控制
bull處理槽內污泥濃度高bull特別適用低濃度廢水在高水力負荷下操作
bull對環境變異的忍受性強bull污泥固液分離簡單bull氧氣利用效率高bull操作成本低
技術優點
空氣
進流水
出流水
高分子發泡擔體
微生物截留在網狀結構中
BioNETreg生物網膜技術(Biological New Environmental Technology)
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
BioNETreg技術原理
bull 採用多孔性擔體作為反應槽之介質提高懸浮固體物攔截之機會同時由於擔體屬於開放性孔洞有助於水流流況之穩定
bull 多孔性擔體提供廣大表面積作為微生物附著增殖之介質可累積大量生物膜微生物有助於達到去除各種污染物之目的
bull 多孔性擔體上成長大量微生物反應槽具有高負荷高效率高穩定性的優點
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
bull 成長於多孔性擔體之生物膜型態有助於特定族群微生物之馴養
bull 採用固定床膨脹床方式操作具有操作簡易之特點
bull 對於有機污染物之處理多孔性擔體之成本與浸水濾床材質相近但其處理功能為浸水濾床之二倍
BioNETreg技術原理(續)
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
技術應用範圍及對象
BioNETreg
廢水回收再利用之前處理
表面水與地下水整治
自來水原水之前處理
有機廢水三級前處理或三級處理
有機物氨氮硝酸氮
氨氮硝酸氮 有機物
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
處理系統組合與功能
二級生物處理
化學氧化
BioNET
現有水處理程序
進流水
出流水符合放流標準
原水 自來水BioNET
(2)高級生物處理去除二級處理殘餘COD
(3)去除原水中含氮物質有機物
二級生物處理
BioNET進流水
出流水符合放流標準
回收再利用系統
回收再利用系統
BioNET進流水
出流水符合放流標準
三級處理單元
(1)二級生物處理去除COD
回收再利用系統
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
BioNETreg研發歷程從實驗室至實廠
BioNET實廠
BioNET模型廠
BioNET實驗室設備
多孔性擔體
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
應用類別 廢水處理 廢水回收 表面水處理 地下水處理
處理對象 化工業
二級處理出流水
造紙業
二級處理出流水
石化業
廢水
河水 池塘水 地下水
處理目標
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
符合 87 年放流
水標準及降低三
級處理成本
做 為 冷 卻
塔補充水
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去 除 水 中
氨 氮 與 有
機物
去除地下水
中硝酸氮
COD
去除率()
20-50 30-40 40-50 20-30 30-40 -
NH3-N
去除率()
- - - 85-100 80-100 -
NO3-N
去除率()
- - - - - 70
模型廠試驗 完成 完成 完成 完成 完成 完成
實廠 2000 年 12 月完
成硬體建造與試
車
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
完 成 基 本
設計
BioNETreg應用案例
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計
應用對象 二級出流水處理 2 (以造紙業為例)
廢水回收前處理 (以石化業為例)
表面水處理
特點 去除殘餘 COD降
低後續三級處理操
作成本符合 87 年
放流水標準
去除低污染廢水中之
污染物出流水可直接
或進一步處理應用為
各級回收再利用
去除水中有機物與
含氮物質可應用
於淨水廠前處理或
水域整治 操作成本 1
(元kg COD)
183 408 43
操作成本 1 (元kg NH3-N)
- - 65
操作成本 1 (元m3)
13 49 01
備註1 操作費用未含人事費用應用於二級出流水處理約可降低至少 50之物化高級處理費用
2 BioNET 處理COD 由 170mgL 降至 100mgL
操作成本估計