台北科技大學水環境研究中心 翁煥廷博士 (e-mail: tyng@ …1...
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廢水處理系統操作問題排除
台北科技大學水環境研究中心
翁煥廷博士
(E-mail tyng ms14hinetnet)
101年8月29日
質量平衡圖計算分析與操作問題排除講習班
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報告內容
一廢水處理單元設施系統組成二工廠廢水處理程序控制操作問題三化學處理單元加藥操作機制四處理現況功能查核與操作參數檢驗五結語
一廢水處理施單元系統組成
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廢水處理系統由土木設施機器電機儀控及配管等設備所組合而成具有系統化之設施必須依據原設計之理念有效的操作維 護始能發揮廢水處理的功能
廢水處理廠之生產原料為廢污水性質甚不穩定其水質與量隨著工廠製程與工商活動型態不斷變動甚至可能含有有害物質但是廢水處理設施設計定案即為固定操作處理過程隨著廢污水水質與量之變化而變動
因此廢水處理廠之日常操作模式應能克服進流水質與水量變動問題維持正常操作的功能更重要的能提升到彌補設計或施工上的缺陷之餘達到更佳放流水水質為永續污水處理操作之理念
一廢水處理單元設施系統組成
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依廢污水特性可區分兩種
1無機廢水主要含酸鹼廢液及重金屬等污染物
2有機廢水主要含有機污染物之廢水
因應不同之處理方法亦可分兩大類
1物理化學處理主要用於去除無機物或具沉降性漂浮性
或可吸附性之有機物
2生物處理主要利用微生物分解去除溶解性有機物
一般綜合考量承受水體水資源利用水質標準涵容能力廢水流量與水質等算出處理程度就可初步決定採用之處理方式
一廢水處理單元設施系統組成
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完整的廢水處理系統依處理程度分為初級二級三級處理設施另化學藥劑營養劑之填加單元以及廢水固液分離之污泥處理單元等歸類分成以下主要處理設施子系統
1前處理及初級處理設施子系統主要為攔污計量沉砂除油調整中和初沉浮除等物化程序2二級處理設施子系統-一般亦指生物處理包括各種活性污泥法生物膜法及生物去氮除磷程序3三級處理設施子系統-消毒砂濾薄膜過濾活性碳吸附離子交換高級氧化等屬之4 污泥處理設施子系統-通常包含濃縮單元消化單元脫水單元
一廢水處理單元設施系統組成
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4污泥處理設施子系統-通常包含濃縮單元消化單元脫水單元5加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元6其他尚有各種輔助設施如VOC（volatile organic compounds）處理單元或厭氧生物處理單元產生的沼氣處理系統等
依據所需處理之廢水水質水量及要求處理之水質等級標準之不同等狀況須選用不同設施組合之子系統合併成一個完整的廢水處理系統
一廢水處理單元設施系統組成
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完整廢水處理系統單元設施系統組成
AOA2OPhostripUCTMUCTTNCU等方式為兼具二級和三級處理功能之生物處理方法
旋轉生物盤法
接觸曝氣 法
AOA20PhoStrip UCTMUCTTNCU
處理程序
預先處理初 級 處 理
物理方法
二 級 處 理
固液分液生物反應三級處理 消 毒 污泥處理
污 泥最終處理
處 理 水最後處理
處理 目的
去除飄浮固體物砂土油污調均流量水質
pH調整去除可沈澱性物質
去除溶解性膠狀性生物可分解之有機物
去除難分解有機物營養鹽類微量無機物
去除致病菌及生物體
污泥減量穩定
污泥最終處 置
處理水最終處置
浮除
沈澱
活 泥污泥法
滴濾法
各種活性污泥修正法
曝氣式氧化池
沈澱
浮除
混 凝及沉澱
碳 吸附 法
離 子交換法
過濾
薄膜法
電解製氯
UV
臭氧
加氯
地下水補注
水再利用
承受水體
處理處分
沈砂
化學方法
處
理
方
法
篩除
油脂分離
磨碎
調勻
混凝
中和
下水進流
濃縮
消化沼氣回收
真空過濾
離心脫水
壓力過濾
帶壓過濾
曬 乾 床
焚 化
衛生掩埋
海洋拋棄
土地改良
材 料 化
歸納-上述各子系統亦因不同水質水量特性（例如粒狀物或油脂含量之高低等）處理目標（例如處理水直接排放或回收使用等）場址可用面積或是廢棄污泥後續處置方式之不同（例如焚化或直接掩埋等）等須於各子系統中選擇合適之處理設施單元去除理論機制與污染物質(如表)
採用生物處理程序之特點藉由肉眼看不到特定的族群微生物將欲去除之有機物代謝分解經由
生物細胞合成轉換成無害化有機污泥
預期最終產品則是排出穩定生物性乾淨的放流水與含高熱值有機性生物污泥很適合水資源回收程序與污泥資源化(沼氣發電與綠美化堆肥)相較於物化處理增生無機性化學污泥生物處理僅產出有機物轉化之生
物污泥更符合污泥減量化的環保處理程序
一廢水處理設施單元系統組成
廢水各處理單元可去除污染物質種類及去除機制處理單元 去除理論機制 污 染 物 質
沉澱浮除 重力浮力 固體－有機物無機物
混凝沉澱顆粒聚合重力
固體－有機物無機物膠體－有機物無機物
化學鍵 膠體－無機物
生物處理顆粒聚合生物分解重力
固體－有機物無機物膠體－有機物無機物生物可分解之溶解性有機物
過濾
截除 固體－有機物無機物
顆粒聚合吸附 膠體－有機物無機物
碳吸附
吸附 溶解質－可吸附之有機物無機物
截除 固體－有機物無機物
顆粒聚合吸附 膠體－有機物無機物
不同水質特性廢水處理設施選擇原則(1) 廢水量大且含高濃度BOD廢水
考慮厭氧加好氧的生物處理程序
(2) 廢水中有機物為主要為生物難分解者
考慮化學氧化處理單元
(3) 需同時去除BOD及氨氮
考慮採用單階段或二階段厭氧與好氧生物處理單元廢水量不大且可用土地面積有限時可採用連續批次活性污泥法（sequential batch reactorSBR)
一廢水處理單元設施系統組成
(4) 廢水中COD 含量已符合排放限值標準但含有大量的重金屬離子或懸浮微粒時
可僅採化學混凝沉澱或化學沉降程序或浮除方式
(5) 廢水處理後預計回收使用時
可採用薄膜生物反應單元(membrane bioreactorMBR)以取代傳統沉澱池過濾池及消毒池亦可當作RO 逆滲透單元之前的預過濾單元 如微濾膜(microfiltration MF) 及超濾膜(ultrafiltrationUF)等
不同水質特性廢水處理設施選擇原則(續)一廢水處理單元設施系統組成
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二工廠廢水處理程序控制操作問題
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國內工業區聯合污水處理廠之設置目的即提供工業區內工廠廢水代處理之服務其處理容量常因應工廠產出不同製程廢水質與量所限因此營運管理法規嚴格要求納管之工廠廢水排放前必須加設廢水處理系統控制在符合納管標準尤其是主要事業工廠所含特異性有害二級生物處理程序之物質控制已成為影響聯合污水處理廠整體處理效能良窳之關鍵
因此由工業區內主要事業工廠廢水處理系統案例顯示其設廠時依規定提出合乎納管水質標準之水措計畫(需提供合理質量平衡計算)營運階段更應根據動態的水質水量妥善操作控制
尤其遇到微生物難分解特殊污染物一般考量藉由前處理系統化學程序去除相關之處理流程說明與加藥程序操作控制方式介紹如下
二工廠廢水處理程序控制操作問題1主要事業工廠廢水處理程序案例
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案例一造紙業廢水處理程序控制(2-1)以進口及國內廢紙為原料生產瓦楞芯紙
污染特性
處理流程
污染源 廢水名稱 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)
pH COD SS
抄紙機白水
濾布之濾水及清洗水
7000 7-78 1200-1500
900-1200
淨漿廢水漿料濃縮排水
500 7-8 1400-1600
100-200
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處理程序控制要點
快混槽pH調整於75-80間添加混凝劑PAC約15 mgL
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑約1-3 mgL
加壓浮除槽操作壓力在56-58 kgcm2間迴
流比為20氣固比（AS）約在005 gg
氧化深渠添加適當NP營養劑FM為01-02 kg BODkg MLSS-d出口處之混合液DO為2-3 mgL
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-2)
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棉毛及特多龍之混紡纖維紡織及染整程序
污染特性
處理程序控制要點
高色度廢水先經攔污pH調整化學混凝沉澱處理操
作pH在7-8PAC添加量800 mgLpolymer添加量15 mgL
第二活性污泥池之處理水再經化學混凝沉澱處理後始
予放流化學混凝單元之pH仍控制在7-8PAC及
polymer分別添加700 mgL及2 mgL
廢水名稱
廢水來源及特性 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)pH COD SS
高濃度
染整前處理精練單元含界面活性劑纖維碎屑等之廢水
2006-7 11000 190
高色度
染色單元第一缸排水及配製染料桶槽之清洗水含染料殘液助劑等
508-10 2100 85
一般染紗浸染單元之清洗水及廠區其他排放水
2750 6-7 600 45
案例二染整業廢水處理程序控制(2-1)
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處理
流程
案例二染整業廢水處理程序控制(2-2)
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污染
特性
某中型二重鎳-鉻製程為主的代工型電鍍工廠
廢水名稱 廢水來源及特性 廢水量 水質水質(mgLpH除外)
前處理廢水
製程中鹼電解及酸電解後之連續性清洗廢水
28 CMD pH1-13SS80-120COD120-250Fe2+10-45
含鎳廢水 製程中雙重鎳電鍍後之連續性清洗廢水及鎳鍍浴過濾機之清洗廢水
47 CMD pH3-4SS50-70COD45-80Fe2+10-45Ni2+20-55
鉻系廢水 鍍鉻後清洗廢水及整理鉻鍍槽清洗廢水
87 CMD pH3-4SS20-30Cr(VI)05-2
鹼電解廢液
前處理中定期排放之高濃度鹼電解廢液
第一生產線69 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸電解廢液
前處理中定期排放之高濃度酸電解廢液
第一生產線3 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸活化廢液
製程中定期排放之高濃度廢酸
第一生產線1 m36個月第二生產線14 m32星期
pH4-5SS100-150COD300-400Fe2+50-60
重鉻酸鹽廢液
不定期排放之重鉻酸鹽皮膜浸漬廢液
第一生產線1 m3次第二生產線19 m3次
pH1-2Cr(VI)50-60
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
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處理
流程
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
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處理程序控制要點
量水堰控制鉻系廢水量02 m3h酸鹼廢水量2 m3h以穩定廢水處理量並控制適當加藥量避免突
增處理單元之負荷
還原槽pH值調整於25-3之間ORP值調整於250-350 mV添加亞硫酸氫鈉溶液藉槽內攪拌設備均勻攪
拌促使六價鉻完全還原成三價鉻
第一pH調整槽pH值調整於70-80間作為第一階段
pH控制以穩定第二pH調整槽進流水質
第二pH調整槽pH值調整於9-10間添加CaCl2及NaOH溶液以使金屬離子形成金屬氫氧化物膠羽
凝集槽添加高分子助凝劑1-3 mgL 中和放流槽pH調整於7-8間
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
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某廠以鍍錫鉛及鍍銀流程進行電子工業之電鍍加工
污染特性
主要污染種類 污染來源 廢水量(m3day) 水質(mgL)
重金屬廢水
半導體導線架鍍錫鉛製程之電解水洗水及錫鉛電鍍水洗水發光二極體支架鍍銀製程之電解水洗水及鎳電鍍水洗水
100
pH＝4-10COD＝200SS＝100Cu＝10Ni＝10Pb＝3
氟系廢水半導體導線架鍍錫鉛製程之酸活化廢液及水洗水
10pH＝1-2COD＝100
氰系廢水
發光二極體支架鍍銀製程之氰化鈉活化廢液及水洗水以及銀電鍍水洗水
60
pH＝10-12COD＝200Ag＝2CN－＝25
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
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處理流程
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
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處理程序控制要點
氰系第一氧化槽加入NaOH調整pH於100-105加入
NaOClORP控制在400-500 mV進行第一階段氧化
氰系第二氧化槽加入H2SO4調整pH至85-87再加入
NaOCl使ORP在580-600 mV進行第二階段氧化
氟系反應槽由於廢水中氟離子濃度不高經加入NaOH調整
pH值至102及加入MgO溶液即有氟化物沉澱形成
中和槽加入NaOH調整pH值並提供OH-離子
混凝槽以PAC為混凝劑加藥量約400 mgL採空氣攪拌
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑05 mgL採漿葉慢速攪
拌
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
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某超大型多層印刷電路板廠PCB將銅箔基板上的銅面溶除並電
鍍處理等流程製出微細電子配線基板
污染特性主要污染種類 污染來源 廢水量 水質(mgL)化學銅廢液及廢水
鍍通孔之化學銅製程單元老化液及水洗排水
15 m3天 pH 9-11COD 250-400
Cu2+ 20-50
一般清洗廢水其他各製程單元中清洗工作物之連續性排放水
1900 m3天
pH 4-11COD 300-350
Cu2+ 1-10Pb2+ 1-3
顯像剝膜廢液及廢水
內外層顯像內外層剝膜及防焊綠漆顯像製程單元之老化液及水洗排水
165 m3天 pH 10-11COD 4000-7000
蝕刻廢液內層及外層蝕刻製程單元之老化液
2 m3天 pH1-13 Cu2+ 120000-150000
高濃度重金屬廢液
黑化鍍通孔及鍍銅製程單元之微蝕老化液及鍍銅廢液
55 m3天 pH lt1COD 1000-6000
Cu2+ 1500-70000
高濃度有機廢液黑化除膠渣鍍通孔及鍍銅製程單元之脫脂老化液
20 m3天 pH 1-12COD 5000-30000 Cu2+ 100-2000
剝錫鉛廢液 剝錫鉛製程單元之老化液 4 m3週 pH lt1COD 20000-25000
Pb2+ 10000-15000
其他廢液 其他製程單元之老化液 10 m3週 pH 1-13COD 100-2000 Cu2+ 50-2000
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-1)
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處理流程
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-2)
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處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
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某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
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處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
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工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
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物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
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生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
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SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
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(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
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生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
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三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
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廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
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廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
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廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
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曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
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加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
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項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
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監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
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廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
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調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
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生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
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化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
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四處理現況功能查核與操作參數檢驗
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藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
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調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
2
報告內容
一廢水處理單元設施系統組成二工廠廢水處理程序控制操作問題三化學處理單元加藥操作機制四處理現況功能查核與操作參數檢驗五結語
一廢水處理施單元系統組成
4
廢水處理系統由土木設施機器電機儀控及配管等設備所組合而成具有系統化之設施必須依據原設計之理念有效的操作維 護始能發揮廢水處理的功能
廢水處理廠之生產原料為廢污水性質甚不穩定其水質與量隨著工廠製程與工商活動型態不斷變動甚至可能含有有害物質但是廢水處理設施設計定案即為固定操作處理過程隨著廢污水水質與量之變化而變動
因此廢水處理廠之日常操作模式應能克服進流水質與水量變動問題維持正常操作的功能更重要的能提升到彌補設計或施工上的缺陷之餘達到更佳放流水水質為永續污水處理操作之理念
一廢水處理單元設施系統組成
5
依廢污水特性可區分兩種
1無機廢水主要含酸鹼廢液及重金屬等污染物
2有機廢水主要含有機污染物之廢水
因應不同之處理方法亦可分兩大類
1物理化學處理主要用於去除無機物或具沉降性漂浮性
或可吸附性之有機物
2生物處理主要利用微生物分解去除溶解性有機物
一般綜合考量承受水體水資源利用水質標準涵容能力廢水流量與水質等算出處理程度就可初步決定採用之處理方式
一廢水處理單元設施系統組成
6
完整的廢水處理系統依處理程度分為初級二級三級處理設施另化學藥劑營養劑之填加單元以及廢水固液分離之污泥處理單元等歸類分成以下主要處理設施子系統
1前處理及初級處理設施子系統主要為攔污計量沉砂除油調整中和初沉浮除等物化程序2二級處理設施子系統-一般亦指生物處理包括各種活性污泥法生物膜法及生物去氮除磷程序3三級處理設施子系統-消毒砂濾薄膜過濾活性碳吸附離子交換高級氧化等屬之4 污泥處理設施子系統-通常包含濃縮單元消化單元脫水單元
一廢水處理單元設施系統組成
7
4污泥處理設施子系統-通常包含濃縮單元消化單元脫水單元5加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元6其他尚有各種輔助設施如VOC（volatile organic compounds）處理單元或厭氧生物處理單元產生的沼氣處理系統等
依據所需處理之廢水水質水量及要求處理之水質等級標準之不同等狀況須選用不同設施組合之子系統合併成一個完整的廢水處理系統
一廢水處理單元設施系統組成
8
完整廢水處理系統單元設施系統組成
AOA2OPhostripUCTMUCTTNCU等方式為兼具二級和三級處理功能之生物處理方法
旋轉生物盤法
接觸曝氣 法
AOA20PhoStrip UCTMUCTTNCU
處理程序
預先處理初 級 處 理
物理方法
二 級 處 理
固液分液生物反應三級處理 消 毒 污泥處理
污 泥最終處理
處 理 水最後處理
處理 目的
去除飄浮固體物砂土油污調均流量水質
pH調整去除可沈澱性物質
去除溶解性膠狀性生物可分解之有機物
去除難分解有機物營養鹽類微量無機物
去除致病菌及生物體
污泥減量穩定
污泥最終處 置
處理水最終處置
浮除
沈澱
活 泥污泥法
滴濾法
各種活性污泥修正法
曝氣式氧化池
沈澱
浮除
混 凝及沉澱
碳 吸附 法
離 子交換法
過濾
薄膜法
電解製氯
UV
臭氧
加氯
地下水補注
水再利用
承受水體
處理處分
沈砂
化學方法
處
理
方
法
篩除
油脂分離
磨碎
調勻
混凝
中和
下水進流
濃縮
消化沼氣回收
真空過濾
離心脫水
壓力過濾
帶壓過濾
曬 乾 床
焚 化
衛生掩埋
海洋拋棄
土地改良
材 料 化
歸納-上述各子系統亦因不同水質水量特性（例如粒狀物或油脂含量之高低等）處理目標（例如處理水直接排放或回收使用等）場址可用面積或是廢棄污泥後續處置方式之不同（例如焚化或直接掩埋等）等須於各子系統中選擇合適之處理設施單元去除理論機制與污染物質(如表)
採用生物處理程序之特點藉由肉眼看不到特定的族群微生物將欲去除之有機物代謝分解經由
生物細胞合成轉換成無害化有機污泥
預期最終產品則是排出穩定生物性乾淨的放流水與含高熱值有機性生物污泥很適合水資源回收程序與污泥資源化(沼氣發電與綠美化堆肥)相較於物化處理增生無機性化學污泥生物處理僅產出有機物轉化之生
物污泥更符合污泥減量化的環保處理程序
一廢水處理設施單元系統組成
廢水各處理單元可去除污染物質種類及去除機制處理單元 去除理論機制 污 染 物 質
沉澱浮除 重力浮力 固體－有機物無機物
混凝沉澱顆粒聚合重力
固體－有機物無機物膠體－有機物無機物
化學鍵 膠體－無機物
生物處理顆粒聚合生物分解重力
固體－有機物無機物膠體－有機物無機物生物可分解之溶解性有機物
過濾
截除 固體－有機物無機物
顆粒聚合吸附 膠體－有機物無機物
碳吸附
吸附 溶解質－可吸附之有機物無機物
截除 固體－有機物無機物
顆粒聚合吸附 膠體－有機物無機物
不同水質特性廢水處理設施選擇原則(1) 廢水量大且含高濃度BOD廢水
考慮厭氧加好氧的生物處理程序
(2) 廢水中有機物為主要為生物難分解者
考慮化學氧化處理單元
(3) 需同時去除BOD及氨氮
考慮採用單階段或二階段厭氧與好氧生物處理單元廢水量不大且可用土地面積有限時可採用連續批次活性污泥法（sequential batch reactorSBR)
一廢水處理單元設施系統組成
(4) 廢水中COD 含量已符合排放限值標準但含有大量的重金屬離子或懸浮微粒時
可僅採化學混凝沉澱或化學沉降程序或浮除方式
(5) 廢水處理後預計回收使用時
可採用薄膜生物反應單元(membrane bioreactorMBR)以取代傳統沉澱池過濾池及消毒池亦可當作RO 逆滲透單元之前的預過濾單元 如微濾膜(microfiltration MF) 及超濾膜(ultrafiltrationUF)等
不同水質特性廢水處理設施選擇原則(續)一廢水處理單元設施系統組成
13
二工廠廢水處理程序控制操作問題
14
國內工業區聯合污水處理廠之設置目的即提供工業區內工廠廢水代處理之服務其處理容量常因應工廠產出不同製程廢水質與量所限因此營運管理法規嚴格要求納管之工廠廢水排放前必須加設廢水處理系統控制在符合納管標準尤其是主要事業工廠所含特異性有害二級生物處理程序之物質控制已成為影響聯合污水處理廠整體處理效能良窳之關鍵
因此由工業區內主要事業工廠廢水處理系統案例顯示其設廠時依規定提出合乎納管水質標準之水措計畫(需提供合理質量平衡計算)營運階段更應根據動態的水質水量妥善操作控制
尤其遇到微生物難分解特殊污染物一般考量藉由前處理系統化學程序去除相關之處理流程說明與加藥程序操作控制方式介紹如下
二工廠廢水處理程序控制操作問題1主要事業工廠廢水處理程序案例
15
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-1)以進口及國內廢紙為原料生產瓦楞芯紙
污染特性
處理流程
污染源 廢水名稱 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)
pH COD SS
抄紙機白水
濾布之濾水及清洗水
7000 7-78 1200-1500
900-1200
淨漿廢水漿料濃縮排水
500 7-8 1400-1600
100-200
16
處理程序控制要點
快混槽pH調整於75-80間添加混凝劑PAC約15 mgL
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑約1-3 mgL
加壓浮除槽操作壓力在56-58 kgcm2間迴
流比為20氣固比（AS）約在005 gg
氧化深渠添加適當NP營養劑FM為01-02 kg BODkg MLSS-d出口處之混合液DO為2-3 mgL
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-2)
17
棉毛及特多龍之混紡纖維紡織及染整程序
污染特性
處理程序控制要點
高色度廢水先經攔污pH調整化學混凝沉澱處理操
作pH在7-8PAC添加量800 mgLpolymer添加量15 mgL
第二活性污泥池之處理水再經化學混凝沉澱處理後始
予放流化學混凝單元之pH仍控制在7-8PAC及
polymer分別添加700 mgL及2 mgL
廢水名稱
廢水來源及特性 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)pH COD SS
高濃度
染整前處理精練單元含界面活性劑纖維碎屑等之廢水
2006-7 11000 190
高色度
染色單元第一缸排水及配製染料桶槽之清洗水含染料殘液助劑等
508-10 2100 85
一般染紗浸染單元之清洗水及廠區其他排放水
2750 6-7 600 45
案例二染整業廢水處理程序控制(2-1)
18
處理
流程
案例二染整業廢水處理程序控制(2-2)
19
污染
特性
某中型二重鎳-鉻製程為主的代工型電鍍工廠
廢水名稱 廢水來源及特性 廢水量 水質水質(mgLpH除外)
前處理廢水
製程中鹼電解及酸電解後之連續性清洗廢水
28 CMD pH1-13SS80-120COD120-250Fe2+10-45
含鎳廢水 製程中雙重鎳電鍍後之連續性清洗廢水及鎳鍍浴過濾機之清洗廢水
47 CMD pH3-4SS50-70COD45-80Fe2+10-45Ni2+20-55
鉻系廢水 鍍鉻後清洗廢水及整理鉻鍍槽清洗廢水
87 CMD pH3-4SS20-30Cr(VI)05-2
鹼電解廢液
前處理中定期排放之高濃度鹼電解廢液
第一生產線69 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸電解廢液
前處理中定期排放之高濃度酸電解廢液
第一生產線3 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸活化廢液
製程中定期排放之高濃度廢酸
第一生產線1 m36個月第二生產線14 m32星期
pH4-5SS100-150COD300-400Fe2+50-60
重鉻酸鹽廢液
不定期排放之重鉻酸鹽皮膜浸漬廢液
第一生產線1 m3次第二生產線19 m3次
pH1-2Cr(VI)50-60
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
20
處理
流程
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
21
處理程序控制要點
量水堰控制鉻系廢水量02 m3h酸鹼廢水量2 m3h以穩定廢水處理量並控制適當加藥量避免突
增處理單元之負荷
還原槽pH值調整於25-3之間ORP值調整於250-350 mV添加亞硫酸氫鈉溶液藉槽內攪拌設備均勻攪
拌促使六價鉻完全還原成三價鉻
第一pH調整槽pH值調整於70-80間作為第一階段
pH控制以穩定第二pH調整槽進流水質
第二pH調整槽pH值調整於9-10間添加CaCl2及NaOH溶液以使金屬離子形成金屬氫氧化物膠羽
凝集槽添加高分子助凝劑1-3 mgL 中和放流槽pH調整於7-8間
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
22
某廠以鍍錫鉛及鍍銀流程進行電子工業之電鍍加工
污染特性
主要污染種類 污染來源 廢水量(m3day) 水質(mgL)
重金屬廢水
半導體導線架鍍錫鉛製程之電解水洗水及錫鉛電鍍水洗水發光二極體支架鍍銀製程之電解水洗水及鎳電鍍水洗水
100
pH＝4-10COD＝200SS＝100Cu＝10Ni＝10Pb＝3
氟系廢水半導體導線架鍍錫鉛製程之酸活化廢液及水洗水
10pH＝1-2COD＝100
氰系廢水
發光二極體支架鍍銀製程之氰化鈉活化廢液及水洗水以及銀電鍍水洗水
60
pH＝10-12COD＝200Ag＝2CN－＝25
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
23
處理流程
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
24
處理程序控制要點
氰系第一氧化槽加入NaOH調整pH於100-105加入
NaOClORP控制在400-500 mV進行第一階段氧化
氰系第二氧化槽加入H2SO4調整pH至85-87再加入
NaOCl使ORP在580-600 mV進行第二階段氧化
氟系反應槽由於廢水中氟離子濃度不高經加入NaOH調整
pH值至102及加入MgO溶液即有氟化物沉澱形成
中和槽加入NaOH調整pH值並提供OH-離子
混凝槽以PAC為混凝劑加藥量約400 mgL採空氣攪拌
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑05 mgL採漿葉慢速攪
拌
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
25
某超大型多層印刷電路板廠PCB將銅箔基板上的銅面溶除並電
鍍處理等流程製出微細電子配線基板
污染特性主要污染種類 污染來源 廢水量 水質(mgL)化學銅廢液及廢水
鍍通孔之化學銅製程單元老化液及水洗排水
15 m3天 pH 9-11COD 250-400
Cu2+ 20-50
一般清洗廢水其他各製程單元中清洗工作物之連續性排放水
1900 m3天
pH 4-11COD 300-350
Cu2+ 1-10Pb2+ 1-3
顯像剝膜廢液及廢水
內外層顯像內外層剝膜及防焊綠漆顯像製程單元之老化液及水洗排水
165 m3天 pH 10-11COD 4000-7000
蝕刻廢液內層及外層蝕刻製程單元之老化液
2 m3天 pH1-13 Cu2+ 120000-150000
高濃度重金屬廢液
黑化鍍通孔及鍍銅製程單元之微蝕老化液及鍍銅廢液
55 m3天 pH lt1COD 1000-6000
Cu2+ 1500-70000
高濃度有機廢液黑化除膠渣鍍通孔及鍍銅製程單元之脫脂老化液
20 m3天 pH 1-12COD 5000-30000 Cu2+ 100-2000
剝錫鉛廢液 剝錫鉛製程單元之老化液 4 m3週 pH lt1COD 20000-25000
Pb2+ 10000-15000
其他廢液 其他製程單元之老化液 10 m3週 pH 1-13COD 100-2000 Cu2+ 50-2000
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-1)
26
處理流程
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-2)
27
處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
28
某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
29
處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
30
工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
32
物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
33
調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
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SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
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100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
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30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
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30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
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30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
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(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
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曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
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生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
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三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
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廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
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廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
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廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
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曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
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項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
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藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
一廢水處理施單元系統組成
4
廢水處理系統由土木設施機器電機儀控及配管等設備所組合而成具有系統化之設施必須依據原設計之理念有效的操作維 護始能發揮廢水處理的功能
廢水處理廠之生產原料為廢污水性質甚不穩定其水質與量隨著工廠製程與工商活動型態不斷變動甚至可能含有有害物質但是廢水處理設施設計定案即為固定操作處理過程隨著廢污水水質與量之變化而變動
因此廢水處理廠之日常操作模式應能克服進流水質與水量變動問題維持正常操作的功能更重要的能提升到彌補設計或施工上的缺陷之餘達到更佳放流水水質為永續污水處理操作之理念
一廢水處理單元設施系統組成
5
依廢污水特性可區分兩種
1無機廢水主要含酸鹼廢液及重金屬等污染物
2有機廢水主要含有機污染物之廢水
因應不同之處理方法亦可分兩大類
1物理化學處理主要用於去除無機物或具沉降性漂浮性
或可吸附性之有機物
2生物處理主要利用微生物分解去除溶解性有機物
一般綜合考量承受水體水資源利用水質標準涵容能力廢水流量與水質等算出處理程度就可初步決定採用之處理方式
一廢水處理單元設施系統組成
6
完整的廢水處理系統依處理程度分為初級二級三級處理設施另化學藥劑營養劑之填加單元以及廢水固液分離之污泥處理單元等歸類分成以下主要處理設施子系統
1前處理及初級處理設施子系統主要為攔污計量沉砂除油調整中和初沉浮除等物化程序2二級處理設施子系統-一般亦指生物處理包括各種活性污泥法生物膜法及生物去氮除磷程序3三級處理設施子系統-消毒砂濾薄膜過濾活性碳吸附離子交換高級氧化等屬之4 污泥處理設施子系統-通常包含濃縮單元消化單元脫水單元
一廢水處理單元設施系統組成
7
4污泥處理設施子系統-通常包含濃縮單元消化單元脫水單元5加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元6其他尚有各種輔助設施如VOC（volatile organic compounds）處理單元或厭氧生物處理單元產生的沼氣處理系統等
依據所需處理之廢水水質水量及要求處理之水質等級標準之不同等狀況須選用不同設施組合之子系統合併成一個完整的廢水處理系統
一廢水處理單元設施系統組成
8
完整廢水處理系統單元設施系統組成
AOA2OPhostripUCTMUCTTNCU等方式為兼具二級和三級處理功能之生物處理方法
旋轉生物盤法
接觸曝氣 法
AOA20PhoStrip UCTMUCTTNCU
處理程序
預先處理初 級 處 理
物理方法
二 級 處 理
固液分液生物反應三級處理 消 毒 污泥處理
污 泥最終處理
處 理 水最後處理
處理 目的
去除飄浮固體物砂土油污調均流量水質
pH調整去除可沈澱性物質
去除溶解性膠狀性生物可分解之有機物
去除難分解有機物營養鹽類微量無機物
去除致病菌及生物體
污泥減量穩定
污泥最終處 置
處理水最終處置
浮除
沈澱
活 泥污泥法
滴濾法
各種活性污泥修正法
曝氣式氧化池
沈澱
浮除
混 凝及沉澱
碳 吸附 法
離 子交換法
過濾
薄膜法
電解製氯
UV
臭氧
加氯
地下水補注
水再利用
承受水體
處理處分
沈砂
化學方法
處
理
方
法
篩除
油脂分離
磨碎
調勻
混凝
中和
下水進流
濃縮
消化沼氣回收
真空過濾
離心脫水
壓力過濾
帶壓過濾
曬 乾 床
焚 化
衛生掩埋
海洋拋棄
土地改良
材 料 化
歸納-上述各子系統亦因不同水質水量特性（例如粒狀物或油脂含量之高低等）處理目標（例如處理水直接排放或回收使用等）場址可用面積或是廢棄污泥後續處置方式之不同（例如焚化或直接掩埋等）等須於各子系統中選擇合適之處理設施單元去除理論機制與污染物質(如表)
採用生物處理程序之特點藉由肉眼看不到特定的族群微生物將欲去除之有機物代謝分解經由
生物細胞合成轉換成無害化有機污泥
預期最終產品則是排出穩定生物性乾淨的放流水與含高熱值有機性生物污泥很適合水資源回收程序與污泥資源化(沼氣發電與綠美化堆肥)相較於物化處理增生無機性化學污泥生物處理僅產出有機物轉化之生
物污泥更符合污泥減量化的環保處理程序
一廢水處理設施單元系統組成
廢水各處理單元可去除污染物質種類及去除機制處理單元 去除理論機制 污 染 物 質
沉澱浮除 重力浮力 固體－有機物無機物
混凝沉澱顆粒聚合重力
固體－有機物無機物膠體－有機物無機物
化學鍵 膠體－無機物
生物處理顆粒聚合生物分解重力
固體－有機物無機物膠體－有機物無機物生物可分解之溶解性有機物
過濾
截除 固體－有機物無機物
顆粒聚合吸附 膠體－有機物無機物
碳吸附
吸附 溶解質－可吸附之有機物無機物
截除 固體－有機物無機物
顆粒聚合吸附 膠體－有機物無機物
不同水質特性廢水處理設施選擇原則(1) 廢水量大且含高濃度BOD廢水
考慮厭氧加好氧的生物處理程序
(2) 廢水中有機物為主要為生物難分解者
考慮化學氧化處理單元
(3) 需同時去除BOD及氨氮
考慮採用單階段或二階段厭氧與好氧生物處理單元廢水量不大且可用土地面積有限時可採用連續批次活性污泥法（sequential batch reactorSBR)
一廢水處理單元設施系統組成
(4) 廢水中COD 含量已符合排放限值標準但含有大量的重金屬離子或懸浮微粒時
可僅採化學混凝沉澱或化學沉降程序或浮除方式
(5) 廢水處理後預計回收使用時
可採用薄膜生物反應單元(membrane bioreactorMBR)以取代傳統沉澱池過濾池及消毒池亦可當作RO 逆滲透單元之前的預過濾單元 如微濾膜(microfiltration MF) 及超濾膜(ultrafiltrationUF)等
不同水質特性廢水處理設施選擇原則(續)一廢水處理單元設施系統組成
13
二工廠廢水處理程序控制操作問題
14
國內工業區聯合污水處理廠之設置目的即提供工業區內工廠廢水代處理之服務其處理容量常因應工廠產出不同製程廢水質與量所限因此營運管理法規嚴格要求納管之工廠廢水排放前必須加設廢水處理系統控制在符合納管標準尤其是主要事業工廠所含特異性有害二級生物處理程序之物質控制已成為影響聯合污水處理廠整體處理效能良窳之關鍵
因此由工業區內主要事業工廠廢水處理系統案例顯示其設廠時依規定提出合乎納管水質標準之水措計畫(需提供合理質量平衡計算)營運階段更應根據動態的水質水量妥善操作控制
尤其遇到微生物難分解特殊污染物一般考量藉由前處理系統化學程序去除相關之處理流程說明與加藥程序操作控制方式介紹如下
二工廠廢水處理程序控制操作問題1主要事業工廠廢水處理程序案例
15
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-1)以進口及國內廢紙為原料生產瓦楞芯紙
污染特性
處理流程
污染源 廢水名稱 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)
pH COD SS
抄紙機白水
濾布之濾水及清洗水
7000 7-78 1200-1500
900-1200
淨漿廢水漿料濃縮排水
500 7-8 1400-1600
100-200
16
處理程序控制要點
快混槽pH調整於75-80間添加混凝劑PAC約15 mgL
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑約1-3 mgL
加壓浮除槽操作壓力在56-58 kgcm2間迴
流比為20氣固比（AS）約在005 gg
氧化深渠添加適當NP營養劑FM為01-02 kg BODkg MLSS-d出口處之混合液DO為2-3 mgL
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-2)
17
棉毛及特多龍之混紡纖維紡織及染整程序
污染特性
處理程序控制要點
高色度廢水先經攔污pH調整化學混凝沉澱處理操
作pH在7-8PAC添加量800 mgLpolymer添加量15 mgL
第二活性污泥池之處理水再經化學混凝沉澱處理後始
予放流化學混凝單元之pH仍控制在7-8PAC及
polymer分別添加700 mgL及2 mgL
廢水名稱
廢水來源及特性 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)pH COD SS
高濃度
染整前處理精練單元含界面活性劑纖維碎屑等之廢水
2006-7 11000 190
高色度
染色單元第一缸排水及配製染料桶槽之清洗水含染料殘液助劑等
508-10 2100 85
一般染紗浸染單元之清洗水及廠區其他排放水
2750 6-7 600 45
案例二染整業廢水處理程序控制(2-1)
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處理
流程
案例二染整業廢水處理程序控制(2-2)
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污染
特性
某中型二重鎳-鉻製程為主的代工型電鍍工廠
廢水名稱 廢水來源及特性 廢水量 水質水質(mgLpH除外)
前處理廢水
製程中鹼電解及酸電解後之連續性清洗廢水
28 CMD pH1-13SS80-120COD120-250Fe2+10-45
含鎳廢水 製程中雙重鎳電鍍後之連續性清洗廢水及鎳鍍浴過濾機之清洗廢水
47 CMD pH3-4SS50-70COD45-80Fe2+10-45Ni2+20-55
鉻系廢水 鍍鉻後清洗廢水及整理鉻鍍槽清洗廢水
87 CMD pH3-4SS20-30Cr(VI)05-2
鹼電解廢液
前處理中定期排放之高濃度鹼電解廢液
第一生產線69 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸電解廢液
前處理中定期排放之高濃度酸電解廢液
第一生產線3 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸活化廢液
製程中定期排放之高濃度廢酸
第一生產線1 m36個月第二生產線14 m32星期
pH4-5SS100-150COD300-400Fe2+50-60
重鉻酸鹽廢液
不定期排放之重鉻酸鹽皮膜浸漬廢液
第一生產線1 m3次第二生產線19 m3次
pH1-2Cr(VI)50-60
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
20
處理
流程
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
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處理程序控制要點
量水堰控制鉻系廢水量02 m3h酸鹼廢水量2 m3h以穩定廢水處理量並控制適當加藥量避免突
增處理單元之負荷
還原槽pH值調整於25-3之間ORP值調整於250-350 mV添加亞硫酸氫鈉溶液藉槽內攪拌設備均勻攪
拌促使六價鉻完全還原成三價鉻
第一pH調整槽pH值調整於70-80間作為第一階段
pH控制以穩定第二pH調整槽進流水質
第二pH調整槽pH值調整於9-10間添加CaCl2及NaOH溶液以使金屬離子形成金屬氫氧化物膠羽
凝集槽添加高分子助凝劑1-3 mgL 中和放流槽pH調整於7-8間
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
22
某廠以鍍錫鉛及鍍銀流程進行電子工業之電鍍加工
污染特性
主要污染種類 污染來源 廢水量(m3day) 水質(mgL)
重金屬廢水
半導體導線架鍍錫鉛製程之電解水洗水及錫鉛電鍍水洗水發光二極體支架鍍銀製程之電解水洗水及鎳電鍍水洗水
100
pH＝4-10COD＝200SS＝100Cu＝10Ni＝10Pb＝3
氟系廢水半導體導線架鍍錫鉛製程之酸活化廢液及水洗水
10pH＝1-2COD＝100
氰系廢水
發光二極體支架鍍銀製程之氰化鈉活化廢液及水洗水以及銀電鍍水洗水
60
pH＝10-12COD＝200Ag＝2CN－＝25
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
23
處理流程
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
24
處理程序控制要點
氰系第一氧化槽加入NaOH調整pH於100-105加入
NaOClORP控制在400-500 mV進行第一階段氧化
氰系第二氧化槽加入H2SO4調整pH至85-87再加入
NaOCl使ORP在580-600 mV進行第二階段氧化
氟系反應槽由於廢水中氟離子濃度不高經加入NaOH調整
pH值至102及加入MgO溶液即有氟化物沉澱形成
中和槽加入NaOH調整pH值並提供OH-離子
混凝槽以PAC為混凝劑加藥量約400 mgL採空氣攪拌
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑05 mgL採漿葉慢速攪
拌
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
25
某超大型多層印刷電路板廠PCB將銅箔基板上的銅面溶除並電
鍍處理等流程製出微細電子配線基板
污染特性主要污染種類 污染來源 廢水量 水質(mgL)化學銅廢液及廢水
鍍通孔之化學銅製程單元老化液及水洗排水
15 m3天 pH 9-11COD 250-400
Cu2+ 20-50
一般清洗廢水其他各製程單元中清洗工作物之連續性排放水
1900 m3天
pH 4-11COD 300-350
Cu2+ 1-10Pb2+ 1-3
顯像剝膜廢液及廢水
內外層顯像內外層剝膜及防焊綠漆顯像製程單元之老化液及水洗排水
165 m3天 pH 10-11COD 4000-7000
蝕刻廢液內層及外層蝕刻製程單元之老化液
2 m3天 pH1-13 Cu2+ 120000-150000
高濃度重金屬廢液
黑化鍍通孔及鍍銅製程單元之微蝕老化液及鍍銅廢液
55 m3天 pH lt1COD 1000-6000
Cu2+ 1500-70000
高濃度有機廢液黑化除膠渣鍍通孔及鍍銅製程單元之脫脂老化液
20 m3天 pH 1-12COD 5000-30000 Cu2+ 100-2000
剝錫鉛廢液 剝錫鉛製程單元之老化液 4 m3週 pH lt1COD 20000-25000
Pb2+ 10000-15000
其他廢液 其他製程單元之老化液 10 m3週 pH 1-13COD 100-2000 Cu2+ 50-2000
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-1)
26
處理流程
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-2)
27
處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
28
某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
29
處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
30
工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
32
物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
33
調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
4
廢水處理系統由土木設施機器電機儀控及配管等設備所組合而成具有系統化之設施必須依據原設計之理念有效的操作維 護始能發揮廢水處理的功能
廢水處理廠之生產原料為廢污水性質甚不穩定其水質與量隨著工廠製程與工商活動型態不斷變動甚至可能含有有害物質但是廢水處理設施設計定案即為固定操作處理過程隨著廢污水水質與量之變化而變動
因此廢水處理廠之日常操作模式應能克服進流水質與水量變動問題維持正常操作的功能更重要的能提升到彌補設計或施工上的缺陷之餘達到更佳放流水水質為永續污水處理操作之理念
一廢水處理單元設施系統組成
5
依廢污水特性可區分兩種
1無機廢水主要含酸鹼廢液及重金屬等污染物
2有機廢水主要含有機污染物之廢水
因應不同之處理方法亦可分兩大類
1物理化學處理主要用於去除無機物或具沉降性漂浮性
或可吸附性之有機物
2生物處理主要利用微生物分解去除溶解性有機物
一般綜合考量承受水體水資源利用水質標準涵容能力廢水流量與水質等算出處理程度就可初步決定採用之處理方式
一廢水處理單元設施系統組成
6
完整的廢水處理系統依處理程度分為初級二級三級處理設施另化學藥劑營養劑之填加單元以及廢水固液分離之污泥處理單元等歸類分成以下主要處理設施子系統
1前處理及初級處理設施子系統主要為攔污計量沉砂除油調整中和初沉浮除等物化程序2二級處理設施子系統-一般亦指生物處理包括各種活性污泥法生物膜法及生物去氮除磷程序3三級處理設施子系統-消毒砂濾薄膜過濾活性碳吸附離子交換高級氧化等屬之4 污泥處理設施子系統-通常包含濃縮單元消化單元脫水單元
一廢水處理單元設施系統組成
7
4污泥處理設施子系統-通常包含濃縮單元消化單元脫水單元5加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元6其他尚有各種輔助設施如VOC（volatile organic compounds）處理單元或厭氧生物處理單元產生的沼氣處理系統等
依據所需處理之廢水水質水量及要求處理之水質等級標準之不同等狀況須選用不同設施組合之子系統合併成一個完整的廢水處理系統
一廢水處理單元設施系統組成
8
完整廢水處理系統單元設施系統組成
AOA2OPhostripUCTMUCTTNCU等方式為兼具二級和三級處理功能之生物處理方法
旋轉生物盤法
接觸曝氣 法
AOA20PhoStrip UCTMUCTTNCU
處理程序
預先處理初 級 處 理
物理方法
二 級 處 理
固液分液生物反應三級處理 消 毒 污泥處理
污 泥最終處理
處 理 水最後處理
處理 目的
去除飄浮固體物砂土油污調均流量水質
pH調整去除可沈澱性物質
去除溶解性膠狀性生物可分解之有機物
去除難分解有機物營養鹽類微量無機物
去除致病菌及生物體
污泥減量穩定
污泥最終處 置
處理水最終處置
浮除
沈澱
活 泥污泥法
滴濾法
各種活性污泥修正法
曝氣式氧化池
沈澱
浮除
混 凝及沉澱
碳 吸附 法
離 子交換法
過濾
薄膜法
電解製氯
UV
臭氧
加氯
地下水補注
水再利用
承受水體
處理處分
沈砂
化學方法
處
理
方
法
篩除
油脂分離
磨碎
調勻
混凝
中和
下水進流
濃縮
消化沼氣回收
真空過濾
離心脫水
壓力過濾
帶壓過濾
曬 乾 床
焚 化
衛生掩埋
海洋拋棄
土地改良
材 料 化
歸納-上述各子系統亦因不同水質水量特性（例如粒狀物或油脂含量之高低等）處理目標（例如處理水直接排放或回收使用等）場址可用面積或是廢棄污泥後續處置方式之不同（例如焚化或直接掩埋等）等須於各子系統中選擇合適之處理設施單元去除理論機制與污染物質(如表)
採用生物處理程序之特點藉由肉眼看不到特定的族群微生物將欲去除之有機物代謝分解經由
生物細胞合成轉換成無害化有機污泥
預期最終產品則是排出穩定生物性乾淨的放流水與含高熱值有機性生物污泥很適合水資源回收程序與污泥資源化(沼氣發電與綠美化堆肥)相較於物化處理增生無機性化學污泥生物處理僅產出有機物轉化之生
物污泥更符合污泥減量化的環保處理程序
一廢水處理設施單元系統組成
廢水各處理單元可去除污染物質種類及去除機制處理單元 去除理論機制 污 染 物 質
沉澱浮除 重力浮力 固體－有機物無機物
混凝沉澱顆粒聚合重力
固體－有機物無機物膠體－有機物無機物
化學鍵 膠體－無機物
生物處理顆粒聚合生物分解重力
固體－有機物無機物膠體－有機物無機物生物可分解之溶解性有機物
過濾
截除 固體－有機物無機物
顆粒聚合吸附 膠體－有機物無機物
碳吸附
吸附 溶解質－可吸附之有機物無機物
截除 固體－有機物無機物
顆粒聚合吸附 膠體－有機物無機物
不同水質特性廢水處理設施選擇原則(1) 廢水量大且含高濃度BOD廢水
考慮厭氧加好氧的生物處理程序
(2) 廢水中有機物為主要為生物難分解者
考慮化學氧化處理單元
(3) 需同時去除BOD及氨氮
考慮採用單階段或二階段厭氧與好氧生物處理單元廢水量不大且可用土地面積有限時可採用連續批次活性污泥法（sequential batch reactorSBR)
一廢水處理單元設施系統組成
(4) 廢水中COD 含量已符合排放限值標準但含有大量的重金屬離子或懸浮微粒時
可僅採化學混凝沉澱或化學沉降程序或浮除方式
(5) 廢水處理後預計回收使用時
可採用薄膜生物反應單元(membrane bioreactorMBR)以取代傳統沉澱池過濾池及消毒池亦可當作RO 逆滲透單元之前的預過濾單元 如微濾膜(microfiltration MF) 及超濾膜(ultrafiltrationUF)等
不同水質特性廢水處理設施選擇原則(續)一廢水處理單元設施系統組成
13
二工廠廢水處理程序控制操作問題
14
國內工業區聯合污水處理廠之設置目的即提供工業區內工廠廢水代處理之服務其處理容量常因應工廠產出不同製程廢水質與量所限因此營運管理法規嚴格要求納管之工廠廢水排放前必須加設廢水處理系統控制在符合納管標準尤其是主要事業工廠所含特異性有害二級生物處理程序之物質控制已成為影響聯合污水處理廠整體處理效能良窳之關鍵
因此由工業區內主要事業工廠廢水處理系統案例顯示其設廠時依規定提出合乎納管水質標準之水措計畫(需提供合理質量平衡計算)營運階段更應根據動態的水質水量妥善操作控制
尤其遇到微生物難分解特殊污染物一般考量藉由前處理系統化學程序去除相關之處理流程說明與加藥程序操作控制方式介紹如下
二工廠廢水處理程序控制操作問題1主要事業工廠廢水處理程序案例
15
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-1)以進口及國內廢紙為原料生產瓦楞芯紙
污染特性
處理流程
污染源 廢水名稱 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)
pH COD SS
抄紙機白水
濾布之濾水及清洗水
7000 7-78 1200-1500
900-1200
淨漿廢水漿料濃縮排水
500 7-8 1400-1600
100-200
16
處理程序控制要點
快混槽pH調整於75-80間添加混凝劑PAC約15 mgL
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑約1-3 mgL
加壓浮除槽操作壓力在56-58 kgcm2間迴
流比為20氣固比（AS）約在005 gg
氧化深渠添加適當NP營養劑FM為01-02 kg BODkg MLSS-d出口處之混合液DO為2-3 mgL
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-2)
17
棉毛及特多龍之混紡纖維紡織及染整程序
污染特性
處理程序控制要點
高色度廢水先經攔污pH調整化學混凝沉澱處理操
作pH在7-8PAC添加量800 mgLpolymer添加量15 mgL
第二活性污泥池之處理水再經化學混凝沉澱處理後始
予放流化學混凝單元之pH仍控制在7-8PAC及
polymer分別添加700 mgL及2 mgL
廢水名稱
廢水來源及特性 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)pH COD SS
高濃度
染整前處理精練單元含界面活性劑纖維碎屑等之廢水
2006-7 11000 190
高色度
染色單元第一缸排水及配製染料桶槽之清洗水含染料殘液助劑等
508-10 2100 85
一般染紗浸染單元之清洗水及廠區其他排放水
2750 6-7 600 45
案例二染整業廢水處理程序控制(2-1)
18
處理
流程
案例二染整業廢水處理程序控制(2-2)
19
污染
特性
某中型二重鎳-鉻製程為主的代工型電鍍工廠
廢水名稱 廢水來源及特性 廢水量 水質水質(mgLpH除外)
前處理廢水
製程中鹼電解及酸電解後之連續性清洗廢水
28 CMD pH1-13SS80-120COD120-250Fe2+10-45
含鎳廢水 製程中雙重鎳電鍍後之連續性清洗廢水及鎳鍍浴過濾機之清洗廢水
47 CMD pH3-4SS50-70COD45-80Fe2+10-45Ni2+20-55
鉻系廢水 鍍鉻後清洗廢水及整理鉻鍍槽清洗廢水
87 CMD pH3-4SS20-30Cr(VI)05-2
鹼電解廢液
前處理中定期排放之高濃度鹼電解廢液
第一生產線69 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸電解廢液
前處理中定期排放之高濃度酸電解廢液
第一生產線3 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸活化廢液
製程中定期排放之高濃度廢酸
第一生產線1 m36個月第二生產線14 m32星期
pH4-5SS100-150COD300-400Fe2+50-60
重鉻酸鹽廢液
不定期排放之重鉻酸鹽皮膜浸漬廢液
第一生產線1 m3次第二生產線19 m3次
pH1-2Cr(VI)50-60
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
20
處理
流程
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
21
處理程序控制要點
量水堰控制鉻系廢水量02 m3h酸鹼廢水量2 m3h以穩定廢水處理量並控制適當加藥量避免突
增處理單元之負荷
還原槽pH值調整於25-3之間ORP值調整於250-350 mV添加亞硫酸氫鈉溶液藉槽內攪拌設備均勻攪
拌促使六價鉻完全還原成三價鉻
第一pH調整槽pH值調整於70-80間作為第一階段
pH控制以穩定第二pH調整槽進流水質
第二pH調整槽pH值調整於9-10間添加CaCl2及NaOH溶液以使金屬離子形成金屬氫氧化物膠羽
凝集槽添加高分子助凝劑1-3 mgL 中和放流槽pH調整於7-8間
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
22
某廠以鍍錫鉛及鍍銀流程進行電子工業之電鍍加工
污染特性
主要污染種類 污染來源 廢水量(m3day) 水質(mgL)
重金屬廢水
半導體導線架鍍錫鉛製程之電解水洗水及錫鉛電鍍水洗水發光二極體支架鍍銀製程之電解水洗水及鎳電鍍水洗水
100
pH＝4-10COD＝200SS＝100Cu＝10Ni＝10Pb＝3
氟系廢水半導體導線架鍍錫鉛製程之酸活化廢液及水洗水
10pH＝1-2COD＝100
氰系廢水
發光二極體支架鍍銀製程之氰化鈉活化廢液及水洗水以及銀電鍍水洗水
60
pH＝10-12COD＝200Ag＝2CN－＝25
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
23
處理流程
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
24
處理程序控制要點
氰系第一氧化槽加入NaOH調整pH於100-105加入
NaOClORP控制在400-500 mV進行第一階段氧化
氰系第二氧化槽加入H2SO4調整pH至85-87再加入
NaOCl使ORP在580-600 mV進行第二階段氧化
氟系反應槽由於廢水中氟離子濃度不高經加入NaOH調整
pH值至102及加入MgO溶液即有氟化物沉澱形成
中和槽加入NaOH調整pH值並提供OH-離子
混凝槽以PAC為混凝劑加藥量約400 mgL採空氣攪拌
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑05 mgL採漿葉慢速攪
拌
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
25
某超大型多層印刷電路板廠PCB將銅箔基板上的銅面溶除並電
鍍處理等流程製出微細電子配線基板
污染特性主要污染種類 污染來源 廢水量 水質(mgL)化學銅廢液及廢水
鍍通孔之化學銅製程單元老化液及水洗排水
15 m3天 pH 9-11COD 250-400
Cu2+ 20-50
一般清洗廢水其他各製程單元中清洗工作物之連續性排放水
1900 m3天
pH 4-11COD 300-350
Cu2+ 1-10Pb2+ 1-3
顯像剝膜廢液及廢水
內外層顯像內外層剝膜及防焊綠漆顯像製程單元之老化液及水洗排水
165 m3天 pH 10-11COD 4000-7000
蝕刻廢液內層及外層蝕刻製程單元之老化液
2 m3天 pH1-13 Cu2+ 120000-150000
高濃度重金屬廢液
黑化鍍通孔及鍍銅製程單元之微蝕老化液及鍍銅廢液
55 m3天 pH lt1COD 1000-6000
Cu2+ 1500-70000
高濃度有機廢液黑化除膠渣鍍通孔及鍍銅製程單元之脫脂老化液
20 m3天 pH 1-12COD 5000-30000 Cu2+ 100-2000
剝錫鉛廢液 剝錫鉛製程單元之老化液 4 m3週 pH lt1COD 20000-25000
Pb2+ 10000-15000
其他廢液 其他製程單元之老化液 10 m3週 pH 1-13COD 100-2000 Cu2+ 50-2000
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-1)
26
處理流程
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-2)
27
處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
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某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
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處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
30
工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
32
物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
33
調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
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調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
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生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
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化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
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調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
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處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
5
依廢污水特性可區分兩種
1無機廢水主要含酸鹼廢液及重金屬等污染物
2有機廢水主要含有機污染物之廢水
因應不同之處理方法亦可分兩大類
1物理化學處理主要用於去除無機物或具沉降性漂浮性
或可吸附性之有機物
2生物處理主要利用微生物分解去除溶解性有機物
一般綜合考量承受水體水資源利用水質標準涵容能力廢水流量與水質等算出處理程度就可初步決定採用之處理方式
一廢水處理單元設施系統組成
6
完整的廢水處理系統依處理程度分為初級二級三級處理設施另化學藥劑營養劑之填加單元以及廢水固液分離之污泥處理單元等歸類分成以下主要處理設施子系統
1前處理及初級處理設施子系統主要為攔污計量沉砂除油調整中和初沉浮除等物化程序2二級處理設施子系統-一般亦指生物處理包括各種活性污泥法生物膜法及生物去氮除磷程序3三級處理設施子系統-消毒砂濾薄膜過濾活性碳吸附離子交換高級氧化等屬之4 污泥處理設施子系統-通常包含濃縮單元消化單元脫水單元
一廢水處理單元設施系統組成
7
4污泥處理設施子系統-通常包含濃縮單元消化單元脫水單元5加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元6其他尚有各種輔助設施如VOC（volatile organic compounds）處理單元或厭氧生物處理單元產生的沼氣處理系統等
依據所需處理之廢水水質水量及要求處理之水質等級標準之不同等狀況須選用不同設施組合之子系統合併成一個完整的廢水處理系統
一廢水處理單元設施系統組成
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完整廢水處理系統單元設施系統組成
AOA2OPhostripUCTMUCTTNCU等方式為兼具二級和三級處理功能之生物處理方法
旋轉生物盤法
接觸曝氣 法
AOA20PhoStrip UCTMUCTTNCU
處理程序
預先處理初 級 處 理
物理方法
二 級 處 理
固液分液生物反應三級處理 消 毒 污泥處理
污 泥最終處理
處 理 水最後處理
處理 目的
去除飄浮固體物砂土油污調均流量水質
pH調整去除可沈澱性物質
去除溶解性膠狀性生物可分解之有機物
去除難分解有機物營養鹽類微量無機物
去除致病菌及生物體
污泥減量穩定
污泥最終處 置
處理水最終處置
浮除
沈澱
活 泥污泥法
滴濾法
各種活性污泥修正法
曝氣式氧化池
沈澱
浮除
混 凝及沉澱
碳 吸附 法
離 子交換法
過濾
薄膜法
電解製氯
UV
臭氧
加氯
地下水補注
水再利用
承受水體
處理處分
沈砂
化學方法
處
理
方
法
篩除
油脂分離
磨碎
調勻
混凝
中和
下水進流
濃縮
消化沼氣回收
真空過濾
離心脫水
壓力過濾
帶壓過濾
曬 乾 床
焚 化
衛生掩埋
海洋拋棄
土地改良
材 料 化
歸納-上述各子系統亦因不同水質水量特性（例如粒狀物或油脂含量之高低等）處理目標（例如處理水直接排放或回收使用等）場址可用面積或是廢棄污泥後續處置方式之不同（例如焚化或直接掩埋等）等須於各子系統中選擇合適之處理設施單元去除理論機制與污染物質(如表)
採用生物處理程序之特點藉由肉眼看不到特定的族群微生物將欲去除之有機物代謝分解經由
生物細胞合成轉換成無害化有機污泥
預期最終產品則是排出穩定生物性乾淨的放流水與含高熱值有機性生物污泥很適合水資源回收程序與污泥資源化(沼氣發電與綠美化堆肥)相較於物化處理增生無機性化學污泥生物處理僅產出有機物轉化之生
物污泥更符合污泥減量化的環保處理程序
一廢水處理設施單元系統組成
廢水各處理單元可去除污染物質種類及去除機制處理單元 去除理論機制 污 染 物 質
沉澱浮除 重力浮力 固體－有機物無機物
混凝沉澱顆粒聚合重力
固體－有機物無機物膠體－有機物無機物
化學鍵 膠體－無機物
生物處理顆粒聚合生物分解重力
固體－有機物無機物膠體－有機物無機物生物可分解之溶解性有機物
過濾
截除 固體－有機物無機物
顆粒聚合吸附 膠體－有機物無機物
碳吸附
吸附 溶解質－可吸附之有機物無機物
截除 固體－有機物無機物
顆粒聚合吸附 膠體－有機物無機物
不同水質特性廢水處理設施選擇原則(1) 廢水量大且含高濃度BOD廢水
考慮厭氧加好氧的生物處理程序
(2) 廢水中有機物為主要為生物難分解者
考慮化學氧化處理單元
(3) 需同時去除BOD及氨氮
考慮採用單階段或二階段厭氧與好氧生物處理單元廢水量不大且可用土地面積有限時可採用連續批次活性污泥法（sequential batch reactorSBR)
一廢水處理單元設施系統組成
(4) 廢水中COD 含量已符合排放限值標準但含有大量的重金屬離子或懸浮微粒時
可僅採化學混凝沉澱或化學沉降程序或浮除方式
(5) 廢水處理後預計回收使用時
可採用薄膜生物反應單元(membrane bioreactorMBR)以取代傳統沉澱池過濾池及消毒池亦可當作RO 逆滲透單元之前的預過濾單元 如微濾膜(microfiltration MF) 及超濾膜(ultrafiltrationUF)等
不同水質特性廢水處理設施選擇原則(續)一廢水處理單元設施系統組成
13
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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國內工業區聯合污水處理廠之設置目的即提供工業區內工廠廢水代處理之服務其處理容量常因應工廠產出不同製程廢水質與量所限因此營運管理法規嚴格要求納管之工廠廢水排放前必須加設廢水處理系統控制在符合納管標準尤其是主要事業工廠所含特異性有害二級生物處理程序之物質控制已成為影響聯合污水處理廠整體處理效能良窳之關鍵
因此由工業區內主要事業工廠廢水處理系統案例顯示其設廠時依規定提出合乎納管水質標準之水措計畫(需提供合理質量平衡計算)營運階段更應根據動態的水質水量妥善操作控制
尤其遇到微生物難分解特殊污染物一般考量藉由前處理系統化學程序去除相關之處理流程說明與加藥程序操作控制方式介紹如下
二工廠廢水處理程序控制操作問題1主要事業工廠廢水處理程序案例
15
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-1)以進口及國內廢紙為原料生產瓦楞芯紙
污染特性
處理流程
污染源 廢水名稱 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)
pH COD SS
抄紙機白水
濾布之濾水及清洗水
7000 7-78 1200-1500
900-1200
淨漿廢水漿料濃縮排水
500 7-8 1400-1600
100-200
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處理程序控制要點
快混槽pH調整於75-80間添加混凝劑PAC約15 mgL
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑約1-3 mgL
加壓浮除槽操作壓力在56-58 kgcm2間迴
流比為20氣固比（AS）約在005 gg
氧化深渠添加適當NP營養劑FM為01-02 kg BODkg MLSS-d出口處之混合液DO為2-3 mgL
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-2)
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棉毛及特多龍之混紡纖維紡織及染整程序
污染特性
處理程序控制要點
高色度廢水先經攔污pH調整化學混凝沉澱處理操
作pH在7-8PAC添加量800 mgLpolymer添加量15 mgL
第二活性污泥池之處理水再經化學混凝沉澱處理後始
予放流化學混凝單元之pH仍控制在7-8PAC及
polymer分別添加700 mgL及2 mgL
廢水名稱
廢水來源及特性 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)pH COD SS
高濃度
染整前處理精練單元含界面活性劑纖維碎屑等之廢水
2006-7 11000 190
高色度
染色單元第一缸排水及配製染料桶槽之清洗水含染料殘液助劑等
508-10 2100 85
一般染紗浸染單元之清洗水及廠區其他排放水
2750 6-7 600 45
案例二染整業廢水處理程序控制(2-1)
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處理
流程
案例二染整業廢水處理程序控制(2-2)
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污染
特性
某中型二重鎳-鉻製程為主的代工型電鍍工廠
廢水名稱 廢水來源及特性 廢水量 水質水質(mgLpH除外)
前處理廢水
製程中鹼電解及酸電解後之連續性清洗廢水
28 CMD pH1-13SS80-120COD120-250Fe2+10-45
含鎳廢水 製程中雙重鎳電鍍後之連續性清洗廢水及鎳鍍浴過濾機之清洗廢水
47 CMD pH3-4SS50-70COD45-80Fe2+10-45Ni2+20-55
鉻系廢水 鍍鉻後清洗廢水及整理鉻鍍槽清洗廢水
87 CMD pH3-4SS20-30Cr(VI)05-2
鹼電解廢液
前處理中定期排放之高濃度鹼電解廢液
第一生產線69 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸電解廢液
前處理中定期排放之高濃度酸電解廢液
第一生產線3 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸活化廢液
製程中定期排放之高濃度廢酸
第一生產線1 m36個月第二生產線14 m32星期
pH4-5SS100-150COD300-400Fe2+50-60
重鉻酸鹽廢液
不定期排放之重鉻酸鹽皮膜浸漬廢液
第一生產線1 m3次第二生產線19 m3次
pH1-2Cr(VI)50-60
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
20
處理
流程
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
21
處理程序控制要點
量水堰控制鉻系廢水量02 m3h酸鹼廢水量2 m3h以穩定廢水處理量並控制適當加藥量避免突
增處理單元之負荷
還原槽pH值調整於25-3之間ORP值調整於250-350 mV添加亞硫酸氫鈉溶液藉槽內攪拌設備均勻攪
拌促使六價鉻完全還原成三價鉻
第一pH調整槽pH值調整於70-80間作為第一階段
pH控制以穩定第二pH調整槽進流水質
第二pH調整槽pH值調整於9-10間添加CaCl2及NaOH溶液以使金屬離子形成金屬氫氧化物膠羽
凝集槽添加高分子助凝劑1-3 mgL 中和放流槽pH調整於7-8間
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
22
某廠以鍍錫鉛及鍍銀流程進行電子工業之電鍍加工
污染特性
主要污染種類 污染來源 廢水量(m3day) 水質(mgL)
重金屬廢水
半導體導線架鍍錫鉛製程之電解水洗水及錫鉛電鍍水洗水發光二極體支架鍍銀製程之電解水洗水及鎳電鍍水洗水
100
pH＝4-10COD＝200SS＝100Cu＝10Ni＝10Pb＝3
氟系廢水半導體導線架鍍錫鉛製程之酸活化廢液及水洗水
10pH＝1-2COD＝100
氰系廢水
發光二極體支架鍍銀製程之氰化鈉活化廢液及水洗水以及銀電鍍水洗水
60
pH＝10-12COD＝200Ag＝2CN－＝25
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
23
處理流程
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
24
處理程序控制要點
氰系第一氧化槽加入NaOH調整pH於100-105加入
NaOClORP控制在400-500 mV進行第一階段氧化
氰系第二氧化槽加入H2SO4調整pH至85-87再加入
NaOCl使ORP在580-600 mV進行第二階段氧化
氟系反應槽由於廢水中氟離子濃度不高經加入NaOH調整
pH值至102及加入MgO溶液即有氟化物沉澱形成
中和槽加入NaOH調整pH值並提供OH-離子
混凝槽以PAC為混凝劑加藥量約400 mgL採空氣攪拌
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑05 mgL採漿葉慢速攪
拌
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
25
某超大型多層印刷電路板廠PCB將銅箔基板上的銅面溶除並電
鍍處理等流程製出微細電子配線基板
污染特性主要污染種類 污染來源 廢水量 水質(mgL)化學銅廢液及廢水
鍍通孔之化學銅製程單元老化液及水洗排水
15 m3天 pH 9-11COD 250-400
Cu2+ 20-50
一般清洗廢水其他各製程單元中清洗工作物之連續性排放水
1900 m3天
pH 4-11COD 300-350
Cu2+ 1-10Pb2+ 1-3
顯像剝膜廢液及廢水
內外層顯像內外層剝膜及防焊綠漆顯像製程單元之老化液及水洗排水
165 m3天 pH 10-11COD 4000-7000
蝕刻廢液內層及外層蝕刻製程單元之老化液
2 m3天 pH1-13 Cu2+ 120000-150000
高濃度重金屬廢液
黑化鍍通孔及鍍銅製程單元之微蝕老化液及鍍銅廢液
55 m3天 pH lt1COD 1000-6000
Cu2+ 1500-70000
高濃度有機廢液黑化除膠渣鍍通孔及鍍銅製程單元之脫脂老化液
20 m3天 pH 1-12COD 5000-30000 Cu2+ 100-2000
剝錫鉛廢液 剝錫鉛製程單元之老化液 4 m3週 pH lt1COD 20000-25000
Pb2+ 10000-15000
其他廢液 其他製程單元之老化液 10 m3週 pH 1-13COD 100-2000 Cu2+ 50-2000
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-1)
26
處理流程
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-2)
27
處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
28
某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
29
處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
30
工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
32
物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
33
調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
6
完整的廢水處理系統依處理程度分為初級二級三級處理設施另化學藥劑營養劑之填加單元以及廢水固液分離之污泥處理單元等歸類分成以下主要處理設施子系統
1前處理及初級處理設施子系統主要為攔污計量沉砂除油調整中和初沉浮除等物化程序2二級處理設施子系統-一般亦指生物處理包括各種活性污泥法生物膜法及生物去氮除磷程序3三級處理設施子系統-消毒砂濾薄膜過濾活性碳吸附離子交換高級氧化等屬之4 污泥處理設施子系統-通常包含濃縮單元消化單元脫水單元
一廢水處理單元設施系統組成
7
4污泥處理設施子系統-通常包含濃縮單元消化單元脫水單元5加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元6其他尚有各種輔助設施如VOC（volatile organic compounds）處理單元或厭氧生物處理單元產生的沼氣處理系統等
依據所需處理之廢水水質水量及要求處理之水質等級標準之不同等狀況須選用不同設施組合之子系統合併成一個完整的廢水處理系統
一廢水處理單元設施系統組成
8
完整廢水處理系統單元設施系統組成
AOA2OPhostripUCTMUCTTNCU等方式為兼具二級和三級處理功能之生物處理方法
旋轉生物盤法
接觸曝氣 法
AOA20PhoStrip UCTMUCTTNCU
處理程序
預先處理初 級 處 理
物理方法
二 級 處 理
固液分液生物反應三級處理 消 毒 污泥處理
污 泥最終處理
處 理 水最後處理
處理 目的
去除飄浮固體物砂土油污調均流量水質
pH調整去除可沈澱性物質
去除溶解性膠狀性生物可分解之有機物
去除難分解有機物營養鹽類微量無機物
去除致病菌及生物體
污泥減量穩定
污泥最終處 置
處理水最終處置
浮除
沈澱
活 泥污泥法
滴濾法
各種活性污泥修正法
曝氣式氧化池
沈澱
浮除
混 凝及沉澱
碳 吸附 法
離 子交換法
過濾
薄膜法
電解製氯
UV
臭氧
加氯
地下水補注
水再利用
承受水體
處理處分
沈砂
化學方法
處
理
方
法
篩除
油脂分離
磨碎
調勻
混凝
中和
下水進流
濃縮
消化沼氣回收
真空過濾
離心脫水
壓力過濾
帶壓過濾
曬 乾 床
焚 化
衛生掩埋
海洋拋棄
土地改良
材 料 化
歸納-上述各子系統亦因不同水質水量特性（例如粒狀物或油脂含量之高低等）處理目標（例如處理水直接排放或回收使用等）場址可用面積或是廢棄污泥後續處置方式之不同（例如焚化或直接掩埋等）等須於各子系統中選擇合適之處理設施單元去除理論機制與污染物質(如表)
採用生物處理程序之特點藉由肉眼看不到特定的族群微生物將欲去除之有機物代謝分解經由
生物細胞合成轉換成無害化有機污泥
預期最終產品則是排出穩定生物性乾淨的放流水與含高熱值有機性生物污泥很適合水資源回收程序與污泥資源化(沼氣發電與綠美化堆肥)相較於物化處理增生無機性化學污泥生物處理僅產出有機物轉化之生
物污泥更符合污泥減量化的環保處理程序
一廢水處理設施單元系統組成
廢水各處理單元可去除污染物質種類及去除機制處理單元 去除理論機制 污 染 物 質
沉澱浮除 重力浮力 固體－有機物無機物
混凝沉澱顆粒聚合重力
固體－有機物無機物膠體－有機物無機物
化學鍵 膠體－無機物
生物處理顆粒聚合生物分解重力
固體－有機物無機物膠體－有機物無機物生物可分解之溶解性有機物
過濾
截除 固體－有機物無機物
顆粒聚合吸附 膠體－有機物無機物
碳吸附
吸附 溶解質－可吸附之有機物無機物
截除 固體－有機物無機物
顆粒聚合吸附 膠體－有機物無機物
不同水質特性廢水處理設施選擇原則(1) 廢水量大且含高濃度BOD廢水
考慮厭氧加好氧的生物處理程序
(2) 廢水中有機物為主要為生物難分解者
考慮化學氧化處理單元
(3) 需同時去除BOD及氨氮
考慮採用單階段或二階段厭氧與好氧生物處理單元廢水量不大且可用土地面積有限時可採用連續批次活性污泥法（sequential batch reactorSBR)
一廢水處理單元設施系統組成
(4) 廢水中COD 含量已符合排放限值標準但含有大量的重金屬離子或懸浮微粒時
可僅採化學混凝沉澱或化學沉降程序或浮除方式
(5) 廢水處理後預計回收使用時
可採用薄膜生物反應單元(membrane bioreactorMBR)以取代傳統沉澱池過濾池及消毒池亦可當作RO 逆滲透單元之前的預過濾單元 如微濾膜(microfiltration MF) 及超濾膜(ultrafiltrationUF)等
不同水質特性廢水處理設施選擇原則(續)一廢水處理單元設施系統組成
13
二工廠廢水處理程序控制操作問題
14
國內工業區聯合污水處理廠之設置目的即提供工業區內工廠廢水代處理之服務其處理容量常因應工廠產出不同製程廢水質與量所限因此營運管理法規嚴格要求納管之工廠廢水排放前必須加設廢水處理系統控制在符合納管標準尤其是主要事業工廠所含特異性有害二級生物處理程序之物質控制已成為影響聯合污水處理廠整體處理效能良窳之關鍵
因此由工業區內主要事業工廠廢水處理系統案例顯示其設廠時依規定提出合乎納管水質標準之水措計畫(需提供合理質量平衡計算)營運階段更應根據動態的水質水量妥善操作控制
尤其遇到微生物難分解特殊污染物一般考量藉由前處理系統化學程序去除相關之處理流程說明與加藥程序操作控制方式介紹如下
二工廠廢水處理程序控制操作問題1主要事業工廠廢水處理程序案例
15
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-1)以進口及國內廢紙為原料生產瓦楞芯紙
污染特性
處理流程
污染源 廢水名稱 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)
pH COD SS
抄紙機白水
濾布之濾水及清洗水
7000 7-78 1200-1500
900-1200
淨漿廢水漿料濃縮排水
500 7-8 1400-1600
100-200
16
處理程序控制要點
快混槽pH調整於75-80間添加混凝劑PAC約15 mgL
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑約1-3 mgL
加壓浮除槽操作壓力在56-58 kgcm2間迴
流比為20氣固比（AS）約在005 gg
氧化深渠添加適當NP營養劑FM為01-02 kg BODkg MLSS-d出口處之混合液DO為2-3 mgL
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-2)
17
棉毛及特多龍之混紡纖維紡織及染整程序
污染特性
處理程序控制要點
高色度廢水先經攔污pH調整化學混凝沉澱處理操
作pH在7-8PAC添加量800 mgLpolymer添加量15 mgL
第二活性污泥池之處理水再經化學混凝沉澱處理後始
予放流化學混凝單元之pH仍控制在7-8PAC及
polymer分別添加700 mgL及2 mgL
廢水名稱
廢水來源及特性 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)pH COD SS
高濃度
染整前處理精練單元含界面活性劑纖維碎屑等之廢水
2006-7 11000 190
高色度
染色單元第一缸排水及配製染料桶槽之清洗水含染料殘液助劑等
508-10 2100 85
一般染紗浸染單元之清洗水及廠區其他排放水
2750 6-7 600 45
案例二染整業廢水處理程序控制(2-1)
18
處理
流程
案例二染整業廢水處理程序控制(2-2)
19
污染
特性
某中型二重鎳-鉻製程為主的代工型電鍍工廠
廢水名稱 廢水來源及特性 廢水量 水質水質(mgLpH除外)
前處理廢水
製程中鹼電解及酸電解後之連續性清洗廢水
28 CMD pH1-13SS80-120COD120-250Fe2+10-45
含鎳廢水 製程中雙重鎳電鍍後之連續性清洗廢水及鎳鍍浴過濾機之清洗廢水
47 CMD pH3-4SS50-70COD45-80Fe2+10-45Ni2+20-55
鉻系廢水 鍍鉻後清洗廢水及整理鉻鍍槽清洗廢水
87 CMD pH3-4SS20-30Cr(VI)05-2
鹼電解廢液
前處理中定期排放之高濃度鹼電解廢液
第一生產線69 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸電解廢液
前處理中定期排放之高濃度酸電解廢液
第一生產線3 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸活化廢液
製程中定期排放之高濃度廢酸
第一生產線1 m36個月第二生產線14 m32星期
pH4-5SS100-150COD300-400Fe2+50-60
重鉻酸鹽廢液
不定期排放之重鉻酸鹽皮膜浸漬廢液
第一生產線1 m3次第二生產線19 m3次
pH1-2Cr(VI)50-60
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
20
處理
流程
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
21
處理程序控制要點
量水堰控制鉻系廢水量02 m3h酸鹼廢水量2 m3h以穩定廢水處理量並控制適當加藥量避免突
增處理單元之負荷
還原槽pH值調整於25-3之間ORP值調整於250-350 mV添加亞硫酸氫鈉溶液藉槽內攪拌設備均勻攪
拌促使六價鉻完全還原成三價鉻
第一pH調整槽pH值調整於70-80間作為第一階段
pH控制以穩定第二pH調整槽進流水質
第二pH調整槽pH值調整於9-10間添加CaCl2及NaOH溶液以使金屬離子形成金屬氫氧化物膠羽
凝集槽添加高分子助凝劑1-3 mgL 中和放流槽pH調整於7-8間
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
22
某廠以鍍錫鉛及鍍銀流程進行電子工業之電鍍加工
污染特性
主要污染種類 污染來源 廢水量(m3day) 水質(mgL)
重金屬廢水
半導體導線架鍍錫鉛製程之電解水洗水及錫鉛電鍍水洗水發光二極體支架鍍銀製程之電解水洗水及鎳電鍍水洗水
100
pH＝4-10COD＝200SS＝100Cu＝10Ni＝10Pb＝3
氟系廢水半導體導線架鍍錫鉛製程之酸活化廢液及水洗水
10pH＝1-2COD＝100
氰系廢水
發光二極體支架鍍銀製程之氰化鈉活化廢液及水洗水以及銀電鍍水洗水
60
pH＝10-12COD＝200Ag＝2CN－＝25
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
23
處理流程
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
24
處理程序控制要點
氰系第一氧化槽加入NaOH調整pH於100-105加入
NaOClORP控制在400-500 mV進行第一階段氧化
氰系第二氧化槽加入H2SO4調整pH至85-87再加入
NaOCl使ORP在580-600 mV進行第二階段氧化
氟系反應槽由於廢水中氟離子濃度不高經加入NaOH調整
pH值至102及加入MgO溶液即有氟化物沉澱形成
中和槽加入NaOH調整pH值並提供OH-離子
混凝槽以PAC為混凝劑加藥量約400 mgL採空氣攪拌
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑05 mgL採漿葉慢速攪
拌
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
25
某超大型多層印刷電路板廠PCB將銅箔基板上的銅面溶除並電
鍍處理等流程製出微細電子配線基板
污染特性主要污染種類 污染來源 廢水量 水質(mgL)化學銅廢液及廢水
鍍通孔之化學銅製程單元老化液及水洗排水
15 m3天 pH 9-11COD 250-400
Cu2+ 20-50
一般清洗廢水其他各製程單元中清洗工作物之連續性排放水
1900 m3天
pH 4-11COD 300-350
Cu2+ 1-10Pb2+ 1-3
顯像剝膜廢液及廢水
內外層顯像內外層剝膜及防焊綠漆顯像製程單元之老化液及水洗排水
165 m3天 pH 10-11COD 4000-7000
蝕刻廢液內層及外層蝕刻製程單元之老化液
2 m3天 pH1-13 Cu2+ 120000-150000
高濃度重金屬廢液
黑化鍍通孔及鍍銅製程單元之微蝕老化液及鍍銅廢液
55 m3天 pH lt1COD 1000-6000
Cu2+ 1500-70000
高濃度有機廢液黑化除膠渣鍍通孔及鍍銅製程單元之脫脂老化液
20 m3天 pH 1-12COD 5000-30000 Cu2+ 100-2000
剝錫鉛廢液 剝錫鉛製程單元之老化液 4 m3週 pH lt1COD 20000-25000
Pb2+ 10000-15000
其他廢液 其他製程單元之老化液 10 m3週 pH 1-13COD 100-2000 Cu2+ 50-2000
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-1)
26
處理流程
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-2)
27
處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
28
某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
29
處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
30
工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
32
物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
33
調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
7
4污泥處理設施子系統-通常包含濃縮單元消化單元脫水單元5加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元6其他尚有各種輔助設施如VOC（volatile organic compounds）處理單元或厭氧生物處理單元產生的沼氣處理系統等
依據所需處理之廢水水質水量及要求處理之水質等級標準之不同等狀況須選用不同設施組合之子系統合併成一個完整的廢水處理系統
一廢水處理單元設施系統組成
8
完整廢水處理系統單元設施系統組成
AOA2OPhostripUCTMUCTTNCU等方式為兼具二級和三級處理功能之生物處理方法
旋轉生物盤法
接觸曝氣 法
AOA20PhoStrip UCTMUCTTNCU
處理程序
預先處理初 級 處 理
物理方法
二 級 處 理
固液分液生物反應三級處理 消 毒 污泥處理
污 泥最終處理
處 理 水最後處理
處理 目的
去除飄浮固體物砂土油污調均流量水質
pH調整去除可沈澱性物質
去除溶解性膠狀性生物可分解之有機物
去除難分解有機物營養鹽類微量無機物
去除致病菌及生物體
污泥減量穩定
污泥最終處 置
處理水最終處置
浮除
沈澱
活 泥污泥法
滴濾法
各種活性污泥修正法
曝氣式氧化池
沈澱
浮除
混 凝及沉澱
碳 吸附 法
離 子交換法
過濾
薄膜法
電解製氯
UV
臭氧
加氯
地下水補注
水再利用
承受水體
處理處分
沈砂
化學方法
處
理
方
法
篩除
油脂分離
磨碎
調勻
混凝
中和
下水進流
濃縮
消化沼氣回收
真空過濾
離心脫水
壓力過濾
帶壓過濾
曬 乾 床
焚 化
衛生掩埋
海洋拋棄
土地改良
材 料 化
歸納-上述各子系統亦因不同水質水量特性（例如粒狀物或油脂含量之高低等）處理目標（例如處理水直接排放或回收使用等）場址可用面積或是廢棄污泥後續處置方式之不同（例如焚化或直接掩埋等）等須於各子系統中選擇合適之處理設施單元去除理論機制與污染物質(如表)
採用生物處理程序之特點藉由肉眼看不到特定的族群微生物將欲去除之有機物代謝分解經由
生物細胞合成轉換成無害化有機污泥
預期最終產品則是排出穩定生物性乾淨的放流水與含高熱值有機性生物污泥很適合水資源回收程序與污泥資源化(沼氣發電與綠美化堆肥)相較於物化處理增生無機性化學污泥生物處理僅產出有機物轉化之生
物污泥更符合污泥減量化的環保處理程序
一廢水處理設施單元系統組成
廢水各處理單元可去除污染物質種類及去除機制處理單元 去除理論機制 污 染 物 質
沉澱浮除 重力浮力 固體－有機物無機物
混凝沉澱顆粒聚合重力
固體－有機物無機物膠體－有機物無機物
化學鍵 膠體－無機物
生物處理顆粒聚合生物分解重力
固體－有機物無機物膠體－有機物無機物生物可分解之溶解性有機物
過濾
截除 固體－有機物無機物
顆粒聚合吸附 膠體－有機物無機物
碳吸附
吸附 溶解質－可吸附之有機物無機物
截除 固體－有機物無機物
顆粒聚合吸附 膠體－有機物無機物
不同水質特性廢水處理設施選擇原則(1) 廢水量大且含高濃度BOD廢水
考慮厭氧加好氧的生物處理程序
(2) 廢水中有機物為主要為生物難分解者
考慮化學氧化處理單元
(3) 需同時去除BOD及氨氮
考慮採用單階段或二階段厭氧與好氧生物處理單元廢水量不大且可用土地面積有限時可採用連續批次活性污泥法（sequential batch reactorSBR)
一廢水處理單元設施系統組成
(4) 廢水中COD 含量已符合排放限值標準但含有大量的重金屬離子或懸浮微粒時
可僅採化學混凝沉澱或化學沉降程序或浮除方式
(5) 廢水處理後預計回收使用時
可採用薄膜生物反應單元(membrane bioreactorMBR)以取代傳統沉澱池過濾池及消毒池亦可當作RO 逆滲透單元之前的預過濾單元 如微濾膜(microfiltration MF) 及超濾膜(ultrafiltrationUF)等
不同水質特性廢水處理設施選擇原則(續)一廢水處理單元設施系統組成
13
二工廠廢水處理程序控制操作問題
14
國內工業區聯合污水處理廠之設置目的即提供工業區內工廠廢水代處理之服務其處理容量常因應工廠產出不同製程廢水質與量所限因此營運管理法規嚴格要求納管之工廠廢水排放前必須加設廢水處理系統控制在符合納管標準尤其是主要事業工廠所含特異性有害二級生物處理程序之物質控制已成為影響聯合污水處理廠整體處理效能良窳之關鍵
因此由工業區內主要事業工廠廢水處理系統案例顯示其設廠時依規定提出合乎納管水質標準之水措計畫(需提供合理質量平衡計算)營運階段更應根據動態的水質水量妥善操作控制
尤其遇到微生物難分解特殊污染物一般考量藉由前處理系統化學程序去除相關之處理流程說明與加藥程序操作控制方式介紹如下
二工廠廢水處理程序控制操作問題1主要事業工廠廢水處理程序案例
15
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-1)以進口及國內廢紙為原料生產瓦楞芯紙
污染特性
處理流程
污染源 廢水名稱 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)
pH COD SS
抄紙機白水
濾布之濾水及清洗水
7000 7-78 1200-1500
900-1200
淨漿廢水漿料濃縮排水
500 7-8 1400-1600
100-200
16
處理程序控制要點
快混槽pH調整於75-80間添加混凝劑PAC約15 mgL
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑約1-3 mgL
加壓浮除槽操作壓力在56-58 kgcm2間迴
流比為20氣固比（AS）約在005 gg
氧化深渠添加適當NP營養劑FM為01-02 kg BODkg MLSS-d出口處之混合液DO為2-3 mgL
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-2)
17
棉毛及特多龍之混紡纖維紡織及染整程序
污染特性
處理程序控制要點
高色度廢水先經攔污pH調整化學混凝沉澱處理操
作pH在7-8PAC添加量800 mgLpolymer添加量15 mgL
第二活性污泥池之處理水再經化學混凝沉澱處理後始
予放流化學混凝單元之pH仍控制在7-8PAC及
polymer分別添加700 mgL及2 mgL
廢水名稱
廢水來源及特性 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)pH COD SS
高濃度
染整前處理精練單元含界面活性劑纖維碎屑等之廢水
2006-7 11000 190
高色度
染色單元第一缸排水及配製染料桶槽之清洗水含染料殘液助劑等
508-10 2100 85
一般染紗浸染單元之清洗水及廠區其他排放水
2750 6-7 600 45
案例二染整業廢水處理程序控制(2-1)
18
處理
流程
案例二染整業廢水處理程序控制(2-2)
19
污染
特性
某中型二重鎳-鉻製程為主的代工型電鍍工廠
廢水名稱 廢水來源及特性 廢水量 水質水質(mgLpH除外)
前處理廢水
製程中鹼電解及酸電解後之連續性清洗廢水
28 CMD pH1-13SS80-120COD120-250Fe2+10-45
含鎳廢水 製程中雙重鎳電鍍後之連續性清洗廢水及鎳鍍浴過濾機之清洗廢水
47 CMD pH3-4SS50-70COD45-80Fe2+10-45Ni2+20-55
鉻系廢水 鍍鉻後清洗廢水及整理鉻鍍槽清洗廢水
87 CMD pH3-4SS20-30Cr(VI)05-2
鹼電解廢液
前處理中定期排放之高濃度鹼電解廢液
第一生產線69 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸電解廢液
前處理中定期排放之高濃度酸電解廢液
第一生產線3 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸活化廢液
製程中定期排放之高濃度廢酸
第一生產線1 m36個月第二生產線14 m32星期
pH4-5SS100-150COD300-400Fe2+50-60
重鉻酸鹽廢液
不定期排放之重鉻酸鹽皮膜浸漬廢液
第一生產線1 m3次第二生產線19 m3次
pH1-2Cr(VI)50-60
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
20
處理
流程
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
21
處理程序控制要點
量水堰控制鉻系廢水量02 m3h酸鹼廢水量2 m3h以穩定廢水處理量並控制適當加藥量避免突
增處理單元之負荷
還原槽pH值調整於25-3之間ORP值調整於250-350 mV添加亞硫酸氫鈉溶液藉槽內攪拌設備均勻攪
拌促使六價鉻完全還原成三價鉻
第一pH調整槽pH值調整於70-80間作為第一階段
pH控制以穩定第二pH調整槽進流水質
第二pH調整槽pH值調整於9-10間添加CaCl2及NaOH溶液以使金屬離子形成金屬氫氧化物膠羽
凝集槽添加高分子助凝劑1-3 mgL 中和放流槽pH調整於7-8間
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
22
某廠以鍍錫鉛及鍍銀流程進行電子工業之電鍍加工
污染特性
主要污染種類 污染來源 廢水量(m3day) 水質(mgL)
重金屬廢水
半導體導線架鍍錫鉛製程之電解水洗水及錫鉛電鍍水洗水發光二極體支架鍍銀製程之電解水洗水及鎳電鍍水洗水
100
pH＝4-10COD＝200SS＝100Cu＝10Ni＝10Pb＝3
氟系廢水半導體導線架鍍錫鉛製程之酸活化廢液及水洗水
10pH＝1-2COD＝100
氰系廢水
發光二極體支架鍍銀製程之氰化鈉活化廢液及水洗水以及銀電鍍水洗水
60
pH＝10-12COD＝200Ag＝2CN－＝25
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
23
處理流程
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
24
處理程序控制要點
氰系第一氧化槽加入NaOH調整pH於100-105加入
NaOClORP控制在400-500 mV進行第一階段氧化
氰系第二氧化槽加入H2SO4調整pH至85-87再加入
NaOCl使ORP在580-600 mV進行第二階段氧化
氟系反應槽由於廢水中氟離子濃度不高經加入NaOH調整
pH值至102及加入MgO溶液即有氟化物沉澱形成
中和槽加入NaOH調整pH值並提供OH-離子
混凝槽以PAC為混凝劑加藥量約400 mgL採空氣攪拌
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑05 mgL採漿葉慢速攪
拌
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
25
某超大型多層印刷電路板廠PCB將銅箔基板上的銅面溶除並電
鍍處理等流程製出微細電子配線基板
污染特性主要污染種類 污染來源 廢水量 水質(mgL)化學銅廢液及廢水
鍍通孔之化學銅製程單元老化液及水洗排水
15 m3天 pH 9-11COD 250-400
Cu2+ 20-50
一般清洗廢水其他各製程單元中清洗工作物之連續性排放水
1900 m3天
pH 4-11COD 300-350
Cu2+ 1-10Pb2+ 1-3
顯像剝膜廢液及廢水
內外層顯像內外層剝膜及防焊綠漆顯像製程單元之老化液及水洗排水
165 m3天 pH 10-11COD 4000-7000
蝕刻廢液內層及外層蝕刻製程單元之老化液
2 m3天 pH1-13 Cu2+ 120000-150000
高濃度重金屬廢液
黑化鍍通孔及鍍銅製程單元之微蝕老化液及鍍銅廢液
55 m3天 pH lt1COD 1000-6000
Cu2+ 1500-70000
高濃度有機廢液黑化除膠渣鍍通孔及鍍銅製程單元之脫脂老化液
20 m3天 pH 1-12COD 5000-30000 Cu2+ 100-2000
剝錫鉛廢液 剝錫鉛製程單元之老化液 4 m3週 pH lt1COD 20000-25000
Pb2+ 10000-15000
其他廢液 其他製程單元之老化液 10 m3週 pH 1-13COD 100-2000 Cu2+ 50-2000
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-1)
26
處理流程
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-2)
27
處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
28
某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
29
處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
30
工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
32
物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
33
調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
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廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
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化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
8
完整廢水處理系統單元設施系統組成
AOA2OPhostripUCTMUCTTNCU等方式為兼具二級和三級處理功能之生物處理方法
旋轉生物盤法
接觸曝氣 法
AOA20PhoStrip UCTMUCTTNCU
處理程序
預先處理初 級 處 理
物理方法
二 級 處 理
固液分液生物反應三級處理 消 毒 污泥處理
污 泥最終處理
處 理 水最後處理
處理 目的
去除飄浮固體物砂土油污調均流量水質
pH調整去除可沈澱性物質
去除溶解性膠狀性生物可分解之有機物
去除難分解有機物營養鹽類微量無機物
去除致病菌及生物體
污泥減量穩定
污泥最終處 置
處理水最終處置
浮除
沈澱
活 泥污泥法
滴濾法
各種活性污泥修正法
曝氣式氧化池
沈澱
浮除
混 凝及沉澱
碳 吸附 法
離 子交換法
過濾
薄膜法
電解製氯
UV
臭氧
加氯
地下水補注
水再利用
承受水體
處理處分
沈砂
化學方法
處
理
方
法
篩除
油脂分離
磨碎
調勻
混凝
中和
下水進流
濃縮
消化沼氣回收
真空過濾
離心脫水
壓力過濾
帶壓過濾
曬 乾 床
焚 化
衛生掩埋
海洋拋棄
土地改良
材 料 化
歸納-上述各子系統亦因不同水質水量特性（例如粒狀物或油脂含量之高低等）處理目標（例如處理水直接排放或回收使用等）場址可用面積或是廢棄污泥後續處置方式之不同（例如焚化或直接掩埋等）等須於各子系統中選擇合適之處理設施單元去除理論機制與污染物質(如表)
採用生物處理程序之特點藉由肉眼看不到特定的族群微生物將欲去除之有機物代謝分解經由
生物細胞合成轉換成無害化有機污泥
預期最終產品則是排出穩定生物性乾淨的放流水與含高熱值有機性生物污泥很適合水資源回收程序與污泥資源化(沼氣發電與綠美化堆肥)相較於物化處理增生無機性化學污泥生物處理僅產出有機物轉化之生
物污泥更符合污泥減量化的環保處理程序
一廢水處理設施單元系統組成
廢水各處理單元可去除污染物質種類及去除機制處理單元 去除理論機制 污 染 物 質
沉澱浮除 重力浮力 固體－有機物無機物
混凝沉澱顆粒聚合重力
固體－有機物無機物膠體－有機物無機物
化學鍵 膠體－無機物
生物處理顆粒聚合生物分解重力
固體－有機物無機物膠體－有機物無機物生物可分解之溶解性有機物
過濾
截除 固體－有機物無機物
顆粒聚合吸附 膠體－有機物無機物
碳吸附
吸附 溶解質－可吸附之有機物無機物
截除 固體－有機物無機物
顆粒聚合吸附 膠體－有機物無機物
不同水質特性廢水處理設施選擇原則(1) 廢水量大且含高濃度BOD廢水
考慮厭氧加好氧的生物處理程序
(2) 廢水中有機物為主要為生物難分解者
考慮化學氧化處理單元
(3) 需同時去除BOD及氨氮
考慮採用單階段或二階段厭氧與好氧生物處理單元廢水量不大且可用土地面積有限時可採用連續批次活性污泥法（sequential batch reactorSBR)
一廢水處理單元設施系統組成
(4) 廢水中COD 含量已符合排放限值標準但含有大量的重金屬離子或懸浮微粒時
可僅採化學混凝沉澱或化學沉降程序或浮除方式
(5) 廢水處理後預計回收使用時
可採用薄膜生物反應單元(membrane bioreactorMBR)以取代傳統沉澱池過濾池及消毒池亦可當作RO 逆滲透單元之前的預過濾單元 如微濾膜(microfiltration MF) 及超濾膜(ultrafiltrationUF)等
不同水質特性廢水處理設施選擇原則(續)一廢水處理單元設施系統組成
13
二工廠廢水處理程序控制操作問題
14
國內工業區聯合污水處理廠之設置目的即提供工業區內工廠廢水代處理之服務其處理容量常因應工廠產出不同製程廢水質與量所限因此營運管理法規嚴格要求納管之工廠廢水排放前必須加設廢水處理系統控制在符合納管標準尤其是主要事業工廠所含特異性有害二級生物處理程序之物質控制已成為影響聯合污水處理廠整體處理效能良窳之關鍵
因此由工業區內主要事業工廠廢水處理系統案例顯示其設廠時依規定提出合乎納管水質標準之水措計畫(需提供合理質量平衡計算)營運階段更應根據動態的水質水量妥善操作控制
尤其遇到微生物難分解特殊污染物一般考量藉由前處理系統化學程序去除相關之處理流程說明與加藥程序操作控制方式介紹如下
二工廠廢水處理程序控制操作問題1主要事業工廠廢水處理程序案例
15
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-1)以進口及國內廢紙為原料生產瓦楞芯紙
污染特性
處理流程
污染源 廢水名稱 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)
pH COD SS
抄紙機白水
濾布之濾水及清洗水
7000 7-78 1200-1500
900-1200
淨漿廢水漿料濃縮排水
500 7-8 1400-1600
100-200
16
處理程序控制要點
快混槽pH調整於75-80間添加混凝劑PAC約15 mgL
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑約1-3 mgL
加壓浮除槽操作壓力在56-58 kgcm2間迴
流比為20氣固比（AS）約在005 gg
氧化深渠添加適當NP營養劑FM為01-02 kg BODkg MLSS-d出口處之混合液DO為2-3 mgL
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-2)
17
棉毛及特多龍之混紡纖維紡織及染整程序
污染特性
處理程序控制要點
高色度廢水先經攔污pH調整化學混凝沉澱處理操
作pH在7-8PAC添加量800 mgLpolymer添加量15 mgL
第二活性污泥池之處理水再經化學混凝沉澱處理後始
予放流化學混凝單元之pH仍控制在7-8PAC及
polymer分別添加700 mgL及2 mgL
廢水名稱
廢水來源及特性 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)pH COD SS
高濃度
染整前處理精練單元含界面活性劑纖維碎屑等之廢水
2006-7 11000 190
高色度
染色單元第一缸排水及配製染料桶槽之清洗水含染料殘液助劑等
508-10 2100 85
一般染紗浸染單元之清洗水及廠區其他排放水
2750 6-7 600 45
案例二染整業廢水處理程序控制(2-1)
18
處理
流程
案例二染整業廢水處理程序控制(2-2)
19
污染
特性
某中型二重鎳-鉻製程為主的代工型電鍍工廠
廢水名稱 廢水來源及特性 廢水量 水質水質(mgLpH除外)
前處理廢水
製程中鹼電解及酸電解後之連續性清洗廢水
28 CMD pH1-13SS80-120COD120-250Fe2+10-45
含鎳廢水 製程中雙重鎳電鍍後之連續性清洗廢水及鎳鍍浴過濾機之清洗廢水
47 CMD pH3-4SS50-70COD45-80Fe2+10-45Ni2+20-55
鉻系廢水 鍍鉻後清洗廢水及整理鉻鍍槽清洗廢水
87 CMD pH3-4SS20-30Cr(VI)05-2
鹼電解廢液
前處理中定期排放之高濃度鹼電解廢液
第一生產線69 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸電解廢液
前處理中定期排放之高濃度酸電解廢液
第一生產線3 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸活化廢液
製程中定期排放之高濃度廢酸
第一生產線1 m36個月第二生產線14 m32星期
pH4-5SS100-150COD300-400Fe2+50-60
重鉻酸鹽廢液
不定期排放之重鉻酸鹽皮膜浸漬廢液
第一生產線1 m3次第二生產線19 m3次
pH1-2Cr(VI)50-60
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
20
處理
流程
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
21
處理程序控制要點
量水堰控制鉻系廢水量02 m3h酸鹼廢水量2 m3h以穩定廢水處理量並控制適當加藥量避免突
增處理單元之負荷
還原槽pH值調整於25-3之間ORP值調整於250-350 mV添加亞硫酸氫鈉溶液藉槽內攪拌設備均勻攪
拌促使六價鉻完全還原成三價鉻
第一pH調整槽pH值調整於70-80間作為第一階段
pH控制以穩定第二pH調整槽進流水質
第二pH調整槽pH值調整於9-10間添加CaCl2及NaOH溶液以使金屬離子形成金屬氫氧化物膠羽
凝集槽添加高分子助凝劑1-3 mgL 中和放流槽pH調整於7-8間
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
22
某廠以鍍錫鉛及鍍銀流程進行電子工業之電鍍加工
污染特性
主要污染種類 污染來源 廢水量(m3day) 水質(mgL)
重金屬廢水
半導體導線架鍍錫鉛製程之電解水洗水及錫鉛電鍍水洗水發光二極體支架鍍銀製程之電解水洗水及鎳電鍍水洗水
100
pH＝4-10COD＝200SS＝100Cu＝10Ni＝10Pb＝3
氟系廢水半導體導線架鍍錫鉛製程之酸活化廢液及水洗水
10pH＝1-2COD＝100
氰系廢水
發光二極體支架鍍銀製程之氰化鈉活化廢液及水洗水以及銀電鍍水洗水
60
pH＝10-12COD＝200Ag＝2CN－＝25
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
23
處理流程
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
24
處理程序控制要點
氰系第一氧化槽加入NaOH調整pH於100-105加入
NaOClORP控制在400-500 mV進行第一階段氧化
氰系第二氧化槽加入H2SO4調整pH至85-87再加入
NaOCl使ORP在580-600 mV進行第二階段氧化
氟系反應槽由於廢水中氟離子濃度不高經加入NaOH調整
pH值至102及加入MgO溶液即有氟化物沉澱形成
中和槽加入NaOH調整pH值並提供OH-離子
混凝槽以PAC為混凝劑加藥量約400 mgL採空氣攪拌
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑05 mgL採漿葉慢速攪
拌
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
25
某超大型多層印刷電路板廠PCB將銅箔基板上的銅面溶除並電
鍍處理等流程製出微細電子配線基板
污染特性主要污染種類 污染來源 廢水量 水質(mgL)化學銅廢液及廢水
鍍通孔之化學銅製程單元老化液及水洗排水
15 m3天 pH 9-11COD 250-400
Cu2+ 20-50
一般清洗廢水其他各製程單元中清洗工作物之連續性排放水
1900 m3天
pH 4-11COD 300-350
Cu2+ 1-10Pb2+ 1-3
顯像剝膜廢液及廢水
內外層顯像內外層剝膜及防焊綠漆顯像製程單元之老化液及水洗排水
165 m3天 pH 10-11COD 4000-7000
蝕刻廢液內層及外層蝕刻製程單元之老化液
2 m3天 pH1-13 Cu2+ 120000-150000
高濃度重金屬廢液
黑化鍍通孔及鍍銅製程單元之微蝕老化液及鍍銅廢液
55 m3天 pH lt1COD 1000-6000
Cu2+ 1500-70000
高濃度有機廢液黑化除膠渣鍍通孔及鍍銅製程單元之脫脂老化液
20 m3天 pH 1-12COD 5000-30000 Cu2+ 100-2000
剝錫鉛廢液 剝錫鉛製程單元之老化液 4 m3週 pH lt1COD 20000-25000
Pb2+ 10000-15000
其他廢液 其他製程單元之老化液 10 m3週 pH 1-13COD 100-2000 Cu2+ 50-2000
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-1)
26
處理流程
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-2)
27
處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
28
某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
29
處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
30
工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
32
物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
33
調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
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廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
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調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
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生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
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化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
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報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
歸納-上述各子系統亦因不同水質水量特性（例如粒狀物或油脂含量之高低等）處理目標（例如處理水直接排放或回收使用等）場址可用面積或是廢棄污泥後續處置方式之不同（例如焚化或直接掩埋等）等須於各子系統中選擇合適之處理設施單元去除理論機制與污染物質(如表)
採用生物處理程序之特點藉由肉眼看不到特定的族群微生物將欲去除之有機物代謝分解經由
生物細胞合成轉換成無害化有機污泥
預期最終產品則是排出穩定生物性乾淨的放流水與含高熱值有機性生物污泥很適合水資源回收程序與污泥資源化(沼氣發電與綠美化堆肥)相較於物化處理增生無機性化學污泥生物處理僅產出有機物轉化之生
物污泥更符合污泥減量化的環保處理程序
一廢水處理設施單元系統組成
廢水各處理單元可去除污染物質種類及去除機制處理單元 去除理論機制 污 染 物 質
沉澱浮除 重力浮力 固體－有機物無機物
混凝沉澱顆粒聚合重力
固體－有機物無機物膠體－有機物無機物
化學鍵 膠體－無機物
生物處理顆粒聚合生物分解重力
固體－有機物無機物膠體－有機物無機物生物可分解之溶解性有機物
過濾
截除 固體－有機物無機物
顆粒聚合吸附 膠體－有機物無機物
碳吸附
吸附 溶解質－可吸附之有機物無機物
截除 固體－有機物無機物
顆粒聚合吸附 膠體－有機物無機物
不同水質特性廢水處理設施選擇原則(1) 廢水量大且含高濃度BOD廢水
考慮厭氧加好氧的生物處理程序
(2) 廢水中有機物為主要為生物難分解者
考慮化學氧化處理單元
(3) 需同時去除BOD及氨氮
考慮採用單階段或二階段厭氧與好氧生物處理單元廢水量不大且可用土地面積有限時可採用連續批次活性污泥法（sequential batch reactorSBR)
一廢水處理單元設施系統組成
(4) 廢水中COD 含量已符合排放限值標準但含有大量的重金屬離子或懸浮微粒時
可僅採化學混凝沉澱或化學沉降程序或浮除方式
(5) 廢水處理後預計回收使用時
可採用薄膜生物反應單元(membrane bioreactorMBR)以取代傳統沉澱池過濾池及消毒池亦可當作RO 逆滲透單元之前的預過濾單元 如微濾膜(microfiltration MF) 及超濾膜(ultrafiltrationUF)等
不同水質特性廢水處理設施選擇原則(續)一廢水處理單元設施系統組成
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二工廠廢水處理程序控制操作問題
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國內工業區聯合污水處理廠之設置目的即提供工業區內工廠廢水代處理之服務其處理容量常因應工廠產出不同製程廢水質與量所限因此營運管理法規嚴格要求納管之工廠廢水排放前必須加設廢水處理系統控制在符合納管標準尤其是主要事業工廠所含特異性有害二級生物處理程序之物質控制已成為影響聯合污水處理廠整體處理效能良窳之關鍵
因此由工業區內主要事業工廠廢水處理系統案例顯示其設廠時依規定提出合乎納管水質標準之水措計畫(需提供合理質量平衡計算)營運階段更應根據動態的水質水量妥善操作控制
尤其遇到微生物難分解特殊污染物一般考量藉由前處理系統化學程序去除相關之處理流程說明與加藥程序操作控制方式介紹如下
二工廠廢水處理程序控制操作問題1主要事業工廠廢水處理程序案例
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案例一造紙業廢水處理程序控制(2-1)以進口及國內廢紙為原料生產瓦楞芯紙
污染特性
處理流程
污染源 廢水名稱 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)
pH COD SS
抄紙機白水
濾布之濾水及清洗水
7000 7-78 1200-1500
900-1200
淨漿廢水漿料濃縮排水
500 7-8 1400-1600
100-200
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處理程序控制要點
快混槽pH調整於75-80間添加混凝劑PAC約15 mgL
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑約1-3 mgL
加壓浮除槽操作壓力在56-58 kgcm2間迴
流比為20氣固比（AS）約在005 gg
氧化深渠添加適當NP營養劑FM為01-02 kg BODkg MLSS-d出口處之混合液DO為2-3 mgL
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-2)
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棉毛及特多龍之混紡纖維紡織及染整程序
污染特性
處理程序控制要點
高色度廢水先經攔污pH調整化學混凝沉澱處理操
作pH在7-8PAC添加量800 mgLpolymer添加量15 mgL
第二活性污泥池之處理水再經化學混凝沉澱處理後始
予放流化學混凝單元之pH仍控制在7-8PAC及
polymer分別添加700 mgL及2 mgL
廢水名稱
廢水來源及特性 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)pH COD SS
高濃度
染整前處理精練單元含界面活性劑纖維碎屑等之廢水
2006-7 11000 190
高色度
染色單元第一缸排水及配製染料桶槽之清洗水含染料殘液助劑等
508-10 2100 85
一般染紗浸染單元之清洗水及廠區其他排放水
2750 6-7 600 45
案例二染整業廢水處理程序控制(2-1)
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處理
流程
案例二染整業廢水處理程序控制(2-2)
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污染
特性
某中型二重鎳-鉻製程為主的代工型電鍍工廠
廢水名稱 廢水來源及特性 廢水量 水質水質(mgLpH除外)
前處理廢水
製程中鹼電解及酸電解後之連續性清洗廢水
28 CMD pH1-13SS80-120COD120-250Fe2+10-45
含鎳廢水 製程中雙重鎳電鍍後之連續性清洗廢水及鎳鍍浴過濾機之清洗廢水
47 CMD pH3-4SS50-70COD45-80Fe2+10-45Ni2+20-55
鉻系廢水 鍍鉻後清洗廢水及整理鉻鍍槽清洗廢水
87 CMD pH3-4SS20-30Cr(VI)05-2
鹼電解廢液
前處理中定期排放之高濃度鹼電解廢液
第一生產線69 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸電解廢液
前處理中定期排放之高濃度酸電解廢液
第一生產線3 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸活化廢液
製程中定期排放之高濃度廢酸
第一生產線1 m36個月第二生產線14 m32星期
pH4-5SS100-150COD300-400Fe2+50-60
重鉻酸鹽廢液
不定期排放之重鉻酸鹽皮膜浸漬廢液
第一生產線1 m3次第二生產線19 m3次
pH1-2Cr(VI)50-60
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
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處理
流程
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
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處理程序控制要點
量水堰控制鉻系廢水量02 m3h酸鹼廢水量2 m3h以穩定廢水處理量並控制適當加藥量避免突
增處理單元之負荷
還原槽pH值調整於25-3之間ORP值調整於250-350 mV添加亞硫酸氫鈉溶液藉槽內攪拌設備均勻攪
拌促使六價鉻完全還原成三價鉻
第一pH調整槽pH值調整於70-80間作為第一階段
pH控制以穩定第二pH調整槽進流水質
第二pH調整槽pH值調整於9-10間添加CaCl2及NaOH溶液以使金屬離子形成金屬氫氧化物膠羽
凝集槽添加高分子助凝劑1-3 mgL 中和放流槽pH調整於7-8間
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
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某廠以鍍錫鉛及鍍銀流程進行電子工業之電鍍加工
污染特性
主要污染種類 污染來源 廢水量(m3day) 水質(mgL)
重金屬廢水
半導體導線架鍍錫鉛製程之電解水洗水及錫鉛電鍍水洗水發光二極體支架鍍銀製程之電解水洗水及鎳電鍍水洗水
100
pH＝4-10COD＝200SS＝100Cu＝10Ni＝10Pb＝3
氟系廢水半導體導線架鍍錫鉛製程之酸活化廢液及水洗水
10pH＝1-2COD＝100
氰系廢水
發光二極體支架鍍銀製程之氰化鈉活化廢液及水洗水以及銀電鍍水洗水
60
pH＝10-12COD＝200Ag＝2CN－＝25
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
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處理流程
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
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處理程序控制要點
氰系第一氧化槽加入NaOH調整pH於100-105加入
NaOClORP控制在400-500 mV進行第一階段氧化
氰系第二氧化槽加入H2SO4調整pH至85-87再加入
NaOCl使ORP在580-600 mV進行第二階段氧化
氟系反應槽由於廢水中氟離子濃度不高經加入NaOH調整
pH值至102及加入MgO溶液即有氟化物沉澱形成
中和槽加入NaOH調整pH值並提供OH-離子
混凝槽以PAC為混凝劑加藥量約400 mgL採空氣攪拌
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑05 mgL採漿葉慢速攪
拌
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
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某超大型多層印刷電路板廠PCB將銅箔基板上的銅面溶除並電
鍍處理等流程製出微細電子配線基板
污染特性主要污染種類 污染來源 廢水量 水質(mgL)化學銅廢液及廢水
鍍通孔之化學銅製程單元老化液及水洗排水
15 m3天 pH 9-11COD 250-400
Cu2+ 20-50
一般清洗廢水其他各製程單元中清洗工作物之連續性排放水
1900 m3天
pH 4-11COD 300-350
Cu2+ 1-10Pb2+ 1-3
顯像剝膜廢液及廢水
內外層顯像內外層剝膜及防焊綠漆顯像製程單元之老化液及水洗排水
165 m3天 pH 10-11COD 4000-7000
蝕刻廢液內層及外層蝕刻製程單元之老化液
2 m3天 pH1-13 Cu2+ 120000-150000
高濃度重金屬廢液
黑化鍍通孔及鍍銅製程單元之微蝕老化液及鍍銅廢液
55 m3天 pH lt1COD 1000-6000
Cu2+ 1500-70000
高濃度有機廢液黑化除膠渣鍍通孔及鍍銅製程單元之脫脂老化液
20 m3天 pH 1-12COD 5000-30000 Cu2+ 100-2000
剝錫鉛廢液 剝錫鉛製程單元之老化液 4 m3週 pH lt1COD 20000-25000
Pb2+ 10000-15000
其他廢液 其他製程單元之老化液 10 m3週 pH 1-13COD 100-2000 Cu2+ 50-2000
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-1)
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處理流程
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-2)
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處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
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某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
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處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
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工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
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物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
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生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
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生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
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三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
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廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
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調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
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生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
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化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
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五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
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報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
廢水各處理單元可去除污染物質種類及去除機制處理單元 去除理論機制 污 染 物 質
沉澱浮除 重力浮力 固體－有機物無機物
混凝沉澱顆粒聚合重力
固體－有機物無機物膠體－有機物無機物
化學鍵 膠體－無機物
生物處理顆粒聚合生物分解重力
固體－有機物無機物膠體－有機物無機物生物可分解之溶解性有機物
過濾
截除 固體－有機物無機物
顆粒聚合吸附 膠體－有機物無機物
碳吸附
吸附 溶解質－可吸附之有機物無機物
截除 固體－有機物無機物
顆粒聚合吸附 膠體－有機物無機物
不同水質特性廢水處理設施選擇原則(1) 廢水量大且含高濃度BOD廢水
考慮厭氧加好氧的生物處理程序
(2) 廢水中有機物為主要為生物難分解者
考慮化學氧化處理單元
(3) 需同時去除BOD及氨氮
考慮採用單階段或二階段厭氧與好氧生物處理單元廢水量不大且可用土地面積有限時可採用連續批次活性污泥法（sequential batch reactorSBR)
一廢水處理單元設施系統組成
(4) 廢水中COD 含量已符合排放限值標準但含有大量的重金屬離子或懸浮微粒時
可僅採化學混凝沉澱或化學沉降程序或浮除方式
(5) 廢水處理後預計回收使用時
可採用薄膜生物反應單元(membrane bioreactorMBR)以取代傳統沉澱池過濾池及消毒池亦可當作RO 逆滲透單元之前的預過濾單元 如微濾膜(microfiltration MF) 及超濾膜(ultrafiltrationUF)等
不同水質特性廢水處理設施選擇原則(續)一廢水處理單元設施系統組成
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二工廠廢水處理程序控制操作問題
14
國內工業區聯合污水處理廠之設置目的即提供工業區內工廠廢水代處理之服務其處理容量常因應工廠產出不同製程廢水質與量所限因此營運管理法規嚴格要求納管之工廠廢水排放前必須加設廢水處理系統控制在符合納管標準尤其是主要事業工廠所含特異性有害二級生物處理程序之物質控制已成為影響聯合污水處理廠整體處理效能良窳之關鍵
因此由工業區內主要事業工廠廢水處理系統案例顯示其設廠時依規定提出合乎納管水質標準之水措計畫(需提供合理質量平衡計算)營運階段更應根據動態的水質水量妥善操作控制
尤其遇到微生物難分解特殊污染物一般考量藉由前處理系統化學程序去除相關之處理流程說明與加藥程序操作控制方式介紹如下
二工廠廢水處理程序控制操作問題1主要事業工廠廢水處理程序案例
15
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-1)以進口及國內廢紙為原料生產瓦楞芯紙
污染特性
處理流程
污染源 廢水名稱 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)
pH COD SS
抄紙機白水
濾布之濾水及清洗水
7000 7-78 1200-1500
900-1200
淨漿廢水漿料濃縮排水
500 7-8 1400-1600
100-200
16
處理程序控制要點
快混槽pH調整於75-80間添加混凝劑PAC約15 mgL
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑約1-3 mgL
加壓浮除槽操作壓力在56-58 kgcm2間迴
流比為20氣固比（AS）約在005 gg
氧化深渠添加適當NP營養劑FM為01-02 kg BODkg MLSS-d出口處之混合液DO為2-3 mgL
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-2)
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棉毛及特多龍之混紡纖維紡織及染整程序
污染特性
處理程序控制要點
高色度廢水先經攔污pH調整化學混凝沉澱處理操
作pH在7-8PAC添加量800 mgLpolymer添加量15 mgL
第二活性污泥池之處理水再經化學混凝沉澱處理後始
予放流化學混凝單元之pH仍控制在7-8PAC及
polymer分別添加700 mgL及2 mgL
廢水名稱
廢水來源及特性 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)pH COD SS
高濃度
染整前處理精練單元含界面活性劑纖維碎屑等之廢水
2006-7 11000 190
高色度
染色單元第一缸排水及配製染料桶槽之清洗水含染料殘液助劑等
508-10 2100 85
一般染紗浸染單元之清洗水及廠區其他排放水
2750 6-7 600 45
案例二染整業廢水處理程序控制(2-1)
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處理
流程
案例二染整業廢水處理程序控制(2-2)
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污染
特性
某中型二重鎳-鉻製程為主的代工型電鍍工廠
廢水名稱 廢水來源及特性 廢水量 水質水質(mgLpH除外)
前處理廢水
製程中鹼電解及酸電解後之連續性清洗廢水
28 CMD pH1-13SS80-120COD120-250Fe2+10-45
含鎳廢水 製程中雙重鎳電鍍後之連續性清洗廢水及鎳鍍浴過濾機之清洗廢水
47 CMD pH3-4SS50-70COD45-80Fe2+10-45Ni2+20-55
鉻系廢水 鍍鉻後清洗廢水及整理鉻鍍槽清洗廢水
87 CMD pH3-4SS20-30Cr(VI)05-2
鹼電解廢液
前處理中定期排放之高濃度鹼電解廢液
第一生產線69 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸電解廢液
前處理中定期排放之高濃度酸電解廢液
第一生產線3 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸活化廢液
製程中定期排放之高濃度廢酸
第一生產線1 m36個月第二生產線14 m32星期
pH4-5SS100-150COD300-400Fe2+50-60
重鉻酸鹽廢液
不定期排放之重鉻酸鹽皮膜浸漬廢液
第一生產線1 m3次第二生產線19 m3次
pH1-2Cr(VI)50-60
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
20
處理
流程
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
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處理程序控制要點
量水堰控制鉻系廢水量02 m3h酸鹼廢水量2 m3h以穩定廢水處理量並控制適當加藥量避免突
增處理單元之負荷
還原槽pH值調整於25-3之間ORP值調整於250-350 mV添加亞硫酸氫鈉溶液藉槽內攪拌設備均勻攪
拌促使六價鉻完全還原成三價鉻
第一pH調整槽pH值調整於70-80間作為第一階段
pH控制以穩定第二pH調整槽進流水質
第二pH調整槽pH值調整於9-10間添加CaCl2及NaOH溶液以使金屬離子形成金屬氫氧化物膠羽
凝集槽添加高分子助凝劑1-3 mgL 中和放流槽pH調整於7-8間
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
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某廠以鍍錫鉛及鍍銀流程進行電子工業之電鍍加工
污染特性
主要污染種類 污染來源 廢水量(m3day) 水質(mgL)
重金屬廢水
半導體導線架鍍錫鉛製程之電解水洗水及錫鉛電鍍水洗水發光二極體支架鍍銀製程之電解水洗水及鎳電鍍水洗水
100
pH＝4-10COD＝200SS＝100Cu＝10Ni＝10Pb＝3
氟系廢水半導體導線架鍍錫鉛製程之酸活化廢液及水洗水
10pH＝1-2COD＝100
氰系廢水
發光二極體支架鍍銀製程之氰化鈉活化廢液及水洗水以及銀電鍍水洗水
60
pH＝10-12COD＝200Ag＝2CN－＝25
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
23
處理流程
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
24
處理程序控制要點
氰系第一氧化槽加入NaOH調整pH於100-105加入
NaOClORP控制在400-500 mV進行第一階段氧化
氰系第二氧化槽加入H2SO4調整pH至85-87再加入
NaOCl使ORP在580-600 mV進行第二階段氧化
氟系反應槽由於廢水中氟離子濃度不高經加入NaOH調整
pH值至102及加入MgO溶液即有氟化物沉澱形成
中和槽加入NaOH調整pH值並提供OH-離子
混凝槽以PAC為混凝劑加藥量約400 mgL採空氣攪拌
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑05 mgL採漿葉慢速攪
拌
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
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某超大型多層印刷電路板廠PCB將銅箔基板上的銅面溶除並電
鍍處理等流程製出微細電子配線基板
污染特性主要污染種類 污染來源 廢水量 水質(mgL)化學銅廢液及廢水
鍍通孔之化學銅製程單元老化液及水洗排水
15 m3天 pH 9-11COD 250-400
Cu2+ 20-50
一般清洗廢水其他各製程單元中清洗工作物之連續性排放水
1900 m3天
pH 4-11COD 300-350
Cu2+ 1-10Pb2+ 1-3
顯像剝膜廢液及廢水
內外層顯像內外層剝膜及防焊綠漆顯像製程單元之老化液及水洗排水
165 m3天 pH 10-11COD 4000-7000
蝕刻廢液內層及外層蝕刻製程單元之老化液
2 m3天 pH1-13 Cu2+ 120000-150000
高濃度重金屬廢液
黑化鍍通孔及鍍銅製程單元之微蝕老化液及鍍銅廢液
55 m3天 pH lt1COD 1000-6000
Cu2+ 1500-70000
高濃度有機廢液黑化除膠渣鍍通孔及鍍銅製程單元之脫脂老化液
20 m3天 pH 1-12COD 5000-30000 Cu2+ 100-2000
剝錫鉛廢液 剝錫鉛製程單元之老化液 4 m3週 pH lt1COD 20000-25000
Pb2+ 10000-15000
其他廢液 其他製程單元之老化液 10 m3週 pH 1-13COD 100-2000 Cu2+ 50-2000
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-1)
26
處理流程
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-2)
27
處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
28
某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
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處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
30
工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
32
物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
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調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
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生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
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化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
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五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
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報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
不同水質特性廢水處理設施選擇原則(1) 廢水量大且含高濃度BOD廢水
考慮厭氧加好氧的生物處理程序
(2) 廢水中有機物為主要為生物難分解者
考慮化學氧化處理單元
(3) 需同時去除BOD及氨氮
考慮採用單階段或二階段厭氧與好氧生物處理單元廢水量不大且可用土地面積有限時可採用連續批次活性污泥法（sequential batch reactorSBR)
一廢水處理單元設施系統組成
(4) 廢水中COD 含量已符合排放限值標準但含有大量的重金屬離子或懸浮微粒時
可僅採化學混凝沉澱或化學沉降程序或浮除方式
(5) 廢水處理後預計回收使用時
可採用薄膜生物反應單元(membrane bioreactorMBR)以取代傳統沉澱池過濾池及消毒池亦可當作RO 逆滲透單元之前的預過濾單元 如微濾膜(microfiltration MF) 及超濾膜(ultrafiltrationUF)等
不同水質特性廢水處理設施選擇原則(續)一廢水處理單元設施系統組成
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二工廠廢水處理程序控制操作問題
14
國內工業區聯合污水處理廠之設置目的即提供工業區內工廠廢水代處理之服務其處理容量常因應工廠產出不同製程廢水質與量所限因此營運管理法規嚴格要求納管之工廠廢水排放前必須加設廢水處理系統控制在符合納管標準尤其是主要事業工廠所含特異性有害二級生物處理程序之物質控制已成為影響聯合污水處理廠整體處理效能良窳之關鍵
因此由工業區內主要事業工廠廢水處理系統案例顯示其設廠時依規定提出合乎納管水質標準之水措計畫(需提供合理質量平衡計算)營運階段更應根據動態的水質水量妥善操作控制
尤其遇到微生物難分解特殊污染物一般考量藉由前處理系統化學程序去除相關之處理流程說明與加藥程序操作控制方式介紹如下
二工廠廢水處理程序控制操作問題1主要事業工廠廢水處理程序案例
15
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-1)以進口及國內廢紙為原料生產瓦楞芯紙
污染特性
處理流程
污染源 廢水名稱 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)
pH COD SS
抄紙機白水
濾布之濾水及清洗水
7000 7-78 1200-1500
900-1200
淨漿廢水漿料濃縮排水
500 7-8 1400-1600
100-200
16
處理程序控制要點
快混槽pH調整於75-80間添加混凝劑PAC約15 mgL
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑約1-3 mgL
加壓浮除槽操作壓力在56-58 kgcm2間迴
流比為20氣固比（AS）約在005 gg
氧化深渠添加適當NP營養劑FM為01-02 kg BODkg MLSS-d出口處之混合液DO為2-3 mgL
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-2)
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棉毛及特多龍之混紡纖維紡織及染整程序
污染特性
處理程序控制要點
高色度廢水先經攔污pH調整化學混凝沉澱處理操
作pH在7-8PAC添加量800 mgLpolymer添加量15 mgL
第二活性污泥池之處理水再經化學混凝沉澱處理後始
予放流化學混凝單元之pH仍控制在7-8PAC及
polymer分別添加700 mgL及2 mgL
廢水名稱
廢水來源及特性 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)pH COD SS
高濃度
染整前處理精練單元含界面活性劑纖維碎屑等之廢水
2006-7 11000 190
高色度
染色單元第一缸排水及配製染料桶槽之清洗水含染料殘液助劑等
508-10 2100 85
一般染紗浸染單元之清洗水及廠區其他排放水
2750 6-7 600 45
案例二染整業廢水處理程序控制(2-1)
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處理
流程
案例二染整業廢水處理程序控制(2-2)
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污染
特性
某中型二重鎳-鉻製程為主的代工型電鍍工廠
廢水名稱 廢水來源及特性 廢水量 水質水質(mgLpH除外)
前處理廢水
製程中鹼電解及酸電解後之連續性清洗廢水
28 CMD pH1-13SS80-120COD120-250Fe2+10-45
含鎳廢水 製程中雙重鎳電鍍後之連續性清洗廢水及鎳鍍浴過濾機之清洗廢水
47 CMD pH3-4SS50-70COD45-80Fe2+10-45Ni2+20-55
鉻系廢水 鍍鉻後清洗廢水及整理鉻鍍槽清洗廢水
87 CMD pH3-4SS20-30Cr(VI)05-2
鹼電解廢液
前處理中定期排放之高濃度鹼電解廢液
第一生產線69 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸電解廢液
前處理中定期排放之高濃度酸電解廢液
第一生產線3 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸活化廢液
製程中定期排放之高濃度廢酸
第一生產線1 m36個月第二生產線14 m32星期
pH4-5SS100-150COD300-400Fe2+50-60
重鉻酸鹽廢液
不定期排放之重鉻酸鹽皮膜浸漬廢液
第一生產線1 m3次第二生產線19 m3次
pH1-2Cr(VI)50-60
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
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處理
流程
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
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處理程序控制要點
量水堰控制鉻系廢水量02 m3h酸鹼廢水量2 m3h以穩定廢水處理量並控制適當加藥量避免突
增處理單元之負荷
還原槽pH值調整於25-3之間ORP值調整於250-350 mV添加亞硫酸氫鈉溶液藉槽內攪拌設備均勻攪
拌促使六價鉻完全還原成三價鉻
第一pH調整槽pH值調整於70-80間作為第一階段
pH控制以穩定第二pH調整槽進流水質
第二pH調整槽pH值調整於9-10間添加CaCl2及NaOH溶液以使金屬離子形成金屬氫氧化物膠羽
凝集槽添加高分子助凝劑1-3 mgL 中和放流槽pH調整於7-8間
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
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某廠以鍍錫鉛及鍍銀流程進行電子工業之電鍍加工
污染特性
主要污染種類 污染來源 廢水量(m3day) 水質(mgL)
重金屬廢水
半導體導線架鍍錫鉛製程之電解水洗水及錫鉛電鍍水洗水發光二極體支架鍍銀製程之電解水洗水及鎳電鍍水洗水
100
pH＝4-10COD＝200SS＝100Cu＝10Ni＝10Pb＝3
氟系廢水半導體導線架鍍錫鉛製程之酸活化廢液及水洗水
10pH＝1-2COD＝100
氰系廢水
發光二極體支架鍍銀製程之氰化鈉活化廢液及水洗水以及銀電鍍水洗水
60
pH＝10-12COD＝200Ag＝2CN－＝25
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
23
處理流程
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
24
處理程序控制要點
氰系第一氧化槽加入NaOH調整pH於100-105加入
NaOClORP控制在400-500 mV進行第一階段氧化
氰系第二氧化槽加入H2SO4調整pH至85-87再加入
NaOCl使ORP在580-600 mV進行第二階段氧化
氟系反應槽由於廢水中氟離子濃度不高經加入NaOH調整
pH值至102及加入MgO溶液即有氟化物沉澱形成
中和槽加入NaOH調整pH值並提供OH-離子
混凝槽以PAC為混凝劑加藥量約400 mgL採空氣攪拌
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑05 mgL採漿葉慢速攪
拌
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
25
某超大型多層印刷電路板廠PCB將銅箔基板上的銅面溶除並電
鍍處理等流程製出微細電子配線基板
污染特性主要污染種類 污染來源 廢水量 水質(mgL)化學銅廢液及廢水
鍍通孔之化學銅製程單元老化液及水洗排水
15 m3天 pH 9-11COD 250-400
Cu2+ 20-50
一般清洗廢水其他各製程單元中清洗工作物之連續性排放水
1900 m3天
pH 4-11COD 300-350
Cu2+ 1-10Pb2+ 1-3
顯像剝膜廢液及廢水
內外層顯像內外層剝膜及防焊綠漆顯像製程單元之老化液及水洗排水
165 m3天 pH 10-11COD 4000-7000
蝕刻廢液內層及外層蝕刻製程單元之老化液
2 m3天 pH1-13 Cu2+ 120000-150000
高濃度重金屬廢液
黑化鍍通孔及鍍銅製程單元之微蝕老化液及鍍銅廢液
55 m3天 pH lt1COD 1000-6000
Cu2+ 1500-70000
高濃度有機廢液黑化除膠渣鍍通孔及鍍銅製程單元之脫脂老化液
20 m3天 pH 1-12COD 5000-30000 Cu2+ 100-2000
剝錫鉛廢液 剝錫鉛製程單元之老化液 4 m3週 pH lt1COD 20000-25000
Pb2+ 10000-15000
其他廢液 其他製程單元之老化液 10 m3週 pH 1-13COD 100-2000 Cu2+ 50-2000
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-1)
26
處理流程
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-2)
27
處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
28
某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
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處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
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工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
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物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
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生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
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調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
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生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
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化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
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報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
(4) 廢水中COD 含量已符合排放限值標準但含有大量的重金屬離子或懸浮微粒時
可僅採化學混凝沉澱或化學沉降程序或浮除方式
(5) 廢水處理後預計回收使用時
可採用薄膜生物反應單元(membrane bioreactorMBR)以取代傳統沉澱池過濾池及消毒池亦可當作RO 逆滲透單元之前的預過濾單元 如微濾膜(microfiltration MF) 及超濾膜(ultrafiltrationUF)等
不同水質特性廢水處理設施選擇原則(續)一廢水處理單元設施系統組成
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二工廠廢水處理程序控制操作問題
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國內工業區聯合污水處理廠之設置目的即提供工業區內工廠廢水代處理之服務其處理容量常因應工廠產出不同製程廢水質與量所限因此營運管理法規嚴格要求納管之工廠廢水排放前必須加設廢水處理系統控制在符合納管標準尤其是主要事業工廠所含特異性有害二級生物處理程序之物質控制已成為影響聯合污水處理廠整體處理效能良窳之關鍵
因此由工業區內主要事業工廠廢水處理系統案例顯示其設廠時依規定提出合乎納管水質標準之水措計畫(需提供合理質量平衡計算)營運階段更應根據動態的水質水量妥善操作控制
尤其遇到微生物難分解特殊污染物一般考量藉由前處理系統化學程序去除相關之處理流程說明與加藥程序操作控制方式介紹如下
二工廠廢水處理程序控制操作問題1主要事業工廠廢水處理程序案例
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案例一造紙業廢水處理程序控制(2-1)以進口及國內廢紙為原料生產瓦楞芯紙
污染特性
處理流程
污染源 廢水名稱 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)
pH COD SS
抄紙機白水
濾布之濾水及清洗水
7000 7-78 1200-1500
900-1200
淨漿廢水漿料濃縮排水
500 7-8 1400-1600
100-200
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處理程序控制要點
快混槽pH調整於75-80間添加混凝劑PAC約15 mgL
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑約1-3 mgL
加壓浮除槽操作壓力在56-58 kgcm2間迴
流比為20氣固比（AS）約在005 gg
氧化深渠添加適當NP營養劑FM為01-02 kg BODkg MLSS-d出口處之混合液DO為2-3 mgL
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-2)
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棉毛及特多龍之混紡纖維紡織及染整程序
污染特性
處理程序控制要點
高色度廢水先經攔污pH調整化學混凝沉澱處理操
作pH在7-8PAC添加量800 mgLpolymer添加量15 mgL
第二活性污泥池之處理水再經化學混凝沉澱處理後始
予放流化學混凝單元之pH仍控制在7-8PAC及
polymer分別添加700 mgL及2 mgL
廢水名稱
廢水來源及特性 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)pH COD SS
高濃度
染整前處理精練單元含界面活性劑纖維碎屑等之廢水
2006-7 11000 190
高色度
染色單元第一缸排水及配製染料桶槽之清洗水含染料殘液助劑等
508-10 2100 85
一般染紗浸染單元之清洗水及廠區其他排放水
2750 6-7 600 45
案例二染整業廢水處理程序控制(2-1)
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處理
流程
案例二染整業廢水處理程序控制(2-2)
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污染
特性
某中型二重鎳-鉻製程為主的代工型電鍍工廠
廢水名稱 廢水來源及特性 廢水量 水質水質(mgLpH除外)
前處理廢水
製程中鹼電解及酸電解後之連續性清洗廢水
28 CMD pH1-13SS80-120COD120-250Fe2+10-45
含鎳廢水 製程中雙重鎳電鍍後之連續性清洗廢水及鎳鍍浴過濾機之清洗廢水
47 CMD pH3-4SS50-70COD45-80Fe2+10-45Ni2+20-55
鉻系廢水 鍍鉻後清洗廢水及整理鉻鍍槽清洗廢水
87 CMD pH3-4SS20-30Cr(VI)05-2
鹼電解廢液
前處理中定期排放之高濃度鹼電解廢液
第一生產線69 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸電解廢液
前處理中定期排放之高濃度酸電解廢液
第一生產線3 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸活化廢液
製程中定期排放之高濃度廢酸
第一生產線1 m36個月第二生產線14 m32星期
pH4-5SS100-150COD300-400Fe2+50-60
重鉻酸鹽廢液
不定期排放之重鉻酸鹽皮膜浸漬廢液
第一生產線1 m3次第二生產線19 m3次
pH1-2Cr(VI)50-60
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
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處理
流程
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
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處理程序控制要點
量水堰控制鉻系廢水量02 m3h酸鹼廢水量2 m3h以穩定廢水處理量並控制適當加藥量避免突
增處理單元之負荷
還原槽pH值調整於25-3之間ORP值調整於250-350 mV添加亞硫酸氫鈉溶液藉槽內攪拌設備均勻攪
拌促使六價鉻完全還原成三價鉻
第一pH調整槽pH值調整於70-80間作為第一階段
pH控制以穩定第二pH調整槽進流水質
第二pH調整槽pH值調整於9-10間添加CaCl2及NaOH溶液以使金屬離子形成金屬氫氧化物膠羽
凝集槽添加高分子助凝劑1-3 mgL 中和放流槽pH調整於7-8間
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
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某廠以鍍錫鉛及鍍銀流程進行電子工業之電鍍加工
污染特性
主要污染種類 污染來源 廢水量(m3day) 水質(mgL)
重金屬廢水
半導體導線架鍍錫鉛製程之電解水洗水及錫鉛電鍍水洗水發光二極體支架鍍銀製程之電解水洗水及鎳電鍍水洗水
100
pH＝4-10COD＝200SS＝100Cu＝10Ni＝10Pb＝3
氟系廢水半導體導線架鍍錫鉛製程之酸活化廢液及水洗水
10pH＝1-2COD＝100
氰系廢水
發光二極體支架鍍銀製程之氰化鈉活化廢液及水洗水以及銀電鍍水洗水
60
pH＝10-12COD＝200Ag＝2CN－＝25
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
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處理流程
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
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處理程序控制要點
氰系第一氧化槽加入NaOH調整pH於100-105加入
NaOClORP控制在400-500 mV進行第一階段氧化
氰系第二氧化槽加入H2SO4調整pH至85-87再加入
NaOCl使ORP在580-600 mV進行第二階段氧化
氟系反應槽由於廢水中氟離子濃度不高經加入NaOH調整
pH值至102及加入MgO溶液即有氟化物沉澱形成
中和槽加入NaOH調整pH值並提供OH-離子
混凝槽以PAC為混凝劑加藥量約400 mgL採空氣攪拌
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑05 mgL採漿葉慢速攪
拌
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
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某超大型多層印刷電路板廠PCB將銅箔基板上的銅面溶除並電
鍍處理等流程製出微細電子配線基板
污染特性主要污染種類 污染來源 廢水量 水質(mgL)化學銅廢液及廢水
鍍通孔之化學銅製程單元老化液及水洗排水
15 m3天 pH 9-11COD 250-400
Cu2+ 20-50
一般清洗廢水其他各製程單元中清洗工作物之連續性排放水
1900 m3天
pH 4-11COD 300-350
Cu2+ 1-10Pb2+ 1-3
顯像剝膜廢液及廢水
內外層顯像內外層剝膜及防焊綠漆顯像製程單元之老化液及水洗排水
165 m3天 pH 10-11COD 4000-7000
蝕刻廢液內層及外層蝕刻製程單元之老化液
2 m3天 pH1-13 Cu2+ 120000-150000
高濃度重金屬廢液
黑化鍍通孔及鍍銅製程單元之微蝕老化液及鍍銅廢液
55 m3天 pH lt1COD 1000-6000
Cu2+ 1500-70000
高濃度有機廢液黑化除膠渣鍍通孔及鍍銅製程單元之脫脂老化液
20 m3天 pH 1-12COD 5000-30000 Cu2+ 100-2000
剝錫鉛廢液 剝錫鉛製程單元之老化液 4 m3週 pH lt1COD 20000-25000
Pb2+ 10000-15000
其他廢液 其他製程單元之老化液 10 m3週 pH 1-13COD 100-2000 Cu2+ 50-2000
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-1)
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處理流程
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-2)
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處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
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某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
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處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
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工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
32
物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
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生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
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30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
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(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
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曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
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生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
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化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
13
二工廠廢水處理程序控制操作問題
14
國內工業區聯合污水處理廠之設置目的即提供工業區內工廠廢水代處理之服務其處理容量常因應工廠產出不同製程廢水質與量所限因此營運管理法規嚴格要求納管之工廠廢水排放前必須加設廢水處理系統控制在符合納管標準尤其是主要事業工廠所含特異性有害二級生物處理程序之物質控制已成為影響聯合污水處理廠整體處理效能良窳之關鍵
因此由工業區內主要事業工廠廢水處理系統案例顯示其設廠時依規定提出合乎納管水質標準之水措計畫(需提供合理質量平衡計算)營運階段更應根據動態的水質水量妥善操作控制
尤其遇到微生物難分解特殊污染物一般考量藉由前處理系統化學程序去除相關之處理流程說明與加藥程序操作控制方式介紹如下
二工廠廢水處理程序控制操作問題1主要事業工廠廢水處理程序案例
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案例一造紙業廢水處理程序控制(2-1)以進口及國內廢紙為原料生產瓦楞芯紙
污染特性
處理流程
污染源 廢水名稱 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)
pH COD SS
抄紙機白水
濾布之濾水及清洗水
7000 7-78 1200-1500
900-1200
淨漿廢水漿料濃縮排水
500 7-8 1400-1600
100-200
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處理程序控制要點
快混槽pH調整於75-80間添加混凝劑PAC約15 mgL
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑約1-3 mgL
加壓浮除槽操作壓力在56-58 kgcm2間迴
流比為20氣固比（AS）約在005 gg
氧化深渠添加適當NP營養劑FM為01-02 kg BODkg MLSS-d出口處之混合液DO為2-3 mgL
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-2)
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棉毛及特多龍之混紡纖維紡織及染整程序
污染特性
處理程序控制要點
高色度廢水先經攔污pH調整化學混凝沉澱處理操
作pH在7-8PAC添加量800 mgLpolymer添加量15 mgL
第二活性污泥池之處理水再經化學混凝沉澱處理後始
予放流化學混凝單元之pH仍控制在7-8PAC及
polymer分別添加700 mgL及2 mgL
廢水名稱
廢水來源及特性 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)pH COD SS
高濃度
染整前處理精練單元含界面活性劑纖維碎屑等之廢水
2006-7 11000 190
高色度
染色單元第一缸排水及配製染料桶槽之清洗水含染料殘液助劑等
508-10 2100 85
一般染紗浸染單元之清洗水及廠區其他排放水
2750 6-7 600 45
案例二染整業廢水處理程序控制(2-1)
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處理
流程
案例二染整業廢水處理程序控制(2-2)
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污染
特性
某中型二重鎳-鉻製程為主的代工型電鍍工廠
廢水名稱 廢水來源及特性 廢水量 水質水質(mgLpH除外)
前處理廢水
製程中鹼電解及酸電解後之連續性清洗廢水
28 CMD pH1-13SS80-120COD120-250Fe2+10-45
含鎳廢水 製程中雙重鎳電鍍後之連續性清洗廢水及鎳鍍浴過濾機之清洗廢水
47 CMD pH3-4SS50-70COD45-80Fe2+10-45Ni2+20-55
鉻系廢水 鍍鉻後清洗廢水及整理鉻鍍槽清洗廢水
87 CMD pH3-4SS20-30Cr(VI)05-2
鹼電解廢液
前處理中定期排放之高濃度鹼電解廢液
第一生產線69 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸電解廢液
前處理中定期排放之高濃度酸電解廢液
第一生產線3 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸活化廢液
製程中定期排放之高濃度廢酸
第一生產線1 m36個月第二生產線14 m32星期
pH4-5SS100-150COD300-400Fe2+50-60
重鉻酸鹽廢液
不定期排放之重鉻酸鹽皮膜浸漬廢液
第一生產線1 m3次第二生產線19 m3次
pH1-2Cr(VI)50-60
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
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處理
流程
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
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處理程序控制要點
量水堰控制鉻系廢水量02 m3h酸鹼廢水量2 m3h以穩定廢水處理量並控制適當加藥量避免突
增處理單元之負荷
還原槽pH值調整於25-3之間ORP值調整於250-350 mV添加亞硫酸氫鈉溶液藉槽內攪拌設備均勻攪
拌促使六價鉻完全還原成三價鉻
第一pH調整槽pH值調整於70-80間作為第一階段
pH控制以穩定第二pH調整槽進流水質
第二pH調整槽pH值調整於9-10間添加CaCl2及NaOH溶液以使金屬離子形成金屬氫氧化物膠羽
凝集槽添加高分子助凝劑1-3 mgL 中和放流槽pH調整於7-8間
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
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某廠以鍍錫鉛及鍍銀流程進行電子工業之電鍍加工
污染特性
主要污染種類 污染來源 廢水量(m3day) 水質(mgL)
重金屬廢水
半導體導線架鍍錫鉛製程之電解水洗水及錫鉛電鍍水洗水發光二極體支架鍍銀製程之電解水洗水及鎳電鍍水洗水
100
pH＝4-10COD＝200SS＝100Cu＝10Ni＝10Pb＝3
氟系廢水半導體導線架鍍錫鉛製程之酸活化廢液及水洗水
10pH＝1-2COD＝100
氰系廢水
發光二極體支架鍍銀製程之氰化鈉活化廢液及水洗水以及銀電鍍水洗水
60
pH＝10-12COD＝200Ag＝2CN－＝25
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
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處理流程
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
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處理程序控制要點
氰系第一氧化槽加入NaOH調整pH於100-105加入
NaOClORP控制在400-500 mV進行第一階段氧化
氰系第二氧化槽加入H2SO4調整pH至85-87再加入
NaOCl使ORP在580-600 mV進行第二階段氧化
氟系反應槽由於廢水中氟離子濃度不高經加入NaOH調整
pH值至102及加入MgO溶液即有氟化物沉澱形成
中和槽加入NaOH調整pH值並提供OH-離子
混凝槽以PAC為混凝劑加藥量約400 mgL採空氣攪拌
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑05 mgL採漿葉慢速攪
拌
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
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某超大型多層印刷電路板廠PCB將銅箔基板上的銅面溶除並電
鍍處理等流程製出微細電子配線基板
污染特性主要污染種類 污染來源 廢水量 水質(mgL)化學銅廢液及廢水
鍍通孔之化學銅製程單元老化液及水洗排水
15 m3天 pH 9-11COD 250-400
Cu2+ 20-50
一般清洗廢水其他各製程單元中清洗工作物之連續性排放水
1900 m3天
pH 4-11COD 300-350
Cu2+ 1-10Pb2+ 1-3
顯像剝膜廢液及廢水
內外層顯像內外層剝膜及防焊綠漆顯像製程單元之老化液及水洗排水
165 m3天 pH 10-11COD 4000-7000
蝕刻廢液內層及外層蝕刻製程單元之老化液
2 m3天 pH1-13 Cu2+ 120000-150000
高濃度重金屬廢液
黑化鍍通孔及鍍銅製程單元之微蝕老化液及鍍銅廢液
55 m3天 pH lt1COD 1000-6000
Cu2+ 1500-70000
高濃度有機廢液黑化除膠渣鍍通孔及鍍銅製程單元之脫脂老化液
20 m3天 pH 1-12COD 5000-30000 Cu2+ 100-2000
剝錫鉛廢液 剝錫鉛製程單元之老化液 4 m3週 pH lt1COD 20000-25000
Pb2+ 10000-15000
其他廢液 其他製程單元之老化液 10 m3週 pH 1-13COD 100-2000 Cu2+ 50-2000
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-1)
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處理流程
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-2)
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處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
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某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
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處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
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工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
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物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
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生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
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SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
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(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
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生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
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三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
14
國內工業區聯合污水處理廠之設置目的即提供工業區內工廠廢水代處理之服務其處理容量常因應工廠產出不同製程廢水質與量所限因此營運管理法規嚴格要求納管之工廠廢水排放前必須加設廢水處理系統控制在符合納管標準尤其是主要事業工廠所含特異性有害二級生物處理程序之物質控制已成為影響聯合污水處理廠整體處理效能良窳之關鍵
因此由工業區內主要事業工廠廢水處理系統案例顯示其設廠時依規定提出合乎納管水質標準之水措計畫(需提供合理質量平衡計算)營運階段更應根據動態的水質水量妥善操作控制
尤其遇到微生物難分解特殊污染物一般考量藉由前處理系統化學程序去除相關之處理流程說明與加藥程序操作控制方式介紹如下
二工廠廢水處理程序控制操作問題1主要事業工廠廢水處理程序案例
15
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-1)以進口及國內廢紙為原料生產瓦楞芯紙
污染特性
處理流程
污染源 廢水名稱 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)
pH COD SS
抄紙機白水
濾布之濾水及清洗水
7000 7-78 1200-1500
900-1200
淨漿廢水漿料濃縮排水
500 7-8 1400-1600
100-200
16
處理程序控制要點
快混槽pH調整於75-80間添加混凝劑PAC約15 mgL
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑約1-3 mgL
加壓浮除槽操作壓力在56-58 kgcm2間迴
流比為20氣固比（AS）約在005 gg
氧化深渠添加適當NP營養劑FM為01-02 kg BODkg MLSS-d出口處之混合液DO為2-3 mgL
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-2)
17
棉毛及特多龍之混紡纖維紡織及染整程序
污染特性
處理程序控制要點
高色度廢水先經攔污pH調整化學混凝沉澱處理操
作pH在7-8PAC添加量800 mgLpolymer添加量15 mgL
第二活性污泥池之處理水再經化學混凝沉澱處理後始
予放流化學混凝單元之pH仍控制在7-8PAC及
polymer分別添加700 mgL及2 mgL
廢水名稱
廢水來源及特性 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)pH COD SS
高濃度
染整前處理精練單元含界面活性劑纖維碎屑等之廢水
2006-7 11000 190
高色度
染色單元第一缸排水及配製染料桶槽之清洗水含染料殘液助劑等
508-10 2100 85
一般染紗浸染單元之清洗水及廠區其他排放水
2750 6-7 600 45
案例二染整業廢水處理程序控制(2-1)
18
處理
流程
案例二染整業廢水處理程序控制(2-2)
19
污染
特性
某中型二重鎳-鉻製程為主的代工型電鍍工廠
廢水名稱 廢水來源及特性 廢水量 水質水質(mgLpH除外)
前處理廢水
製程中鹼電解及酸電解後之連續性清洗廢水
28 CMD pH1-13SS80-120COD120-250Fe2+10-45
含鎳廢水 製程中雙重鎳電鍍後之連續性清洗廢水及鎳鍍浴過濾機之清洗廢水
47 CMD pH3-4SS50-70COD45-80Fe2+10-45Ni2+20-55
鉻系廢水 鍍鉻後清洗廢水及整理鉻鍍槽清洗廢水
87 CMD pH3-4SS20-30Cr(VI)05-2
鹼電解廢液
前處理中定期排放之高濃度鹼電解廢液
第一生產線69 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸電解廢液
前處理中定期排放之高濃度酸電解廢液
第一生產線3 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸活化廢液
製程中定期排放之高濃度廢酸
第一生產線1 m36個月第二生產線14 m32星期
pH4-5SS100-150COD300-400Fe2+50-60
重鉻酸鹽廢液
不定期排放之重鉻酸鹽皮膜浸漬廢液
第一生產線1 m3次第二生產線19 m3次
pH1-2Cr(VI)50-60
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
20
處理
流程
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
21
處理程序控制要點
量水堰控制鉻系廢水量02 m3h酸鹼廢水量2 m3h以穩定廢水處理量並控制適當加藥量避免突
增處理單元之負荷
還原槽pH值調整於25-3之間ORP值調整於250-350 mV添加亞硫酸氫鈉溶液藉槽內攪拌設備均勻攪
拌促使六價鉻完全還原成三價鉻
第一pH調整槽pH值調整於70-80間作為第一階段
pH控制以穩定第二pH調整槽進流水質
第二pH調整槽pH值調整於9-10間添加CaCl2及NaOH溶液以使金屬離子形成金屬氫氧化物膠羽
凝集槽添加高分子助凝劑1-3 mgL 中和放流槽pH調整於7-8間
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
22
某廠以鍍錫鉛及鍍銀流程進行電子工業之電鍍加工
污染特性
主要污染種類 污染來源 廢水量(m3day) 水質(mgL)
重金屬廢水
半導體導線架鍍錫鉛製程之電解水洗水及錫鉛電鍍水洗水發光二極體支架鍍銀製程之電解水洗水及鎳電鍍水洗水
100
pH＝4-10COD＝200SS＝100Cu＝10Ni＝10Pb＝3
氟系廢水半導體導線架鍍錫鉛製程之酸活化廢液及水洗水
10pH＝1-2COD＝100
氰系廢水
發光二極體支架鍍銀製程之氰化鈉活化廢液及水洗水以及銀電鍍水洗水
60
pH＝10-12COD＝200Ag＝2CN－＝25
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
23
處理流程
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
24
處理程序控制要點
氰系第一氧化槽加入NaOH調整pH於100-105加入
NaOClORP控制在400-500 mV進行第一階段氧化
氰系第二氧化槽加入H2SO4調整pH至85-87再加入
NaOCl使ORP在580-600 mV進行第二階段氧化
氟系反應槽由於廢水中氟離子濃度不高經加入NaOH調整
pH值至102及加入MgO溶液即有氟化物沉澱形成
中和槽加入NaOH調整pH值並提供OH-離子
混凝槽以PAC為混凝劑加藥量約400 mgL採空氣攪拌
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑05 mgL採漿葉慢速攪
拌
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
25
某超大型多層印刷電路板廠PCB將銅箔基板上的銅面溶除並電
鍍處理等流程製出微細電子配線基板
污染特性主要污染種類 污染來源 廢水量 水質(mgL)化學銅廢液及廢水
鍍通孔之化學銅製程單元老化液及水洗排水
15 m3天 pH 9-11COD 250-400
Cu2+ 20-50
一般清洗廢水其他各製程單元中清洗工作物之連續性排放水
1900 m3天
pH 4-11COD 300-350
Cu2+ 1-10Pb2+ 1-3
顯像剝膜廢液及廢水
內外層顯像內外層剝膜及防焊綠漆顯像製程單元之老化液及水洗排水
165 m3天 pH 10-11COD 4000-7000
蝕刻廢液內層及外層蝕刻製程單元之老化液
2 m3天 pH1-13 Cu2+ 120000-150000
高濃度重金屬廢液
黑化鍍通孔及鍍銅製程單元之微蝕老化液及鍍銅廢液
55 m3天 pH lt1COD 1000-6000
Cu2+ 1500-70000
高濃度有機廢液黑化除膠渣鍍通孔及鍍銅製程單元之脫脂老化液
20 m3天 pH 1-12COD 5000-30000 Cu2+ 100-2000
剝錫鉛廢液 剝錫鉛製程單元之老化液 4 m3週 pH lt1COD 20000-25000
Pb2+ 10000-15000
其他廢液 其他製程單元之老化液 10 m3週 pH 1-13COD 100-2000 Cu2+ 50-2000
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-1)
26
處理流程
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-2)
27
處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
28
某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
29
處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
30
工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
32
物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
33
調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
15
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-1)以進口及國內廢紙為原料生產瓦楞芯紙
污染特性
處理流程
污染源 廢水名稱 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)
pH COD SS
抄紙機白水
濾布之濾水及清洗水
7000 7-78 1200-1500
900-1200
淨漿廢水漿料濃縮排水
500 7-8 1400-1600
100-200
16
處理程序控制要點
快混槽pH調整於75-80間添加混凝劑PAC約15 mgL
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑約1-3 mgL
加壓浮除槽操作壓力在56-58 kgcm2間迴
流比為20氣固比（AS）約在005 gg
氧化深渠添加適當NP營養劑FM為01-02 kg BODkg MLSS-d出口處之混合液DO為2-3 mgL
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-2)
17
棉毛及特多龍之混紡纖維紡織及染整程序
污染特性
處理程序控制要點
高色度廢水先經攔污pH調整化學混凝沉澱處理操
作pH在7-8PAC添加量800 mgLpolymer添加量15 mgL
第二活性污泥池之處理水再經化學混凝沉澱處理後始
予放流化學混凝單元之pH仍控制在7-8PAC及
polymer分別添加700 mgL及2 mgL
廢水名稱
廢水來源及特性 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)pH COD SS
高濃度
染整前處理精練單元含界面活性劑纖維碎屑等之廢水
2006-7 11000 190
高色度
染色單元第一缸排水及配製染料桶槽之清洗水含染料殘液助劑等
508-10 2100 85
一般染紗浸染單元之清洗水及廠區其他排放水
2750 6-7 600 45
案例二染整業廢水處理程序控制(2-1)
18
處理
流程
案例二染整業廢水處理程序控制(2-2)
19
污染
特性
某中型二重鎳-鉻製程為主的代工型電鍍工廠
廢水名稱 廢水來源及特性 廢水量 水質水質(mgLpH除外)
前處理廢水
製程中鹼電解及酸電解後之連續性清洗廢水
28 CMD pH1-13SS80-120COD120-250Fe2+10-45
含鎳廢水 製程中雙重鎳電鍍後之連續性清洗廢水及鎳鍍浴過濾機之清洗廢水
47 CMD pH3-4SS50-70COD45-80Fe2+10-45Ni2+20-55
鉻系廢水 鍍鉻後清洗廢水及整理鉻鍍槽清洗廢水
87 CMD pH3-4SS20-30Cr(VI)05-2
鹼電解廢液
前處理中定期排放之高濃度鹼電解廢液
第一生產線69 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸電解廢液
前處理中定期排放之高濃度酸電解廢液
第一生產線3 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸活化廢液
製程中定期排放之高濃度廢酸
第一生產線1 m36個月第二生產線14 m32星期
pH4-5SS100-150COD300-400Fe2+50-60
重鉻酸鹽廢液
不定期排放之重鉻酸鹽皮膜浸漬廢液
第一生產線1 m3次第二生產線19 m3次
pH1-2Cr(VI)50-60
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
20
處理
流程
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
21
處理程序控制要點
量水堰控制鉻系廢水量02 m3h酸鹼廢水量2 m3h以穩定廢水處理量並控制適當加藥量避免突
增處理單元之負荷
還原槽pH值調整於25-3之間ORP值調整於250-350 mV添加亞硫酸氫鈉溶液藉槽內攪拌設備均勻攪
拌促使六價鉻完全還原成三價鉻
第一pH調整槽pH值調整於70-80間作為第一階段
pH控制以穩定第二pH調整槽進流水質
第二pH調整槽pH值調整於9-10間添加CaCl2及NaOH溶液以使金屬離子形成金屬氫氧化物膠羽
凝集槽添加高分子助凝劑1-3 mgL 中和放流槽pH調整於7-8間
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
22
某廠以鍍錫鉛及鍍銀流程進行電子工業之電鍍加工
污染特性
主要污染種類 污染來源 廢水量(m3day) 水質(mgL)
重金屬廢水
半導體導線架鍍錫鉛製程之電解水洗水及錫鉛電鍍水洗水發光二極體支架鍍銀製程之電解水洗水及鎳電鍍水洗水
100
pH＝4-10COD＝200SS＝100Cu＝10Ni＝10Pb＝3
氟系廢水半導體導線架鍍錫鉛製程之酸活化廢液及水洗水
10pH＝1-2COD＝100
氰系廢水
發光二極體支架鍍銀製程之氰化鈉活化廢液及水洗水以及銀電鍍水洗水
60
pH＝10-12COD＝200Ag＝2CN－＝25
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
23
處理流程
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
24
處理程序控制要點
氰系第一氧化槽加入NaOH調整pH於100-105加入
NaOClORP控制在400-500 mV進行第一階段氧化
氰系第二氧化槽加入H2SO4調整pH至85-87再加入
NaOCl使ORP在580-600 mV進行第二階段氧化
氟系反應槽由於廢水中氟離子濃度不高經加入NaOH調整
pH值至102及加入MgO溶液即有氟化物沉澱形成
中和槽加入NaOH調整pH值並提供OH-離子
混凝槽以PAC為混凝劑加藥量約400 mgL採空氣攪拌
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑05 mgL採漿葉慢速攪
拌
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
25
某超大型多層印刷電路板廠PCB將銅箔基板上的銅面溶除並電
鍍處理等流程製出微細電子配線基板
污染特性主要污染種類 污染來源 廢水量 水質(mgL)化學銅廢液及廢水
鍍通孔之化學銅製程單元老化液及水洗排水
15 m3天 pH 9-11COD 250-400
Cu2+ 20-50
一般清洗廢水其他各製程單元中清洗工作物之連續性排放水
1900 m3天
pH 4-11COD 300-350
Cu2+ 1-10Pb2+ 1-3
顯像剝膜廢液及廢水
內外層顯像內外層剝膜及防焊綠漆顯像製程單元之老化液及水洗排水
165 m3天 pH 10-11COD 4000-7000
蝕刻廢液內層及外層蝕刻製程單元之老化液
2 m3天 pH1-13 Cu2+ 120000-150000
高濃度重金屬廢液
黑化鍍通孔及鍍銅製程單元之微蝕老化液及鍍銅廢液
55 m3天 pH lt1COD 1000-6000
Cu2+ 1500-70000
高濃度有機廢液黑化除膠渣鍍通孔及鍍銅製程單元之脫脂老化液
20 m3天 pH 1-12COD 5000-30000 Cu2+ 100-2000
剝錫鉛廢液 剝錫鉛製程單元之老化液 4 m3週 pH lt1COD 20000-25000
Pb2+ 10000-15000
其他廢液 其他製程單元之老化液 10 m3週 pH 1-13COD 100-2000 Cu2+ 50-2000
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-1)
26
處理流程
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-2)
27
處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
28
某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
29
處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
30
工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
32
物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
33
調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
16
處理程序控制要點
快混槽pH調整於75-80間添加混凝劑PAC約15 mgL
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑約1-3 mgL
加壓浮除槽操作壓力在56-58 kgcm2間迴
流比為20氣固比（AS）約在005 gg
氧化深渠添加適當NP營養劑FM為01-02 kg BODkg MLSS-d出口處之混合液DO為2-3 mgL
案例一造紙業廢水處理程序控制(2-2)
17
棉毛及特多龍之混紡纖維紡織及染整程序
污染特性
處理程序控制要點
高色度廢水先經攔污pH調整化學混凝沉澱處理操
作pH在7-8PAC添加量800 mgLpolymer添加量15 mgL
第二活性污泥池之處理水再經化學混凝沉澱處理後始
予放流化學混凝單元之pH仍控制在7-8PAC及
polymer分別添加700 mgL及2 mgL
廢水名稱
廢水來源及特性 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)pH COD SS
高濃度
染整前處理精練單元含界面活性劑纖維碎屑等之廢水
2006-7 11000 190
高色度
染色單元第一缸排水及配製染料桶槽之清洗水含染料殘液助劑等
508-10 2100 85
一般染紗浸染單元之清洗水及廠區其他排放水
2750 6-7 600 45
案例二染整業廢水處理程序控制(2-1)
18
處理
流程
案例二染整業廢水處理程序控制(2-2)
19
污染
特性
某中型二重鎳-鉻製程為主的代工型電鍍工廠
廢水名稱 廢水來源及特性 廢水量 水質水質(mgLpH除外)
前處理廢水
製程中鹼電解及酸電解後之連續性清洗廢水
28 CMD pH1-13SS80-120COD120-250Fe2+10-45
含鎳廢水 製程中雙重鎳電鍍後之連續性清洗廢水及鎳鍍浴過濾機之清洗廢水
47 CMD pH3-4SS50-70COD45-80Fe2+10-45Ni2+20-55
鉻系廢水 鍍鉻後清洗廢水及整理鉻鍍槽清洗廢水
87 CMD pH3-4SS20-30Cr(VI)05-2
鹼電解廢液
前處理中定期排放之高濃度鹼電解廢液
第一生產線69 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸電解廢液
前處理中定期排放之高濃度酸電解廢液
第一生產線3 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸活化廢液
製程中定期排放之高濃度廢酸
第一生產線1 m36個月第二生產線14 m32星期
pH4-5SS100-150COD300-400Fe2+50-60
重鉻酸鹽廢液
不定期排放之重鉻酸鹽皮膜浸漬廢液
第一生產線1 m3次第二生產線19 m3次
pH1-2Cr(VI)50-60
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
20
處理
流程
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
21
處理程序控制要點
量水堰控制鉻系廢水量02 m3h酸鹼廢水量2 m3h以穩定廢水處理量並控制適當加藥量避免突
增處理單元之負荷
還原槽pH值調整於25-3之間ORP值調整於250-350 mV添加亞硫酸氫鈉溶液藉槽內攪拌設備均勻攪
拌促使六價鉻完全還原成三價鉻
第一pH調整槽pH值調整於70-80間作為第一階段
pH控制以穩定第二pH調整槽進流水質
第二pH調整槽pH值調整於9-10間添加CaCl2及NaOH溶液以使金屬離子形成金屬氫氧化物膠羽
凝集槽添加高分子助凝劑1-3 mgL 中和放流槽pH調整於7-8間
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
22
某廠以鍍錫鉛及鍍銀流程進行電子工業之電鍍加工
污染特性
主要污染種類 污染來源 廢水量(m3day) 水質(mgL)
重金屬廢水
半導體導線架鍍錫鉛製程之電解水洗水及錫鉛電鍍水洗水發光二極體支架鍍銀製程之電解水洗水及鎳電鍍水洗水
100
pH＝4-10COD＝200SS＝100Cu＝10Ni＝10Pb＝3
氟系廢水半導體導線架鍍錫鉛製程之酸活化廢液及水洗水
10pH＝1-2COD＝100
氰系廢水
發光二極體支架鍍銀製程之氰化鈉活化廢液及水洗水以及銀電鍍水洗水
60
pH＝10-12COD＝200Ag＝2CN－＝25
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
23
處理流程
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
24
處理程序控制要點
氰系第一氧化槽加入NaOH調整pH於100-105加入
NaOClORP控制在400-500 mV進行第一階段氧化
氰系第二氧化槽加入H2SO4調整pH至85-87再加入
NaOCl使ORP在580-600 mV進行第二階段氧化
氟系反應槽由於廢水中氟離子濃度不高經加入NaOH調整
pH值至102及加入MgO溶液即有氟化物沉澱形成
中和槽加入NaOH調整pH值並提供OH-離子
混凝槽以PAC為混凝劑加藥量約400 mgL採空氣攪拌
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑05 mgL採漿葉慢速攪
拌
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
25
某超大型多層印刷電路板廠PCB將銅箔基板上的銅面溶除並電
鍍處理等流程製出微細電子配線基板
污染特性主要污染種類 污染來源 廢水量 水質(mgL)化學銅廢液及廢水
鍍通孔之化學銅製程單元老化液及水洗排水
15 m3天 pH 9-11COD 250-400
Cu2+ 20-50
一般清洗廢水其他各製程單元中清洗工作物之連續性排放水
1900 m3天
pH 4-11COD 300-350
Cu2+ 1-10Pb2+ 1-3
顯像剝膜廢液及廢水
內外層顯像內外層剝膜及防焊綠漆顯像製程單元之老化液及水洗排水
165 m3天 pH 10-11COD 4000-7000
蝕刻廢液內層及外層蝕刻製程單元之老化液
2 m3天 pH1-13 Cu2+ 120000-150000
高濃度重金屬廢液
黑化鍍通孔及鍍銅製程單元之微蝕老化液及鍍銅廢液
55 m3天 pH lt1COD 1000-6000
Cu2+ 1500-70000
高濃度有機廢液黑化除膠渣鍍通孔及鍍銅製程單元之脫脂老化液
20 m3天 pH 1-12COD 5000-30000 Cu2+ 100-2000
剝錫鉛廢液 剝錫鉛製程單元之老化液 4 m3週 pH lt1COD 20000-25000
Pb2+ 10000-15000
其他廢液 其他製程單元之老化液 10 m3週 pH 1-13COD 100-2000 Cu2+ 50-2000
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-1)
26
處理流程
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-2)
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處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
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某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
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處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
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工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
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物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
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生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
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SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
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100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
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30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
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(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
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曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
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生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
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三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
17
棉毛及特多龍之混紡纖維紡織及染整程序
污染特性
處理程序控制要點
高色度廢水先經攔污pH調整化學混凝沉澱處理操
作pH在7-8PAC添加量800 mgLpolymer添加量15 mgL
第二活性污泥池之處理水再經化學混凝沉澱處理後始
予放流化學混凝單元之pH仍控制在7-8PAC及
polymer分別添加700 mgL及2 mgL
廢水名稱
廢水來源及特性 廢水量(CMD)
水質(mgLpH除外)pH COD SS
高濃度
染整前處理精練單元含界面活性劑纖維碎屑等之廢水
2006-7 11000 190
高色度
染色單元第一缸排水及配製染料桶槽之清洗水含染料殘液助劑等
508-10 2100 85
一般染紗浸染單元之清洗水及廠區其他排放水
2750 6-7 600 45
案例二染整業廢水處理程序控制(2-1)
18
處理
流程
案例二染整業廢水處理程序控制(2-2)
19
污染
特性
某中型二重鎳-鉻製程為主的代工型電鍍工廠
廢水名稱 廢水來源及特性 廢水量 水質水質(mgLpH除外)
前處理廢水
製程中鹼電解及酸電解後之連續性清洗廢水
28 CMD pH1-13SS80-120COD120-250Fe2+10-45
含鎳廢水 製程中雙重鎳電鍍後之連續性清洗廢水及鎳鍍浴過濾機之清洗廢水
47 CMD pH3-4SS50-70COD45-80Fe2+10-45Ni2+20-55
鉻系廢水 鍍鉻後清洗廢水及整理鉻鍍槽清洗廢水
87 CMD pH3-4SS20-30Cr(VI)05-2
鹼電解廢液
前處理中定期排放之高濃度鹼電解廢液
第一生產線69 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸電解廢液
前處理中定期排放之高濃度酸電解廢液
第一生產線3 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸活化廢液
製程中定期排放之高濃度廢酸
第一生產線1 m36個月第二生產線14 m32星期
pH4-5SS100-150COD300-400Fe2+50-60
重鉻酸鹽廢液
不定期排放之重鉻酸鹽皮膜浸漬廢液
第一生產線1 m3次第二生產線19 m3次
pH1-2Cr(VI)50-60
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
20
處理
流程
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
21
處理程序控制要點
量水堰控制鉻系廢水量02 m3h酸鹼廢水量2 m3h以穩定廢水處理量並控制適當加藥量避免突
增處理單元之負荷
還原槽pH值調整於25-3之間ORP值調整於250-350 mV添加亞硫酸氫鈉溶液藉槽內攪拌設備均勻攪
拌促使六價鉻完全還原成三價鉻
第一pH調整槽pH值調整於70-80間作為第一階段
pH控制以穩定第二pH調整槽進流水質
第二pH調整槽pH值調整於9-10間添加CaCl2及NaOH溶液以使金屬離子形成金屬氫氧化物膠羽
凝集槽添加高分子助凝劑1-3 mgL 中和放流槽pH調整於7-8間
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
22
某廠以鍍錫鉛及鍍銀流程進行電子工業之電鍍加工
污染特性
主要污染種類 污染來源 廢水量(m3day) 水質(mgL)
重金屬廢水
半導體導線架鍍錫鉛製程之電解水洗水及錫鉛電鍍水洗水發光二極體支架鍍銀製程之電解水洗水及鎳電鍍水洗水
100
pH＝4-10COD＝200SS＝100Cu＝10Ni＝10Pb＝3
氟系廢水半導體導線架鍍錫鉛製程之酸活化廢液及水洗水
10pH＝1-2COD＝100
氰系廢水
發光二極體支架鍍銀製程之氰化鈉活化廢液及水洗水以及銀電鍍水洗水
60
pH＝10-12COD＝200Ag＝2CN－＝25
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
23
處理流程
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
24
處理程序控制要點
氰系第一氧化槽加入NaOH調整pH於100-105加入
NaOClORP控制在400-500 mV進行第一階段氧化
氰系第二氧化槽加入H2SO4調整pH至85-87再加入
NaOCl使ORP在580-600 mV進行第二階段氧化
氟系反應槽由於廢水中氟離子濃度不高經加入NaOH調整
pH值至102及加入MgO溶液即有氟化物沉澱形成
中和槽加入NaOH調整pH值並提供OH-離子
混凝槽以PAC為混凝劑加藥量約400 mgL採空氣攪拌
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑05 mgL採漿葉慢速攪
拌
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
25
某超大型多層印刷電路板廠PCB將銅箔基板上的銅面溶除並電
鍍處理等流程製出微細電子配線基板
污染特性主要污染種類 污染來源 廢水量 水質(mgL)化學銅廢液及廢水
鍍通孔之化學銅製程單元老化液及水洗排水
15 m3天 pH 9-11COD 250-400
Cu2+ 20-50
一般清洗廢水其他各製程單元中清洗工作物之連續性排放水
1900 m3天
pH 4-11COD 300-350
Cu2+ 1-10Pb2+ 1-3
顯像剝膜廢液及廢水
內外層顯像內外層剝膜及防焊綠漆顯像製程單元之老化液及水洗排水
165 m3天 pH 10-11COD 4000-7000
蝕刻廢液內層及外層蝕刻製程單元之老化液
2 m3天 pH1-13 Cu2+ 120000-150000
高濃度重金屬廢液
黑化鍍通孔及鍍銅製程單元之微蝕老化液及鍍銅廢液
55 m3天 pH lt1COD 1000-6000
Cu2+ 1500-70000
高濃度有機廢液黑化除膠渣鍍通孔及鍍銅製程單元之脫脂老化液
20 m3天 pH 1-12COD 5000-30000 Cu2+ 100-2000
剝錫鉛廢液 剝錫鉛製程單元之老化液 4 m3週 pH lt1COD 20000-25000
Pb2+ 10000-15000
其他廢液 其他製程單元之老化液 10 m3週 pH 1-13COD 100-2000 Cu2+ 50-2000
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-1)
26
處理流程
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-2)
27
處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
28
某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
29
處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
30
工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
32
物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
33
調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
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生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
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曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
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生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
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三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
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廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
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廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
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曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
18
處理
流程
案例二染整業廢水處理程序控制(2-2)
19
污染
特性
某中型二重鎳-鉻製程為主的代工型電鍍工廠
廢水名稱 廢水來源及特性 廢水量 水質水質(mgLpH除外)
前處理廢水
製程中鹼電解及酸電解後之連續性清洗廢水
28 CMD pH1-13SS80-120COD120-250Fe2+10-45
含鎳廢水 製程中雙重鎳電鍍後之連續性清洗廢水及鎳鍍浴過濾機之清洗廢水
47 CMD pH3-4SS50-70COD45-80Fe2+10-45Ni2+20-55
鉻系廢水 鍍鉻後清洗廢水及整理鉻鍍槽清洗廢水
87 CMD pH3-4SS20-30Cr(VI)05-2
鹼電解廢液
前處理中定期排放之高濃度鹼電解廢液
第一生產線69 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸電解廢液
前處理中定期排放之高濃度酸電解廢液
第一生產線3 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸活化廢液
製程中定期排放之高濃度廢酸
第一生產線1 m36個月第二生產線14 m32星期
pH4-5SS100-150COD300-400Fe2+50-60
重鉻酸鹽廢液
不定期排放之重鉻酸鹽皮膜浸漬廢液
第一生產線1 m3次第二生產線19 m3次
pH1-2Cr(VI)50-60
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
20
處理
流程
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
21
處理程序控制要點
量水堰控制鉻系廢水量02 m3h酸鹼廢水量2 m3h以穩定廢水處理量並控制適當加藥量避免突
增處理單元之負荷
還原槽pH值調整於25-3之間ORP值調整於250-350 mV添加亞硫酸氫鈉溶液藉槽內攪拌設備均勻攪
拌促使六價鉻完全還原成三價鉻
第一pH調整槽pH值調整於70-80間作為第一階段
pH控制以穩定第二pH調整槽進流水質
第二pH調整槽pH值調整於9-10間添加CaCl2及NaOH溶液以使金屬離子形成金屬氫氧化物膠羽
凝集槽添加高分子助凝劑1-3 mgL 中和放流槽pH調整於7-8間
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
22
某廠以鍍錫鉛及鍍銀流程進行電子工業之電鍍加工
污染特性
主要污染種類 污染來源 廢水量(m3day) 水質(mgL)
重金屬廢水
半導體導線架鍍錫鉛製程之電解水洗水及錫鉛電鍍水洗水發光二極體支架鍍銀製程之電解水洗水及鎳電鍍水洗水
100
pH＝4-10COD＝200SS＝100Cu＝10Ni＝10Pb＝3
氟系廢水半導體導線架鍍錫鉛製程之酸活化廢液及水洗水
10pH＝1-2COD＝100
氰系廢水
發光二極體支架鍍銀製程之氰化鈉活化廢液及水洗水以及銀電鍍水洗水
60
pH＝10-12COD＝200Ag＝2CN－＝25
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
23
處理流程
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
24
處理程序控制要點
氰系第一氧化槽加入NaOH調整pH於100-105加入
NaOClORP控制在400-500 mV進行第一階段氧化
氰系第二氧化槽加入H2SO4調整pH至85-87再加入
NaOCl使ORP在580-600 mV進行第二階段氧化
氟系反應槽由於廢水中氟離子濃度不高經加入NaOH調整
pH值至102及加入MgO溶液即有氟化物沉澱形成
中和槽加入NaOH調整pH值並提供OH-離子
混凝槽以PAC為混凝劑加藥量約400 mgL採空氣攪拌
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑05 mgL採漿葉慢速攪
拌
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
25
某超大型多層印刷電路板廠PCB將銅箔基板上的銅面溶除並電
鍍處理等流程製出微細電子配線基板
污染特性主要污染種類 污染來源 廢水量 水質(mgL)化學銅廢液及廢水
鍍通孔之化學銅製程單元老化液及水洗排水
15 m3天 pH 9-11COD 250-400
Cu2+ 20-50
一般清洗廢水其他各製程單元中清洗工作物之連續性排放水
1900 m3天
pH 4-11COD 300-350
Cu2+ 1-10Pb2+ 1-3
顯像剝膜廢液及廢水
內外層顯像內外層剝膜及防焊綠漆顯像製程單元之老化液及水洗排水
165 m3天 pH 10-11COD 4000-7000
蝕刻廢液內層及外層蝕刻製程單元之老化液
2 m3天 pH1-13 Cu2+ 120000-150000
高濃度重金屬廢液
黑化鍍通孔及鍍銅製程單元之微蝕老化液及鍍銅廢液
55 m3天 pH lt1COD 1000-6000
Cu2+ 1500-70000
高濃度有機廢液黑化除膠渣鍍通孔及鍍銅製程單元之脫脂老化液
20 m3天 pH 1-12COD 5000-30000 Cu2+ 100-2000
剝錫鉛廢液 剝錫鉛製程單元之老化液 4 m3週 pH lt1COD 20000-25000
Pb2+ 10000-15000
其他廢液 其他製程單元之老化液 10 m3週 pH 1-13COD 100-2000 Cu2+ 50-2000
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-1)
26
處理流程
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-2)
27
處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
28
某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
29
處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
30
工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
32
物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
33
調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
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生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
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廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
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廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
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廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
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項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
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廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
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調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
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生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
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化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
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四處理現況功能查核與操作參數檢驗
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藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
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調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
19
污染
特性
某中型二重鎳-鉻製程為主的代工型電鍍工廠
廢水名稱 廢水來源及特性 廢水量 水質水質(mgLpH除外)
前處理廢水
製程中鹼電解及酸電解後之連續性清洗廢水
28 CMD pH1-13SS80-120COD120-250Fe2+10-45
含鎳廢水 製程中雙重鎳電鍍後之連續性清洗廢水及鎳鍍浴過濾機之清洗廢水
47 CMD pH3-4SS50-70COD45-80Fe2+10-45Ni2+20-55
鉻系廢水 鍍鉻後清洗廢水及整理鉻鍍槽清洗廢水
87 CMD pH3-4SS20-30Cr(VI)05-2
鹼電解廢液
前處理中定期排放之高濃度鹼電解廢液
第一生產線69 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸電解廢液
前處理中定期排放之高濃度酸電解廢液
第一生產線3 m36個月第二生產線29 m35個月
pH8-9SS150-200COD450-550Fe2+60-80
酸活化廢液
製程中定期排放之高濃度廢酸
第一生產線1 m36個月第二生產線14 m32星期
pH4-5SS100-150COD300-400Fe2+50-60
重鉻酸鹽廢液
不定期排放之重鉻酸鹽皮膜浸漬廢液
第一生產線1 m3次第二生產線19 m3次
pH1-2Cr(VI)50-60
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
20
處理
流程
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
21
處理程序控制要點
量水堰控制鉻系廢水量02 m3h酸鹼廢水量2 m3h以穩定廢水處理量並控制適當加藥量避免突
增處理單元之負荷
還原槽pH值調整於25-3之間ORP值調整於250-350 mV添加亞硫酸氫鈉溶液藉槽內攪拌設備均勻攪
拌促使六價鉻完全還原成三價鉻
第一pH調整槽pH值調整於70-80間作為第一階段
pH控制以穩定第二pH調整槽進流水質
第二pH調整槽pH值調整於9-10間添加CaCl2及NaOH溶液以使金屬離子形成金屬氫氧化物膠羽
凝集槽添加高分子助凝劑1-3 mgL 中和放流槽pH調整於7-8間
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
22
某廠以鍍錫鉛及鍍銀流程進行電子工業之電鍍加工
污染特性
主要污染種類 污染來源 廢水量(m3day) 水質(mgL)
重金屬廢水
半導體導線架鍍錫鉛製程之電解水洗水及錫鉛電鍍水洗水發光二極體支架鍍銀製程之電解水洗水及鎳電鍍水洗水
100
pH＝4-10COD＝200SS＝100Cu＝10Ni＝10Pb＝3
氟系廢水半導體導線架鍍錫鉛製程之酸活化廢液及水洗水
10pH＝1-2COD＝100
氰系廢水
發光二極體支架鍍銀製程之氰化鈉活化廢液及水洗水以及銀電鍍水洗水
60
pH＝10-12COD＝200Ag＝2CN－＝25
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
23
處理流程
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
24
處理程序控制要點
氰系第一氧化槽加入NaOH調整pH於100-105加入
NaOClORP控制在400-500 mV進行第一階段氧化
氰系第二氧化槽加入H2SO4調整pH至85-87再加入
NaOCl使ORP在580-600 mV進行第二階段氧化
氟系反應槽由於廢水中氟離子濃度不高經加入NaOH調整
pH值至102及加入MgO溶液即有氟化物沉澱形成
中和槽加入NaOH調整pH值並提供OH-離子
混凝槽以PAC為混凝劑加藥量約400 mgL採空氣攪拌
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑05 mgL採漿葉慢速攪
拌
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
25
某超大型多層印刷電路板廠PCB將銅箔基板上的銅面溶除並電
鍍處理等流程製出微細電子配線基板
污染特性主要污染種類 污染來源 廢水量 水質(mgL)化學銅廢液及廢水
鍍通孔之化學銅製程單元老化液及水洗排水
15 m3天 pH 9-11COD 250-400
Cu2+ 20-50
一般清洗廢水其他各製程單元中清洗工作物之連續性排放水
1900 m3天
pH 4-11COD 300-350
Cu2+ 1-10Pb2+ 1-3
顯像剝膜廢液及廢水
內外層顯像內外層剝膜及防焊綠漆顯像製程單元之老化液及水洗排水
165 m3天 pH 10-11COD 4000-7000
蝕刻廢液內層及外層蝕刻製程單元之老化液
2 m3天 pH1-13 Cu2+ 120000-150000
高濃度重金屬廢液
黑化鍍通孔及鍍銅製程單元之微蝕老化液及鍍銅廢液
55 m3天 pH lt1COD 1000-6000
Cu2+ 1500-70000
高濃度有機廢液黑化除膠渣鍍通孔及鍍銅製程單元之脫脂老化液
20 m3天 pH 1-12COD 5000-30000 Cu2+ 100-2000
剝錫鉛廢液 剝錫鉛製程單元之老化液 4 m3週 pH lt1COD 20000-25000
Pb2+ 10000-15000
其他廢液 其他製程單元之老化液 10 m3週 pH 1-13COD 100-2000 Cu2+ 50-2000
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-1)
26
處理流程
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-2)
27
處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
28
某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
29
處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
30
工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
32
物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
33
調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
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廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
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調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
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生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
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化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
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五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
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報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
20
處理
流程
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
21
處理程序控制要點
量水堰控制鉻系廢水量02 m3h酸鹼廢水量2 m3h以穩定廢水處理量並控制適當加藥量避免突
增處理單元之負荷
還原槽pH值調整於25-3之間ORP值調整於250-350 mV添加亞硫酸氫鈉溶液藉槽內攪拌設備均勻攪
拌促使六價鉻完全還原成三價鉻
第一pH調整槽pH值調整於70-80間作為第一階段
pH控制以穩定第二pH調整槽進流水質
第二pH調整槽pH值調整於9-10間添加CaCl2及NaOH溶液以使金屬離子形成金屬氫氧化物膠羽
凝集槽添加高分子助凝劑1-3 mgL 中和放流槽pH調整於7-8間
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
22
某廠以鍍錫鉛及鍍銀流程進行電子工業之電鍍加工
污染特性
主要污染種類 污染來源 廢水量(m3day) 水質(mgL)
重金屬廢水
半導體導線架鍍錫鉛製程之電解水洗水及錫鉛電鍍水洗水發光二極體支架鍍銀製程之電解水洗水及鎳電鍍水洗水
100
pH＝4-10COD＝200SS＝100Cu＝10Ni＝10Pb＝3
氟系廢水半導體導線架鍍錫鉛製程之酸活化廢液及水洗水
10pH＝1-2COD＝100
氰系廢水
發光二極體支架鍍銀製程之氰化鈉活化廢液及水洗水以及銀電鍍水洗水
60
pH＝10-12COD＝200Ag＝2CN－＝25
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
23
處理流程
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
24
處理程序控制要點
氰系第一氧化槽加入NaOH調整pH於100-105加入
NaOClORP控制在400-500 mV進行第一階段氧化
氰系第二氧化槽加入H2SO4調整pH至85-87再加入
NaOCl使ORP在580-600 mV進行第二階段氧化
氟系反應槽由於廢水中氟離子濃度不高經加入NaOH調整
pH值至102及加入MgO溶液即有氟化物沉澱形成
中和槽加入NaOH調整pH值並提供OH-離子
混凝槽以PAC為混凝劑加藥量約400 mgL採空氣攪拌
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑05 mgL採漿葉慢速攪
拌
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
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某超大型多層印刷電路板廠PCB將銅箔基板上的銅面溶除並電
鍍處理等流程製出微細電子配線基板
污染特性主要污染種類 污染來源 廢水量 水質(mgL)化學銅廢液及廢水
鍍通孔之化學銅製程單元老化液及水洗排水
15 m3天 pH 9-11COD 250-400
Cu2+ 20-50
一般清洗廢水其他各製程單元中清洗工作物之連續性排放水
1900 m3天
pH 4-11COD 300-350
Cu2+ 1-10Pb2+ 1-3
顯像剝膜廢液及廢水
內外層顯像內外層剝膜及防焊綠漆顯像製程單元之老化液及水洗排水
165 m3天 pH 10-11COD 4000-7000
蝕刻廢液內層及外層蝕刻製程單元之老化液
2 m3天 pH1-13 Cu2+ 120000-150000
高濃度重金屬廢液
黑化鍍通孔及鍍銅製程單元之微蝕老化液及鍍銅廢液
55 m3天 pH lt1COD 1000-6000
Cu2+ 1500-70000
高濃度有機廢液黑化除膠渣鍍通孔及鍍銅製程單元之脫脂老化液
20 m3天 pH 1-12COD 5000-30000 Cu2+ 100-2000
剝錫鉛廢液 剝錫鉛製程單元之老化液 4 m3週 pH lt1COD 20000-25000
Pb2+ 10000-15000
其他廢液 其他製程單元之老化液 10 m3週 pH 1-13COD 100-2000 Cu2+ 50-2000
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-1)
26
處理流程
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-2)
27
處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
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某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
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處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
30
工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
32
物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
33
調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
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(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
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生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
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三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
21
處理程序控制要點
量水堰控制鉻系廢水量02 m3h酸鹼廢水量2 m3h以穩定廢水處理量並控制適當加藥量避免突
增處理單元之負荷
還原槽pH值調整於25-3之間ORP值調整於250-350 mV添加亞硫酸氫鈉溶液藉槽內攪拌設備均勻攪
拌促使六價鉻完全還原成三價鉻
第一pH調整槽pH值調整於70-80間作為第一階段
pH控制以穩定第二pH調整槽進流水質
第二pH調整槽pH值調整於9-10間添加CaCl2及NaOH溶液以使金屬離子形成金屬氫氧化物膠羽
凝集槽添加高分子助凝劑1-3 mgL 中和放流槽pH調整於7-8間
案例三金屬電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
22
某廠以鍍錫鉛及鍍銀流程進行電子工業之電鍍加工
污染特性
主要污染種類 污染來源 廢水量(m3day) 水質(mgL)
重金屬廢水
半導體導線架鍍錫鉛製程之電解水洗水及錫鉛電鍍水洗水發光二極體支架鍍銀製程之電解水洗水及鎳電鍍水洗水
100
pH＝4-10COD＝200SS＝100Cu＝10Ni＝10Pb＝3
氟系廢水半導體導線架鍍錫鉛製程之酸活化廢液及水洗水
10pH＝1-2COD＝100
氰系廢水
發光二極體支架鍍銀製程之氰化鈉活化廢液及水洗水以及銀電鍍水洗水
60
pH＝10-12COD＝200Ag＝2CN－＝25
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
23
處理流程
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
24
處理程序控制要點
氰系第一氧化槽加入NaOH調整pH於100-105加入
NaOClORP控制在400-500 mV進行第一階段氧化
氰系第二氧化槽加入H2SO4調整pH至85-87再加入
NaOCl使ORP在580-600 mV進行第二階段氧化
氟系反應槽由於廢水中氟離子濃度不高經加入NaOH調整
pH值至102及加入MgO溶液即有氟化物沉澱形成
中和槽加入NaOH調整pH值並提供OH-離子
混凝槽以PAC為混凝劑加藥量約400 mgL採空氣攪拌
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑05 mgL採漿葉慢速攪
拌
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
25
某超大型多層印刷電路板廠PCB將銅箔基板上的銅面溶除並電
鍍處理等流程製出微細電子配線基板
污染特性主要污染種類 污染來源 廢水量 水質(mgL)化學銅廢液及廢水
鍍通孔之化學銅製程單元老化液及水洗排水
15 m3天 pH 9-11COD 250-400
Cu2+ 20-50
一般清洗廢水其他各製程單元中清洗工作物之連續性排放水
1900 m3天
pH 4-11COD 300-350
Cu2+ 1-10Pb2+ 1-3
顯像剝膜廢液及廢水
內外層顯像內外層剝膜及防焊綠漆顯像製程單元之老化液及水洗排水
165 m3天 pH 10-11COD 4000-7000
蝕刻廢液內層及外層蝕刻製程單元之老化液
2 m3天 pH1-13 Cu2+ 120000-150000
高濃度重金屬廢液
黑化鍍通孔及鍍銅製程單元之微蝕老化液及鍍銅廢液
55 m3天 pH lt1COD 1000-6000
Cu2+ 1500-70000
高濃度有機廢液黑化除膠渣鍍通孔及鍍銅製程單元之脫脂老化液
20 m3天 pH 1-12COD 5000-30000 Cu2+ 100-2000
剝錫鉛廢液 剝錫鉛製程單元之老化液 4 m3週 pH lt1COD 20000-25000
Pb2+ 10000-15000
其他廢液 其他製程單元之老化液 10 m3週 pH 1-13COD 100-2000 Cu2+ 50-2000
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-1)
26
處理流程
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-2)
27
處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
28
某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
29
處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
30
工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
32
物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
33
調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
22
某廠以鍍錫鉛及鍍銀流程進行電子工業之電鍍加工
污染特性
主要污染種類 污染來源 廢水量(m3day) 水質(mgL)
重金屬廢水
半導體導線架鍍錫鉛製程之電解水洗水及錫鉛電鍍水洗水發光二極體支架鍍銀製程之電解水洗水及鎳電鍍水洗水
100
pH＝4-10COD＝200SS＝100Cu＝10Ni＝10Pb＝3
氟系廢水半導體導線架鍍錫鉛製程之酸活化廢液及水洗水
10pH＝1-2COD＝100
氰系廢水
發光二極體支架鍍銀製程之氰化鈉活化廢液及水洗水以及銀電鍍水洗水
60
pH＝10-12COD＝200Ag＝2CN－＝25
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-1)
23
處理流程
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
24
處理程序控制要點
氰系第一氧化槽加入NaOH調整pH於100-105加入
NaOClORP控制在400-500 mV進行第一階段氧化
氰系第二氧化槽加入H2SO4調整pH至85-87再加入
NaOCl使ORP在580-600 mV進行第二階段氧化
氟系反應槽由於廢水中氟離子濃度不高經加入NaOH調整
pH值至102及加入MgO溶液即有氟化物沉澱形成
中和槽加入NaOH調整pH值並提供OH-離子
混凝槽以PAC為混凝劑加藥量約400 mgL採空氣攪拌
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑05 mgL採漿葉慢速攪
拌
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
25
某超大型多層印刷電路板廠PCB將銅箔基板上的銅面溶除並電
鍍處理等流程製出微細電子配線基板
污染特性主要污染種類 污染來源 廢水量 水質(mgL)化學銅廢液及廢水
鍍通孔之化學銅製程單元老化液及水洗排水
15 m3天 pH 9-11COD 250-400
Cu2+ 20-50
一般清洗廢水其他各製程單元中清洗工作物之連續性排放水
1900 m3天
pH 4-11COD 300-350
Cu2+ 1-10Pb2+ 1-3
顯像剝膜廢液及廢水
內外層顯像內外層剝膜及防焊綠漆顯像製程單元之老化液及水洗排水
165 m3天 pH 10-11COD 4000-7000
蝕刻廢液內層及外層蝕刻製程單元之老化液
2 m3天 pH1-13 Cu2+ 120000-150000
高濃度重金屬廢液
黑化鍍通孔及鍍銅製程單元之微蝕老化液及鍍銅廢液
55 m3天 pH lt1COD 1000-6000
Cu2+ 1500-70000
高濃度有機廢液黑化除膠渣鍍通孔及鍍銅製程單元之脫脂老化液
20 m3天 pH 1-12COD 5000-30000 Cu2+ 100-2000
剝錫鉛廢液 剝錫鉛製程單元之老化液 4 m3週 pH lt1COD 20000-25000
Pb2+ 10000-15000
其他廢液 其他製程單元之老化液 10 m3週 pH 1-13COD 100-2000 Cu2+ 50-2000
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-1)
26
處理流程
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-2)
27
處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
28
某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
29
處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
30
工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
32
物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
33
調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
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30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
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(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
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曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
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生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
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廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
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廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
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廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
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曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
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項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
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監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
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廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
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調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
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生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
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化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
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四處理現況功能查核與操作參數檢驗
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藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
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調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
23
處理流程
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-2)
24
處理程序控制要點
氰系第一氧化槽加入NaOH調整pH於100-105加入
NaOClORP控制在400-500 mV進行第一階段氧化
氰系第二氧化槽加入H2SO4調整pH至85-87再加入
NaOCl使ORP在580-600 mV進行第二階段氧化
氟系反應槽由於廢水中氟離子濃度不高經加入NaOH調整
pH值至102及加入MgO溶液即有氟化物沉澱形成
中和槽加入NaOH調整pH值並提供OH-離子
混凝槽以PAC為混凝劑加藥量約400 mgL採空氣攪拌
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑05 mgL採漿葉慢速攪
拌
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
25
某超大型多層印刷電路板廠PCB將銅箔基板上的銅面溶除並電
鍍處理等流程製出微細電子配線基板
污染特性主要污染種類 污染來源 廢水量 水質(mgL)化學銅廢液及廢水
鍍通孔之化學銅製程單元老化液及水洗排水
15 m3天 pH 9-11COD 250-400
Cu2+ 20-50
一般清洗廢水其他各製程單元中清洗工作物之連續性排放水
1900 m3天
pH 4-11COD 300-350
Cu2+ 1-10Pb2+ 1-3
顯像剝膜廢液及廢水
內外層顯像內外層剝膜及防焊綠漆顯像製程單元之老化液及水洗排水
165 m3天 pH 10-11COD 4000-7000
蝕刻廢液內層及外層蝕刻製程單元之老化液
2 m3天 pH1-13 Cu2+ 120000-150000
高濃度重金屬廢液
黑化鍍通孔及鍍銅製程單元之微蝕老化液及鍍銅廢液
55 m3天 pH lt1COD 1000-6000
Cu2+ 1500-70000
高濃度有機廢液黑化除膠渣鍍通孔及鍍銅製程單元之脫脂老化液
20 m3天 pH 1-12COD 5000-30000 Cu2+ 100-2000
剝錫鉛廢液 剝錫鉛製程單元之老化液 4 m3週 pH lt1COD 20000-25000
Pb2+ 10000-15000
其他廢液 其他製程單元之老化液 10 m3週 pH 1-13COD 100-2000 Cu2+ 50-2000
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-1)
26
處理流程
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-2)
27
處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
28
某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
29
處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
30
工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
32
物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
33
調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
24
處理程序控制要點
氰系第一氧化槽加入NaOH調整pH於100-105加入
NaOClORP控制在400-500 mV進行第一階段氧化
氰系第二氧化槽加入H2SO4調整pH至85-87再加入
NaOCl使ORP在580-600 mV進行第二階段氧化
氟系反應槽由於廢水中氟離子濃度不高經加入NaOH調整
pH值至102及加入MgO溶液即有氟化物沉澱形成
中和槽加入NaOH調整pH值並提供OH-離子
混凝槽以PAC為混凝劑加藥量約400 mgL採空氣攪拌
膠凝槽添加陰離子型高分子助凝劑05 mgL採漿葉慢速攪
拌
案例四電子電鍍業廢水處理程序控制(3-3)
25
某超大型多層印刷電路板廠PCB將銅箔基板上的銅面溶除並電
鍍處理等流程製出微細電子配線基板
污染特性主要污染種類 污染來源 廢水量 水質(mgL)化學銅廢液及廢水
鍍通孔之化學銅製程單元老化液及水洗排水
15 m3天 pH 9-11COD 250-400
Cu2+ 20-50
一般清洗廢水其他各製程單元中清洗工作物之連續性排放水
1900 m3天
pH 4-11COD 300-350
Cu2+ 1-10Pb2+ 1-3
顯像剝膜廢液及廢水
內外層顯像內外層剝膜及防焊綠漆顯像製程單元之老化液及水洗排水
165 m3天 pH 10-11COD 4000-7000
蝕刻廢液內層及外層蝕刻製程單元之老化液
2 m3天 pH1-13 Cu2+ 120000-150000
高濃度重金屬廢液
黑化鍍通孔及鍍銅製程單元之微蝕老化液及鍍銅廢液
55 m3天 pH lt1COD 1000-6000
Cu2+ 1500-70000
高濃度有機廢液黑化除膠渣鍍通孔及鍍銅製程單元之脫脂老化液
20 m3天 pH 1-12COD 5000-30000 Cu2+ 100-2000
剝錫鉛廢液 剝錫鉛製程單元之老化液 4 m3週 pH lt1COD 20000-25000
Pb2+ 10000-15000
其他廢液 其他製程單元之老化液 10 m3週 pH 1-13COD 100-2000 Cu2+ 50-2000
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-1)
26
處理流程
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-2)
27
處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
28
某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
29
處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
30
工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
32
物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
33
調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
25
某超大型多層印刷電路板廠PCB將銅箔基板上的銅面溶除並電
鍍處理等流程製出微細電子配線基板
污染特性主要污染種類 污染來源 廢水量 水質(mgL)化學銅廢液及廢水
鍍通孔之化學銅製程單元老化液及水洗排水
15 m3天 pH 9-11COD 250-400
Cu2+ 20-50
一般清洗廢水其他各製程單元中清洗工作物之連續性排放水
1900 m3天
pH 4-11COD 300-350
Cu2+ 1-10Pb2+ 1-3
顯像剝膜廢液及廢水
內外層顯像內外層剝膜及防焊綠漆顯像製程單元之老化液及水洗排水
165 m3天 pH 10-11COD 4000-7000
蝕刻廢液內層及外層蝕刻製程單元之老化液
2 m3天 pH1-13 Cu2+ 120000-150000
高濃度重金屬廢液
黑化鍍通孔及鍍銅製程單元之微蝕老化液及鍍銅廢液
55 m3天 pH lt1COD 1000-6000
Cu2+ 1500-70000
高濃度有機廢液黑化除膠渣鍍通孔及鍍銅製程單元之脫脂老化液
20 m3天 pH 1-12COD 5000-30000 Cu2+ 100-2000
剝錫鉛廢液 剝錫鉛製程單元之老化液 4 m3週 pH lt1COD 20000-25000
Pb2+ 10000-15000
其他廢液 其他製程單元之老化液 10 m3週 pH 1-13COD 100-2000 Cu2+ 50-2000
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-1)
26
處理流程
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-2)
27
處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
28
某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
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處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
30
工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
32
物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
33
調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
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30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
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30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
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(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
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曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
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生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
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三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
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廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
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廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
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廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
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曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
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項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
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監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
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廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
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調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
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生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
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化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
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四處理現況功能查核與操作參數檢驗
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藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
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調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
26
處理流程
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-2)
27
處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
28
某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
29
處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
30
工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
32
物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
33
調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
27
處理程序控制要點
顯像剝膜廢水及廢液前處理系統
酸化槽添加H2SO4將pH值調整至3形成不溶性墨渣
砂濾床濾除墨渣
貯存槽濾液定量排入處理場再處理
螯合銅廢水及廢液前處理系統
反應槽pH調整至2-4添加FeCl3溶液300 mgL藉曝氣攪拌
促使鐵與螯合化銅進行置換反應使銅離子再度游離於廢水中
pH調整槽pH調整於9-10添加重金屬捕集劑以形成不溶
性金屬鹽類
慢混槽添加高分子助凝劑1-3 mgL
貯存槽沉澱槽上澄液定量排入中和槽稀釋放流
綜合廢水及廢液處理系統處理方式大致同於螯合銅廢水及
廢液前處理最後於中和槽調整pH值於6-8間再行放流
案例五印刷電路板製造業廢水處理程序控制(3-3)
28
某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
29
處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
30
工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
32
物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
33
調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
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30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
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生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
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廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
28
某製革廠以歐美進口之鹽濕黃牛皮經浸水鉻鞣染色
加脂及整理後製成黃牛面皮榔皮等成品
污染特性
主要污染種類
污染來源廢水量
(m3day) 廢水水質(mgL)
預浸水灰皮水
鹽漬皮經預浸水浸水浸灰等程序之第一股水
200pH8-10SS30000-40000COD60000-70000
BOD15000-25000Cl－25000-35000油脂200-300
鉻鞣經浸酸鞣製等程序所排放之第二股水
370
pH4-5SS8500-9000COD15000-20000
BOD10000-15000Cr(VI)45-50Cl－25000-35000總鉻2000-2500油脂2000-2500
染色加脂
經再鞣染色加脂所排放之第三股水
450pH6-7SS200-250COD15000-20000
BOD2500-3000油脂20-25
乾燥塗飾
以上三部份外之後段排水
160pH7-8SS3000-3500COD4500-5000
BOD500-900
案例六製革業廢水處理程序控制(2-1)
29
處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
30
工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
32
物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
33
調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
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調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
29
處理流程
處理程序控制要點
pH調整槽加入H2SO4及FeCl3 300 mgL經曝氣攪拌調整pH至7左右
快混槽加入10PAC混凝劑約2000 mgL
慢混槽加入助凝劑1-3 mgL
活性污泥槽停留時間約38 hrFM＝002 kg BODkgMLSSdayMLSS平均高達5000 mgLDO約2 mgL
案例六製革業廢水處理程序控制(2-2)
30
工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
32
物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
33
調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
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生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
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30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
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(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
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曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
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生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
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三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
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廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
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廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
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廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
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曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
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加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
30
工廠廢水處理系統原設計去除目標污染物常因應工廠製程變更配方改變實際操作處理未隨時查核與修正長期以來導致硬體設施錯置失真過量加藥量同時產出大量化學污泥處理問題等所費不貲常發生不正常操作維護之問題再加上部份工廠非專業人為錯誤管理行為例如夜間颱風天操作方式已造成管理單位諸多困惱
以下列舉一般工廠廢水處理設施標準化流程中常發現處理單元操作問題加以探討
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
32
物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
33
調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
31一般工廠廢水處理設施標準化流程流程
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
貯槽Ⅰ
貯槽Ⅱ
P
P
廢液Ⅰ
廢液Ⅱ
前處理單元 調勻池 快混池 慢混池 固液分離
浮除
沈澱
最終pH調整
廢水
生物處理
活性污泥
接觸濾床
最終沈澱池 放流或高級處理
32
物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
33
調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
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30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
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(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
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生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
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廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
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廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
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調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
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生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
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化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
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處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
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膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
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物理處物理處理單元常見缺失理單元常見缺失未設置前處理機制
除油設備功能不佳或根本沒有功能
細篩機或攔污柵mesh數太小功能不足
初沈或沈砂池無排泥機制
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
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生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
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(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
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曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
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生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
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三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
33
調調勻池常見缺失勻池常見缺失未考量生產特性與單位時間廢
水水質變化致後續處理單元
負荷不穩定最終排放水水質
亦不穩定
攪拌不均勻有死角產生
曝氣風量不足廢水有臭味產
生
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
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廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
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廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
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廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
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曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
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項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
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廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
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調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
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生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
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化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
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四處理現況功能查核與操作參數檢驗
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藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
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調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
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處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
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五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
化學處理化學處理--快混池常見的缺失快混池常見的缺失混凝劑選用不適當
pH值控制不當
可能原因
(1)未對廢水進行杯瓶試驗或未依水質變化適時調
整最適當之pH值範圍與最適當之混凝劑添加量
(2)加藥位置不正確
(3)pH監測控制器位置不正確
加藥量或加藥位置不正確（出現短流現象）
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
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30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
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(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
35
快混池的設計要領快混池的設計要領
藥劑(NaOHPAC)的添加應注意使藥劑與廢水充份混合避
免短流或藥劑浪費一般設計時於廢水流入口處添加且流
入口與流出口呈對角位置
混凝劑(PACFeCl3hellip) 呈微酸性添加時應注意其對廢
水pH值的影響取決於杯瓶試驗所得之最佳添加量（註
一般而言混凝劑的添加量約為150～200mgl間）
快混單元的水質係指攪拌均勻後欲進入慢混單元之水質故
pH監測控制設備應設於快混單元的流出口附近(如下圖)
PAC
快混池pH監測控制
慢混池
調勻池
NaOH
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
化學處理化學處理--慢混池常見的缺失慢混池常見的缺失凝集劑濃稠度不足且加藥量過多藥劑注入處不當
有短流現象
凝集劑採管中加藥方式注入停留時間不足且未
加設steady mixer
攪拌機轉速過快或曝氣風量過大膠羽遭破壞
慢混池與終沈池間的水位差過大
1慢混池位於底部而以高揚程泵抽引至沈澱池頂部
2慢混池位置高於沈澱池進流端1～2m
2工廠廢水處理單元操作問題二工廠廢水處理程序控制操作問題
37
生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
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30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
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(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
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曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
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生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
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三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
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廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
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廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
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五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
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生物處理單元異常以標準活性污泥法為主流就一般活性污泥曝氣槽之操作缺失及查核要領說明如下
(1)常見操作問題
曝氣槽溶氧量不足導致微生物死亡生物生長環境條件不
良皆會影響微生物生長代謝轉換及膠凝導致生物系
統處理成效不彰
(2)採取對策
A鼓風機運轉是否正常若發生異常應快速修復
B檢視槽體內曝氣狀況是否有曝氣不均之情形散氣盤是否脫落或破裂曝氣氣泡是否過大情形
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
38
C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
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30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
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(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
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曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
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生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
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三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
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廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
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調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
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生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
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化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
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藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
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調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
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C每日檢測水質指標a 溶氧值應維持1-3 mgLb水溫以20-30為理想c pH調整以6-85之間為宜d MLSS大多在1500-2000 mgL之間e SVI應介於50-150 mLg之間f SV30維持在15-20之間g檢視生物相應以原生動物為主(纖毛蟲和根足類)h營養份一般比例 BODNPFe=1005105 為佳
D檢測曝氣槽SV30沈降狀況鏡檢微生物相及膠羽外觀組成以判斷及控制水質參考30分鐘沈降試驗 (SV30)觀察結果及應對(詳圖) 進行微生物相診斷(詳圖)
E活性污泥曝氣槽若為接觸曝氣生長者應定期反沖洗避免濾材阻塞
生物處理單元異常- (2)採取對策(續)2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
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(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
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廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
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調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
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生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
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化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
39
顯微鏡觀察微生物
活性污泥原生動物例
活性污泥法生物系統為由（1）細菌類（2）真菌類（3）原生動物（4）後生動物等異種個體群微生物所構成之混合培養體(a mixed-culture )
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
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廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
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化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
40
SVI（Sludge volume index）污泥容積指標(單位 mlg)ndash SVI為由MLSS及SV30依下式計算之
SVI＝
bull 例如SV30 20MLSS 2000mgL時
SVI＝ ＝100 mlg
bull SVI愈大活性污泥之沉降性及濃縮性愈低
bull 標準活性污泥法之SVI介於50～150表示污泥沉降性良好
)Lmg(MLSS10()SV 4times
00021020 4times
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
41
100mL(SV30=10) 600mL(SV30=60) 900mL(SV30=90)
若已知MLSS=2000mgL其SVI分別為50300450mLg
三十分鐘沈降性觀測及SVI 計算案例
42
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
43
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
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30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(1)
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30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
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30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
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調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
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生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
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化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
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五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
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報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
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30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(2)
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30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
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(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
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曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
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生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
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三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
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廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
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廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
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廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
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曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
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加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
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項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
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監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
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廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
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調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
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生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
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化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
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四處理現況功能查核與操作參數檢驗
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藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
44
30分鐘沈降試驗觀察結果及應對指示圖(3)
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
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生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
45
(1)活性污泥異常會立即影響處理水質因之應急刻探究其原因並採取對策異常之主要原因流入水量水質的變動處理設施及操作維護不當所致(2)操作人員先了解鑑別各種污泥生長狀況以擬定因應對策(3)活性污泥異常之原因大都由於流入水質異常處理設施故障及操作維護不當等為主因惟仍有甚多不明之原因最常發生之異常狀況為A膨化B上浮C解體
生物處理系統異常-污泥鑑別
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
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生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
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沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
46
曝氣槽泡沫異常現象
曝氣槽散氣盤安裝
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
47
曝氣不均翻騰異常現象
終沉池污泥上浮異常現象
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
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廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
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廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
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廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
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曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
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加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
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項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
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廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
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調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
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生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
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化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
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四處理現況功能查核與操作參數檢驗
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藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
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調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
48
生物處理系統異常-終沉澱處理設備異常
(1)常見問題
刮泥機污泥泵設施無法正常運轉污泥沉積於沉澱池內造成短流情形降低沉降效果浮渣收集斗無法正常運轉去除浮渣或上浮之污泥
(2)採取對策
A檢視沉澱池是否有短流現象
B檢視刮泥機浮渣收集斗運轉是否正常
C檢視污泥抽泥泵是否正常運作及抽泥量是否正常
D終沉池進流端及出流端直線位置之污泥界面應低於水深二分之一
2工廠廢水處理單元操作問題
二工廠廢水處理程序控制操作問題
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
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廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
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加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
49
沉澱池之缺失
沉澱池溢流處有綠藻生長且溢流水不平整
沉澱池發現有浮萍問題應正常操作定期清除處理
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
50
三化學處理單元加藥操作機制
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
常見加藥設施子系統-通常包含酸鹼藥劑氮磷營養鹽混凝膠凝劑污泥脫水助凝劑等添加單元
配合廢水及污泥處理單元的操作需添加各式的化學藥品廢水處理廠常見化學藥品
pH 調整用之酸鹼藥劑通常使用H2SO4 及NaOH 氮磷等營養鹽則添加於生物處理單元通常使用磷酸
及尿素混凝沉澱單元一般添加如多元氯化鋁等鋁系藥劑當作
混凝劑高分子聚合物則作為膠凝劑及污泥脫水助劑
三化學處理單元加藥操作機制
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
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調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
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生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
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化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
化學藥劑設施常見單元處理單元型式及主要設備
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
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廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
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調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
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生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
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化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
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報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
三化學處理單元加藥操作機制
利用化學藥劑或化學反應來移除或改變廢水中污染物的方法稱為化學處理單元(Chemical Unit Processes)化學處理單元通常會與物理或生物方法並用來達到預定之處理目標例如常使用於工廠自設前處理系
統常見的工廠廢水化學處理單元包括化學混凝化學沉降中和化學氧化
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
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廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
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廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
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項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
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廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
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化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
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四處理現況功能查核與操作參數檢驗
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藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
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調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
水中之懸浮固體若其比重小於水若粒子直徑小於100μm (∮01mm以下)時例如膠體粒子(Colloidal Particles∮1-100μm)及分子性粒子(Molecular Particles ∮ang1μm)完全依賴重力沉澱之時間最長可至數年之久如表
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
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五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
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五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
化學混凝目的1使廢水中懸浮微粒聚集成大膠羽而易於沉澱2混凝過程中由於膠羽之吸附或電荷中和能去除部份有機物重金屬及其他使水中透視度降低的物質3藉由加入助凝劑(高份子)能使小膠羽結合更大膠羽更易於沉澱
三化學處理單元加藥操作機制-化學混凝
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
化學混凝原理達成上述混凝處理目的之方法(大多數膠體帶負電)1加入Al+3 Ca+2Na+1等強陽離子電解質降低界達電位2加入陽離子電解質和鹼劑產生氫氧化物以捕集膠羽3加入足夠陽離子電解質使界達電位降至零而凝集4陰陽離子電解質相互混凝5正電荷膠體與陰離子或非離子聚合電解質凝聚
根據密西根大學Dr Weber之理論認為混凝沉澱原理包含四大機構(如下)任何化學混凝作用中可能至少存在兩項以上1壓縮電雙層 (Double-Layer-Compression) 2吸附及電性中和(Adsorption and Charge Neutralization) 3沉澱絆除(Enmeshment in a precipitate) 4吸附及架橋作用(Adsorption and Interparticle Bridging)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
化學混凝原理-水中膠體電雙層
由於水中之膠體大多帶負電因此在其表面極易形成正離子聚集隨距離之增加而其濃度漸減此分佈層稱之為反離子(指電荷與膠體相反者)分散層粒子表面能吸附一層水稱為固定層(fixed layer)或附著水層(bound-water layer)此層與外界游離水層之介面稱為剛介面(rigid solution
layer)或剪力面(plane of shear)可以計算該處之靜電勢能稱為界達電位δ (zeta potential)關係不同膠體穩定性受到膠體間之靜電吸引力(凡得瓦爾力)與靜電排斥力大小所影響一般排斥力較大時δ 亦較大因此膠體較穩定
δ=4π q d D ( q電價 D液體電介常數d厚度)
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
化學混凝原理-水中膠體電雙層
反離子分散層與固定層合稱電雙層(double-layer)(如圖所示)
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
化學混凝原理-壓縮電雙層
依Schulze-Hardy Rule指出於水中產生之反離子電價愈高 則其破壞膠質粒子穩定性之作用愈強因而當混凝劑加入水中 後將使分散層中之反離子(正離子)濃度增高故可壓縮分散 層之原狀並減低靜電斥力則膠質粒子即可利用凡得瓦爾
力而 接近同時因能量障礙(energy barrier)之降低故可使膠體 粒子相互接近而凝聚(如圖)
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
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化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
當混凝劑添加過量時水溶液中之膠體粒子會產生再穩定之現象此乃因過多之正電荷導致膠體粒子之電荷由負轉變為正由混凝曲線
顯示混凝效率反而較添加適量混凝劑時為低
1壓縮電雙層
2吸附及電性中和
2吸附及電性中和3沉澱絆除
4吸附及架橋作用(加入polymer機制產生之膠羽避免激烈攪拌呈再穩定)
主要作用機構
化學混凝原理-加藥操作機制
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
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調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
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生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
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化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
A取200ml水樣於燒杯中加少量混凝劑後快混1分鐘慢混3分鐘若無膠羽產生則增加混凝劑劑量重複此步驟直到產生膠羽
B用6個燒杯各置1000 ml水樣以H2SO4或NaOH調整pH值分別為405060708090
C以步驟A得之混凝劑劑量分別加入各燒杯D以轉速80-100 rpm快混1-5分鐘後轉速改為25 rpm慢混
10-30分鐘E停止攪拌靜至10-30分鐘取上層澄清液分析水質F選定適宜pH值後重複步驟BDE但使用不同混凝劑劑量觀察生成之膠羽大小沉降速度並分析上層澄清液以決定有效經濟之加藥量
瓶杯試驗步驟如下
化學混凝原理-加藥操作機制
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
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調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
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生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
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化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
瓶杯試驗步驟
1選擇適合混凝劑種類2決定最佳pH3找出最佳混凝劑加藥量
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
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調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
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生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
化學混凝處理單元-快混與慢混單元一般水處理化學混凝包括
1混凝(Coagulation) 利用快混使混凝劑迅速且均勻分佈增加其與膠體粒子間之碰撞凝聚(使電荷中和)機會並破壞膠體粒子之穩定性一般停留時間約為1～5min(小規模者約為10～15min)槽內流速通常為15msec以上
2膠凝(Flocculation) 藉由慢混之方式而逐漸形成微細膠羽並利用速度梯度(G=30~60sec-1)使彼此間相互碰撞而產生較大膠羽以達到足夠之沉降速度一般停留時間以30～50分鐘為宜通常於流速在9cmsec以下時發生沉澱流速75cmsec以上時則被破壞故應維持流速在15～60cmsec之範圍
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
化學混凝處理單元-水處理操作程序
傳統混凝處理操作步驟包括1將混凝聚域廢水快速攪拌如使用活性矽或陽離子聚合物應於之前加入
2慢混20~30分以形成沉澱顆粒為了不使顆粒因剪力而破壞控制速度梯度G=radicWμ(1sec) W=馬力P 單位水體積V
3加入陰離子或非離子聚合物加強顆粒凝聚作用操作過程可將沉澱膠羽部分迴流提升混凝效率減少混凝劑用量一般程序上包括由快混槽慢混槽及沉澱槽所組成之分離型設施(如圖)若三者成一體之裝置即為所稱之高速混凝沉澱裝置
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
化學混凝處理單元-加藥量與廢水特性混凝劑加藥使用量除藥劑本身對膠體顆粒相對混凝能力外與廢水特性關係密切其混凝作用依處理水之pH鹼度硬度濁度而異例如1鹼度(ALK)明礬(Al2(SO4)318H2O) 需水中OH離子消耗鹼度才能產生膠凝狀氫氧化物沉澱物因此混凝過程同時加入產生鹼度之物質如碳酸氫鈣或鈉(Ca(HCO3)2) 氫氧化鈉(NaOH)蘇打灰(Na2CO3)或消石灰Ca(OH)2以質量平衡計算1mgL 明礬作用消耗鹼度045 mgL (as CaCO3計) 同理硫酸亞鐵為036 mgL (as CaCO3計)2pH值明礬最好作用效果pH值為60~78但使用於去磷時pH值為55~65其他混凝劑最適宜之pH值如表
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
化學混凝處理單元-污泥量計算
常用的混凝劑為無機性鋁鹽鐵鹽及有機混凝劑 polymer近年來合成之有機高分子混凝劑諸如Polyacrylamide(PAM)Polyacrylic acid(PAA)Polystyrene (PSS)及Polydiallyl-dimethylammonium (PDADMACat-Floc)等均已廣泛地應用於廢水處理及淨水程序中
化學混凝污泥產生量Qw(CMD)通常以ldquo去除SS所產生之污泥量rdquo及 ldquo添加混凝劑所產生之污泥量(鋁鹽鐵鹽等)rdquo兩者合併加總計算之總乾污泥體積茲分述如下
1由流入SS及流出SS之差求去除SS產出污泥量(CMD)
假設乾污泥比重2水比重為1含水率98 求濕污泥比重近似1及濕污泥之體積上式中各項因子仍皆需以實測值代入計算之其中尤其特別注意污泥含固率(100-含水率)實測值濕污泥比重101(非常接近水的密度1000KGL)
1000)(SS)(mgL)-SS(Q(CMD)
timestimes
污泥含固率
流出流入污水量
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
化學混凝處理單元-污泥量計算
2添加混凝劑所產生之污泥量(CMD)添加單位混凝劑所產生之污泥乾固體量DS(鋁鹽鐵鹽等)可參考下表換算而得例如每天添加劑量100 kg多元氯化鋁
(Al2O310)溶液所產生之鋁鹽污泥乾固體量為153kg再依據該化學污泥含固率實測值(假設含固率3污泥比重為1)反算即可得污泥量=051 CMD (=1530031000)
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
化學混凝
處理單元-理論加藥量化學污泥量計算案例
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
化學沉降(Chemical Precipitation)法是利用化學藥品與溶解性離子反應控制反應達成使得離子與添加藥劑形成不溶解性沉降物加以沉澱去除的處理方法因此與化學混凝處理程序如加藥設備藥品配置加藥量計算等相似
目的1去除廢水中重金屬增加生物處理的適用性2去除廢水中磷酸鹽減少河川優養化現象(詳計算案例)
3操作過程廢水溶液程飽和狀態可同時去除其他之污染物質例如含色度的有機或無機物質
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
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加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
原理利用水中溶解性離子的濃度(即溶解度)達飽和易生成不溶解結晶物質之特性於廢水中添加藥劑使離子與添加藥劑濃度乘積大於其溶解度積常數(Ksp Solubility Product Constant)而形成結晶沉降物加以沉澱去除考慮之反應如下
Ax By(s) lt = = = gt x Ay+ + y Bx-
K sp = 【 Ay+ 】x 【 Bx- 】y
Ksp愈小表示化合物愈容易沉澱因此應用上常選擇能和重金屬產生較小溶解度積之化學藥劑為沉澱劑如氫氧化物等
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
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四處理現況功能查核與操作參數檢驗
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藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
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處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
常用的重金屬化學沉澱法1氫氧化物沉澱法以NaOH或石灰提昇pH使得廢水中重金屬與氫氧化物之乘積大於其Ksp形成沉澱物去除優點普遍於存在於一般水處理混凝程序價格低
去除效率令人滿意缺點無法去除+6價鉻與某些特殊複合金屬(含螯合
劑)廢水且產生化學污泥量較大涉有害廢棄物處理問題
2碳酸鹽沉澱法以碳酸鹽為沉降劑產生金屬沉澱物加以去除3硫化物沉澱法分可溶性硫化物沉澱法(SSP法加入硫化鈉或硫化氫鈉)和不溶性硫化物沉澱法(ISP法加入硫化亞鐵泥漿)與廢水中重金屬形成沉澱物去除
三化學處理單元加藥操作機制-化學沉降
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
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五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
重金屬採用化學沉降法最佳pH控制點
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
計算案例某廠加入大量石灰處理磷系廢水以達除磷之目的請估算在去除過程中之污泥產生量(已知廢水量300CMD[磷] 2000mgL石灰投入量3000kg日石灰濃度=10
一廢水中的磷一般係以正磷酸鹽(PO4-3)形態存在加入石灰以氫氧化
鈣 (Ca(OH)2)形態存在兩者反應形成低溶解度的磷酸鹽鈣 其化學反應方程式表示如下
由計量方程式得知3 莫耳 -磷與 5 莫耳-鈣反應生成 1 莫耳-磷酸鹽鈣
(沉澱固體物)即所謂的化學污泥(原子量 Ca=40P=31O=16H=1)二計算形成磷酸鹽鈣污泥量如下 (1)已知廢水量300CMD 加入石灰濃度 10石灰投入量 3 公噸 天情
況下計算得到石灰劑量=(3 噸日01)300CMD = 1000mgL-as[Ca(OH)2
(分子量 74) =10004074=541 mgL-as [Ca+2] (2)對應實際投入之石灰劑量(as Ca+2)計算可以去除之正磷酸鹽濃度(as P)=5[PO4
-3]31 = 3[Ca+2]40 將[Ca+2]=541 mgL 代入求得[PO4
-3] =252 mgL (as P) 表示參與石灰沉降反應之正磷酸鹽實際劑量亦即可以從廢水中去除
的磷濃度理論上此時放流水中尚含有極高未參與反應磷濃度(即2000-252=1748 mgL)原因在於加入石灰劑量不足
(3)計算沉澱之化學污泥(磷酸鹽鈣)濃度(分子量 =502)
3 [ ]502 = 1[PO4-3]31
將[PO4-3] =252 mgL 代入求得[ ]=1360 mgL
(4)計算每日產生污泥量 (已知 Q=300CMD=300000Lday) 1360 mgL300000Ld10-6kgmg=408kgday(乾重)
換算每日實際排放污泥體積量=408(002)101=20198 Lday (假設含水率 98 比重約 101 即 101 kgL)
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
中和處理為化學處理中最普遍使用的一種由於各種工業廢水(尤其是化學工業廢水)一般均具酸鹼性而此
酸鹼性之廢水非但影響河川水質且對於廢水處理時之處理效果影響甚巨因此須加以中和其酸鹼
應用即在於利用各種中和劑使與此等酸鹼性之廢水起中和反應調節pH值於適當範圍內例如有機及食品工業廢水常需加鹼中和鞣革棉絲光處理反金屬處理等廢水需用酸中和
其原理[酸性水溶液] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + OH- rarr H2O
[酸性水溶液中含重金屬離子] + [鹼劑] rarr [中性]H+ + Me2+ + 3OH- rarr H2O + Me(OH)2
說明調整水溶液之pH值時有時即使同一pH值而其調整所需之藥劑量並不一定此乃水溶液中所含之酸或鹼為強酸強鹼或弱鹼等而異且水溶液中是否含有金屬離子等緩衝物質亦有影響
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
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四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
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處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
中和處理之目的1調整pH值使廢水適合於後續生物或化學處理程序2調整pH值使廢水合乎放流水水質標準3求得最佳之化學加藥量合乎經濟原則
操作程序有關加藥設備藥品配置加藥量計算等也與化學混凝處理程序相似但需特別考慮的因素如下1調整槽之容積2中和成本3化學特性4污泥量及污泥特性5化學中和曲線之建立實驗室制訂中和滴定曲線拓展至污水處理之滴定曲線
此外欲發揮中和處理之功能更需依賴良好的儀控監測系統與完善的QAQC操作維護制度
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
1化學中和滴定曲線之建立
ndash藉由現場實際水樣之中和滴定實驗（如圖示）預估加藥濃度與劑量並作為未來應變之參考
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
2酸鹼中和藥劑之選擇一般常用酸鹼中和藥劑及其中和因子如表在選擇酸鹼中和藥劑時須考慮酸鹼中和藥劑是否與酸鹼廢水起有害反應(加成或不相容)及其經濟性以達到廢水中和目的
3一般操作注意事項(1)廢水收集系統-應利用酸性廢水中和鹼性廢水
在廢水中和後尚無法達到適宜pH後再進行加入酸鹼性藥劑避免引起過量加藥之情形
(2)pH值加藥控制-設定pH加藥控制範圍以符合經濟加藥之原則
(3)pH值電極校正及清洗-操作時pH電極須保持在水面下以防止pH電極劣化另pH電極須定期校正及清洗以準確測得廢水實際pH值
三化學處理單元加藥操作機制-化學中和
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
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加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
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四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
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處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
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曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
一般常用酸鹼中和藥劑中和因子對照表(as CaO)
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
目的1使水中有機物快速氧化轉變為CO2H2ONO2hellip等減少BODCOD產生
2將不易被生物氧化物質經化學氧化後轉變為可生物處理
3增加廢水中之溶氧性減少臭味4氧化水中色度物質增加透視度5化學氧化具消毒及殺菌能力
應用1 NaOCl氧化含氰化物廢水2臭氧氧化廢水處理操作系統3電解氧化法及濕式氧化法也廣泛應用於工業廢水之處理
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
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四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
化學氧化或還原處理通常運用於處理廢水中含有無法以物理方法去除之溶解性無機有毒物質(CN-臭味生物難分解有機物)常用氧化劑包括1液氯 2漂白液 3臭氧
常用化學還原劑包括1二氧化硫2亞硫酸鹽3硫酸亞鐵等
化學反應機制電鍍廢水分流處理案例分別以(1) 於鹼性環境加入NaOCl氧化含氰化物廢水 (2)於酸性環境下以亞硫酸鹽還原+6價鉻離子
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
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處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
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曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
1次氯酸鈉處理氰系電鍍廢水程序
以氰系廢水一例說明如下其通常利用次氯酸鈉氧化操作程序如下A進流水的水量及濃度的調節B氰化物（cyanide）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在105到
115和加入次氯酸鈉並保持氧化還原電位（ORP）在670mV以上停留時間20到45分鐘
C氰酸鹽（cyanate）的氧化是以加入酸或鹼保持pH在85到95和加入次氯酸鈉並保持ldquo氧化還原電位rdquo（ORP）在800mV以上停留時間45到90分鐘
D在重力輸送至沉澱池時加入聚合物以改善膠凝E在放流之前懸浮固體必須在重力沉澱池中停留1到3個小時
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
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廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
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廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
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曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
2化學還原鉻系處理程序利用還原劑如SO2FeSO4Na2SO3NaHSO3等六價鉻離子還原成三價鉻離子再利用鹼性藥劑如石灰消石灰及氫氧化鈉等以形成不溶性之Cr2O3nH2O沉澱去除
含鉻廢水處理過程中在還原階段必須將pH值調降至25以下加入還原劑之後進入中和階段必須將pH值提高到85-105以產生金屬氫氧化物進入膠羽階段時必須加入助凝劑高分子凝結劑（polymer）使金屬氫氧化物比重增加然後在沉降分離階段使水和重金屬分離最後進入pH調整將pH調整至中性（6-8）然後排放鉻在還原後加入鹼性藥劑沉澱含鉻廢水經一階段調整常未
能穩定造成沉澱狀況不佳可利用二階段調整方式處理第一階段利用消石灰將pH調整至5-6第二階段再利用氫氧化鈉將pH調整8-9如此即能獲得良好沉澱狀態
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
由Oxidation(氧化)Reduction(還原)Potential(電位)的字母組合而成ORP氧化還原電位計可用來測量物質的氧化程度還原(抗氧化)程度以數值mv單位表示具有氧化能力者以 ldquo+ (正)表示具有還原能力者以 ldquo- (負)表示追逐加藥將使水中鹽類濃度增加造成二次污染
廢水處理中通常如鉻系廢水及氰系廢水均會以ORP為控制要項
3氧化還原電位ORP為控制要項
三化學處理單元加藥操作機制-化學氧化
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
由於工廠每日排出廢水特性常隨著生產製程成動態變化化學處理單元加藥系統之操作很難完全穩合原設計化學計量方程式所求之理論加藥量
實廠為兼顧水質與水量變化操作因應之策首先運用調整池(必須有足夠停留時間)進行調勻(常見pH調整)及穩定(藉由均流泵定量)處理水功能儘量結合工廠既設製程自動控制系統運用廢水處理分散式儀控系統進行即時自動監控加藥系統操作管理
三化學處理單元加藥操作機制-實廠即時自動監控加藥系統
化學混凝加藥量公式
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
85
廢水自動監控概要自動控制之定義在一流程中利用儀器將量測部分所得之變數轉變為控制能力來調節程序操作使達到期望值
輸入最終控制元件 程 序 輸出
偏差偵檢器
期望值
量測元件
擾動
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
86
廢水處理儀控量測及控制之目的在控制廢水之水質及水量以經常維持安定有效之處理
流量計常用的流量計有電磁式超音波式輪葉式孔口式面積式及堰式
液面計包含浮球式超音波式氣泡式壓力差壓式及污泥介面計等
水量量測設備
水質量測設備主要常見為污泥濃度計DO計MLSS計pH計溫度計及CODTOC計等
廢水自動監控概要
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
87
廢水處理儀控廢水處理儀控
調整池水流量pH水位
初沉池抽出污泥量及濃度污泥介面計
曝氣池送風量迴流污泥量DO及MLSS濃度
終沉池迴流污泥量及其濃度剩餘污泥量
放流渠處理水量COD濁度計加氯流量計餘氯濃度計
主要量測項目
廢水自動監控概要
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
88
曝氣槽有關控制
控制系統
送氣量控制以廢水量調整控制送氣量
鼓風機輸出壓控制送風量以調節鼓風機吸入閥門之開度及鼓風機之台數控制輸出壓力以壓力控制於定值確保穩定送風量
DO控制以DO之控制量調節送氣量使槽內之DO與目標值一致
MLSS控制調整控制迴流污泥量使槽內之MLSS濃度與目標一致
迴流污泥量控制以流入廢水量乘以一定比率作為迴流污泥控制量的目標值以調整迴流污泥量
廢水自動監控概要
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
89
加氯量控制
以處理水量作比率調節加氯量也有以餘氯
測定計測定結果作回授控制並由水量作比
率調節
沉澱池
污泥泵浦刮泥機浮除清除等操作控
制主要以定時器配合順序控制操作
廢水自動監控概要
控制系統
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
90
項次 類別 常用自動監測儀
一 物理測量
Physical measurement
操作時間
溫度
壓力
水位
流量測量
MLSS濃度
污泥氈高度
污泥體積
濁度
微生物監測器
二 物理化學測量
Chemophysicalmeasurement
pH值
電導度
DOCH4濃度
CO2濃度
BODMeter for respiration rate
三 化學測量
Chemical measurement
CODTODTOC總氮總磷
酚（Phenol）氟（Fluorine）
總汞
鎘（Cadmium）
氰化物（Cyanide）油
鉻（Chromium）有機污染物
廢水自動監控概要
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
9191
監測對象（單元） 監測項目 監測用途
原廢水放流水污水收集管線COD 監視水質變化警報
原廢水放流水污水收集管線SS 監視水質變化警報
厭氧處理污泥槽 ORP 污泥反應情形
原廢水放流水 電導度 監視水質變化協助廢水操作控制
污泥處理單元 污泥濃度計 控制排泥
生物曝氣池混合液 MLSS 控制活性生物污泥迴流量
原廢水放流水初沉池三沉池
pH 監視水質變化及加藥系統之控制
生物曝氣池混合液廢水 DO 控制曝氣機轉動節省電力
進流站調和池廢水及污泥儲槽
液位計 監控液位變化
廢水自動監控概要
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
92
廢水處理廠儀控系統
廠內排水系統應設置控制設備既可用於廢水之收集與處理且可對排入承受水體之量與質加以控制控制設備以自動控制系統為優並可與工廠製程
操作之控制系統合併成為工廠操作上之一環一般廢水收集及處理廠中最常需要使用到自動控
制功能流量(F)液位(L)壓力(P)溫度(T)及pH 值等自動控制目的為增加操作可靠度減少操作人力
需求控制的基本概念如圖所示
三化學處理單元加藥操作機制
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
93
調整池出流水控制系統(調整池水以出流幫浦定量輸送至生物或化學處理系統出水流量以FIC 控制電磁或三角堰可以作為流量指示計調整池液位太高時LI 信號傳至PLC 告知操作人員液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並以LS 關閉出流幫浦馬達PI 指示出流幫浦之啟閉狀態)
廢水處理廠儀控系統
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
94
生物或化學處理系統進流水pH 控制系統(生物或化學處理系統進流水pH需控制以維持穩定處理效果調整池出流水流至中和槽以pHIC 指示槽中水pH 值並控制加藥機之啟閉液位太低時LI 信號傳至PLC 告知操作人員並關閉攪拌馬達MLI 並偵知酸鹼液存量)
廢水處理廠儀控系統
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
95
化學反應槽氧化劑添加控制系統(在一定pH 下反應槽液中未氧化污染物濃度與氧化還原電位(ORP)高低成反比ORP低於一定值時ORPIC 將啟動氧化劑加藥機補充氧化劑直至ORP 高於設定值pH 須一併控制)
廢水處理廠儀控系統
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
96
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
97
藉由廢水處理功能查核將各處理單元設施原設計設定值及營運期間實際操作運轉參數進行合理性檢驗可有效因應動態廢水特性變化管控調整最佳化操作模式
有關各單元之功能查核項目及參數計算公式說明如下
bull設定值為該設施一開始採用設計參數及功能計算初始設計值
bull實際值為經由功能驗算調整後各單元池體之合理尺寸及成為現有設施之實際操作運轉參數
bull查核值為考量廢水處理廠操作經年其初始設計條件可能產生重大變化因此實際操作運轉參數應進行功能查核程序重新核算是否仍介於設定值範圍內處理設施才能發揮正常功能
bull茲以調勻池與化學混凝單元(快混池膠凝池)設施功能查核表計算案例其中驗算調整值加上底線標示另查核值為現場操作人員應提供各單元已知單日實際操作容量以作為重新核算之基本條件
四處理現況功能查核與操作參數檢驗
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
98
調勻池功能查核與操作參數檢驗
處理現況單日最大進水量Qmax＝4630 CMD＝193 m3h進行停留時間(DT)之查核(查核結果處理設施停留時間略長)
項目 m3d m3h進水量Qmax 5000 2083
設定值 實際值查核值
Qmax=193CMH停留時間DT(=6-8 h) 800 864 933調和池容積V(m3 )=DTtimesQmax 1667 1800長寬比(=2-3) 2 2有效水深H(=2-7m) 400 400寬W(m) 1443 調整為1500長 L(m) 2887 調整為3000最高水位D1(m) 500 500最低水位D1(m) 100 100
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
99
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
項目 CMD m3min進水量Qmax 20000 139
設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=1-3 min) 200 252 28快混池容積V(m3)=QmaxtimesDTdivide1440 278 3500
有效水深D(m) 140 140長L(m)=(VdivideD)05 473 調整為500寬W(m) 473 調整為500池深D1(m) 200 200黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=300-1000 s-1) 300 300攪拌動力P( kW)=μV(G)2 3 3
快混池功能查核與操作參數檢驗
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
100
膠凝池(G=60 1s) 單日最大進水量(Qmax) ＝18000CMD進行停留時間(DT)之查核 (查核結果處理設施功能正常)
進水量Qmax= 20000 CMD (=139m3min)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=18000CMD停留時間DT(=20-30 min) 200 2117 2352快混池容積V(m3 )= QmaxtimesDTdivide1440 2778 29400有效水深D(m) 300 300池數N 200 200長L(m)=(VdivideDdivideN)05 680 調整為700寬W(m) 680 調整為700池深D1(m) 429 429黏滯係數μ(N-sm2) 0001 0001速度梯度G(=20-80 s-1) 60 60攪拌動力P( kW)=μV(G)2 100008 11
膠凝池功能查核與操作參數檢驗
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
101
處理現況單日最大進水量(Qmax) ＝4000 CMD進行停留時間(DT)表面負荷率 (OR) 之查核(查核結果停留時間略長表面負荷率略低)進水量Qmax=5000 CMD(=208333CMH)
項 目 設定值 實際值查核值
Qmax=4000CMD停留時間DT(=15-25 h) 200 242 302表面負荷率OR(=30-50 m3m2-d) 400 3472 2778堰負荷率WR(=125-500 m3m-d) 5000 -初沉池容積V(m3 ) 41667 50400初沉池每池表面積A(m2 )= QmaxOR 12500 14400長L(=15-90 m)=(WR)05 2236 調整為2400寬W(=3-24m)=L4 559 調整為600長寬比LWR(=1-75) 400 400長深比LHR(=42-25) 671 686有效水深H(=3-5 m)=VA 333 調整為350
沉澱池功能查核與操作參數檢驗
102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
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102
曝氣池操作係數(二級生物處理單元)一般查核合理範圍參考
方法
食微比FM
(kgBODkg MLVSS-d)
BOD容積負荷FV
(kg BODm3
-d)
污泥齡θ(d)
SRT
污泥停留時間MCRT
(d)
水力停留時間DT(hr)
供氧量(kgO2m3
-d)
標準活性污泥法
015-04 03-1 4-15 5-15 4-8 08-11
延長曝氣法
≦015 01-04 ≦20 20-30 16-36 14-16
階梯曝氣法
02-05 02-05 3-15 5-15 3-8 08-11
氧化深渠法
003-005 01-02 20-30 24-28 -
批式活性污泥法
005-05 015-04 10-40 - 8-24 -
曝氣池功能查核與操作參數檢驗
五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
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五結語
103
104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
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104
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理廢水處理廠之操作管理首先必須有廢水處理廠之操作管理首先必須有各種
不同專長適合之專業人才擔任各相關工作以發揮專業技能並隨時接受新知增以發揮專業技能並隨時接受新知增進智能助益工作進智能助益工作
在工作上應以在工作上應以落實 ISO 9001 P-D-C-A（（ PlanPlan ndashndash DoDo -- -- CheckCheck -- ActionAction）的精神藉）的精神藉持續改善以提升效率包括內部有完善的持續改善以提升效率包括內部有完善的評鑑及外部評鑑以強化營運成效評鑑及外部評鑑以強化營運成效
在日常操作管理中能在日常操作管理中能防患不正常於未然並能隨時共同改善操作以提升功能並能隨時共同改善操作以提升功能
105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
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105
五結語五結語--健全操作與管理健全操作與管理
有完善的操作管理及維修紀錄掌握處有完善的操作管理及維修紀錄掌握處理水量降低能源消耗資源回收利用之經理水量降低能源消耗資源回收利用之經濟效益同時濟效益同時達到對環境的友善回收能源和資源之效益
並達到並達到對對周邊環境影響最小而成為一而成為一優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進優質的清水生產園地進而扮演啟蒙市民進一步認識下水道之功能共同關心水的問一步認識下水道之功能共同關心水的問題發揮宣導效益將是未來操作管理人員題發揮宣導效益將是未來操作管理人員之使命之使命
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口
106
報告完畢謝謝聆聽
魚兒上鉤-93420 下午1700 拍攝於內湖污水處理廠基隆河放流口