本實驗最主要是探討改變原水之pH 值及不同加藥比（鈣氟比）的 條件下，找出一個最經濟的加藥條件，可以達到園區放流水之氟離子 納管標準；同時探討硫酸根及磷酸根對氟離子之去除是否造成影響，
及如何在達到符合納管標準之前提下，減少磷酸鈣及硫酸鈣污泥之產 生。
實驗之廢水來源主要是採取8 吋及 12 吋晶圓廠之含氟廢水作為實 驗之廢水，並分析實廠廢水中F-、SO4
2-及PO4
3-之濃度；分析後廢水當 時F-濃度約為360 ppm 恰符合實驗設計所需之濃度，而 SO42-及PO4
3-濃度約為 166 ppm 及 2 ppm 小於實驗設計濃度，故以添加 H2SO4及 H3PO4來達到設定濃度，實驗廢水調整前後之水質如下表4.5 所示。
表4.5 實廠廢水經濃度調整前後之水質
分析項目 pH F-(mg/L) SO4
2-(mg/L) PO43-(mg/L)
調整前廢水濃度 2.58 355 166 2
調整後廢水濃度 2.31 353 262 105
4.2.1 在不同原水 pH 條件及加藥比（鈣氟比）下所殘留氟離子濃度 分別調整不同原水之 pH 及改變不同加藥比（鈣氟比），藉由分析 氟離子之殘留濃度，討論氟離子與鈣離子在不同原水 pH 值及加藥比
（鈣氟比）下，形成氟化鈣之趨勢；並希望在可以達到氟離子園區納 管標準之條件下，得到最經濟之加藥條件。
由圖4.1 及 4.2 可以看出在原水 pH 3 的狀況下，不管加入多少的氯 化鈣都無法將氟離子去除到園區之納管標準，但隨著加藥比的增加殘 留之氟離子濃度隨之大幅減少；而如果將原水pH 調整到 4 的話，隨著 鈣氟比加藥量的增加殘留氟離子濃度則緩慢減少，但是殘留之氟離子 濃度仍然無法達到園區之納管標準；但如果將原水 pH 調整至 5 或更 高，則可以看到在理論加藥比時，殘留氟離子濃度未能達到納管標準，
但是一旦將加藥比增至Ca/F=1 或更高時則殘留氟離子濃度便可以符合 納管標準（＜15 ppm），而在殘留氟離子濃度低於 15 ppm 之標準下，
大幅增加氯化鈣之加藥量對氟離子之去除僅呈現微小之增加。
由以上之結果可見原水之pH 對鈣離子與氟離子之反應有直接的影 響，在原水pH 大於 5 時，加以調整適當的加藥比（鈣氟比）就可以使 殘留之氟離子濃度達到園區納管標準。
不同pH殘留氟離子濃度
0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00
加藥比(Ca/F)
4.2.2 在不同原水 pH 條件及加藥比下所殘留磷酸根離子濃度
分別調整不同原水之pH 及改變不同加藥比，藉由分析磷酸根離子 之殘留濃度，討論磷酸根離子與鈣離子在不同原水pH 值及加藥比下，
形成磷酸鈣之趨勢；磷酸鈣的生成會導致廢水污泥量的大增，且磷酸 根可能與氟離子競爭鈣鹽，導致廢水排放不合格或浪費大量之氯化 鈣，希望在可以達到氟離子園區納管標準之條件下，找到一個可以使 磷酸根與鈣鹽的反應最少之操作條件。
由圖4.3 發現在原水 pH 3 時殘留磷酸根濃度與在原水 pH 4 時相差 不多，而如果再調整原水pH 至 5 時，則殘留磷酸根濃度有減少趨勢，
若持續調高原水pH 至 6 或更高時，則殘留磷酸根濃度隨著原水 pH 之 增加而減少；由以上之結果發現，磷酸根與鈣離子之反應與原水pH 有 關，在原水pH 小於 4 時，磷酸根與鈣離子之反應與原水之 pH 無明顯 之關連；而調整原水pH 大於 5 時，隨著原水之 pH 升高，磷酸根與鈣 離子之反應愈為明顯。
在不同加藥比條件下，觀察圖4.4 發現，除了在原水 pH 5 及 6 這 兩條曲線較可以明顯可以看出提高加藥比可以使殘留磷酸根濃度下 降，其餘原水pH 之曲線增加加藥比對磷酸根離子之去除並不明顯。
在pH 值愈高情形下，殘留磷酸根濃度愈低，即反應生成磷酸鈣的 量愈大；以前面（4.2.1）結果控制氟離子在可符合園區納管標準之操 作條件為進流原水pH 5 及加藥量（以鈣/氟比表示）Ca/F=1，磷酸根與 鈣鹽反應的比例約為30％，若再提高原水 pH 雖然可以達到氟離子之 排放標準但是磷酸鈣之反應比例將大幅增加，必會產生大量之磷酸鈣 污泥。
不同pH殘留磷酸根濃度
0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00
加藥比(Ca/F)
4.2.3 在不同原水 pH 條件及加藥比下所殘留硫酸根離子濃度
分別調整不同原水之pH 及改變不同加藥比，藉由分析硫酸根離子 之殘留濃度，討論硫酸根離子與鈣離子在不同原水pH 值及加藥比下，
形成硫酸鈣之趨勢；硫酸鈣的生成會導致廢水污泥量的大增，且硫酸 根可能與氟離子競爭鈣鹽，導致廢水排放不合格或浪費大量之氯化 鈣，希望在可以達到氟離子園區納管標準之條件下，找到一個可以使 硫酸根與鈣鹽的反應最少之操作條件。
由圖4.5 中發現，不同原水 pH 似乎對硫酸根之去除並無明顯之效 果，不管原水pH 高低，硫酸根之殘留濃度都大於 200 ppm，可見原水 之pH 對於硫酸根與鈣離子之反應無明顯之影響。
改變加藥比對於殘留硫酸根濃度，由圖4.6 可以發現，增加氯化鈣 之加藥量對於硫酸根之去除並無很明顯效果存在，在加藥比Ca/F=3 之 條件下，硫酸根之最高去除率還沒達到20%。
以 4.2.1 結果控制氟離子在可符合園區納管標準之操作條件為進流 原水pH 5 及加藥比 Ca/F=1，硫酸根與鈣鹽反應的比例約為 11％，若 再提高原水 pH 或增加加藥量，硫酸根參與反應之比例皆小於 20％，
顯示硫酸根與氟離子競爭鈣鹽的情形並不大。
不同pH殘留硫酸根濃度
0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00
加藥比(Ca/F)
4.2.4 最適原水 pH 及加藥比
由4.2.1～4.2.3 之結果得知在原水低 pH 時（pH≦4），不論加藥比 控制為何都很難將殘留氟離子控制在納管標準內，而在 pH≧5 時僅需 添加稍微過量（Ca/F=1）之氯化鈣，便可以達到 15 ppm 之排放標準；
但磷酸根之去除率會隨著原水pH 之增高而增加，為避免磷酸根與氟離 子競爭鈣鹽及產生大量的磷酸鈣污泥，故建議將原水之pH 控制在 5 左 右，可以達到氟離子達到放流標準，也可以使磷酸鈣污泥產生量降至 最低。
氯化鈣的加藥量愈多對於磷酸根及氟離子之去除都有正面的幫 助，但為避免過量的加藥導致化學品的浪費、污泥的大量產生及提高 廢水排放導電度下，氯化鈣之加藥比僅需控制Ca/F=1 即可。
在原水 pH 5 及加藥比 Ca/F=1 之操作條件下，氟離子殘留濃度為 12 ppm 總去除率 96.6％，此時磷酸根之去除率為 29.5％，而硫酸根去 除率為 11.1％，由減少的離子濃度去推算產生之污泥重量比為 CaF2： Ca3(PO4）2：CaSO4＝100：7.23：5.87，磷酸鈣及硫酸鈣污泥之產生量 在此條件下所佔的比重極低。