第二章 文獻回顧
2.1 反沖洗水來源及特性
在淨水場的淨水程序中，砂濾池為一種最為普遍固液分離單元，
其主要是利用位於濾池中濾料顆粒將水流中的一些微粒，例如微生 物、黏土等加以捕集、吸附、阻隔以達成淨水之目的。當這些捕集到 的微粒累積到一定程度，影響到砂濾池的正常操作，便需進行反沖洗 程序。反沖洗程序主要利用淨水場處理後的清水，以反向沖洗（與過 濾方向相反）的方式，來將這些累積的微粒物質從濾料中分離出來，
這股包含這些累積微粒的廢水便稱為反沖洗水。反沖洗水通常為淨水 場最主要的廢水來源，而反沖洗水的水量通常又與濾床的濾速和反洗 持續時間相關，一般來講濾床反洗速率約為濾速的10~20 倍，反洗時 間約為 10~20 分鐘，故反沖洗水水量約佔淨水場總產生清水的 2~10%，平均約佔 2.5%(Environmental Engineering and Technology, 1999)。
2.1.2 反沖洗水水質與特性
反沖洗水水質會隨著不同的淨水場而有所變化，主要的原因可能 在於當地氣候、原水水源、處理流程或操作方法有所不同而導致其水 質上差異。另一方面，由於砂濾池具有累積污染物的特性，因此反沖 洗水往往含有高濃度的污染物。在國外統計資料，AWWA(American Water Works Association)的調查報告指出，反沖洗水一般主要組成有 鐵或鋁的氫氧化物、細微黏土顆粒、化學物質、微生物和濾料等，pH
約介於7.2~7.8，BOD 約 2~10 mg/L，COD 約 28~160 mg/L，DOC 為 0.8~191 mg/L(AWWA, 1999)。而 Kawamura (2000)指出對於一傳統淨水場 所產生之反沖洗水濁度大約為150 NTU 到 250 NTU，另一研究則指 出砂濾池在反沖洗過程最初 1 分鐘所產生之反沖洗水濁度高達 100 NTU 至 1000 NTU 以上，然後在 2~3 分鐘後濁度快速下降至 10 NTU 至 65 NTU，濁度依淨水場操作條件不同而有所變動，平均 pH 約為 7.5~8.2， DOC 位於 1.79~3.56 mg/L，而其總懸浮固體物含量約在 46 mg/L 至 384 mg/L(Adin et al., 2002)。另外 AWWARF(American Water Works Association Research Foundation)曾針對美國地區 25 座淨水場之原水 和未處理之反沖洗水進行調查，報告中指出反沖洗水中梨形鞭毛蟲 (Giardia)和隱孢子蟲(Cryptosporidium)的濃度分別較原水高出 16 倍及 21 倍，在溶解性有機碳和鋅的濃度則較原水高出 3 倍，而在總三鹵 甲烷(TTHMs)的濃度甚至高出原水 92 倍(EPA, 2002)。
國內相關的反沖洗水水質資料，楊氏(2005)曾針對國內長興淨水 場及雙溪淨水場之反沖洗水進行研究，研究中指出長興淨水場之反沖 洗水pH 約介於 6.8~7.37，鹼度約為 30 mg/L CaCO3，溶解性化學需 氧量為1~32 mg/L，溶解性有機碳為 0.5~3.3 mg/L，而濁度和總懸浮 固體物的變動則較大，分別為550~1250 NTU 及 281~1430 mg/L。在 雙溪淨水場部分，除了濁度和總懸浮性固體物和長興淨水場有較大的 差異外，在酸鹼值、鹼度和總溶解性有機碳等性質變動不大，其反沖 洗水濁度約在 55~57 NTU 之間，總懸浮固體物平均約為 137~193 mg/L，均比長興水廠之反沖洗水來的低。黃氏(2005)則對新竹第一淨 水場之反沖洗水進行長期調查，報告中指出新竹一場之反沖洗水濁度 約 620~2600 NTU 左右，較國外來的高，溶解性有機物部分約 1.01~1.31 mg/L，普遍較國外低。故由上述之調查可知，國內反沖洗 水質和國外水質仍有一些差異。
2.1.3 反沖洗水之處理現況
從上述可得知，反沖洗水為一股量大且水質較差的廢水，以我國 目前放流水標準規定自來水廠放流水之懸浮固體不得大於50 mg/L，
化學需氧量不得大於 100 mg/L，此類廢水將無法直接排放，需經過 適當的處理或回收。
在國內處理現況，中華民國自來水協會曾針對台灣地區 23 座出 水量大於40,000 CMD 的淨水場之濃縮池上澄液、污泥脫水廢水、砂 濾反沖洗水等三股廢水處理現況進行調查，在反沖洗水部分，報告中 指出有 21 座淨水場對反沖洗水進行回流處理，其餘兩座則直接排至 污泥塘，詳細如表 2-1 所示。(黃，2005)
在國外方面，相較於我國對反沖洗水管制較不明確，美國環保署 於 1996 年之安全飲用水法修正案規定淨水場必須回流反沖洗水至上 游處理單元，進行回收再利用，而根據美國自來水協會(AWWA)於 1998 年曾對美國境內 335 個淨水場進行反沖洗水回流普查，發現有 83%的淨水場回流反沖洗水至進水口，11%至初沈池，4%沈澱池，另 有2%至過濾單元前。(Arora et al., 2001)
然而，回流反沖洗水至淨水場上游單元，卻會面臨潛在負面的衝 擊，例如：
1. 前加氯及混凝劑加藥量之控制問題。
2. 對後續處理單元所造成的水力衝擊，特別是颱風及暴雨期間。
3. 原蟲、微生物及化學物質累積問題，其濃度可能超出既有的污染 物去除限制。
但亦有研究指出只要將反沖洗水迴流量控制在 10%以下，將不會 對飲用水安全造成嚴重的影響(Edzwald and Tobiason, 2002)。Tobiason et al.(2003) 研究亦發現反沖洗水迴流率在 10%~40%並不會增加過濾池出流水的 固體物量，即在此情況下迴流反沖洗水對淨水程序影響不大。楊氏 (2005)根據在長興淨水場及雙溪淨水場所設之模型廠實驗結果指出 回流之反沖洗水與原水混合後其混凝效果良好，且在未考慮原蟲影響 下，回流反沖洗水並未造成整體處理程序之負面衝擊。
儘管如此，有鑑於回流反沖洗水會對水廠操作產生不良影響，美 國環保署於 2001 年進一步制訂了規範淨水場反沖洗水回流法則 (Filter Backwash Recycling Rule)(US EPA, 2002)。其目的主要在減低反沖洗 水回流處理時對原本水廠之處理效能之影響，另外，也將加強控制反 沖洗水回流時所產生隱孢子蟲累積問題，以確保供水之安全 (US EPA,
2002)。
故從未來趨勢來看，對於反沖洗水之管制將會越來越嚴格，主要 在於反沖洗水中所含之高濃度污染物和高濃度微生物，特別是梨形鞭 毛蟲和隱孢子蟲。因此如何在不影響供水安全之前提下，能夠有效回 收利用此股水，已成為重要之課題，特別是對於水資源匱乏之國家。
表 2-1 台灣地區淨水場反沖洗水處理狀況(黃，2005)
回流廢水種類 有回流之狀況之水廠數 無回流之狀況之水廠數
分水井 2
原水端 8
混凝池 7
膠凝池 2
沈澱池 1
反沖洗水
廢水池 1
污泥塘 2