為減少用水量進行廢水回用，依用水水質要求回用目標分為：低水質標準用途，
如油槽檢修清槽頂水試壓水、工場歲修設備清洗水；高水質標準用途，如冷卻水塔補 充水或純水製造用水。
4.1低水質標準回用
4.1.1油槽清理試壓及設備清洗用水
該類用水標準較低因此廢水不需再經處理即可回用，但需考量廢水對碳鋼設備 的腐蝕性與微生物數量，因微生物通常會促進腐蝕，表2 比較冷卻水塔排水及廢水 工場排水腐蝕率、孔蝕index 及細菌數，冷卻排水含腐蝕抑制劑及殺菌滅藻劑致低腐 蝕性與低微生物較適合該類用水，冷卻排水分散在廠區，大部份已有抽取設備，僅 需另配管線至油槽區；若回用為工場歲修設備清洗水及工場區油槽頂水及試壓時，較 便利方式則為直接使用附近仍在操作工場之冷卻水回水，但使用水量需搭配該水塔 之排放量，以免造成操作期間濃縮不足困擾。
表2 工業用水冷卻水塔排水及廢水工場排水水質
工業用水 冷卻水塔排水 廢水工場排水
水量 , CMD 4000 10000
PH 7.5 7.8 7.5
導電度 , μS/cm 600 3510 3100
總鹼度 , mgCaCO3/L 150 60 150
NH4, mg/L - - 5
Ca, mg/L 80 410 220
Mg, mg/L 16 85 50
Cl, mg/L 70 550 450
PO4, mg/L 0.5 8 1
SO4, mg/L 90 1110 750
SiO2, mg/L 18 95 32
COD, mg/L 15 60 75
SS, mg/L <5 <10 20
腐蝕率 , mpy 2.3 3.5 4.2
孔蝕 index 3.1 3.6 5.2
細菌數 , CFU/mL 100 350 15000
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4.2 高水質標準回用
4.2.1 薄膜法脫鹽比較說明 1.逆滲透(Reverse Osmosis, RO)：
逆滲透原理是在高濃度端外加大於滲透壓之壓力，使水分子能克服滲透壓經半 透性膜流向低濃度端，達到去除鹽類及有機物之目的。RO 膜之材質主要計有兩類：
Cellulose Acetate(CA) 及 Aromatic Polyamide(ARAMID)， 前 者 缺 點 為 使 用 pH 範 為 小、化學耐性不良且易被微生物分解，後者雖改善前項諸缺點，但易被自由餘氯Cl2
氧化而分解；膜的截面構造由100μm 厚多孔性底層支撐面鋪上表層 0.25μm 厚平均 孔洞大小約1nm 之薄膜，因此表面如開孔大小不一之微細網篩能截留有機分子；另水 分子與膜表面官能基形成氫鍵，且膜表面具排斥離子作用，此特性說明水分子能快 速通過膜但離子卻被截留；膜依外觀分為管型(Tubular) 螺旋型 (Spiral Wound) 及中空 纖維型(Hollow Fiber)，管型單位体積膜面積小難以推廣，大型系統均以螺旋型及中 空纖維型為主，但後者不易清洗，廢水回用仍以螺旋型較實用。
2.互換式電透析(Electrodialysis Reversal,EDR)：
利用一系列交互排列之陰陽離子交換膜(Anion/Cation Transfer Membrane) 以間隔 (Spacer) 分開，間隔主要功能為增加膜堆強度，提供水流空間及造成所需擾流作用，
在兩端電極直流電作用，陽離子移向負極但僅能通過陽離子交換膜，而陰離子移向 正極卻僅能通過陰離子交換膜，因此形成脫鹽水/ 濃縮水交互分離水道，最終分別匯 集成產水與濃縮水，而將帶電物質分離。電透析膜在操作壓力50-60psi 不具透水性 但具導電性，主要為styrene/divinylbenzene 共聚物，陰陽離子膜取代性官能基分別為 sulfonate 及 quaternary ammonium，對離子選擇性約 90%，大小約 46x102cm，厚度 0.15-0.8mm，薄者電阻小可提高電流效率，厚者電阻雖大但具良好機械強度耐清洗 優點。EDR 依據上述原理，但每隔 15 分鐘電極電性互換，脫鹽水 / 濃縮水之水道互 換，以三向控制閥及時切換進流水、產水及濃縮水之方向，主要目的為防止膜之結 垢積污與阻塞。
高水質標準回用通常要求對COD 及 SiO2需有良好去除效率，表3 比較逆滲透 及互換式電透析操作概況，互換式電透析不具該要求，因此廢水回用水質要求低濃 度COD 及 SiO2，選擇逆滲透較適合。
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表3 逆滲透(RO)與互換式電透析(EDR)之比較
4.2.2 廢水選用
表3 說明逆滲透對溶解性鹽類及 SiO2去除效率大於95%，為避免在薄膜濃縮側 造成CaSO4及H2SiO3沈積問題，廢水Ca、SO4及SiO2低時較適合，表2 顯示廢水 工場排水上述離子濃度低於冷卻水塔排水，因此宜選擇廢水工場排水。
4.3 逆滲透前處理方案選用
_________________________________________________________________________
RO EDR Feed
SDI15 < 5 <15 pressure(psi) 150-800 50 Resi. Cl2(mg/L) trace 0.5
Concentrate
LSI < 0 2.1 CaSO4 Saturation
w/o chemicals 100% 175%
w/ chemical 150% 300%
SiO2(mg/L) 160 160
Temperature(。C) 20-45 20-45
pH 3-11 1-11 Salt rejection(%) >95 85 Silica Rejection(%) >95 <10 COD Rejection(%) >90 <20
Recovery(%) 60-75 70-80 Membrane
life(yr) 1.5-3.0 3-6 cleaning chemical special HCl storage w/ biocide keep wet replacement whole element specific sheet _________________________________________________________________________
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4.3.1 可用方案 1.傳統方案：
油 水 分 離 － 混 凝 溶 氣 浮 除 － 活 性 污 泥 － 沈 澱 － 砂 濾 － 壓 力 式 超 濾 薄 膜 (pressurized UF) －逆滲透 (RO)
2.業界趨勢方案：
油水分離－混凝溶氣浮除－活性污泥－沈浸式超濾薄膜－逆滲透(RO)( 活性污 泥與沈浸式超濾薄膜組合成沈浸式生物薄膜反應器系統，MBR )
4.3.2 MBR方案選用說明
傳統方案 業界趨勢方案
MBR 優點
1. 節省用地 MBR 的沈浸式超濾薄膜單元能替代傳統方案的沈澱、砂濾及壓力式超 濾薄膜單元
2. 操作性能高
污泥濃度 MLSS 2,000 ~ 4,000 mg/L
MLSS 3,000 ~ 10,000 mg/L
高污泥濃度維持較低食微比，提高有機污 染物去除效率，
及較能忍受突發性負荷
污泥齡 SRT 10 ~ 20 days
SRT 15 ~ 60 days
污泥停留時間長使生長緩慢的微生物能夠 滯留增殖，有利於煉油石化難分解污染物 的去除及氨氮的生物硝化作用，降低生物 毒性
3. 低污泥產率 0.25-0.30 kg MLSS/kg
COD 去除 0.15-0.20 kg MLSS/kg COD 去除，減少 後續污泥焚化費用
4. 操作維護 壓力式超濾薄膜阻塞後清 洗不易復原 ( 操作壓力 3~4 kg/cm2)
沈浸式超濾薄膜阻塞後清洗容易復原，目 前煉油石化案例該類薄膜壽命可達 5 年 ( 操作壓力 ~0.5 kg/cm2 Abs.)
MBR 缺點 MBR 薄膜較壓力式 UF 貴 1 倍
但不需沈澱、砂濾，價差縮小
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4.3.3煉油石化業採用MBR案例
案例 廢水 Capa., CMD 薄膜 Maker 試車
Repar Refinery Brazil 煉油 10,800 Siemens 2012 Taneco Refinery, Russia 煉油 16,800 GE TBC
寧波 , 大陸 石化 5,700 Sumitomo 2011
HPCL Mittal Refinery, India 煉油 12,000 GE 2010 REVAP Refinery Brazil 煉油 7,200 GE 2010 Lukoil Volgograd Refinery,
Russia 煉油 15,000 GE TBC
台化 ,Taiwan 石化 -PTA 9,000 Toray 2010 HPCL Refinery, India 煉油 7,200 GE 2009 Bina Refinery, India 煉油 9,000 GE 2008
惠州 , 中海油 , 大陸 煉油 10,000 2008
海南 , 中石化 , 大陸 煉油 10,000 2006
哈爾濱 , 中石油 , 大陸 石化 10,000 2006
廣州 , 中石化 , 大陸 煉油 10,000 2006
台塑化 , Taiwan 石化 20,000 GE 2006
Syndial – Porto Marghera,
Italy 石化 47,500 GE 2005
Borsodchem 石化 600 GE 2004
Mol-ZAFI, Hungary 煉油 480 GE 2003
4.4 廢水處理及回用流程說明(如圖1所示)
圖 1 廢水處理及回用流程
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4.4.1既有處理系統
12,000CMD 有機性綜合廢水經浪板式油水分離池 CPI(4 sets)，上層浮油被刮油 機送至污油池，底部含油污泥以螺旋輸送機送至浮渣槽，廢水流至出水池再送至調 勻槽，槽內備攪拌機防止沈澱，槽上方依不同高度共設四組管閥收集浮油；廢水抽出 與焚化爐排水、壓濾機清洗水及砂濾槽逆洗水混合進入線上混凝器，進行pH 調整、
添加混凝劑(PAC) 及高分子凝集劑，使形成化學膠羽顆粒流至溶氣浮除池 DAF(3 sets)，氣泡由經空氣飽和迴流加壓水釋出附著在膠羽一起上升至液面而形成浮渣，經 刮渣機刮入浮渣池，浮除後廢水流入DAF 出水池，再經換熱器將廢水溫度由 50℃降 至35℃。
6,000CMD DAF 處理廢水並於管線內添加適量比例氮磷營養源，與 300 CMD WAO 處理廢鹼液 ( 含高 Na2SO4) 混合再流入現有曝氣池 (2 線 3 池 / 線 )，由鼓風機 提供足量經冷卻空氣，以深槽式曝氣機(6 sets) 將氧氣溶入水中並使活性污泥懸浮及 與進流廢水充份接觸，將有機污染物分解成二氧化碳及水，分解過程活性污泥繁殖 生長，因此污泥迅速累積，需適量由終沈池排泥，使曝氣池內維持所需適當污泥濃 度，污泥液進入再曝氣池，通入空氣，藉由底部粗氣泡散氣器攪動污泥液，將附著 在污泥生物膠羽上氣泡趕除以利沈降，污泥液進入終沈池(2 sets)，生物膠羽藉重力 達成固液分離，利用刮泥機刮除上浮污泥及將底部各處污泥刮送至池中心，以利污 泥迴流及排泥，廢棄污泥送至污泥濃縮池，澄清處理水排至暫存池，池底設置粗氣 泡散氣器曝氣攪拌廢水避免沈澱。處理水再經流動式砂濾器(8 sets) 濾除懸浮固體排 入放流池，其中部分返回焚化爐及壓濾機使用，其餘經水質監測站送至工業區聯合 污水處理廠。
4.4.2新增廢水回收處理系統
另6,000CMD DAF 處理廢水並於管線內添加適量比例氮磷營養源，進入缺氧池 (2 線 1 池 / 線 ) 利用 Jet Mixer 攪拌混合，活性污泥先吸附有機物同時將硝酸鹽氮進 行脫硝作用生成氮氣。污泥液再進入曝氣池(2 線 1 池 / 線 ) 利用 Jet Aerator 攪拌混合 及傳輸所需氧氣量，快速將有機污染物分解成二氧化碳及水，及將氨氮經硝化作用 生成硝酸鹽氮。污泥液以5 倍進料量抽至膜堆池，經抽水泵產生負壓，將 5700 CMD 澄清水送至RO 進料槽，污泥迅速累積需適量排泥使生物系統維持所需適當污泥濃
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度，其餘污泥液返回缺氧池及曝氣池。澄清水線上添加鹽酸、抗垢劑、還原劑或非 氧化性殺菌劑，進料泵提高壓力進入RO 模組 (3 線 )，產出 3,900 CMD 回收水作為 純水工場離子交換樹脂進料，濃縮廢水排至既有放流池。