實場操作狀況

本計劃之模廠設備架設於台灣大學男生第八學生宿舍大樓右側，佔 地約 5 平方公尺，實場操作為期 30 天，雜排水取樣時間於早上九點至 晚上 8 點之間。回收處理流程簡述：1 至 8 樓的浴室用水排至一樓水溝 後經由一淺井(約深 50cm)滯留，利用沉水馬達抽至污水槽(500L)，利用酸 劑(H2SO4)與食鹽水(NaCl)將污水槽的原水調整至 pH 6.0-6.5、電導度 600-700 s/cm　 ，經由送水馬達以 40 L/min 的流量傳送至電膠羽反應槽，

在此之前有一分流管將部分污水送回污水桶以調節流量為10-15 L/min，

利用直流電電源供應器的定電流操作，設定電流為3-4 A，啟動浮除槽的 刮除浮渣馬達並先將前段出流水導回污水槽，系統穩定後即可產生再利 用水(中水)，同時於中水槽添加消毒劑(NaClO)以防止藻類成長與滋生病 菌。

圖 4-8 示範地點台大男生第八學生宿舍右側全景

圖 4-9 建築物右側化糞池上的空地 (電膠羽模組裝設位置)

圖 4-10 建築物二樓廁所內部

(中水使用地點)

圖 4-11 電膠羽浮除系統架設完成

圖 4-12 電膠羽控制箱

圖 4-13 浮除槽

圖 4-14 浮除槽運作情況

(右側為污泥收集袋、左側為中水出流口)

圖 4-15 浮除槽上視圖 (左側為中水出流口)

本計劃之中水僅供應二樓之廁所沖洗水每日用量約 900-1000L，因 此採用間接式操作模式，每日操作 2 次，每次時間約 60-80 分鐘，水質 監測項目：COD、SCOD(溶解性 COD)、BOD5、SS、TS、濁度、氯鹽、色 度、氨氮、自由餘氯、大腸菌類，其中 COD、SCOD、SS、濁度為每日 監測項目，其餘為每週監測。本研究強調不添加混凝劑或助凝劑與不跟 其他單元串聯下，單獨以電膠羽浮除系統完成回收生活雜排水，以下針 對中水水質、污泥特性以及空間需求推估做一整理與討論。

4-7-1 中水水質狀況

先前已針對實驗地點作過水質調查如表 4-1，顯然一天內雜排水水

4-16

質、水量有很大的變化，本模廠操作取樣時間分布於早上九點至晚上 8 點之間，歸納發現下午時段水質較佳，水中 COD 約 30-40 mg/L 且 SCOD/COD 約 0.7-0.8，早晨與晚上水質變化大，水中 COD 約 40-140 mg/L，

但SCOD/COD 僅 0.3-0.5，有利於提高電膠羽浮除系統的除污能力，圖 4-8 表示操作期間 30 天的雜排水(原水)COD 與 SCOD 以及中水之 COD 與 SCOD，由圖發現進流水隨採樣時間不同水質變化大，但是出流水的 COD 卻與進流水的SCOD 有極大相關性(相關係數 0.95)，換句話說，採用不經 循環處理的電膠羽浮除系統，其出流水 COD 的去除率受限於進流水的 SCOD，除此之外，原水之 SCOD/COD 變化大約 0.3-0.8，但經過電膠羽浮 除系統處理後SCOD/COD 約 0.8-1.0，也就是說原水中顆粒狀 COD 幾乎已

COD (mg/L)

原水COD 原水SCOD 中水COD 中水SCOD

示範地點原水水質變化大且採樣處理時間不盡相同，致使中水水質 隨之變動，然而中水用途為廁所沖洗，可容許部分因操作失靈或原水水 質過差所造成的處理不良情況，將實場操作所得數據利用統計學方式計 算符合各中水標準的機率，首先將中水 COD 與 SS 各 30 個數值按大小 秩序排列，最大者給予序數(m)為 1，最小的為 30，n 為樣品數量，利用 威伯法(Weibull’s methode)計算等於或大於該數值的機率，其結果如表。

+1

= n

f m ，f 為等於或大於該數值的機率。

若以大陸生活雜用水水質標準COD 要求 50 mg/L 以下，則電膠羽浮 除系統幾近100%達到再生水標準，但若以歐陽(1995)建議標準 BOD 低於 10 mg/L 而本研究之 BOD/COD 約 0.3-0.4，BOD 低於 10 約莫等於 COD 低於 25-33 mg/L，因此以 COD 小於 30 mg/L 為標準時，電膠羽浮除系統約 84%

可達中水水質標準，若以 COD 小於 20mg/L 的高標準要求時，電膠羽浮 除系統僅能58%的機率符合中水水質。圖表示操作期間原水與中水的 SS 和濁度的變化，大部份中水建議質均以濁度為主，因為偵測容易且快 速，若依歐陽(1995)建議值濁度小於 10 NTU，則電膠羽浮除法可通過的 機率約 93%，部分也會以 SS 低於 10mg/L，則電膠羽通過機率為 74%，

或少部份要求SS 低於 15mg/L 則將有 90%的機率可通過，由此可知若採 用一般標準的COD 低於 30mg/L、SS 低於 10mg/L，則對於電膠羽浮除系 統而言，SS 將是主要限制中水水質的因素，因為浮除槽的固液分離不 完全，容易導致部分細小膠羽殘留於中水，就操作狀況而言，提高電流 以增加鋁板釋出鋁量有助於去除 COD，但常常反而使得出流水 SS 增 加，因此為增加去除水中懸浮膠羽可考慮與簡單砂濾串聯。

表 4-3 中水 COD 與 SS 值對應的機率關係

簡單的中水水質要求一般以BOD、濁度、SS、色度、臭味、餘氯、

大腸菌類為主，另外也會有要求氨氮、TS、氯鹽等，本研究結合國內、

中國、日本等建議水質表示如表，其中可以發現電膠羽浮除對於氨氮和 色度有極高的去除效果，除此之外還可以減少大腸菌類。由表可發現經 由電膠羽浮除系統回收之中水水質均能符合國內外的中水水質標準。

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

大於 對 應 值 的 機 率

0 10 20 30 40 50

COD,SS(mg/L)

COD

SS

圖 4-18 中水 COD 與 SS 對應之機率

表 4-4 電膠羽浮除系統除污能力表

水質項目 原水 中水

COD(mg/L) 44 15 SCOD(mg/L) 19 11

BOD5(mg/L) 15 6

SS(mg/L) 21 9 TS(mg/L) 405 350 NH3-N(mg/L) 0.1467 0.0062 Turbidity(NTU) 30.5 3.1

Color(AMID) 5 <1 E. coli.(CFU/100mL) 5600 0

自由餘氯(mg/L) 0 1.4

Cl^-(mg/L) 204 167

Al in wate(mg/L)r 0.4 0.8

表 4-5 示範計劃之中水水質與各國中水標準比較

中國大陸 日本 日本香川縣 台灣 示範計劃之 中水

用途 廁所沖洗、城

市綠化 廁所沖洗 廁所、散水 廁所沖洗 廁所沖洗

濁度(NTU) 10 無不快感 20 10 3

TS(mg/L) - - 500 - 350

SS(mg/L) 10 - 5 - 9

DS(mg/L) 1200 - - - -

色度 30 無不快感 10 40 無

嗅度 無不快感 無不快感 無不快感 無不快感 無不快感

pH 6.5-9.0 5.8-8.6 6.5-8.6 6.0-8.5 7.0-8.0

BOD5(mg/L) 10 20 10 10 6

COD(mg/L) 50 - 20(KMnO4) - 15

NH3-N(mg/L) 20 - - - 0.006

Cl^-(mg/L) 350 - - - 167

總硬度(as CaCO3

mg/L) 450 - - - -

陰離子合成洗滌

劑(mg/L) 1.0 - 1.0 - -

鐵(mg/L) 0.4 - 1.0 - -

錳(mg/L) 0.1 - 0.3 - -

餘氯(mg/L) >0.2 保有餘氯 0.2 >0.4 1.4

大腸菌類 (CFU/100mL)

3(隻/L) 1000 - 不得檢出 0

(CFU/100mL)

4-7-2 污泥特性與處理

依據實場操作污泥產量與特性分析結果如表 4-7，顯示污泥產量遠低 於化學混凝法但含水率卻無法達到文獻所言96-98%，主因為浮除槽中的 污泥刮除機為增加刮除效率而提高轉速，使得含水率高的濕污泥一併刮 除，可經由更新設計降低濕污泥含水率。

分析乾污泥成分可將污泥先利用103-105℃烘乾 1 小時，再利用 550

℃烘乾約 1-2 小時直到重量無明顯變動，可認定此重量差為有機物熱解 成碳失去的重量，其餘的灰份為無機鹽類的重量，另外將乾污泥微波消 化後利用火焰式原子吸收光譜儀(AA)檢測濃度，求得在污泥中的重量比 例。表 4-7 顯示污泥成分其中含鋁量達 10-15%且其他金屬離子濃度不 高，有利於電化學等方式回收再利用。

污泥的處理方式分為脫水、堆肥、固化、焚化、消化、與燒結，處 置方式分為填土、掩埋與再利用，依據本研究污泥特性高含水率、高泥 砂成分與含無毒重金屬鋁等，建議先行利用簡單污泥脫水機或曬乾床減 輕濕污泥重量，再經由清潔隊以一般廢棄物方式清運，直接進入掩埋場 掩埋或於設有下水道系統地區可直接將污泥排入下水道系統。

表 4-6 污泥產量與成分

項目 產量(kg/m³) 4.0-7.0

含水率(%) 97.5-98.5 乾污泥成分 有機物(w/w) 20-30%

Al(w/w) 10-15%

泥砂(w/w) 55-70%

4-7-3 餘氯試驗

廢水再利用系統於供水之前均會添加消毒劑，主要針對大腸菌類及 一般細菌之滅菌，以及景觀用水對藻類產生抑制效果。一般以加氯消毒 為主，主要是其持續性較臭氧佳且價格便宜，我們所加的氯常以氯氣(Cl2) 及次氯酸鹽(OCl^-)之型態存在為主，不論何種型態均是強氧化劑，常與其 他物質發生側反應(side reaction)，故加氯量常要超過需氯量才能確保消毒 完成。

據歐陽(1995)中水道供水系統建議水質標準，以散水為用途需保有 0.4 mg/L 的餘氯；以廁所沖洗為用途需保有餘氯，本研究係採電膠羽浮 除系統之出流水進行加氯實驗，添加濃度範圍2-11 mg/L、作用時間 30 分鐘，其自由餘氯濃度如表由實驗結果得知，電膠羽反應系統對雜排水 有滅菌的效果，其主要源自於水中氯離子氧化為氯氣產生自源性的消毒 功能，因此外加次氯酸鈉的濃度低於2 mg/L 仍保有自由餘氯且檢測不到 大腸菌類，加上中水貯存槽水力停留時間低於4 小時，故建議添加氯量 為3-4 mg/L。

表 4-7 添加氯量與餘氯關係

添加氯量(mg/L) 30 分鐘後自由餘氯(mg/L) 大腸菌類數(CFU/100ml) 0 (原水) 0 5.5×10³－4.5×10³

0 (處理後) 0 100

1.4 1.2 檢測不到

2.9 2.6 檢測不到

5.7 3.7 檢測不到

8.6 4.7 檢測不到

11.4 4.9 檢測不到