排放水處理成本分析

排放水處理成本 T2 包括廢水系統處理費用及污水下水道使用費。個案工廠廢 水處理系統分為酸鹼廢水處理系統、氫氟酸廢水處理系統及切割研磨廢水處理系 統3 大系統。

酸鹼廢水處理系統主要為處理製程所排放之酸鹼廢水、空調冷卻水塔濃縮排 放廢水、製程廢氣處理系統廢水、超純水製造再生逆洗廢水及製程回收系統再生 逆洗所產生之廢水，總水量約16554 m³/月；氫氟酸廢水處理系統則為處理製程所 排放之氫氟酸廢水，總水量約10540 m³/月；切割研磨廢水處理系統則為處理製程 排放之切割研磨廢水及切割研磨廢水回收所產生的濃縮廢液，總水量約 4650 m³/ 月，處理量分別佔原設計量的14.8%、50.6%及 20.8%。

因處理水量遠低於設計水量，廢水原水於調勻池的停留時間較長，混合濃度 也較為均勻，故廢水處理的運轉狀況較佳，往年並沒有因違規被罰款的情形發生，

所以罰單的成本考量忽略。但是，由於系統處於待機的時間過長，易造成單位水 量的處理成本過高。故為了落實cost down 政策，系統工程師則自行修改 PLC 程式，

將各反應池攪拌機設定為待機模式，由廢水輸送泵浦動作啟動反應池攪拌機運轉，

電費節省由原本單位廢水用電量1.1 度/m³降為0.8 度/m³，每年節省近25 萬元。

其他的成本分析，詳表22 所示。

表22 中，設置成本同樣已設置 10 年，故忽略。運轉成本分為電費、人事費、

設備維護費、藥品費及污泥清除處理費。在電費部分，為泵浦、反應槽攪拌機、

沉澱池刮泥機及污泥脫水機運轉之費用，以cost down 後成果，每年約需 65 萬元。

人事則編制一位水處理系統工程師，年薪約54 萬元；設備維護費包含泵浦維修保 養費用、偵測電極更換費用及相關檢測、儀表校正費用等，酸鹼廢水系統每年約9 萬元，氫氟酸廢水系統因氟離子偵測電極費用較高，故每年約31 萬元，切割研磨 廢水處理系統，每年費用約 11 萬元；藥品費主要為廢水處理所添加的 NaOH、

H2SO4、CaCl2、PAC 及 polymer 之費用，酸鹼廢水系統以單純酸鹼中和方式處理，

每年約 40 萬元；氫氟酸廢水系統處理方法為鈣鹽添加的混凝沉澱處理法，為了 確保放流水氟離子濃度小於15 mg/L 之園區納管標準，操作上常常採用過量加藥方 式，故每年費用達 250 萬元，以 CaCl2費用最高；切割研磨廢水處理系統則為傳 統的混凝沉澱處理法，每年約 8 萬元；污泥清除處理費為混凝沉澱處理後所產生

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綜合相關文獻［14，42，43］，個案工廠之酸鹼廢水單位處理成本偏低，應該 是酸鹼廢水於調勻池的停留時間較長，故混合濃度也較為均勻，酸鹼加藥量相對 較少。至於氫氟酸廢水處理成本，與環保署［14］調查結果來說是偏低，但與洪 氏［42］研究結果相近。其中佔較多的 CaCl2費用部分，以此股廢水量來說，應該 含有大量的超純水，氟離子濃度應不高，故可以嘗試進行降低CaCl2加藥量；或可 以針對廢水進行檢測，判斷是否有磷酸根或硫酸根與氟離子同時競爭鈣鹽，以進 行各反應槽 pH 及鈣氟比之操作最佳化［55］，鈣鹽被磷酸根所消耗，過量的鈣鹽 又與硫酸根形成硫酸鈣，不僅會嚴重影響氟離子的去除率，也會使污泥脫水性不 佳［5］。

切割研磨廢水部分，由於個案工廠切割研磨廢水屬於晶片切割及晶背研磨製 程，含有大量之奈米級微粒，具有不易沉降及穩定性高之特性，但並不像CMP 廢 水中含有氧化劑、分散劑等化學藥劑，故相對比較容易處理。再依據成本結構中 得知，污泥費用偏低，可知個案工廠之切割研磨廢水應有混凝沉澱不佳之狀況，

若直接排放，以目前行政院環境保護署公告之SS 濃度檢測方法（W210.57A）［56］，

在廢水排放口檢測的SS 值仍可符合園區污水下水道納管標準，且由於懸浮顆粒極 小且穩定度高，能幾乎永久地懸浮在水體中，放流後順著水流之傳播，其影響範 圍將難以估計。所以個案工廠預估執行製程切割研磨廢水回收系統擴充之投資，

不僅對提升製程回收率有幫助，同時也減少對環境的衝擊。

圖16 廢水處理系統運轉成本百分比

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個案工廠總排放水量為廢水系統處理排放量與民生用水排放量相加，排放至 園區下水道之總廢水量每季為97278 m³，排放水質以五年統計紀錄之COD 平均為 42.2 mg/L，SS 平均為 26.8 mg/L，依「新竹科學園區污水處理及污水下水道使用 辦法」第十四條規定之「新竹科學園區污水下水道使用費計價基準表」來看，污 水下水道使用費用計算，詳表23 所示。自來水季取水量為 114204 m³，每年繳交 污水下水道使用費為 3,022,180 元，單位廢水之污水下水道使用費成本為 7.8 元 /m³。

表23 個案工廠污水下水道使用費用成本分析表

項次 說明 單價 分級費率 成本 備註

1 Q＝91363.2 m³ 6.8 元/m³ 621,270 元 自來水取水量×0.8 2 COD＝42.2 mg/L 24.9 元/公斤 0.86 82,562 元 CC＝單價×COD/1000×0.86 3 SS＝26.8 mg/L 26.4 元/公斤 0.8 51,713 元 Cs＝單價×SS/1000×0.80 4 下水道使用費 755,545 元 每季繳交費用

單位成本 7.8 元/m³ 廢水量97278 m³

綜合上述，可知個案工廠之排放水處理成本 T2 每年需花費 8,126,712 元，廢 水系統處理成本佔62.8%，污水下水道使用費成本 37.2%，排放水處理成本結構如 圖17。

圖17 個案工廠排放水成本百分比

4.1.4 回收水處理成本分析

個案工廠內回收水主要為超純水製造排放水回收再利用及製程切割研磨廢水

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回收系統及製程酸洗廢水回收系統。超純水製造系統於前處理系統（Pretreatment system）及純化系統（Make-up system）採用 IX＋RO 型式，也就是逆滲透單元至 於離子交換單元的下游；依個案工廠內運轉狀況得知，純水在製造過程中，原水 經活性碳塔後進入陰陽離子樹脂塔（2B3T），出水水質可達到8 ΜΩ-cm 以上，SiO2

濃度小於0.01 mg/L，TOC 值小於 0. 1 mg/L，等同於一般文獻中典型的 2B3T＋RO 系統出水水質［19］，再經逆滲透系統（RO）10 倍濃縮所產出的廢液，其水質仍 能符合原水進水水質要求，故將此逆滲透濃縮水（ROR）回收於純水原水桶再利 用；另外，在後段精製系統（polishing system）中，為維持超純水微粒子（particle）

等級達0.1 μm 10 pcs/m≦ L 要求，則採用超過濾系統（UF）進行過濾，通常超過 濾膜濃縮水（UFR）水質仍相當好，故將其回收於純水製造之純化系統（Make-up system）再利用。超純水製造排放水回收再利用水每月約 24428 m³，由於是屬於未 經處理再利用［18］，故並無回收水處理成本。

在製程切割研磨廢水回收部分，個案工廠的晶片切割製程廢水及晶背研磨製 程廢水每月合計排放7750 m³，因目前設置的製程切割研磨廢水回收系統處理量已 滿載，故仍有 5 成並未回收。製程切割研磨廢水回收系統採掃流式（Crossflow Filtration）超過濾膜處理設計，每月約回收 3100 m³，UFR 每月則有 775 m³排入切 割研磨廢水系統處理，系統處理效率為80%。

製程酸洗排水回收系統，主要將蝕刻製程及清洗製程中未含氟離子的機台 Q.D.R.（Quick Dump Rinse）、O.F.（Over Flow）及 F.R（Final Rinse）所產生的酸 性清洗水進行回收，經活性碳塔吸附氧化物質及有機物質，再進入陰離子塔進行 離子交換。每月約回收11284 m³，再生逆洗廢液372 m³則排入酸鹼廢水系統處理。

因水質TOC 值掌控不易，故回收至次級用水系統供應空調冷卻水塔及製程廢氣處 理系統（Scrubber）使用。製程切割研磨廢水回收系統及製程酸洗排水回收系統成 本分析詳表24，25 所示。

表24，25 中，同樣的設置成本忽略不計。運轉成本分為設備維護費、耗材費 用、電費、藥品費及人事費。設備維護費部分，包括泵浦維修保養費用、偵測電 極更換及儀表校正費用等，製程切割研磨廢水回收系統平均每年約 4.1 萬元；製 程酸洗排水回收系統平均每年約24 萬元。耗材費用部分，製程切割研磨廢水回收 系統主要以前置50 μm 濾袋每週更換及 UF 膜管重置，平均每年耗材費用為 17.5

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萬元；製程酸洗排水回收系統因每年耗材更換金額不一樣，故以年平均值進行計 算，平均每年耗材費用為 102 萬元。電費部分，因製程切割研磨廢水回收系統採 用採掃流式（Crossflow Filtration）超過濾膜設計，用電量消耗較大，平均每年用 電為58.5 MWH，每度電以 2.15 元計算，共約 12.5 萬元；製程酸洗排水回收系 關文獻［14，26，29，39，41-43］比較起來，屬於低成本的廢排水回收系統。

表24 製程切割研磨廢水回收系統成本分析表

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表25 製程酸洗排水回收系統成本分析表

項 目 費用

﹙元/年﹚

成 本

﹙元/m³﹚ 說 明 1.設置成本

廢水回收系統 0 此系統已設置10 年，初設成本忽略 2.運轉成本

設備維護費 240,000 1.8 實廠運轉近五年平均值 耗材費用 1,020,000 7.5 實廠運轉近五年平均值

電費 53,105 0.4 每年用電為24.7 MWH，每度電 2.15 元 藥品費 396,000 2.9 離子交換樹脂再生NaOH

人事費 280,000 2.1 編制工程師1 位人事費平均分攤 3.設備折舊費

酸洗排水回收系統 0 0.0 折舊攤提結束，忽略不計 合計 1,989,105 14.7

＊酸洗廢水回收量：135408 m3/年

綜合上述，可知個案工廠之回收水處理成本 T3 每年需花費 2,645,880 元，製 程切割研磨廢水回收成本佔24.8%，製程酸洗排水回收成本 75.2%，超純水製造排 放水回收成本0%，回收水成本結構如圖 19。

圖18 製程廢水回收系統運轉成本百分比

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圖19 個案工廠回收水成本百分比

4.2 規劃方案可行性分析

本研究主要針對個案工廠現況全廠總用水成本與評估的水回收系統方案（製 程切割研磨廢水回收系統擴充及製程低濃度氟酸廢排水回收工程）經單獨投入運 轉後所得到水回收效益的全廠總用水成本做經濟效益評估。故訂定出三個方案，

方案一為「個案工廠運轉現況」；方案二為「製程切割研磨廢水回收系統擴充」；

方案三為「製程低濃度氟酸廢排水回收工程」。並設定方案一、二為互斥方案進行

方案三為「製程低濃度氟酸廢排水回收工程」。並設定方案一、二為互斥方案進行