三、 研究方法
4.2 規劃方案可行性分析
4.2.2 方案二「製程切割研磨廢水回收系統擴充」
個案工廠既設製程切割研磨廢水回收系統，目前每月處理量為3875 m3，已接 近系統滿載，但製程晶片切割廢水及晶背研磨廢水每月仍有3875 m3排入廢水處理 系統，在考量提升用水回收率要求及既設回收系統運轉穩定度良好的情形下，故 預計以相同系統操作處理量及相同的UF 膜進行系統擴充，經多家水處理專業工程 承商報價彙整，擬定預算金額為 250 萬元。切割研磨廢水回收擴充系統各項成本 以既設系統經驗值進行估算，費用預估表見表27 所示。
表27 方案二「製程切割研磨廢水回收系統擴充」系統費用預估表
項 目 費用﹙元/年﹚ 說 明 1.設置成本
回收系統 --- 預算投資成本2,500,000 元 2.運轉成本
設備維護費 41,000 既設系統經驗值 耗材費用 175,000 既設系統經驗值 電費 125,775 既設系統經驗值 藥品費 35,000 既設系統經驗值
人事費 0 由原系統工程師負責
3.設備折舊費
回收系統 227,273 以平均法折舊10 年
合計 604,048
單位回收成本 16.2 元/m3 考慮設備攤提 單位回收成本 10.1 元/m3 不考慮設備攤提
＊預估切割研磨廢水回收量：37200 m3/年
方案二執行方式，預計依既有系統規格進行規劃設計，故系統處理效率以80%
計算。在未來系統運轉後，每月約可回收3100 m3，濃縮廢液量約775 m3同樣排入 切割研磨廢水系統處理。在表 4.5 中，設置成本 250 萬；運轉成本包含為設備維 護費、耗材費用、電費、藥品費皆與既設系統相同；且不會有多餘人事費用產生；
此擴充系統每年運轉成本為376,775 元，加上設備折舊（以 10 年攤提），每年攤 提227,273 元。前 10 年運轉，單位回收成本為 16.2 元/m3。若不考慮設置成本及
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設備折舊費下（在之後現金流量表中呈現），單位回收成本為10.1 元/m3。系統運 轉後全廠總用水量分佈情形如表 28、29 所示。
系統運轉後，假設製程需求及次級用水用量不變之情形下，因為再回收了3100 m3，故自來水取水量可由每月38068 m3減至34968 m3，自來水單位成本以12.2 元 /m3，故取水成本 T1 每年為 15,282,115 元；排放水成本部份，切割研磨廢水每月 廢水量減少3875 m3供擴充回收系統進行水回收，所產出之 UF 濃縮廢液 775 m3 排入原切割研磨廢水系統處理，以切割研磨廢水單位處理成本為9.7 元/m3，故廢 水處理系統成本由每年5,104,533 元降至為 4,743,693 元；因為每月總廢水量減至 29326 m3，單位廢水之污水下水道使用費成本以7.8 元/m3計算為2,744,914 元，
故排放水處理成本 T2 每年為 7,488,607 元；回收水成本部分，原回收系統每年需 花費 2,645,880 元，加上擴增系統運轉成本（含折舊）604,048 元，故回收水處理 成本 T3 每年需花費 3,249,928 元。每年全廠總用水成本 Z＝ T1＋T2＋T3 為 26,020,650 元，現金流量表建立如表 30 所示。
表30 中，成本計算表多了折舊的支出，主要是投資新設備必須分年攤提折舊 費用，但折舊攤提不能算是現金流量，所以折舊費用在現金流量表中要再加回來。
另外，方案二「製程切割研磨廢水回收系統擴充」為新的設備，所以在投資活動 的新設備投資部分有金額產生，而殘值是計算在最後一年。故方案二淨現值（NPW）
為：
PW（i）＝ A
(
P F i n)
N
n
n / , ,
∑
0=
＝-211,553,854
式中：A0＝-2,500,000 元，An＝-25,793,377 元（n＝1~9），A10＝-25,566,104 元；
i＝4%；N＝10 年期。
故方案二，「製程切割研磨廢水回收系統擴充」後之全廠總用水成本經現金流 量表及淨現值法分析後，當全部十年的全廠總用水成本換算至第一年後成本的總 和為-211,553,854 元。
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表30 方案二之現金流量表
年 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019
期數 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
成本計算
收入 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0
支出
方案二折舊 $227,273 $227,273 $227,273 $227,273 $227,273 $227,273 $227,273 $227,273 $227,273 $227,273 取水成本(T1) $15,282,115 $15,282,115 $15,282,115 $15,282,115 $15,282,115 $15,282,115 $15,282,115 $15,282,115 $15,282,115 $15,282,115
排放水處理成本(T2) $7,488,607 $7,488,607 $7,488,607 $7,488,607 $7,488,607 $7,488,607 $7,488,607 $7,488,607 $7,488,607 $7,488,607 回收水處理成本(T3) $3,022,655 $3,022,655 $3,022,655 $3,022,655 $3,022,655 $3,022,655 $3,022,655 $3,022,655 $3,022,655 $3,022,655
淨收入 ($26,020,650) ($26,020,650) ($26,020,650) ($26,020,650) ($26,020,650) ($26,020,650) ($26,020,650) ($26,020,650) ($26,020,650) ($26,020,650)
現金流量表 營業活動
淨收入 ($26,020,650) ($26,020,650) ($26,020,650) ($26,020,650) ($26,020,650) ($26,020,650) ($26,020,650) ($26,020,650) ($26,020,650) ($26,020,650)
方案二折舊 $227,273 $227,273 $227,273 $227,273 $227,273 $227,273 $227,273 $227,273 $227,273 $227,273
投資活動
新設備投資 ($2,500,000)
殘值 $227,273
淨現金流量 ($2,500,000) ($25,793,377) ($25,793,377) ($25,793,377) ($25,793,377) ($25,793,377) ($25,793,377) ($25,793,377) ($25,793,377) ($25,793,377) ($25,566,104)
現值 ($2,500,000) ($24,801,324) ($23,847,427) ($22,930,218) ($22,048,287) ($21,200,276) ($20,384,880) ($19,600,846) ($18,846,968) ($18,122,084) ($17,271,544)
累積現值 ($2,500,000) ($27,301,324) ($51,148,751) ($74,078,969) ($96,127,255) ($117,327,531) ($137,712,411) ($157,313,258) ($176,160,225) ($194,282,310) ($211,553,854)
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4.2.2 方案三「製程低濃度氟酸廢排水回收工程」
個案工廠在建廠之初，因考量酸鹼廢水系統無法去除氟離子，故將含氟製程 中請洗設備機台的Q.D.R.（Quick Dump Rinse）、O.F.（Over Flow）及 F.R（Final Rinse）
槽均導入氫氟酸廢水系統中，依據個案實廠製程廢水排放量來看，製程酸鹼廢水 佔44.4%，製程切割研磨廢水佔 23.6%，製程氫氟酸廢水佔 32%，可知氫氟酸廢水 量是偏高的。每月廢水量10540 m3中，大部分的氟離子濃度應該都不高。依個案 工廠低濃度氫氟酸廢排水分析測值來看，回收的廢排水成份氟離子濃度225 mg/L；
但SiO2濃度卻有59 mg/L，主要原因為製程中對 Si 或 SiO2進行蝕刻所產生。基本 上，這些離子可用RO 系統來去除，但是 RO 膜需要有適當的前處理，才能減少及 Scaling 及 Fouling 產生。
方案三「製程低濃度氟酸廢排水回收工程」，預計是將含氟製程中請洗設備機 台的Q.D.R.（Quick Dump Rinse）、O.F.（Over Flow）及 F.R（Final Rinse）槽排放 水新增獨立排放管路，並導入增設的低濃度氟酸廢排水回收系統中，預估低濃度 氟酸廢排水每月水量為9300 m3，回收後進入純水系統使用。經多家水處理專業工 程承商依水質進行規劃設計，加以報價彙整，擬定預算投資金額為1,050 萬元（含 管路分流工程費用50 萬元），並採用前處理加上 RO 系統處理，系統處理效率建 議在70%以上，故每月回收水量預估為 6510 m3。
此回收系統除了處理目前的低濃度氟酸廢排水外，也可能會處理未來 Local scrubber 所排放的廢水，未來 Local Scrubber 供應水源將以次級用水供應，但次級 用水水源不足時是以自來水補充，故雖然在廢水分析測值中並沒有鈣硬度成份，
但仍需考慮對鈣硬度的去除。由於CaF2在水體中的溶解度低，廢水中的氟離子可 能因水中的鈣產生沉澱，進而層積在RO 膜表面產生 Metal Scale。因此，在前處理 設置活性碳塔以去除水中有機物、殘留餘氯及氧化物質，並以陽離子樹脂對硬度 濃度加以控制。SiO2溶解度於常溫下及中性pH 的環境下約為 110~140 mg/l，若以 廢水分析測值中pH 及 SiO2濃度來看，以系統設計80%的產水率來看，RO 濃縮水 SiO2濃度將高達295 mg/l，造成 Silica Fouling 於 RO 濃縮水端。因為 SiO2溶解度 在pH＞9 會大幅上升，故可藉由調高 pH 來提高 SiO2溶解度。氟離子在pH＜2 時 幾乎是以HF 之形式存在於水體中，當 pH＞5 後則幾乎是以 F-之形式存在［55］，
故在高pH 的條件下 RO 膜表面帶負電性愈強，對 F-的去除率遠大於低pH 的情況，
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甚至在pH 10~11 時，對 F-的去除率甚至可高達98~99%［23，24］。處理流程為將 RO 系統操作在 RO 膜可容許最高 pH 值的範圍（pH=10~11），不僅可以提高 SiO2
溶解度，將RO 系統產水率提高，還可以增加氟離子的去除率；另外，在業界 RO 膜操作最常見的TOC 問題及 Bio-fouling 問題均可避免；因回收後進入純水製造系 統再利用，故最後以陰離子樹脂控制殘餘氟離子，使水質符合純水製造系統原水 水質要求。故方案三所增設低濃度氟酸廢水回收系統，假設 RO 產水效率 80%以 上，加上活性碳塔及陰陽離子樹脂塔產水效率各 96%來看，水處理專業工程承商 所建議之系統處理效率70%應可達到；各項費用預估，詳表 31 所示。
表31 方案三「製程低濃度氟酸廢排水回收工程」系統費用預估表
項 目 費用﹙元/年﹚ 說 明 1.設置成本
回收系統 ---- 預算投資成本10,500,000 元 2.運轉成本
設備維護費 300,000 初設成本的3%
耗材費用 814,680 依水處理專業工程承商規劃 電費 371,520 依水處理專業工程承商規劃 藥品費 1,137,340 依水處理專業工程承商規劃
人事費 0 由既有回收系統工程師負責
3.設備折舊費
回收系統 954,545 以平均法折舊10 年
合計 3,575,085
單位回收成本 45.8 元/m3 考慮設備攤提 單位回收成本 33.6 元/m3 不考慮設備攤提
＊預估低濃度氟酸廢水回收量：78120 m3/年
表31 中，設置成本 1,050 萬元；運轉成本包含為設備維護費、耗材費用、電 費、藥品費。設備維護費部分，以初設成本3%進行預估，低濃度氟酸廢水回收系 統預算投資費用為1000 萬元，故設備維護費每年為 30 萬元；耗材費用部分，主 要為前處理之活性碳、無煙煤及陰陽離子樹脂更換及RO 膜更換，預估更換周期為 1~2 年，故以年平均值進行計算，平均每年耗材費用約為 82 萬元。電費部分，以
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全載運轉用電量40 KW×每日預估運轉 12 hr×每年運轉天數 360 天計算。藥品費部 分，則是陰陽離子樹脂再生所耗費的 HCl、NaOH，並預估每日再生及添加於 RO 膜前的NaOH；增設系統不增加人力。故增設系統每年運轉成本為 2,623,540 元；
設備折舊以10 年計算，每年攤提 954,545 元。在前 10 年運轉，單位回收成本為 45.8 元/m3。在不考慮設置成本及設備折舊費下（在之後現金流量表中呈現），單 位回收成本為33.6 元/m3。系統運轉後全廠總用水量分佈情形如表32、33 所示。
表32 方案三全廠總用水量分佈表
項目 現況月用量(m3) 擴充後月用量(m3) 差異
製程用自來水量(w1) 32426 25916 -6510
次級用水用自來水量(w2) 4681 4681 0
民生用自來水量(w3) 961 961 0
自來水取水量(W) 38068 31558 -6510
民生用水排放量(d1) 682 682 0
製程排放廢水量(d2) 17360 8060 -9300
純水系統排放廢水量(d3) 2635 2635 0
廢水回收系統排放廢水量(d4) 1147 3937 2790
次級用水排放廢水量(d5) 10602 10602 0
總排放廢水(D) 32426 25916 -6510
純水系統回收水量(c1) 24428 24428 0
純水系統回收次級用水水量(c2) 0 0 0
製程回收水回收純水系統水量(c3) 3100 9610 6510 製程回收水回收次級用水水量(c4) 11284 11284 0
製程回收水量(C) 38812 45322 6510
空調OAC 及雨水回收(A) 1209 1209 0
製程用水總量(P1) 59954 59954 0
純水產水量(P2) 32891 32891 0
回收系統取水總量(Pc) 15531 24831 9300
冷卻水塔蒸發飛濺量(V) 6572 6572 0
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＝-215,769,778
式中：A0＝-10,500,000 元，An＝-25,387,410 元（n＝1~9），A10＝-24,432,864 元；
i＝4%；N＝10 年期。故方案三「製程低濃度氟酸廢排水回收工程」，運轉後之全 廠總用水成本經現金流量表及淨現值法分析後，當全部十年的全廠總用水成本換 算至第一年後成本的總和為-215,769,778 元。
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表34 方案三之現金流量表
年 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019
期數 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
成本計算
收入 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0
支出
方案三折舊 $954,545 $954,545 $954,545 $954,545 $954,545 $954,545 $954,545 $954,545 $954,545 $954,545 取水成本(T1) $14,782,891 $14,782,891 $14,782,891 $14,782,891 $14,782,891 $14,782,891 $14,782,891 $14,782,891 $14,782,891 $14,782,891
排放水處理成本(T2) $5,335,099 $5,335,099 $5,335,099 $5,335,099 $5,335,099 $5,335,099 $5,335,099 $5,335,099 $5,335,099 $5,335,099 回收水處理成本(T3) $5,269,420 $5,269,420 $5,269,420 $5,269,420 $5,269,420 $5,269,420 $5,269,420 $5,269,420 $5,269,420 $5,269,420
淨收入 ($26,341,955) ($26,341,955) ($26,341,955) ($26,341,955) ($26,341,955) ($26,341,955) ($26,341,955) ($26,341,955) ($26,341,955) ($26,341,955)
現金流量表 營業活動
淨收入 ($26,341,955) ($26,341,955) ($26,341,955) ($26,341,955) ($26,341,955) ($26,341,955) ($26,341,955) ($26,341,955) ($26,341,955) ($26,341,955)
方案三折舊 $954,545 $954,545 $954,545 $954,545 $954,545 $954,545 $954,545 $954,545 $954,545 $954,545
投資活動
新設備投資 ($10,500,000)
殘值 $954,545
淨現金流量 ($10,500,000) ($25,387,410) ($25,387,410) ($25,387,410) ($25,387,410) ($25,387,410) ($25,387,410) ($25,387,410) ($25,387,410) ($25,387,410) ($24,432,864)
現值 ($10,500,000) ($24,410,971) ($23,472,087) ($22,569,315) ($21,701,264) ($20,866,600) ($20,064,039) ($19,292,345) ($18,550,332) ($17,836,857) ($16,505,968)
累積現值 ($10,500,000) ($34,910,971) ($58,383,058) ($80,952,373) ($102,653,638) ($123,520,238) ($143,584,277) ($162,876,622) ($181,426,953) ($199,263,811) ($215,769,778)
76 -20%、-10%、10%、20%進行敏感度分析。方案一、方案二比較，詳表 35；方 案一、方案三比較，詳表36。 -20% $2,000,000 ($215,025,630) ($211,084,561) 方案二 -10% $2,250,000 ($215,025,630) ($211,319,207) 方案二 0% $2,500,000 ($215,025,630) ($211,553,854) 方案二 +10% $2,750,000 ($215,025,630) ($211,788,500) 方案二 +20% $3,000,000 ($215,025,630) ($212,023,146) 方案二 +139% $5,971,776 ($215,025,630) ($215,025,630) 相同
表36 方案一、方案三在投資金額變異下之敏感度分析表 -20% $8,400,000 ($215,025,630) ($213,798,750) 方案三 -10% $9,450,000 ($215,025,630) ($214,784,264) 方案三
表36 方案一、方案三在投資金額變異下之敏感度分析表 -20% $8,400,000 ($215,025,630) ($213,798,750) 方案三 -10% $9,450,000 ($215,025,630) ($214,784,264) 方案三