第四章 工作執行進度與結果
4.2.2 混凝最適劑量與原水水質參數資料庫之建置
為了能夠建置混凝最適劑量與原水水質參數之資料庫，本研究團隊於計畫執行期間，
除進行混凝監測技術之建置外，亦分批採取了新竹第二淨水場不同濁度之原水水樣，以 進行實驗室之混凝最適劑量評估，並藉由大量的實驗室瓶杯試驗，建置最適混凝劑量與 原水水質參數之數據資料庫，作為未來模型廠混凝加藥監控系統建置之用。依據所採取 之水樣分析之原水水質與顆粒物化特性及混凝最適劑量評估實驗結果分別詳述如下：
(1)原水水質及顆粒物化特性
如表 27 所示，從 2009 年 8 月至 11 月採取共 29 組有效水樣，首先分析各水樣之水質 及顆粒物化特性，實驗結果顯示，新竹第二淨水場原水之溫度約為 20~30℃，其 pH 約落 在 7~8.4 間，但鹼度則受到原水濁度之影響呈現兩種不同的數值。高濁度原水之鹼度約 90~150 (mg/L as CaCO3)之間，當原水在低濁度條件下(<100 NTU)，其鹼度約在 100~240 (mg/L as CaCO3)之間，此結果顯示原水鹼度會受濁度影響。此外，顆粒表面之界達電位 亦呈現兩種分佈，高濁度原水顆粒之界達電位較高(約-22~-23 mV)，低濁度原水(<100 NTU)顆粒之界達電位較低(-12~-20 mV)。高濁度原水之導電度較低，約 170~240 (µS/cm) 之間，當濁度低時(<100 NTU)，原水導電度則約在 280~370 (µS/cm)之間。溶解性有機物 (DOC)之含量則與濁度高低無直接的關係，但因寶山水庫於十月初開始供給新竹第二淨 水場部份原水，導致此時所採樣之原水 DOC 含量升高。
表 27 新竹第二淨水場原水水質及顆粒物化特性
註:採樣位置在原水分水井 (2)混凝最適劑量評估
如表 28 所示，現階段實驗室混凝瓶杯試驗之評估結果顯示，在不同濁度範圍下 (10~3000 NTU)，最適混凝劑量會隨著原水濁度的增加而提升，但卻與原水中的溶解性有 機物(DOC)濃度無關，且由原水濁度顆粒粒徑分析結果顯示，不同原水濁度之顆粒平均 2009.08.05 27 7.8 100 238 -16.7 330 0.98 2009.08.09 26 7.2 2660 128 -23 173 0.83 2009.08.10 26 7.6 2302 142 -22.2 182 0.51 2009.08.11 23 7.7 1488 153 -22 213 0.14 2009.08.12 30 7.7 796 165 -22.2 239 0.04 2009.08.19 26 7.8 59 205 -19 277 0.22 2009.08.20 23 7.9 22 208 -18.8 281 0.24 2009.08.26 27 7.7 63 222 -19.8 313 0.45 2009.08.28 30 8.4 13 203 -17 293 0.71 2009.10.02 27 8.0 31 140 - 380 1.84 2009.10.05 24 7.9 32 129 - 377 1.50 2009.10.06 24 7.9 143 103 - 296 1.13 2009.10.07 24 8.2 58 121 - 343 1.17 2009.10.15 24 7.8 9.6 114 -12.3 368 1.17 2009.10.16 24 7.9 13 113 - 358 1.51 2009.11.03 19 8.0 12 103 -14.9 353 2.79 2009.11.04 22 8.0 13 106 - 358 2.41 2009.11.10 25 7.9 24 102 - 373 1.36 2009.11.13 20 7.9 477 88 -17.8 283 2.19
中亦分析最適加藥量下之快混最終 pH 值與加藥量之關係，實驗結果顯示，最適劑量所 對應之最終 pH 值均在中性左右，因為國內所使用之 PACl 混凝劑主要含有大量單體鋁的 成份，聚鋁之成份較少(約低於 20%)，在 pH 中性範圍下，單體鋁會水解成大量的 Al(OH)3
膠體(Lin et al., 2008; 陳，2005)，進行混凝作用(含電性中和及沉澱掃除)，故水場添加混凝劑後之
最終 pH 值多在中性範圍。在最適加藥量下，高濁度原水快混後所呈現之最終 pH 值較低，
主要原因為高濁水之鹼度較低，高濁水之最適加藥劑量較低濁水高，在添加較多的混凝 劑量下，混凝劑會消耗較多水中鹼度(陳，2005)，致使快混最終 pH 呈現較低的數值，因此，
若要維持 PACl 混凝劑在最適 pH(中性)下，最適混凝劑量會受到原水之鹼度多寡之影響，
尤其在處理高濁水時，若要增加混沉濁度的去除效率，須額外添加鹼度控制反應之最終 pH 值維持中性。但本研究所有的實驗數據顯示在不額外添加鹼度下亦可藉由控制混凝劑 量以達到混沉移除濁度的效果，使上澄液殘餘濁度均可達到 5 NTU 以下。此外，藉由多 組過濾性分析結果顯示(如圖 13~16 所示)，當過量加藥下，混沉後上澄液之過濾性有變 差的情況發生，在最適加藥量下，混沉後上澄液之過濾性 STI 值大約維持在 1~2 之間，
此結果顯示無論原水濁度高低，只要適量添加混凝劑有助於後續過濾操作之效能。
另一方面，若分析原水採樣時段水場所添加之混凝劑量與本研究實驗所得到之混凝最 適劑量可發現，水場瓶杯試驗及實際添加之混凝劑量均高於本研究實驗室之評估值，主 要可能因為水場操作人員每天僅執行一次瓶杯試驗以評估原水水樣加藥量，當原水濁度 變化時才藉由調整水場現場之混凝加藥劑量以達到處理之水質標準，導致實驗室瓶杯試 驗之劑量與現場實際加藥量時產生差異。
綜合上述，現階段實驗室混凝瓶杯試驗結果已初步建立混凝最適劑量與原水水質之數 據資料庫，一般濁度情況下(10~100 NTU)，本研究已掌握明確的混凝劑加藥量數據，未 來本研究仍會以水場實際遭遇之原水濁度為對象，加強收集高濁水水樣，進行長期的混 凝監測試驗，並評估不同高濁度原水下，混凝最適劑量之差異，以完整建置不同原水水 質之混凝最適劑量數據資料庫，以提供未來模型廠混凝加藥控制資料庫之用。
表 28 不同濁度原水混凝最適劑量評估 2009.08.05 100 238 7.30 28.3 40 62.3 2009.08.09 2660 128 6.50 66.0 - 198.1 2009.08.10 2302 142 6.80 47.2 - 94.3 2009.08.11 1488 153 7.30 37.7 140 122.6 2009.08.12 796 165 7.20 28.3 150 118.9 2009.08.19 59 205 7.30 18.9 45 56.6 2009.08.20 22 208 7.70 18.9 40 60.4 2009.08.26 63 222 7.40 18.9 45 26.4 2009.08.28 13 204 7.80 18.9 34 26 2009.10.02 31 140 7.98 14.2 48 19.9 2009.10.05 32 129 7.86 18.9 47 30.6 2009.10.06 143 103 7.66 23.6 100 30.6 2009.10.07 58 121 7.86 18.9 49 20.3 2009.10.08 30 130 7.83 18.9 49 37.2 2009.10.09 37 131 7.87 18.9 49 34.5 2009.10.12 10 117 7.72 14.2 49 38.7 2009.10.13 11 117 7.63 14.2 44 24 2009.10.14 12 118 7.63 14.2 44 50.3 2009.10.15 9.6 114 7.65 14.2 - 64.2 2009.10.16 13 113 7.62 14.2 49 37.9 2009.10.22 12 107 7.57 14.2 49 19.7 2009.10.23 12 106 7.79 14.2 42 21.5 2009.10.27 19 110 7.79 14.2 44 19.1 2009.10.28 16 112 7.77 14.2 49 16.7 2009.11.02 13 104 7.78 14.2 43 43 2009.11.03 12 103 7.79 14.2 38 31 2009.11.04 13 106 7.74 14.2 42 34 2009.11.10 24 102 7.62 14.2 42 45 2009.11.13 477 88 7.45 37.7 44
-*:達到最適濁度去除範圍(混沉濁度去除率達 98%以上或殘餘濁度低於 5 NTU)之最適加藥量 10~30 0.24~2.79 5.4~10 14.2~18.9 30~60 0.22~1.84 4.5~32.6 18.9~23.6 100~150 0.98~1.13 3.1~23.6 23.6~28.3 500~1000 0.04~2.19 2.8~4.2 28.3~37.7 1000~2000 0.14 - 37.7~47.2 2000~3000 0.51~0.83 - 47.2~66
*:不同原水濁度顆粒之粒徑平均值範圍