薄膜處理技術

MF 或 UF 薄膜單元是一種固液分離單元，能將微粒物質阻隔於薄膜表 面，有效分離水體中顆粒物質以達到淨水之效果。表2-2 為國內外以薄膜單 元處理地下水文獻彙整。由於地下水中主要含鐵、錳離子，而目前處理地

下水中鐵、錳離子之方式，大多先將鐵、錳離子氧化為顆粒物質，再利用 薄膜等方式進行去除，如Ellis et al. (2000)使用空氣氣曝結合 KMnO4氧化地 下水中之鐵、錳離子並使用 MF 進行處理，發現鐵、錳氧化物粒徑範圍介 於1.5 ~ 50 μm；薄膜通量衰減程度與透膜壓力有關，透膜壓力越大則衰減 程度越大。此外，天然原水與人工原水之過濾行為相似。

氧化劑除了 H2O2以外，也有人使用前加氯進行氧化。Choo et al. (2005) 藉由調整前加氯之劑量觀察鐵、錳離子去除程度，並針對鐵、錳氧化物所 造成之積垢於 UF 薄膜表面形態進行探討。發現當原水中含有 1.0 mg/L 之 鐵離子及0.5 mg/L 之錳離子時，由於鐵離子氧化速率較快，即使無前加氯 依然有良好之去除效果；然而錳離子之氧化速率較慢，故無前加氯時錳離 子之去除幾乎可忽略。錳離子去除率隨著前加氯劑量增加而提升，在錳離 子含量低於 1.0 mg/L、前加氯劑量為 3.0 mg/L 時，錳離子去除率可高於 80%，然而當前加氯劑量超過 3.0 mg/L 則錳離子去除率將不會再有明顯增 加。此外，由於錳離子氧化速率較慢，進入薄膜單元始氧化成顆粒，阻塞 於薄膜孔洞內如圖2-3 所示。且錳氧化物具有自媒催化之能力，會使原先阻 塞於孔洞內之錳氧化物繼續催化錳離子，造成不可逆之積垢。使得薄膜過 濾效能之降低。故錳氧化物被認為是UF 在前加氯時造成薄膜不可逆積垢之 主要關鍵。

圖2-3 錳離子氧化程度對於薄膜積垢之差異 (a)完全氧化 (b)未完全氧化

相關研究亦顯示錳氧化物為薄膜積垢之主要物質(Kaiya et al., 1996 ^；Yamamura et al., 2007)

與鐵離子去除率遠高於錳離子去除率等。然而錳離子去除率會隨時間 增加，除了錳離子氧化速率較慢外，另一原因是由於氧化後之鐵、錳顆粒 提供錳離子截留、沉澱、吸附空間以及錳氧化物之自媒催化反應(Podaru et al.^；徐, 2008^；王, 2009)。

該現象亦於使用薄膜處理地下水場之反沖洗廢水可發現。Dotremont et al. (1999)使用 UF 並結合預沉澱處理地下水反沖洗水，發現若直接使用 UF

過濾，錳離子及砷之去除率可高達90%以上；若結合預沉澱進行處理，錳 離子及砷之去除率僅有60%左右。主要原因為水體中鐵、錳氧化物顆粒具 捕捉、吸附錳離子及砷之功能，預沉澱後使水體中顆粒物質與膠羽大幅減 少，無法協助去除錳離子及砷。

表2-2 國內外以薄膜單元處理地下水文獻彙整

Ellis et al. (2000)

前加氯→UF

Yamamura et al.

(2007)