過濾操作系統

在淨水工程中，過濾單元為淨水場出水前的最後一道屏障，主要移除沉澱時未 被去除的膠羽顆粒與細菌，係極重要的處理單元。若以濾速區分，則可分為慢濾及 快濾兩種型式，而台灣地區因為地狹人稠，土地昂貴，故許多水廠在擴建時，常將 早期所建之慢濾池改為快濾池，因為在同一出水量下，後者所需之土地面積只有前 者之十分之一或更低。因此，目前國內大型之淨水廠，亦均採用此一處理程序。

(一) 過濾型式及應用

過濾是一種需間歇性操作的淨水程序，當濾床因阻塞導致水頭損失或過濾速率 減緩時，可藉由反沖洗回復濾池的過濾功能。一般而言，淨水場的過濾單元多採用 重力式的快砂濾法，而以定壓或定濾的方式決定反沖洗時機。過濾單元移除顆粒的 機制主要發生在濾床內，又稱為深床過濾去除顆粒，係以物理性的篩除去除較濾料 孔隙大的顆粒，並藉由傳送(transport mechanism)及吸著(attachment)去除較小的顆粒。

國內的淨水場中，常見的過濾單元大致為韋勒式快濾池(Wheeler filters)、綠葉式 快濾池(green leaf filters)及哈丁式快濾池(Hardinge filters)三種，其中，又可依其反沖

洗方式，分為全池暫時中斷過濾，如韋勒式快濾池及綠葉式快濾池，與反沖洗時僅

(2)ABF(亦稱哈丁式或 ABW)-國內部分淨水場曾採用，因為濾層較薄，水質變化過 大時處理效果會受影響，適用原水穩定的淨水場，反沖洗採水洗或氣水洗都 有，濾床則採多採用多孔板，不過多孔板要注意沉澱池添加 polymer 穿透的問

題，如果高分子聚合物(polymer)膠羽大量穿透，易阻塞多孔板，因此部分場改 用濾水頭方式。

(3)無閥式快濾桶(差壓自動反沖洗)-萬噸級小場使用，濾層薄，所以水質變化大不 適用，且不適合添加 polymer，因反沖洗水頭小，濾砂易黏結。

(4)壓力式快濾桶-萬噸級小場使用，反沖洗則水洗或氣洗+水洗，濾床則採濾水頭 式，處理效果穩定，惟動力需求高。

(二) 快濾池操作(含反沖洗)

快濾池操作可能面臨許多問題，主要會影響過濾之濾速及濾程，進而影響過 濾水之出水水質，整理快濾池操作時(包含反沖洗)可能面臨的問題歸納如下：

1.過濾操作

目前國內淨水場為避免快濾池之操作可能面臨的障礙及應注意事項包括：(1)操 作時水位過低，產生過大的負水頭(2)各濾池負荷不均勻(3)處理水量高於設計水量(4) 應洗砂時未進行洗砂程序(5)砂層中有氣泡阻塞使濾速降低(6)膠羽、細泥及其他固體 雜物結成泥球(7)附著在砂粒表面之膠質或碳酸鈣形成砂垢。^{(邱，2008; 高，1978)}

2.濾池反沖洗操作

快濾池的水頭損失達到設定數值(一般為 2~2.5 cm)或濾水濁度達到規定限度或 依ㄧ定間隔時間或由於其他原因必須停止過濾予以洗砂，藉砂粒間相互衝擊摩擦，

除去砂粒外面膠羽或污泥的覆蓋層，使濾砂保持清潔，恢復濾層既有功能^(邱，2008)。而 在反洗操作時可能面臨的障礙及應注意事項包括：(1)砂或濾石層中其孔隙率或滲透 係數不均勻時，可能造成噴流和濾砂的翻騰(2)當濾石層受擾動，濾砂漏入集水系統 (3)反沖洗死角部份應使用高壓水柱輔助(4)初期過濾水濁度低於 0.5 NTU 時停止排 放。在國內的淨水場中，常見的過濾單元大致為韋勒式快濾池、綠葉式快濾池及哈 丁式快濾池三種，而反洗時機多由水頭損失、濁度貫穿或過濾一定時間來進行反洗 判斷，最常的控制方式是以過濾一定時間來進行反洗，但由於每個淨水場其前端混 凝處理效果不甚相同，且快濾池操作方式每場亦不相同，因此反洗次數不足或過於 頻繁均造成快濾操作時的問題，若反洗次數不足，會使過濾水質不佳，影響水場出 水品質；而反洗次數過於頻繁，會造成能源及水資源的浪費，因此，訂定反洗開始 時機及停止時機之最佳化標準準則，對淨水場之過濾操作實為重要課題。

3.監控問題

目前國內淨水場在快濾池出流水水質監測上所出現的問題說明如下：

(1)對於出流水水質的檢測大多利用線上濁度連續偵測儀對於出流水品質進行監 控，但原水水質隨其他因素而漸趨複雜化，使得線上濁度連續偵測是否能夠 即時反應出流水水質變化，值得深入探討。

(2)過濾單元操作一定時間後，係因水頭損失等不同因素進行反洗，故反洗後之 濾層及濾料穩定度的維持，也攸關於整體過濾單元操作之成敗，一般反洗時 常因反洗操作不當導致濾料濾砂流失，增補濾料次數增加，成本增高，實應 建置適當增補砂機制以降低成本。

(3)反洗後濾料之有效粒徑、均勻係數等參數都會影響到後續操作，因此淨水場 在反洗後是否針對濾層濾料進行鑿取試驗以針對有效粒徑與均勻係數等，進 行檢測極為重要。

由上述等問題彙整可瞭解，濾池操作步驟程序未能標準化，甚至對於水質之變 異，亦缺乏適當因應，是構成濾池操作效能不佳與產水率下降之主要因素。