第四章 結果與討論
4.2 需氯量及自由餘氯之變化
前加氯所需劑量之評估，為使沉澱出流水仍保有0.1 mg/L 以上之自由餘氯濃 度，以抑制處理單元中藻類增生。因此需了解原水對於自由餘氯消耗之情形，本 研究將原水添加不同劑量之次氯酸鈉，反應90 分鐘後量測殘留之自由餘氯與總餘 氯濃度。結果如圖 4-2 所示，加氯量與總餘氯之關係並無顯著折點(break point)，
但加氯劑量至 1.3-2 mg/L 以上時，加氯劑量與總餘氯量呈正比關係，此為加氯量 超過折點後所具有之特性，且加氯劑量於2 mg/L 時，即保有 0.2mg/L 之自由餘氯 濃度，符合前加氯之需求。因此，本研究於三操作期程之前加氯劑量，均達原水 之需氯量。
加氯量(mg-Cl2/L)
0 2 4 6 8
餘氯量(mg-Cl2/L)
0 1 2 3 4
自由餘氯濃度 總餘氯濃度
圖4-2 原水加氯量關係圖
圖4-3 為模廠實際操作下各流程間自由餘氯濃度變化情形。自由餘氯濃度於前 加氯後隨接觸時間增加而遞減，至沉澱出流水仍有殘留(>0.1 mg/L)，與圖 4-2 之試 驗結果相符。不同操作階段下，自由餘氯於沉澱出流水之濃度有所差異(2.3 mg-Cl2/L(Stage1), 0.65 mg-Cl2/L(Stage2), 0.14 mg-Cl2/L(Stage3))，故快濾床(A, B)於 各階段下受進流水自由餘氯接觸之影響有所不同。而水中自由餘氯通過兩快濾床 後，濃度均明顯下降至0.1 mg-Cl2/L 以下，表示濾床消耗了大量的自由餘氯。因此 接續於快濾床(B)後之陶瓷珠濾床，於不同操作時程下，進流水之自由餘氯濃度均 偏低(<0.1 mg-Cl2/L)，使陶瓷珠濾床並不直接受自由餘氯影響。處理水經消毒槽再 次添加消毒劑後，配水槽出流水之自由餘氯濃度皆符合法規規定0.2-1 mg-Cl2/L 之 濃度。
Process A
Process B
RW PC CO SE FB DB EB
Process C
RW PC CO SE FB FC DC EC
2009/11/01~2009/12/30 Stage1, 8 mg-Cl2/L, n=30 2010/01/01~2010/02/11 Stage2, 4 mg-Cl2/L, n=25 2010/02/20~2010/04/01 Stage3, 2 mg-Cl2/L, n=32
圖4-3 自由餘氯於淨水程序之變化
探討自由餘氯於快濾床中大量消耗之原因，是由於快濾床將非溶解性有機物 質攔截與篩除時，使濾料上之有機質濃度提高，增加與餘氯反應之機會；且有文 獻指出自由餘氯與GAC 之表面產生顯著之氧化還原反應，會消耗大量之自由餘氯 (Urfer et al., 1997)，故處理水通過含有 GAC 之快濾床後，自由餘氯濃度會大幅降 低。圖 4-4 為模廠之快濾床於第一階段操作下(8 mg-Cl2/L)，自由餘氯於不同濾床 深度之變化關係，結果顯示自由餘氯於快濾床上層之GAC 與無煙煤濾料中即快速 降低，於20 公分之濾床深度時，自由餘氯濃度已低於 0.1 mg-Cl2/L，表示 GAC 濾 料確實會大量消耗自由餘氯，且無煙煤也有相同之情形發生，可能其表面可進行 與GAC 同樣之反應。也由於自由餘氯已大量消耗於 GAC 與無煙煤濾料中，使得 進流水之自由餘氯無法直接直接影響快濾床下層之石英砂。
深度(cm)
0 10 20 30 40 50 60
自由餘氯濃度(mg-Cl2/L)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
快濾床A(GAC/石英砂) 快濾床B(無煙煤/石英砂)
圖4-4 快濾床深度與自由餘氯之關係
反沖洗作業會使濾料混合，因此於不同深度之GAC 與無煙煤濾料，皆可能至 濾床上層受高濃度之餘氯量所影響，而石英砂由於比重較大，較不易與GAC 與無 煙煤互相混合而至濾床上層。
自由餘氯於GAC 與無煙煤濾料之降解，可以一階降解反應表示之。如式 4-1
與式4-2
GAC ：C/C0 = EXP {-0.234 x 深度(cm)} 式 4-1 無煙煤：C/C0 = EXP {-0.181 x 深度(cm)} 式 4-2
於30 公分的填充深度之下，兩濾床之進流水餘氯需大於 223 mg-Cl2/L(快濾床 A) 與45.6 mg-Cl2/L(快濾床 A)，才會使底層之石英砂接觸到大於 0.2 mg-Cl2/L 之自由 餘氯。因此，於正常操作下，快濾床進流水之自由餘氯大部分於上層之GAC 與無 煙煤濾料即消耗，不會對下層之石英砂產生影響。
表4-3 濾床進出流總餘氯與自由餘氯濃度
檢測項目 Stage 1 Stage 2 Stage 3 採樣點 平均值 ±標準差 (mg-Cl2/L)
總餘氯
SE 2.67 ±0.50 0.91 ±0.18 0.34 ±0.13 FA 0.18 ±0.08 0.08 ±0.02 0.04 ±0.02 FB 0.14 ±0.05 0.09 ±0.03 0.04 ±0.02 FC 0.09 ±0.04 0.06 ±0.02 0.03 ±0.02
自由餘氯
SE
2.30 ±0.50 0.65
±0.14 0.14 ±0.09 FA 0.06 ±0.04 0.03 ±0.10 <0.02 FB 0.05 ±0.03 0.02 ±0.01 <0.02 FC 0.03 ±0.02 0.02 ±0.02 <0.02*n：Stage1=30, Stage2=25, Stage=32