非生物性阻塞物之分析

除生物性阻塞物外，本研究亦分析膜表累積之元素種類，圖5.6 為冬季 及夏季膜上所分析得之各無機元素含量，顯示Si、Al、Fe、Ca、Mg為主要 的無機性阻塞物，該含量於夏季以Ca、Si、Fe、Mg、Al依序遞減，冬季則 以Fe、Si、Ca、Mg、Al依序遞減，然根據 5.1 節原水水質特性分析及結垢 潛勢的計算，本試驗之進流水質雖具有些微之CaCO3結垢潛勢，而無SiO2之 結垢潛勢，然而卻仍發現大量之矽與鈣沉積，且不同於Fe、Mg、Al，Ca與 Si於膜表面之含量於夏季與冬季有顯著的差異，其含量在夏季皆較冬季高出 許多。

針對Ca結垢所存在之冬夏季差異，首要因素在於溫度愈高Ca溶解度愈 低，此外Ca離子與生物性阻塞亦具相關性，Flemming & Ridgway (2009) 指 出Ca離子可與EPS中之藻酸(alginate)成分產生架橋，並增加EPS的穩定度，

然依膜表面FTIR圖譜可以見得夏季膜表累積EPS含量較冬季高出許多，藉由 二者之架橋而導致夏季無機阻塞物Ca離子含量高於冬季。此架橋現象亦可 發生於Fe²⁺、Fe³⁺與Cu 與EPS之間，而EPS與Mg 則無此特性。 ^{2+ 2+}

原水中之Fe 濃度極低，僅約 4 mg/L，然無論冬季或夏季，膜表面皆存 在大量Fe 元素，根據 Cubicciotti & Licina (1990)，即使原水中之鐵濃度極 低，仍可能有鐵積垢物生成，其可能來自於鐵氧化菌氧化水體中之二價鐵 生成氧化鐵顆粒而累積於膜表，此外，氧化鐵累積於生物膜上層，將形成 保護膜。根據前節之膜表菌種分析結果顯示，本系統無論冬季或夏季皆存 在與 M. aquaeolei 菌相似度達 97%之菌種，M. aquaeolei 菌具有鐵氧化能

溶解度，SiO2 阻塞仍可能發生，陽離子鋁、鐵、鈣及鎂之存在將與矽產生 共沉澱，形成難溶之矽酸鹽，然而針對本研究而言，原水中之Al與Fe濃度 較低，所產生之影響較小，然海水中雖有大量Mg離子存在，根據夏季膜表 Si含量遠高於冬季，與Ca之特性相符情況下，推測，本研究膜表面所累積 之Si，主要應受膜表累積大量Ca元素之影響。亦即夏季較嚴重之生物性阻 塞釋放較多量之EPS，並使Ca離子與EPS產生架橋，大量累積於膜表，而Ca 離子更進一步與原水中之Si反應生成矽酸鈣，而導致膜表面大量Si元素累 積。

然Si 之季節性變化亦可能與膜表累積菌種 S. lacuscaerulensis 有關，該 菌種首度被分離自一富含矽元素的高鹽度湖泊，因矽濃度高，且不斷析出 矽酸鹽，導致該環境僅有少數菌種得以生存，S. lacuscaerulensis 即為其一，

膜表存在之菌種與Si 元素之相互關係仍有待更進一步之研究加以確認。

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35

Al Si Cr Mn Fe Cu Mg Ca Sr Ba

mg/cm2

summer winter

圖5.6 不同季節下 RO 膜表面累積各種元素含量