廢水處理專責人員回訓教材

(1)

廢水處理專責人員回訓教材

1

(2)

課程大綱

一、水污染防治措施

二、廢水處理現況說明

三、處理廠常見缺失(侷限空間)

2

(3)

一、水污染防治措施

(一)製程減廢

(二)節水及回用再利用 (三)正確廢水處理程序

3

(4)

(一)製程減廢

廠內減廢措施

 良好管理/操作情況

 產品配方改變

 製程改善

 設備重新設計

 線上回收再利用

 場外回收再利用

 廢水收集方式之選擇重點

4

(5)

(一)製程減廢

 工業減廢定義：減少工業製程單位產品所排放的原污染物的質、量及毒性

 污染物必須藉由污染源減量或回收再利用，以減少廢水、

廢氣、廢棄物的體積、質量、毒性及排放變異性

 廣義的工業減廢：包括處理及非線上回收再利用

 狹義的工業減廢：只涵蓋產源減量及線上回收再利用

 工業減廢是減少廢棄物排出的事前預防措施

 減廢的基本概念：4R原則，減量(reduction)、循環

(recycling)、再用(reuse)與回收(recovery) ，為使減廢之觀念更加完備落實，增加再生(regeneration)與研究

(research)2R 5

(6)

(一)製程減廢

 減廢技術：為改變產品、改變原物料、改進製程技術、改進操作管理、再利用、回收

6

減廢技術

產源減量回收利用

(廠內、廠外循環)

改變產品

‧ 產品替代

‧ 改變產品組成 (產品配方改變)

產源管制

再利用

‧ 充當燃料

‧ 當作其它製程進料

‧ 製程中循環利用

‧ 充當建築材料添加物利用

廢棄物交換回收

‧ 回收有用資源

‧ 製成副產品

‧ 再生

改變原物料

‧ 原物料純化

‧ 原物料替代

再利用

‧ 製程改變

(引進產生較少廢棄物之製程或設備)

‧ 設備、管線、配置改善

‧ 操作裝置改善

‧ 自動化

‧ 控制方式改善

‧ 能源節約

‧ 操作條件最佳化

‧ 用水合理化

‧ 流量計及監測系統安裝

改進操作管理

‧ 操作步驟調整

‧ 管理措施加強

‧ 廢棄物分類、分流

‧ 物流庫存管理

‧ 製造時程更改

‧ 生產製程時程規劃

‧ 溢漏預防

‧ 員工訓練

‧ 紀錄保存

(7)

(一)製程減廢

 工業減廢評估順序

(1)編定執行小組、進行源流分析。包括資料收集、實地勘察、

檢驗分析、了解原料、中間產品及廢棄物等動向

(2)優先次序選定。依照源流分析結果，由執行小組進行研判，

並做成廢棄物產生原因，造成問題以及執行優先次序的建議 (3)進行經濟及技術可行性分析。將上述較優先之執行計畫及

替代方案，逐一評估技術及經濟的可行性，除去不可行的方案，重新選定可行的優先次序，做為最先執行的方案

(4)執行計畫的擬定

7

(8)

(一)製程減廢

 工業減廢執行計畫：加拿大安大略廢棄物管理公司(OWMC，1987)建議流程

 第一部份：瞭解廠內製程。列出每一單元之流程、整體製程之流程圖

 第二部份：分析製程中所有的使用量。清查原料使用量、調查原料貯存、操作之損失、記錄用水量、現有廢棄物再利用量

 第三部份：分析製程中所有的排放量。計算製程的生產量、計算廢水排放量、

清查廢棄物儲存量及運出廠外處理之數量

 第四部份：質能平衡分析。將使用量及排放量作統計、計算每一程序之物質平衡、對物質不平衡之單元加以評估、精確計算整體之物質平衡

 第五部份：選擇廢棄物減量之替代方案。檢視所測得廢棄物減量之情形、針對有問題的廢棄物流向加以研擬解決方案、擬定長期替代方案

 第六部份：成本/利潤分析及完成施行計畫。作廢棄物減量之成本/利潤分析、

完成施行計畫減少廢棄物產量及增加產品效率

8

(9)

(一)製程減廢

 減廢案例：造紙業抄紙物質替代

 廢紙回收抄紙過程中，陽性澱粉之使用於表面上膠或塗佈時，因其帶陽電性與紙纖維的吸附性大，廢紙於散漿過程中不易溶解或流失，取代其他類澱粉可以顯著的降低排放水BOD或COD量

9

抄紙過程使用不同澱粉對COD與BOD之影響

表面上膠所用澱粉浮進式回收機排出水之TSS

(kg/1,000m³) COD (mg/L)

陽性澱粉（9～10％濃度） 0.114 144

乙基化澱粉(ethylated starch)

（11～12％濃度） 2.493 503

塗佈膠著劑所用澱粉損紙pH 白水之濁度* BOD (mg/L)

原生澱粉 7.2

5.7

85 83

3,400 4,900

氧化澱粉 7.2

5.7

74 72

12,000 15,200

陽性澱粉 7.2

5.7

98 97

0 0

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(一)製程減廢

 減廢案例-染整業長纖梭織布退漿工程減廢技術

 染整退漿工程之首要目的是去除紡絲油劑和胚布漿料，以確保染色工程品質

 在退漿工程中，產品必須達到含脂量0.2﹪以下，漿料含量0.5﹪以下之品質管制重點

 比較染缸退漿與連續式退漿方式，

及退漿配方最適化條件，聚酯纖維梭織布之連續式退漿生產者較批次式者，更為是清潔製程

 於連續式退漿技術中，提高NaOH濃度將漿料、油劑乳化，並利用染色機水洗槽之低污染水循環再利用，

減少製程用水，減少反應槽之污染負荷

退漿配方條件與製程條件對減廢影響

製程品質類別配方結構

(g/L) 製程條件用水量

(L/kg) 時間

(分)

原料 COD

(mg/L) 退漿率 (﹪)

殘脂率 (﹪) 染色機

退漿

NaOH：1.5 精練劑：1.0

退漿 90? *20 水洗 RT*5 中和 RT*5

24-30 70 1,250 0.02-0.05 0.02-0.12

連續式退漿(1)

NaOH：2.5 精練劑：1.0

預濕 60? *0.5 退漿 98? *10 水洗 60? *2 中和 RT*.05

6.4-7.2 12 1,333 0.04-0.10 0.18-0.2

連續式退漿(2)

NaOH：2.5 精練劑：1

預濕 70? *0.5 退漿 98? *10 水洗 70? *2 中和 RT*.05

5.6-6.0 12 1,333 0.04-0.10 0.02-0.1

續式退漿(3)

NaOH：1.0 精練劑：2 精練劑：2 螯合劑：0.5

預濕 60? *0.5 退漿 98? *10 水洗 60? *2 中和 60*.05

6.4 12 2213 0.04-0.17 0.06-0.07

退漿機設備改良對減廢影響

污染值(mg/L) 項

目

水量

(公升/碼) 預濕漕反應槽水洗槽

備註

COD 500-750 4,000-10,000 600-900 改良前

SS

1.7

39 189 35.2

反應槽內污染度高，易造成織物沾附漿料油跡等現象

COD 600-700 4,000-6,000 500-800 改良後

SS

1.4

30.8 140 18.5

--

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(二)節水及回收再利用

 製程用水之適度節省或回用，可減少廢水量，使廢水處理設施易於控制，

並增加處理之效果

 節水措施

 加強管理以上減少不必要浪費

 從設備改善著手：自動控制用水、加壓噴洗、多段式逆洗、安裝線上回收系統等

 依「水污染防治措施及檢測申報管理辦法」規定，

事業產生之廢(污)水處理至符合放流水標準始得回收使用

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(二)節水及回收再利用

 節水回收步驟：以美國加州水資源局建議推行步驟

步驟一：尋求上級支援及資源贊助步驟二：重要的管理行動

建立政策以支持效率用水管理、向員工強調節約用水的重要性、建立節約用水的目標及優先順序、選定執行節約用水管理人員、支持執行節約用水管理的人員、提供持續的協助或經費補助、員工直接節約用水教育訓練、表揚節約用水方面的成就

步驟三：獲得員工參與，由單位的最高主管，發佈節約用水計劃讓所有員工知曉步驟四：尋求外界協助

步驟五：立刻付諸行動

步驟六：準備行動計畫，訂定公司政策、量化目標、設備目標達成的截止期限步驟七：用水管理方案實行，依據計劃及時程表實行方案，並定期性評估個別方

案實行結果及整體努力的方向

步驟八：成功的宣傳，善用各種管道宣傳成功的節水計劃施行及成果，激勵從事類似的用水節約方案

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(二)節水及回收再利用

 節水回收案例-畜牧業

(1)改建豬舍為不鏽鋼網面高床，沖洗豬舍面積減少至原面積之1/8，

每星期只須沖洗豬舍1次，較傳統方式減少6/7之地下水使用量。

依每頭豬每天產生30公升廢水計算，如飼養3萬頭時，每天為900 公噸。改善後，每星期可節省5,400m³

(2)設置「豬廁所」，使豬集中在約5平方公尺面積之豬廁所大小便，

減少沖洗用水量

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(二)節水及回收再利用

節水回收案例-乳品廠殺菌機熱交換器熱水回收

 背景：高溫殺菌乳品須經水冷器預冷至常溫，冷卻用軟水經熱交換器後變成熱水，改善前排至水溝，造成用水浪費。

 改善方法：將冷卻器排出之熱水導出，一部分直接使用於配料，

餘貯存備回用。

 改善投資及效益計算：投資20,000元；每10噸產品使用軟水3,500 公升，軟水節省金額89,250元/年，蒸汽節省金額191,088元/年，

年效益89,250＋191,088－20,000＝260,338元/年。

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(15)

(三)正確廢水處理程序

15

(16)

(一)已收取汙水費，未來擬對用水大戶收耗水費

1.環保署、水利署及工業局大力推動減廢、節水及廢水回收再利用 2.水利署推動各縣市水資源處理中心放流水再生使用

3.工業局進行產業節水輔導

二、廢水處理現況說明

法規更新

16

(17)

(二)放流水標準更新

1.民國108年4月29日環保署公告修正放流水標準

2.晶圓製造及半導體製造、光電材料及元件製造、石油化學業、化工業、

金屬基本工業、金屬表面處理業、電鍍業、印刷電路板業、發電廠各行業放流水

(1)含氨氮濃度

在水質水量保護區內需小於10 MG N/L

在水質水量保護區外需逐年降低至20~60 MG N/L (2)含硝酸氮濃度

均需小於50 MG N/L

生物硝化及脫氮為常用方法

法規更新

二、廢水處理現況說明

17

(18)

生物除氮-生物硝化

• 氨氮來自工廠排放、肥料使用、生活污水、蛋白質之水解等。ㄧ般氨氮之生物去除程序包括硝化及脫硝。

• 主要亞硝化反應由自營性微生物硝化菌Nitrosomonas促成：

55 NH

₄⁺＋76 O₂＋109 HCO₃^- → C₅

H

₇

O

₂

N＋54 NO

₂^-＋57 H₂

O＋104 H

₂

CO

₃

• 主要硝化反應由自營性微生物硝化菌Nitrobactor促成：

400 NO

₂^-＋NH₄⁺＋4 H₂

CO

₃＋HCO₃^-＋195 O₂

-→ C

₅

H

₇

O

₂

N＋3 H

₂

O＋400 NO

₃^-

‧ 上二式顯示將1 mg氨氮氧化為硝酸態氮，需耗用4.3 mg溶氧及8.64 mg HCO₃^- (相當於7.08 mg CaCO3鹼度)。硝化反應之適當pH範圍為7.5-8.6，

微生物如經馴養，pH可低於該範圍，溶氧大於1 mg/L較佳。

‧ 硝化反應可共同於去除有機物之活性污泥池(池內BOD濃度低)中進行，亦可接續於去除有機物之活性污泥池後單獨用一生物反應器進行。

二、廢水處理現況說明

18

(19)

生物除氮-生物硝化

• 硝化反應僅降低廢水之氨氮，並無法有效去除廢水中總氮。欲有效去除總氮，尚需藉助脫硝反應。生物脫硝反應利用懸浮性或固定性之兼氧性異營性脫硝菌，在厭氧的情況下，將污水中之硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成氮氣體，

脫硝反應處理系統通常須加入有機碳源(如甲醇、醋酸)作為氫之供給者

(hydrogen donor)及供應碳源作為微生物合成細胞之用。

• 3O₂

+ 2CH

₃

OH → 2CO

₂

+ 4 H

₂

O

• 6NO₃^-

+ 5CH

₃

OH → 3N

₂

+ 5CO

₂

+ 7H

₂

O + 6 OH

^-

• 2NO₂^-

+ CH

₃

OH → N

₂

+ CO

₂

+ H

₂

O + 2 OH

^-

• 溫度、pH值及有機碳源之供應為控制處理之因素。脫硝反應產生鹼度，

適當pH範圍為6.5-7.5，溶氧可能抑制脫硝菌之酵素。

二、廢水處理現況說明

19

(20)

生物除氮-生物脫氮硝化法

 生物脫氮—硝化法(biological denitrification-nitrification)係將含有NH

₄⁺

及NO

₃^-

等污水，先進入厭氧池中進行NO

₃^-

的脫氮作用，厭氧池中須供應甲醇(CH

₃

OH)做為氫的供應者；經脫氮後的污水僅剩NH

₄⁺

，再進入好氧池進行硝化作用產生NO

₃^-

，並迴流至前端進流水中，以進入厭氧池中脫氮；經反覆循環操作後即可將水中NH

₄⁺

及NO

₃^-

去除。

 脫硝可在如活性污泥之懸浮性生物反應器中進行，但因脫硝需額外有機碳源參與反應，故以柱塞流活性污泥池為佳，因柱塞流反應器出流端廢水中有機物濃度極低，系統可有效將氨氮硝化，迴流污泥液中含高濃度亞硝酸及硝酸氮，利用進流水中有機碳進行脫硝。脫硝亦可在生物膜中進行。

二、廢水處理現況說明

20

(21)

廢棄污泥沉澱池

無氧接觸槽曝氣槽曝氣槽進流水

二級處理水高比例迴流污泥

NO2- NO3-

有機碳有機酸+[H]

NO2- +[H]

NO3- N2 + 鹼度

有機碳溶氧 N/P 其他營養

喜氣

生物膜無(厭)氧生物膜

介質

CO2

NO2-/NO3-

N2

CH4

有機碳

NO2- NO3-

有機酸 +[H]

CO2

[H]

柱塞流反應器活性污泥系統脫氮及硝化

生物膜外層硝化及內層脫硝

生物除氮-生物脫氮與硝化

二、廢水處理現況說明

21

(22)

(三)、新興行業廢水處理

1.微量重金屬元素(銦、鎵、鉬)廢水

2.有機胺(氫氧化四甲基氨及單乙醇胺)廢水 3.全氟化合物(全氟辛酸及全氟辛烷磺酸)廢水 4.含硼離子廢水

法規更新

二、廢水處理現況說明

22

(23)

產業別製程含銦、鉬、鎵原物料廢水特性

TFT-LCD

Array( 微影光罩 ) 製 程 (包括濺鍍薄膜、

光阻塗佈、顯影、蝕 刻及剝離等五道步驟)

1.氧化銦錫(ITO)靶材 2.鉬靶材

3.氧化銦錫(ITO)蝕刻液

⚫ 蝕刻製程產生低濃度含銦、鉬廢水混合其他廢水排放

⚫ 含銦、鉬廢水採批次方式排放，

濃度變化較大

LED 磊晶及蝕刻製程

1.砷化鎵基板

2.三甲基鎵、三乙基鎵 3.三甲基銦

⚫ 磊晶及蝕刻製程之局部高濃度含鎵、銦廢水混合其他廢水排放

⚫ 蝕刻及洗滌塔之低濃度含鎵、銦廢水混合其他廢水排放

⚫ 含鎵、銦廢水採批次方式排放，

濃度變化較大

園區含銦、鉬、鎵產業製程廢水特性

➢ TFT-LCD產業製程使用含銦、鉬原物料，排放水質銦、鉬濃度較高

➢ LED產業製程使用含鎵、銦原物料，排放水質鎵、銦濃度較高

➢ 半導體產業排放水質亦含有低濃度之銦、鉬、鎵

23

1.微量重金屬元素廢水 ⁽郭本正、郭崇文,南科園區事業廢水特定成分-銦、鉬、鎵特性研究暨因應策略研訂,行政院國家科學委 員會, 100年度自行研究計畫)

(三)、新興行業廢水處理

(24)

園區各產業銦、鉬、鎵濃度及貢獻度

24

項目半導體

TFT-LCD LED

水量(CMD) 25,458 32,995 2,228

銦 ^{濃度範圍(mg/L)} ^N.D.~0.039 ^N.D.~0.183 ^N.D.~0.167

貢獻度(％) 17.9％ 78.3％ 3.8％

鉬 ^{濃度範圍(mg/L)} ^N.D.~0.012 ^0.084~1.91 ^N.D.~0.062

貢獻度(％) 0.45％ 99.5％ 0.05％

鎵 ^{濃度範圍(mg/L)} ^N.D.~0.011 ^N.D.~0.055 ^0.004~2.26

貢獻度(％) 9.0％ 37.8％ 53.2％

半導體, 17.9%

TFT- LCD, 78.3%

LED, 3.8%

▲園區各產業銦貢獻比例圖

半導體, 0.45%

TFT- LCD, 99.5%

LED,

0.05% 半導體,

9.0%

TFT- LCD, 37.8%

LED, 53.2%

▲園區各產業鉬貢獻比例圖 ▲園區各產業鎵貢獻比例圖

1.微量重金屬元素廢水

(三)、新興行業廢水處理

(25)

廠商排放特性分析

➢ 銦排放特性

✓TFT-LCD及LED廠商排水平均值均低於0.1mg/L

✓廠商可採均流混合排放

➢ 鉬排放特性

✓ TFT-LCD局部廠商均值高於 0.6mg/L

✓廠商需進行相關減量工作

➢ 鎵排放特性

✓LED局部廠商均值高於0.1mg/L

✓廠商需進行相關減量工作

▲TFT-LCD及LED排放水質銦濃度範圍

▲TFT-LCD排放水質鉬濃度範圍

▲LED排放水質鎵濃度範圍

25 (三)、新興行業廢水處理

(26)

100年園區污水廠銦、鉬、鎵處理及排放情況

26

項目處理水量 (CMD)

100年1~10月 平均進流水質

(mg/L)

100年1~10月 平均放流水質

(mg/L)

平均去除率

(％)

排放量 (kg/day)

銦

74,305

0.037 0.027 27.0％ 2.0

鉬 0.327 0.319 2.4％ 23.7

鎵 0.024 0.016 33.3％ 1.2

➢污水處理廠檢測分析

✓100年1~10月平均處理水量： 74,305CMD

✓化學處理單元操作參數

⚫10 ％ PAC加藥量：150mg/L

⚫助凝劑加藥量：2mg/L

➢處理效率統計

✓統計100年1~10月銦平均去除率為27.0％、鎵平均去除率為33.3％，對鉬則不具處理效果，平均去除率僅為2.4％。

✓分析園區以鉬排放量最大，為園區未來管制重點。

(三)、新興行業廢水處理

(27)

化學混凝程序對污水廠進流水銦、鉬、鎵去除試驗

27

最佳pH值探討(PAC)

➢設定條件

✓PAC：250mg/L

✓助凝劑：2mg/L

✓調整pH=6.0、7.0、8.0、9.0

➢混凝沉降實驗結果

✓銦濃度為0.0122mg/L，在 pH=8.0時，銦去除率較佳為43.2％。

✓鉬濃度為0.4690mg/L，在pH=6.0~9.0範圍時，鉬去除效果均不理想，

在pH=7.0時鉬去除率最高僅為3.6％。

✓鎵濃度為0.0311mg/L，在pH=6.0時，鎵去除率較佳為85.4％

➢考量處理後水質須符合放流水標準，同時為減少酸鹼調整藥劑量，

本研究設定pH值為7.0進行後續不同加藥劑量之試驗。

0%

20%

40%

60%

80%

100%

6.0 7.0 8.0 9.0

去除率(%)

反應後pH值

銦去除率(%) 鉬去除率(%) 鎵去除率(%)

(三)、新興行業廢水處理

(28)

28

最佳混凝劑量探討(PAC)

➢ 設定條件

✓ 設定pH=7.0

✓ 調整PAC加藥量：

➢ 混凝沉降實驗結果

0%

20%

40%

60%

80%

100%

50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600

去除率(%)

不同加藥量銦去除率變化圖(mg/L)

0%

20%

40%

60%

80%

100%

50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200

去除率(%)

不同加藥量鉬去除率變化圖(mg/L)

0%

20%

40%

60%

80%

100%

50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600

去除率(%)

不同加藥量鎵去除率變化圖(mg/L)

銦鉬鎵

趨勢說明

去除率隨加藥量上升

去除率與加藥量無明顯關係

去除率與加藥量無明顯關係最佳

加藥量 500 mg/L 1,200 mg/L 200 mg/L 去除率 56.2% 14.3% 62.3%~83.3%

效果不佳原水濃度

差異較大

(三)、新興行業廢水處理

(29)

29

最佳pH值探討(氯化鐵)

➢設定條件

✓氯化鐵：800mg/L

✓助凝劑：2mg/L

✓調整pH=6.0、7.0、8.0、9.0

➢混凝沉降實驗結果

✓銦濃度為0.0153mg/L，在pH=7.0時，銦去除率較佳為19.5%，隨著pH值變化，

銦去除效果均有較低情事。

✓鉬濃度為0.2837mg/L，在pH=6.0時，鉬去除效果較佳為54.6%，隨著pH值上升，鉬去除效果會有下降趨勢。

✓鎵濃度為0.0098mg/L，在pH=7.0時，鎵去除率較佳為42.9％，其餘pH值變化，

銦去除效果均有較低情事。

➢考量處理後水質須符合放流水標準，同時為減少酸鹼調整藥劑量，本設定pH值為7.0後續不同加藥劑量之試驗。

0%

20%

40%

60%

80%

100%

6.0 7.0 8.0 9.0

去除率(%)

反應後pH值

銦去除率(%) 鉬去除率(%) 鎵去除率(%)

(三)、新興行業廢水處理

(30)

30

0%

20%

40%

60%

80%

100%

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200

去除率(%)

不同加藥量銦去除率變化圖(mg/L)

0%

20%

40%

60%

80%

100%

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200

去除率(%)

不同加藥量鉬去除率變化圖(mg/L)

0%

20%

40%

60%

80%

100%

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200

去除率(%)

不同加藥量鎵去除率變化圖(mg/L)

最佳混凝劑量探討(氯化鐵)

➢ 設定條件

✓ 設定pH=7.0

✓ 調整氯化鐵加藥量

➢ 混凝沉降實驗結果

銦鉬鎵

趨勢說明

加藥量與去除率呈緩降趨勢

去除率隨加藥量上升

加藥量與去除率無明顯關係

最佳加藥量 200 mg/L 1,200 mg/L 200 mg/L

去除率 54.7%~55.9% 88.4%~90.2% 59.5%~63.3%

(三)、新興行業廢水處理

(31)

化學混凝程序去除銦、鉬、鎵之成本分析（污水廠）

31

項目混凝劑增加操作費用

(藥品費及污泥費) 估算去除率基準

銦

PAC 6.7 元/m³ 50％

氯化鐵 2.3 元/m³ 50％

鉬

PAC 11.1 元/m³ 僅能達到14％

氯化鐵 7.9 元/m³ 50％

鎵

PAC 1.6 元/m³ 50％

氯化鐵 2.3 元/m³ 50％

(三)、新興行業廢水處理

(32)

事業廢水銦、鉬、鎵化學混凝程序試驗

32

化學混凝程序對TFT-LCD廠商含鉬廢水去除試驗

0%

20%

40%

60%

80%

100%

400 800 1200 1600 2000 2400

去除率(%)

加藥量 (mg/L)

pH=6.0 pH=7.0 pH=8.0

▲不同pH及加藥量鉬去除率變化圖

➢設定條件(混凝劑為氯化鐵)

✓廢水來源：廠商蝕刻製程稀排含鉬廢水(鉬:8.999mg/L)

✓調整pH=6.0 、7.0 、8.0

✓調整氯化鐵加藥量：400~2,400mg/L

➢混凝沉降實驗結果與討論

✓不同pH條件下試驗結果均呈現隨著加藥量上升，可提高鉬去除效果。

✓在pH=7.0條件，加藥量增加已達2,400mg/L，鉬去除率最佳仍僅38.3％，鉬去除效果並不理想。

註：使用氯化鐵35.2％去除率，估算每噸廢水之操作成本增加約22.7元，不合經濟效益。

污水廠進流廢水 TFT-LCD含鉬稀排廢水

氯化鐵加藥(mg/L) 1,200(mg/L) 2,400(mg/L)

鉬去除率 88.4% 38.3%

磷酸塩 44.2mg/L 522mg/L

高磷酸塩耗用 FeCl₃ ，減少

鉬去除效果

(三)、新興行業廢水處理

(33)

事業廢水銦、鉬、鎵化學混凝程序試驗

33

化學混凝程序對LED廠商含鎵廢水去除試驗

▲不同加藥量鎵去除率變化圖

➢設定條件(混凝劑為PAC)

✓廢水來源：廠商混合之酸鹼調勻池含鎵廢水 (鎵:0.278mg/L)

✓設定pH=7.0

✓調整PAC加藥量：50~300mg/L

➢混凝沉降實驗結果與討論

✓加藥量為100mg/L時，鎵去除率均可達到95％以上，隨著加藥量增加，鎵去除效果無明顯上升情形。

✓LED含鎵廢水使用PAC為混凝劑時，在PAC加藥量

為50mg/L時，去除率可達到96.7 ％，每噸廢水增加之成本約0.6元。

✓使用PAC去除鎵具有較佳之處理效果，且增加之加藥成本及污泥清運費用尚屬合理，故使用化學混凝程序處理鎵廢水合宜。

0%

20%

40%

60%

80%

100%

50 100 150 200 250 300

去除率(%)

加藥量(mg/L)

(三)、新興行業廢水處理

(34)

化學混凝程序對銦、鉬、鎵去除功能試驗結果污水廠進流廢水混凝試驗最佳條件

34

項目銦鉬鎵

藥品 PAC 氯化鐵 PAC 氯化鐵 PAC 氯化鐵

加藥量(mg/L) 500 200 1,200 1,200 250 1,000

去除率(%) 56.2 55.9 14.3 90.2 83.9 73.1

TFT-LCD及LED廠商廢水混凝試驗最佳條件

LED廠製程調勻 含鎵廢水

TFT-LCD廠蝕刻 製程含鉬廢水

加藥量(mg/L) PAC 100 mg/L 氯化鐵2,400 mg/L

去除率(%) 98.4% 38.3%

建議適用化學混凝不適用化學混凝

建議使用離子交換樹脂濃縮回收處理

去除效果不佳

(三)、新興行業廢水處理

(35)

管制策略研擬

項目銦鉬鎵

現況說明

⚫廠商排水平均值均低 於0.1mg/L。

⚫污水廠放流水銦超標風險低。

⚫局部廠商均值高於

0.6mg/L。

⚫污水廠放流水鉬超標風險高。

⚫局部廠商均值高於

0.1mg/L。

⚫污水廠放流水鎵超標風險低。

管制因應方式

(廠商端)

⚫短期：均流排放。

⚫長期：污染減量。

⚫納管標準管制

⚫短期：均流排放及重點廠商減量改善。

⚫短期：均流排放。

緊急應變策略

(污水廠)

⚫遇緊急狀況可藉由增 加PAC加藥量來因應。

⚫遇緊急狀況可改為添加氯化鐵來因應。

⚫遇緊急狀況可藉由增 加PAC加藥量來因應。

35 (三)、新興行業廢水處理

(36)

2.全氟化合物(全氟辛酸及全氟辛烷磺酸)廢水

全氟辛酸和全氟辛烷磺酸基本資料

斯德哥爾摩公約(Stockholm Convention)第4次締約國大會公告為列管之持久性有機物，

根據世界衛生組織化合物急性毒性分類標準，屬於中等毒性化合物，

PFOS大鼠口服半數致死劑量（LD50）為250 mg/kg，吸入1小時半數致死量(LC50)為5.2 mg/L；

PFOA具有毒性與生物累積特性(OECD, 2002)

中文名稱英文名稱簡稱分子式

全氟辛酸 perfluorooctanoic acid PFOA C₈HF₁₅O₂ 全氟辛烷磺酸 perfluorooctane sulfonic acid PFOS C₈HF₁₇O₃S

(三)、新興行業廢水處理

36

(37)

主要來自半導體製造和平面顯示器微影製程所使用之光阻劑、光酸產生物(PAGs)、界面活性劑、抗反射層中的成分等，包含光阻、光阻去除液、稀釋劑、基板洗淨劑、光阻稀釋液、配向膜等皆可測得此類成分(羅兆君，2008)，並因清洗而被帶入廢水處理單元。

2006年，8家美國公司與美國環保署簽訂PFOA減量排放，預計於2015年全面中止PFOA的使用；

台灣光電半導體產業協會已於2010年完全廢除PFOS的使用，產業並已進行化學品替換使用。

(三)、新興行業廢水處理

37

(38)

我國對於PFOA和PFOS的現行管制標準

PFOS與PFOA不易藉由現有以活性污泥生物處理單元與活性碳為基礎的廢水處理程序移除，

未來，需經由源頭進行控管，以降低排放風險(環保署，2010、2011)

化合物飲用水水質標準放流水標準地下水污染管制標準草案毒化物毒性分類

PFOA 未管制未管制未管制 --

PFOS 未管制未管制未管制 1,2

(三)、新興行業廢水處理

38

(39)

3.有機胺(氫氧化四甲基銨TMAH及單乙醇胺MEA)廢水

氫氧化四甲基銨(tetramethylammonium hydroxide, TMAH)和單乙醇胺(monoethanolamine, MEA) 均為有機胺，分別為高科技業微影製程(microlithography)中裡常用的顯影劑(developer)與去光阻劑(stripper)，

氫氧化四甲基銨與單乙醇胺基本資料

TMAH與MEA於原廢水中（通常為清洗所產生的酸鹼廢水）濃度可能介於數十mg/L至數百mg/L

TMAH與MEA均具有濃度無法反映於COD之特性(僅能以總有機碳方式測定其所貢獻碳濃度)(鄭華安等，2007) TMAH與氨水、氟化銨為高科技廢水中氨氮貢獻的主要來源。

中文名稱英文名稱簡稱分子式

氫氧化四甲基銨 tetramethylammonium hydroxide

TMAH N(CH₃)₄ OH 單乙醇胺 monoethanolamine MEA C₂H₇NO

(三)、新興行業廢水處理

39

(40)

3.有機胺(氫氧化四甲基氨及單乙醇胺)廢水

科學園區、光電業以及半導體製造業放流水標準已分別於開始管制氨氮，另外，南部科學園區則針對區內各廠納管水之TMAH濃度設定60 mg/L之管制標準

TMAH和MEA相關管制標準

化合物飲用水水質標準放流水標準納管標準地下水污染管制標準草案

毒性化學物質毒性分類

TMAH 未管制未管制 60 mg/L (南科)

未管制 --

MEA 未管制未管制未管制未管制 --

(三)、新興行業廢水處理

40

(41)

3.有機胺(氫氧化四甲基氨及單乙醇胺)廢水

目前的處理方式有2種：

(1)當其在原廢水中之濃度超過100 mg/L時，可在製程原廢水端使用陽離子交換樹脂塔(財團法人中興工程顧問社，2011)直接進行處理，待陽離子交換樹脂飽和之後，再用酸將樹脂再生，產生的氯鹽類濃縮液可送回特用化學品製造廠再作提煉；

(2)當其在原廢水中之濃度低且參雜有其他污染物之狀態下(例如：參雜有異丙醇等清潔溶劑之廢水)，則適合併同其他有機廢水以生物處理單元(例如：MBR)加以處理(黃淑君，2006)。

(三)、新興行業廢水處理

41

(42)

4.含硼離子廢水

含硼廢水之來源

硼的應用極其廣泛，硼酸除了可以消毒、殺蟲、防腐外，工業上亦可用於製造玻璃、鈾料、琺瑯、

皮革、紙、黏合劑和炸藥，或使用於清潔劑的製造。

含硼廢水在電子產業和光電產業亦廣泛存在，例如晶圓半導體之摻雜物、偏光板製造廠中作為清洗劑之硼酸，製造印刷電路板作為緩衝液、研磨觸控面板強化玻璃等。

(李中光,含硼廢水之處理, 萬能科技大學環境工程系教授, 桃園市大學校院產業環保技術服務團講習會)

(三)、新興行業廢水處理

硼的特性(1)

硼主要是以硼酸(H₃BO₃)或硼酸鹽類(例如硼砂(borax，Na₂B₄O₇·10H₂O)、硬硼鈣石(colemanite，

Ca₂B₆O₁₁·5H₂O)、硼鈉方解石(ulexite，Na₂B₄O₇·8H₂O))的方式存在。

硼在水溶液中大部分以未電離的 B(OH)₃ 單體存在，但也有一部分 B(OH)₃ 與水溶液中的 OH^- 結合，生成 B(OH)₄^-，使溶液呈現微酸性(硼酸為典型的路易士酸)，這兩種形式在不同的 pH 下可相互轉化，如下所示：

H₃BO₃ + H₂O → B(OH)₄^- + H⁺ PKa = 9.24

42

(43)

硼的特性(2)

在稀薄的溶液中，當硼酸根離子之濃度小於 0.02 M 時，水溶液中將只有單硼的硼酸及硼酸根離子存在。

隨著硼物質濃度的增加，水溶液中之單硼物質間將會經由脫水形成 B-O-B 鍵結而開始聚合進而產生多硼陰離子或高分子聚合物，如下式所示：

B(OH)₃ + B(OH)₄^- → B₃O₃(OH)₄^- + B₄O₅(OH)₄^2- + B₅O₆(OH)₄^3- + xH2O

(硼酸+單硼酸根 → 三硼酸(triborate) +四硼酸(tetraborate) +五硼酸(pentaborate) +水 ) 這些單硼及多硼物質不但存在於水溶液中，其亦存在於結晶態及非晶態或玻璃材料中。

(三)、新興行業廢水處理

43

(44)

含硼廢水目前常碰到之問題硼離子未列入水質項目

在電鍍廠或金屬表面處理業往往會使用到硼酸，其他製造業則會使用到硼酸鈉(例如玻璃製造業)或是氟硼酸(HBF4，例如半導體業)，但卻常常未將硼離子列入水措之水質項目中。

低估原廢水硼濃度及高估硼之去除率案例：

硼酸使用量 3.4 Kg/day，水量 22 CMD 3.4 Kg H3BO3day?06 mg1 Kg?0.8 mg B61.8 mg H3BO3莙ay22 m3? m3103L=27 ppm B

但申請文件所列原廢水含硼濃度為 1.5~3 ppm，明顯偏低。

(三)、新興行業廢水處理

44

(45)

硼之管制標準

硼之管制標準目前是 1 ppm，雖然放流標準早已訂定，但由於之前環保單位並未嚴格執行稽查，因此一般排放含硼廢水之廠商並未進行積極之處理，導致放流水之硼含量往往遠大於放流標準。

隨著環保單位稽查強度之加嚴及環保署所公告硼將分三階段管制的實施(分別為 109.07.01，12 ppm；

112.07.01，10 ppm；115.07.01，5 ppm)，再加上目前對硼之去除並無真正符合經濟效益之方法，因此發展有效且符合經濟效益之去硼方法已刻不容緩

(三)、新興行業廢水處理

硼的處理方法酸、鹼沉澱法

硼選擇性離子交換樹脂逆滲透膜技術

吸附法電混凝法萃取法

化學沉澱法

上述各方法的組合技術

硼化合物本身是殺菌劑(常常作為防腐劑)，含硼廢水並不適合使用生物處理。

45

(46)

化學沉澱法(酸或鹼沉澱法)

此法是在水中加入無機酸或鹼，將硼轉化為難溶的硼酸或硼酸鹽而達到分離提取硼的目的，從目前的應用狀況來看其頗適合用於含硼量較高的體系。

在加鹼沉澱法方面，在弱鹼性條件下，硼與金屬氧化物會反應生成難溶的硼酸鹽沉澱，例如以石灰乳沉澱硼時可得到硼酸鈣(CaO·B2O3·6H2O)的沉澱產物，其反應主要受溫度、氧化鈣的品質及用量及 pH 值所影響。

在加酸沉澱法方面，主要原理即是利用硼酸在無機酸中溶解度小的特點來去硼，例如在溶液中加入鹽酸或硫酸將硼轉化為溶解度較小的硼酸，從而分離出硼。通常水中所含硼濃度達到 2～3% 時便可使用這種方法。

由於沉澱的不完全或沉澱的吸附作用不完全，使用此法僅約可分離 50~ 60% 的硼，為了提高硼的回收率和較徹底地分離硼，通常將此法作為預處理，並與其他方法聯用來深度分離硼。

(三)、新興行業廢水處理

46

(47)

 安全管理

 安全會議與公告

 安全會議除了教育之目的外尚可增進員工與主管間之關係

 受傷之報告及調查

 任何受傷之情形應立即向上級報告，此不僅為程序上規定，

同時付予員工個人及法令上之保護

 欄杆、扶手、蓋板

 在直式梯式與樓梯上應避免受到污物、油脂等之污染，以防滑倒，同時應具有合適之扶手，以便於攀扶

47

三、廢水處理廠常見缺失(侷限空間)

(48)

 安全管理(續)

 皮帶與接頭保護設備

 對於所有轉動之設備，應具有皮帶或接頭保護設備

 一般電器安全準則

 電器設備本身可由於短路、意外之接地，超載負荷或接觸不良而引起人員傷害

 機械設備可能有之危險

 任何機械設置在購買、安裝之前，應由廠商提供可能造成傷害之傷害之資料，以便於操作、

安裝。錯誤之操作機械或工具是造成傷害之主要原因

48

三、廢水處理廠常見缺失(侷限空間)

(49)

 爆炸、著火之危險

 在廢水管線，預先處理設備，硝化槽或甚至沉澱池附近吸煙，丟棄火材或點火均有引起爆炸或著火之可能性

 缺氧及有毒氣體之危險

 缺氧現象通常發生在人孔，抽水站及各池中。而此種現象通常是致命性且不易察覺。因此在進入此等區域內時，必須遵守安全規定

 高架作業之危險

 高架作業容易造成昏眩導致墜落災害，防墜設施之設置有其必要性，一般設施有護欄及防護網等

 作業環境之測定

 為維護操作人員的健康及安全，準確的作業環境測定，成為評估操作人員健康及安全衛生人員實施安全衛生管理與改善之重要依據

 人員健康之保護

 由於廢水中含有大量細菌，其對環境衛生有很大影響

49

三、廢水處理廠常見缺失(侷限空間)

(50)

 一般單元之安全措施

 廢水管線中人孔

在進入人孔或深井之前，應先在其四周設置警告標誌，並檢查人孔中是否有爆炸性或危險性氣體及氧含量

 抽水機房

抽水機房之樓梯與地板應避免任何會造成滑跌之情況。在進入之前應檢查有否任何有害氣體之存在，並通風清理房中高濕度空氣

 控制室及廢水抽水機

廢水抽水站旁邊之變更站與控制室內均為電器高壓設備，故其安全應遵守電氣安全準則。

在此兩地方應置乾性化學滅火器及溫度測定器，以防止各主機操作過熱

50

三、廢水處理廠常見缺失(侷限空間)

(51)

 安全管理(續)

 一般單元之安全措施(續)

 pH調整

因pH調整採用槽裝工業用硫酸及苛性鈉溶液，其腐蝕性及傷害性非常大，故操作 pH調節設備時，應特別小心

 實驗室

實驗室工作人員應避免受到感染，個人之衛生非常重要。尤其當操作污泥時，需用消毒肥皂清洗

 緊急應變

 在勞工安全衛生範疇中或是環保工作均有緊急應變機制，其用意在於減少意外事故災害擴大，搶救人員與設施可於災害發生時之黃金時間進行搶救及疏散等必要行動

 內容應包括緊急應變處理組織系統、緊急應變之通報程序、緊急應變措施之研擬及訓練計畫等四部分

廢水處理專責人員回訓教材