回收淨水場廢水之最適化控制研究

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中華民國九十九年十一月十二、十三日屏東縣國立屏東科技大學環境工程與科學系

回收淨水場廢水之最適化控制研究

張添晉，國立台北科技大學環境工程與管理研究所教授盧怡均，國立台北科技大學環境工程與管理研究所研究生

計劃編號：98TWC07

摘要

基於台灣水資源短缺及因應資源再利用之國際環保趨勢，回收廢水並再利用更顯其重要性，台灣自來水公司迴用淨水場廢水已行之有年，但迴用廢水後污染物重複累積而增加淨水負荷或提高飲用風險之疑慮，卻為鮮少探討之議題。本研究挑選 6 座具有代表性之淨水場，針對各淨水場豐、枯水期之廢水水質進行檢驗，結果顯示大部分淨水場回收廢水皆可符合自來水公司內控標準，少部分回收水源如坪頂淨水場廢水池上澄液之懸浮固體含量超過內控標準；而藻類及原蟲等項目雖未列管於內控標準中，但亦有鯉魚潭淨水場豐水期廢水池上澄液及污泥濃縮池上澄液具有藻類之迴用疑慮，而迴用另有梨型鞭毛蟲及隱孢子蟲問題之回收水源則為坪頂淨水場枯水期污泥濃縮池上澄液及麥寮第二淨水場豐水期廢水池上澄液。

本研究以水質分析結果規劃淨水場回收廢水之最適化控制，以懸浮固體作為指標，淨水場廢水迴流率 100%之情況下，對於迴用後水源中懸浮固體影響比例介於 1.11-77.33 %，本研究設定廢水迴流後可接受之影響比例應低於 10 %，則 6 座淨水場上澄液迴流率範圍應控制於 4.8-100 %；此外，除了控制迴流量以降低對淨水程序之衝擊外，並可以濁度作為現場操作指標及相關水量指標之計算，加以提升廢水迴用之安全性。

關鍵字：淨水場、廢水回收、最適化控制、懸浮固體

一、前言

因應水資源缺乏之情況，行政院於 2005 年核定之「水資源永續發展政策規劃」將提升產業用水回收率列為經濟部施政重點之一，並首重於各產業製程廢水回收再利用(經濟部工業局，2005)。而台灣自來水公司係為供應、配送農工商業活動及民生用水之重要產業，其所管轄之淨水場於淨水程序中，需耗用可觀之洗砂、反沖洗、藥品溶解、濾布以及設備清洗等各式用水，現行淨水場對於程序廢水普遍採取回收再利用之處理方式，不僅可降低原水之需求量、增加清水供應量，並可提高水資源利用效率及減少廢水排放量(余菀婷，2007)。

淨水場欲回收使用之程序廢水主要來自混凝沉澱池廢水及快濾池反沖洗廢水，約占淨水場每日產水量之 2%~10%(Cornwell and MacPhee, 2001; Le Gouellec

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et al., 2004)，依照回收與再利用方式可分成直接回收和處理回收兩類；目前國內外淨水場多採用直接回收方式，係以廢水池、污泥濃縮池等設備進行簡易處理後回收廢水再利用(Arora et al., 2001)，可降低回用廢水成本，但需進行水質監測，

若回收廢水水質不符合回收標準，必須降低回收量甚至不回收以避免增加淨水負荷(Edzwald and Tobiason, 2002)。處理回收則是將程序廢水處理至水質滿足自來水原水的法規標準後再回收，近年以薄膜處理廢水之技術最廣泛發展，根據國外許多薄膜模廠或實廠操作的資料顯示，反沖洗廢水經薄膜處理後，可有效去除濁度、懸浮固體物及微生物等物質，處理後水質可達歐盟的飲用水水質標準，若基於更安全的考量則可於薄膜後加設 UV 消毒，消毒後即可回收直接作為公共給水使用(Dotremont et al., 1999)。

另於廢水水質特性與回用之關係上，反沖洗廢水之回用安全性目前尚有多方說法，Cornwell and MachPhee(2001)研究顯示，直接回流對混凝沉澱後水質並無明顯影響，甚至可以一定程度提升混凝沉澱效果，探就其原因為回流之反沖洗廢水含有眾多不穩定、沉降性頗佳之微粒，可以明顯增加碰撞頻率，促進混凝程序之進行；但亦有研究指出反沖洗廢水之回用尚有原蟲及微生物累積等問題 (Tobison et al., 2003)。而針對膠凝沉澱池廢水直接回用之研究結果指出回用廢水可以提高色度、COD 和氨氮的去除率，主要是因為廢水中含有的大量 Al(OH)3

沉澱物發揮的卷掃和吸附功能(黃麥秋，2005)。

針對廢水回收操作之研究，Arora et al.(2001)提出廢水迴流比例為 5~10%

時，可將迴流水中微生物數量對原水之衝擊降至最低，此外，Cornwell and MacPhee(2001)研究將廢水迴流至混凝單元之前，迴流率設定為 4.3%、10%及 20%，証實提高迴流率能夠加強混凝沉澱單元對微生物囊孢的移除效率，提升出流水品質。因此可知回收廢水之操作條件只要廢水水質良好且將回收率控制於合理範圍內，應可提升廢水回用之安全性及可行性。

綜合上述研究，淨水場回收程序廢水再利用固然可提升水資源之使用效益，

並有效減少廢污排放，但近年來原水水質惡化，淨水方法複雜化下，除廢水產量增多外，廢水性質亦更趨複雜；廢水中含有大量有機、無機物、微生物、重金屬及於淨水程序中所添加之化學藥劑等各種污染物，是否具有重覆累積特性，並於回收再利用後，對原水水質造成惡化之影響，尚無法證實；另廢水迴用係為批次式之操作，然而如何降低瞬間加入之回收廢水對於淨水程序造成之影響，亦尚待深入探討。因此本研究以實際採樣檢測及現勘之方式，建立淨水場具代表性之廢水水質背景資料，並針對回收廢水對淨水處理之影響進行探討，藉以建立淨水場廢水回收再利用之最適化控制。

二、研究方法

1. 研究淨水場之選擇

本研究於淨水場之選取係以水源水質作為首要原則，使用不同水體作為水源時，淨水場之淨水程序及操作策略會隨其特性差異而有所更動，進而影響廢水水質及其回收再利用之適切性；因此為探討評析不同原水水質對廢水迴用之影響程

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度，故選取不同原水來源之淨水場作為本研究分析對像。

其次淨水場之選取原則即為水處理容量，由於大型淨水場通常具備廢水池、

沉澱池及污泥濃縮池等其中兩類以上之廢水處理設備；而中小型淨水場之廢水處理設備則多為簡易之廢水池，因此分別挑選 10 萬 CMD 以上之大型淨水場及 10 萬 CMD 以下之中小型淨水場各 3 座，藉以分別討論不同廢水處理程序對於回收廢水水質之影響。

此外，淨水場選取原則亦包含地域之差異，考量由於時空分佈、地理條件等自然環境因素之差異，造成台灣各地區不同之降雨型態，而雨量係為影響水質濁度之重要因子之一，因此分別選取雨量較豐沛之北部及雨量較枯乏之中南部淨水場加以比較分析。另由於台灣地處亞熱帶氣候，溫度高低亦能影響水中微生物之孳長，故選取不同地域之淨水場亦可分析溫度對於廢水所含之微生物是否具有影響。

綜觀上述考量因子，本研究選定之淨水場包含板新、鯉魚潭及坪頂等 3 座大型淨水場；而中小型淨水場則選定為龍潭、彰化第三及麥寮第二等 3 座，6 座淨水場基本資料整理如表 1 所示，藉由針對不同特性之淨水場進行採樣及水質分析，進而研擬各淨水場最適化之廢水操作程序。

表 1 6 座淨水場基本資料

淨水場水源平均出水量平均廢水產生量廢水處理設備大型淨水場

板新

石門水庫流經大漢溪之地面水及

三峽河

710,000 CMD 50,000 CMD

1.廢水池 2.廢水沉澱池 3.污泥濃縮池 4.回收池鯉魚潭鯉魚潭水庫 600,000 CMD 10,000 CMD 1.廢水池

2.污泥濃縮池坪頂高屏溪河川水、

伏流水 550,000 CMD 8,600 CMD

1.廢水池 2.污泥濃縮池 3.污泥再濃縮池中小型淨水場

龍潭石門水庫 50,000 CMD 8,000 CMD 1.廢水池 2.污泥塘彰化第三地下水 30,000 CMD 750 CMD 1.廢水沉澱池

2.污泥濃縮池麥寮第二地下水 32,000 CMD 200 CMD 1.廢水池

2. 採樣點規劃、採樣頻率及水質檢測項目

6 座淨水場採樣點規劃係針對不同廢水來源（反沖洗廢水及沉澱廢水）、不

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同廢水回收來源（廢水池、沉澱池或污泥濃縮池等上澄液部份等實際回收廢水處）

暨廢水混合前後總計 5-10 個採樣點。

由於雨量與水質濁度具有高度相關，因此本研究於豐、枯水期各進行一次採樣，並加以分析原水水量變異對於廢水產生及操作可能造成之影響。台灣雨量之豐沛時期歸納為 6-10 月，而雨量之枯竭時期則為 1-5 月及 11-12 月；因此 6 座淨水場枯水期採樣時期為 2009 年 5/5-5/15 及 11/11；豐水期採樣時期則為 2009 年 8/31-9/29。

回收廢水水質之檢測項目分類分別為一般、重金屬、生物及地下水部份，項目內容則如表 2 所示。另針對各淨水場採樣點水樣應檢測之項目彙整如表 3 所示，各淨水場所有樣品皆須檢測一般及重金屬項目(A 類)；僅有原水及回收之上澄液樣品需檢測生物項目(B 類)；而地下水項目(C 類)則針對使用地下水為水源的彰化第三淨水場及麥寮第二淨水場進行檢測。

表 2 回收廢水水質檢測項目

檢測分類項目內容

A1：一般項目*11(項) A2：重金屬項目*7(項)

一般項目：pH 值、溫度、導電度、濁度、鹼度、氨氮、

COD、總餘氯、SS、大腸桿菌群、藻類重金屬項目：溶解鋁、重金屬鉛、鎘、鉻、汞、硒、砷 B：生物項目*2(項) 隱孢子蟲、梨形鞭毛蟲

C：地下水項目*2(項) 鐵、錳

表 3 各淨水場豐、枯水期採樣點、檢測項目與檢測總數

淨水場採樣點檢測項目

板新淨水場 (大型)

1. 原水(一)(三)

2. 反沖洗廢水(一)(三) 3. 混凝沉澱池廢水(一)(三) 4. 廢水池廢水

5. 污泥濃縮池上澄液 6. 回收池

7. 分水井

A 類：各點

B 類：原水、回收池

鯉魚潭淨水場 (大型)

1. 原水 2. 快混池 3. 反沖洗廢水 4. 混凝沉澱池廢水 5. 廢水池上澄液 6. 污泥濃縮池上澄液

A 類：各點

B 類：原水、污泥濃縮池上澄液

坪頂淨水場 (大型)

1. 原水 2. 分水井 3. 反沖洗廢水 4. 混凝沉澱池廢水 5. 廢水池廢水

6. 污泥濃縮池上澄液 7. 污泥再濃縮池上澄液

A 類：各點

B 類：原水、污泥濃縮池上澄液

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表 3 各淨水場豐、枯水期採樣點、檢測項目與檢測總數(續)

淨水場採樣點檢測項目

龍潭淨水場 (中小型)

1. 原水 2. 快混池 3. 反沖洗廢水 4. 混凝沉澱池廢水 5. 廢水池上澄液

A 類：各點

B 類：原水、沉澱池上澄液

彰化第三淨水場 (中小型)

1. 原水 2. 氣曝塔 3. 反沖洗廢水 4. 廢水池廢水 5. 廢水池上澄液

A 類：各點

B 類：原水、廢水沉澱池上澄液

C 類：各點

麥寮第二淨水場 (中小型)

1. 原水 2. 膠羽池 3. 反沖洗廢水 4. 混凝沉澱池廢水 5. 廢水池上澄液

A 類：各點

B 類：原水、廢水池上澄液 C 類：各點

3. 水質評估之標準

本研究為針對各淨水場枯、豐水期之原水、廢水產生源、回收水及廢水與原水混合點樣品檢測結果進行水資源再利用可行性之探討，水質分析以一般、重金屬、生物及地下水項目等部份，分別探討回收使用之適用性及最適化操作條件之探討，並以自來水公司內控標準(80%放流水標準)為主要水質評估依據，此外，

由於淨水場處理後之上澄液將迴流至淨水程序與原水混合，混合後之水體是否符合飲用水水源水質標準，勢必引起健康風險上之疑慮，因此本研究另針對回收上澄液水質再輔以飲用水水源水質標準(行政院環保署，2007)進行檢視，放流水及飲用水水源水質標準分別整理如表 4 及表 5 所示。

表 4 放流水標準與自來水公司內控標準

分類項目放流水標準自來水公司內控標準

(A1) 一般項目

pH 值 6.0-9.0 6.5-8.5

溫度(℃) 38 30.4

導電度(μS/cm) - -

濁度(NTU) - -

餘氯(mg/L) - -

鹼度(mg CaCO3 /L) - -

氨氮(mg/L) - -

化學需氧量(mg/L) 100 80 懸浮固體(mg/L) 50 40 大腸桿菌(CFU/100mL) - -

藻類(cells/mL) - - (A2)

重金屬項目

溶解鋁(mg/L) - -

鉛(mg/L) 1 0.8

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表 4 放流水標準與自來水公司內控標準(續)

分類項目放流水標準自來水公司內控標準

(A2) 重金屬項目

鎘(mg/L) 0.03 0.024 鉻(mg/L) 0.5 0.4 汞(mg/L) 0.005 0.004 硒(mg/L) 0.5 0.4 砷(mg/L) 0.5 0.4 (B)

生物項目

梨形鞭毛蟲 - -

隱孢子蟲 - -

(C) 地下水項目

鐵(mg/L) 10 8

錳(mg/L) 10 8

表 5 飲用水水源水質標準

分類項目水源水質標準

(A1) 一般項目

大腸桿菌群 (CFU/100mL)

2.0×10⁴(具備消毒單元者) 5.0×10(未具備消毒單元者) 氨氮 (mg/L) 1

化學需氧量 (mg/L) 25

(A2) 重金屬項目

砷 (mg/L) 0.05 鉛 (mg/L) 0.05 鎘 (mg/L) 0.01 鉻 (mg/L) 0.05 汞 (mg/L) 0.002 硒 (mg/L) 0.05

三、結果與討論

1. 淨水場廢水處理成效探討

各淨水場廢水處理設備之污染物去除成效，計算公式如下，大型淨水場之處理成效及上澄液剩餘污染物濃度彙整如表 6 所示，板新淨水場於各污染物之去除能力皆可達 90 %以上，且上澄液所含之污染物濃度低，可確保回收上澄液之水質；而鯉魚潭淨水場於各污染物之去除率範圍介於 53.2 – 100 %，懸浮固體及 COD 之去除率較高於藻類，尤其豐水期可能因日照旺盛，造成回收上澄液藻類孳生為枯水期之 4-9 倍，導致去除藻類之效果較低於枯水期；至於坪頂淨水場部分，污泥濃縮池於各種污染物之去除率皆可達 99 %以上，但廢水池對於污染物之沉澱去除能力較低，其上澄液仍含有較高濃度之懸浮固體及藻類，因此迴用廢水池上澄液具有較高之風險。

中小型淨水場之計算結果則彙整如表 7 所示，龍潭淨水場枯水期於三種污染物之去除能力皆可達 94 %以上，而豐水期雖廢水中僅含低量之有機物，但廢水池對於低濃度有機物之去除效率較差；彰化第三淨水場於三種污染物之去除率範圍介於 58.5 – 100 %，雖豐、枯水期對於三種污染物之去除成效略有不同，但豐、

枯水期上澄液之污染物含量大略相似；至於麥寮第二淨水場雖對於懸浮固體可有

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效去除，但廢水低濃度有機物之處理成效則有待提升，另豐水期之回收上澄液亦需避免強光照射導致藻類孳生，進而降低藻類處理成效之問題。

% - 100

(%) 

廢水污染物濃度

濃度回收上澄液剩餘污染物廢水污染物濃度

廢水處理成效

表 6 大型淨水場豐、枯水期廢水處理效能整理表回收上澄液種類

污染物種類

板新鯉魚潭坪頂

污泥濃縮池上澄液

廢水池上澄液

枯水期

SS ^去除率^(%) 98.0 90.4 88.6 72.7 99 剩餘濃度(mg/L) 7 8.4 9.9 123 19 藻類 ^去除率^(%) 91.4 84.3 95.2 0 99.3

剩餘濃度(cells/mL) 36 88 27 404 10 COD ^去除率^(%) 92.7 100 63.9 9.8 100

剩餘濃度(mg/L) 3.8 ND<2.0 5.2 14.8 ND<2.0 豐水期

SS ^去除率^(%) 99.4 99.7 99.6 0 100 剩餘濃度(mg/L) 3.2 4.5 6.05 1456 5 藻類 ^去除率^(%) 98.7 53.2 67.2 77.1 99.9

剩餘濃度(cells/mL) 2 349 244 514 5.2 COD ^去除率^(%) 93.8 94.0 96.3 0 99.7

剩餘濃度(mg/L) 4.5 5.2 3.2 32.7 10.8 註 1：回收上澄液中污染物濃度高於廢水者，去除率以「0 %」表示之。

表 7 中小型淨水場豐、枯水期廢水處理效能整理表回收上澄液種類

污染物種類

龍潭彰化第三麥寮第二廢水池上澄液廢水池上澄液廢水池上澄液

枯水期

SS 去除率(%) 94.5 96.7 95.1 剩餘濃度(mg/L) 8 6.6 2 藻類去除率(%) 99.9 76.6 88.7

剩餘濃度(cells/mL) 2 48 5.8 COD 去除率(%) 100 58.5 0

剩餘濃度(mg/L) ND<2.0 3.4 6.7 豐水期

SS 去除率(%) 95.1 84.6 84.6 剩餘濃度(mg/L) 13 6 2.05

藻類去除率(%) 66.7 86 0

剩餘濃度(cells/mL) 11 19 184

COD 去除率(%) 0 100 0

剩餘濃度(mg/L) 4.6 ND<2.0 5.5 註 1：回收上澄液中污染物濃度高於廢水者，去除率以「0 %」表示之。

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2. 內控標準之適宜性探討

各淨水場回收廢水以內控標準(80%放流水標準)檢視之結果整理如表 8 及表 9 所示，大部分淨水場回收上澄液皆可符合內控標準之要求；少部分淨水場回收上澄液之懸浮固體含量超過內控標準；而藻類及原生動物等項目雖未列管於內控標準中，但亦有部分淨水場回收上澄液具有藻類及原生動物之迴用疑慮。

由於內控標準之基準-放流水標準係用以規範各產業放流用途之水體水質，

因此管制項目未能完全適用於淨水場之廢水回收再利用，由本研究之水質結果顯示，除懸浮固體之外，藻類及原蟲亦為台灣淨水場廢水迴用之特性污染物，建議自來水公司內控標準應增設藻類及原蟲等兩類項目之管制標準。另針對內控標準中化學需氧量部分，6 座淨水場豐、枯水期原水及回收上澄液化學需氧量濃度整理如表 10 所示，原水之化學需氧量範圍介於 ND(<2.0)-41.6 mg/L、回收上澄液之化學需氧量範圍介於 ND(<2.0)-32.7 mg/L，原水及回收上澄液之化學需氧量濃度明顯低於內控標準之管制值(80 mg/L)，建議自來水公司需適度調降化學需氧量之管制濃度，避免標準過於寬鬆而失去管制作用；其餘項目如砷、鐵、錳亦有標準濃度不適合之問題，考量廢水迴用係為補充淨水場水源之用途，故建議自來水公司應參照飲用水水源水質標準，進行內控標準管制值之修訂。

表 8 以內控標準檢視大型淨水場回收廢水水質結果

大型淨水場板新鯉魚潭坪頂

回收廢水種類水質

回收池上澄液

廢水池上澄液

廢水池上澄液枯豐枯豐枯豐枯豐枯豐

一般項目

pH 值 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 溫度 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 導電度 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 濁度 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ※ 餘氯 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 鹼度 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 氨氮 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 化學需氧量 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 懸浮固體 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ X X 大腸桿菌 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 藻類 ○ ○ ○ ※ ○ ※ ○ ○ ※ ※

重金屬項目

溶解鋁 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 鉛 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 鎘 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 鉻 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 汞 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 硒 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 砷 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 生物

項目

梨形鞭毛蟲 ○ ○ - - ○ ○ ※ ○ - - 隱孢子蟲 ○ ○ - - ○ ○ ○ ○ - - 註：「○」為符合內控標準、「X」為不符合內控標準；「※」為該項目未列管於內控標準中，但檢測其濃度較高於其他檢測點；「-」為無檢測，大型淨水場皆未檢測地下水項目。

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表 9 以內控標準檢視中小型淨水場回收廢水水質結果

中小型淨水場龍潭淨水場彰化第三淨水場麥寮第二淨水場

回收廢水種類水質

廢水池上澄液廢水池上澄液廢水池上澄液

枯豐枯豐枯豐

一般項目

pH 值 ○ ○ ○ ○ ○ ○

溫度 ○ ○ ○ ○ ○ ○

導電度 ○ ○ ○ ○ ○ ○

濁度 ○ ○ ○ ○ ○ ○

餘氯 ○ ○ ○ ○ ○ ○

鹼度 ○ ○ ○ ○ ○ ○

氨氮 ○ ○ ○ ○ ○ ○

化學需氧量 ○ ○ ○ ○ ○ ○

懸浮固體 ○ ○ ○ ○ ○ ○

大腸桿菌 ○ ○ ○ ○ ○ ○

藻類 ○ ○ ○ ○ ○ ○

重金屬項目

溶解鋁 ○ ○ ○ ○ ○ ○

鉛 ○ ○ ○ ○ ○ ○

鎘 ○ ○ ○ ○ ○ ○

鉻 ○ ○ ○ ○ ○ ○

汞 ○ ○ ○ ○ ○ ○

硒 ○ ○ ○ ○ ○ ○

砷 ○ ○ ○ ○ ○ ○

生物項目

梨形鞭毛蟲 ○ ○ ○ ○ ○ ○

隱孢子蟲 ○ ○ ○ ○ ○ ※

地下水項目

鐵 - - ○ ○ ○ ○

錳 - - ○ ○ ○ ○

註：「○」為符合內控標準、「X」為不符合內控標準；「※」為該項目未列管於內控標準中，但檢測其濃度較高於其他檢測點；「-」為無檢測。

表 10 淨水場豐、枯水期原水及回收上澄液 COD 濃度淨水場

COD 濃度(mg/L)

大型淨水場

內控標準：80mg/L、飲用水水源水質標準：25 mg/L

原水 ND(<2.0)-4.8 2.2-4.1 2.6-41.6 回收上澄液 ND(<2.0)-5.7 ND(<2.0)-5.2 4.8-32.7

中小型淨水場龍潭彰化第三麥寮第二

原水 ND(<2.0)-3.1 3-6.3 3.7-4.2 回收上澄液 ND(<2.0)-4.6 ND(<2.0)-3.4 5.5-6.7 3. 廢水迴用具有疑慮之水質項目

由於本研究分析結果顯示，回收上澄液污染物含量於可符合內控標準、但高於原水污染物含量之情況下，迴用後仍恐有影響水源之虞，因此以水質分析結果歸納各淨水場迴用上澄液具有疑慮之水質項目有其必要，而 6 座淨水場豐、枯水期回收廢水水質超標或迴用後具有影響之項目，則分別彙整如表 11 及表 12 所示。

結果顯示廢水懸浮固體為影響最多淨水場廢水迴用之問題項目，探討本研究

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6 座淨水場之廢水處理方式，多以靜置沉澱或污泥濃縮，其中以污泥濃縮方式去除懸浮固體之效率較高於靜置沉澱，故板新及坪頂淨水場經污泥濃縮處理後之上澄液較無迴用之問題；而靜置沉澱容易受沉澱時間及廢水沉降特性影響其處理效率，探討實場驗證之沉降試驗分析 2 道廢水產生源特性可發現，混凝沉澱池廢水因具有較多混凝性顆粒可有效加快沉降速度，而反沖洗廢水則因含固量較低沉降速度亦較慢。有鑑於兩道廢水懸浮固體含量不同，且廢水處理設施去除懸浮固體之效率亦有所差異，為有效處理廢水，建議未來興建淨水場可將管線設計為「分流處理」之方式，將快濾池所產生之量大且懸浮固體含量較低之反沖洗廢水排入廢水池中調勻沉澱，但需予以較長之處理時間以提升靜置沉澱效率後，再回收其上澄液，且廢水池底部之沉澱污泥應定時清除並蒐集至污泥濃縮池中再處理，因此建議於廢水池底部加設自動刮泥設備及管線；而混凝沉澱池廢水因量少且懸浮固體濃度高，則應排至污泥濃縮池沉降濃縮後，再予以回收其上澄液。此外，廢水處理亦可以添加少量混凝劑之方式幫助去除懸浮固體等污染物。

回收廢水中若含有過量之藻類，迴用後可能造成淨水程序之混凝劑用量增加、阻塞濾池縮短濾程、耗用後續消毒劑等問題，且淨水程序未去除之藻類亦會影響配水系統水質，死亡後之藻體係為不易被傳統淨水程序所去除之三鹵甲烷前驅物質。因此為避免廢水經沉澱濃縮處理後未能有效降低其藻含量而影響回收之適用性，需檢視淨水場回收廢水中藻類之含量，尤其是原水引自水庫及地理位置位於中南部之淨水場，由於台灣大多數水庫具有優氧化之嚴重問題，因此使用水庫作為原水之淨水場，其程序廢水中亦可能累積較高量之藻類，監測廢水處理設施對於藻類之去除效率及迴用後是否有增加水源藻含量可能皆有其必要；中南部由於日照旺盛提供藻類適宜之生長條件，藻類容易於廢水處理之過程大量增生，

因此除需加以監測廢水藻含量外，操作模式可增加廢水迴用批次，藉以避免廢水久滯而繁衍更多藻類。

此外，淨水場廢水迴用之生物安全性亦為重要項目之一，本研究發現檢測出梨形鞭毛蟲及隱孢子蟲之坪頂及麥寮淨水場皆位於中南部，推估由於中南部長年均溫較高於北部，溫度為適合蟲體繁殖生長之條件，因此建議除本計畫之研究淨水場外，其它位於氣候較溫熱地帶之中南部淨水場，回收廢水需加強監測梨形鞭毛蟲及隱孢子蟲存在之情況，以避免迴用後污染水源而增加原生動物之數量。

重金屬部分，但考量迴用後仍有略微增加水源重金屬量之虞，因此亦提出需加強溶解鋁、鉛及砷等重金屬去除效率之建議，由於各淨水場回收水中所含之重金屬含量皆為微量之安全濃度，因此以延長沉澱時間之方式應可提昇重金屬之去除效率，另使用地下水為水源之淨水場則亦需監測回收水中重金屬鐵、錳之含量。

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表 11 大型淨水場回收廢水水質超標或迴用具有影響之項目淨水場

問題項目

回收池上澄液

廢水池上澄液

污泥濃縮池上澄液枯水期

一般項目無 懸浮固體 懸浮固體

1.濁度

2.化學需氧量 3.懸浮固體 4.藻類

無

重金屬項目無無無溶解鋁溶解鋁

生物項目無 - 無 - 梨形鞭毛蟲

豐水期一般項目無藻類藻類

1.濁度

2.化學需氧量 3.懸浮固體 4.藻類

無

重金屬項目無溶解鋁溶解鋁無無

生物項目無 - 無 - 無

註：無檢測之項目以「-」表示，且本研究 3 大型淨水場皆無使用地下水為水源，因此並無檢測地下水項目。

表 12 中小型淨水場回收廢水水質超標或迴用具有影響之項目淨水場

問題項目

龍潭彰化第三麥寮第二

廢水池上澄液廢水池上澄液廢水池上澄液枯水期

一般項目 懸浮固體 懸浮固體 懸浮固體

重金屬項目鉛砷無

生物項目無無無

地下水項目 - 1.鐵

2.錳

1.鐵 2.錳豐水期

一般項目 1.懸浮固體

2.化學需氧量 懸浮固體 藻類

重金屬項目鉛鉛無

生物項目無無隱孢子蟲

地下水項目 - 1.鐵

2.錳無

註：無檢測之項目以「-」表示。

4. 廢水回收操作之污染物指標及迴流率

由於廢水回收量通常較小於原水量，且廢水操作為迴用批次式廢水至連續操

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作之淨水程序中，因此除廢水懸浮固體濃度外，批次廢水迴用量亦是影響廢水操作之另一主因，為避免廢水於迴用瞬間造成原水水質之巨大變動，控制批次廢水迴用量亦為安全操作方式之一。因此建議各淨水場應利用懸浮固體之檢測濃度及水量作為計算因子，探討廢水懸浮固體質量(濃度×水量)於迴用後對水源造成之影響，計算公式如下，廢水迴流率與對水源之影響為正比之關係，且廢水迴流率 100%之影響比例即為此回收上澄液對於水源之最大影響值，大型淨水場豐、枯水期廢水迴流率與對水源懸浮固體影響比例關係如圖 1 所示，影響範圍約介於 1.11 - 23.16 %，中小型淨水場豐、枯水期廢水迴流率與對水源懸浮固體影響比例關係如圖 42 所示，影響範圍約介於 1.36 - 77.33 %。將影響比例計算結果與表 11 及表 12 對照後發現，影響比例小於 6.12 %之淨水場無懸浮固體之迴用疑慮；而影響比例大於 15.88 %之淨水場迴用上澄液則有懸浮固體之問題，推估安全之影響比例限值應介於 6.12-15.88 %之間，因此本研究採用上述兩者中間值-影響比例 10 %作為規範上澄液迴流之安全比例，若以此作為廢水操作之指標，則建議各淨水場於廢水懸浮固體含量較高於原水之情況下，控制上澄液迴流率如表 13 所示，迴用無懸浮固體疑慮之上澄液批次迴流率即為 100 %，而迴用仍有懸浮固體疑慮之上澄液則需適度調控批次迴流率於 4.8-58.9 %，期望經由少量多批次之操作模式，將廢水迴流之影響比例控制於 10 %之下，藉以降低廢水迴用對淨水程序之衝擊。

此外，考量現場操作之便利性，可利用學理上與懸浮固體濃度具有高度相關性之濁度，用以代替懸浮固體濃度作為操作之指標污染物，本研究 6 座淨水場廢水中懸浮固體濃度與濁度之線性關係良好，R²皆可達 0.96 以上。此外，亦建議在經費許可之條件下，於廢水池及污泥濃縮池之上澄液抽水口增設表面濁度計，

以即時監測上澄液水質，並視水質調整回收廢水之操作，如延長沉澱時間或減少批次廢水回收量。

迴流廢水影響比例(%)

% SS 100

SS

SS 







 

濃度迴流上澄液

迴流上澄液水量濃度

原水原水量

濃度迴流上澄液

迴流上澄液水量

表 13 上澄液迴流影響比例控制於 10%以下之批次迴流率淨水場

批次迴流率(%) 大型

板新鯉魚潭坪頂枯水期 100 36.9 100 豐水期 100 100 100

淨水場批次迴流率(%)

中小型

龍潭彰化第三麥寮第二枯水期 16.6 4.8 34 豐水期 58.9 47.2 100

(13)

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(1-1)板新-枯水期 (1-2)板新-豐水期

(2-1)鯉魚潭-枯水期 (2-2)鯉魚潭-豐水期

(3-1)坪頂-枯水期 (3-2)坪頂-豐水期圖 1 大型淨水場迴用廢水比例與對水源懸浮固體濃度影響比例之關係

(14)

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(1-1)龍潭-枯水期 (1-2)龍潭-豐水期

(2-1)彰化第三-枯水期 (2-2)彰化第三-豐水期

(3-1)麥寮第二-枯水期 (3-2)麥寮第二-豐水期圖 2 中小型淨水場迴用廢水比例與對水源懸浮固體濃度影響比例之關係

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5. 水量平衡調查及廢水操作水量指標

本研究調查各淨水場之水量平衡後，計算各淨水場之廢水產量/出流清水量、廢水回收量/廢水產量及廢水回收量/原水量之等 3 類水量指標資料彙整如表 14 所示，建議各淨水場之廢水回收操作亦可經由水量平衡調查計算相關水量指標，藉以檢視淨水場廢水回收之執行效能。

以廢水產量/出流清水量之比例分析淨水過程之廢水產量是否過量，因過量程序廢水除增加後續廢污處理之負荷外，亦造成出流清水供應量減少之負面影響，建議廢水產生量/出流清水量之比例較高之淨水場，如板新、龍潭及麥寮第二等中小型淨水場，需檢視淨水流程之設備狀況及操作模式，尤其是廢水產量較大之快濾池及反沖洗程序。有效維持淨水設備之處理效能及適當操作反洗或排泥批次程序，皆能有助於廢水減量，建議可利用實場驗證之濁度序列試驗方法探討淨水場廢水減量之可行性，藉由廢水減量除可降低後續處理廢水之成本外，亦可有效提昇水資源之利用。

廢水回收量/廢水產量之比例則可用於評估廢水回收效能，以 6 座淨水場之計算結果可發現除了板新及坪頂淨水場外，其它 4 座淨水場之廢水於處理後皆全部回收再利用，而板新及坪頂淨水場之水量耗損部分皆為污泥濃縮池，若以污泥餅含水量/污泥濃縮池進流量評估水量耗損率，則板新淨水場之水量耗損率為 0.15 %，而坪頂淨水場之水量耗損率為 13.4 %，顯示坪頂淨水場之污泥脫水效率需再提昇，污泥有效脫水減量除可降低污泥處置費用，並可增加迴用之上澄液水量，加以提昇增加水資源利用之效率。建議各淨水場皆可利用廢水回收量/廢水產量之比例檢視場內廢水回收處理之效能，藉以有效管理並降低各廢水處理流程之水量耗損。

另廢水回收量/原水量比例之部分，可作為評估廢水迴用量對水源影響之指標，本研究 6 座淨水場之廢水回收量/原水量比例約為 2-15 %，廢水迴用雖可減少原水之用量，但仍需考量水質狀況及迴用後對於淨水程序之影響。因各淨水場回收廢水之水量及水質不同，故建議各淨水場利用場內水質檢測結果，加以計算回收廢水中污染物質量(濃度×水量)，評估廢水與原水混合後，整體水源中污染物含量來自廢水之比例，藉以檢視廢水迴用量與水源污染物含量之關係，若廢水之水質較差則需避免迴用量過多而造成水源污染物增加之影響。

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表 14 各淨水場水量指標調查資料淨水場

水量比例

大型淨水場中小型淨水場

板新鯉魚潭坪頂龍潭彰化第三麥寮第二廢水產量/出流清水量

比例(%) 8.2 2 2.2 14 2.7 5.7 廢水回收量/廢水產量

比例(%) 99 100 91.3 100 100 100 廢水回收量/原水量

比例(%) 8.2 2 2 14 2.7 5.7

四、結論與建議

1. 結論

(1) 大型淨水場回收廢水水質水質分析結果顯示，除坪頂淨水場豐、枯水期廢水池上澄液之懸浮固體含量超過內控標準之外，其餘回收上澄液皆可符合內控標準之要求；另藻類及原生動物等項目雖未列管於內控標準中，但亦有鯉魚潭豐水期廢水池上澄液及污泥濃縮池上澄液具有藻類之迴用疑慮，而迴用另有原生動物隱憂之回收水源則為坪頂枯水期污泥濃縮池上澄液。

(2) 中小型淨水場回收廢水水質分析結果顯示，3 座淨水場廢水池上澄液皆可符合內控標準之管制，惟有麥寮第二淨水場豐水期廢水池上澄液因檢出隱孢子蟲囊體而有迴用之疑慮。

(3) 分析淨水場廢水處理設備對於懸浮固體、藻類及有機物之去除率，大型淨水場之處理效率約介於 84.3-100%間，除坪頂之廢水池效能不佳，及鯉魚潭於豐水期僅去除藻類 53.2-67.2%之效率較低之外；而中小型淨水場除廢水中低濃度之有機物去除效率不佳外，麥寮於豐水期之藻類去除效率亦較低，其餘污染物之去除能力約介於 76.6 – 100 %。探究中南部淨水場豐水期對於廢水藻類處理效率較低之情況，可能由於日照旺盛導至藻類於廢水處理程序中再度孳長。

(4) 研究推估回收廢水污染物濃度即使符合內控標準之管制，但若污染物濃度仍較高於原水，則迴用後仍可能增加整體水源污染物含量，雖不至於影響出流水品質，但仍有增加淨水程序負荷之虞。

(5) 最適化控制以廢水迴用最具疑慮之懸浮固體作為指標性污染物，進而分析廢水迴用後對於水源懸浮固體之影響比例，推估廢水迴用不增加水源固含量之影響比例範圍應介於 6.12-15.88 %之間，因此本研究將可接受之影響比例控制於中間值 10 %以下，則迴用後仍有懸浮固體疑慮之上澄液需適度調降批次迴流率 4.8-58.9%。

(17)

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2. 建議

(1) 內控標準之管制項目為可符合台灣淨水場廢水水質之特性，應增設藻類及原蟲兩類項目之管制標準，且化學需氧量、砷、鐵、錳等項目於原水及回收上澄液之濃度明顯低於內控標準，因此管制濃度較不適用於現行淨水場廢水操作，建議參照飲用水水源水質標準作為訂立之依據，適度調降管制濃度以達到操作管理之目的。

(2) 使用水庫水作為原水及地理位置位於中南部之淨水場，為避免廢水經沉澱濃縮處理後未能有效降低藻含量而影響回收之適用性，需監測廢水處理設施對於藻類之去除效率及檢視迴用後是否有增加水源藻含量之影響，操作模式建議每批次迴用較少量之廢水以降低對水源之影響，並可增加迴用批次以避免廢水貯存過久而繁衍更多藻類。

(3) 針對位於氣候較溫熱地帶之中南部淨水場，回收上澄液及出流清水皆需加強監測梨形鞭毛蟲及隱孢子蟲存在之情況，以避免上澄液迴用後提高出水水質風險。

(4) 由於迴流上澄液中含有沉降性頗佳之微粒，於混凝單元與原水混合處理可增加碰撞頻率，進而促進混凝程序之進行，因此建議未來淨水場廢水回收之管線設計可將上澄液迴用至混凝單元內；另外，現行操作廢水回收之淨水場，

可於廢水回收源之取水口加裝濁度計設備，以即時監測回收廢水水質。

五、參考文獻

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