摘要摘要摘要摘要

(1)

以活性污泥膜濾法（MBR）作為五股工業區旋轉生物圓盤（RBC）出流水三級處理可行性研究

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 1

以活性污泥膜濾法以活性污泥膜濾法以活性污泥膜濾法

以活性污泥膜濾法（（（（MBR））））作為五股工業區作為五股工業區作為五股工業區 作為五股工業區旋轉生物圓盤

旋轉生物圓盤旋轉生物圓盤

旋轉生物圓盤（（（（RBC））））出流水三級處理可行性研究出流水三級處理可行性研究出流水三級處理可行性研究 出流水三級處理可行性研究

摘要摘要摘要摘要

目前全球水資源匱乏，各國相關單位積極研發水資源回收再利用技術，活性污泥膜濾法為近 20 年來創新之技術，本研究以市售薄膜直接應用於工業區污水處理廠之處理程序中，評估實廠運用之可行性，進而達到節省用地取得成本，

取代傳統三級處理之目的。本實驗探討 MBR 於實廠運作之最佳操作條件，導入五股工業區經旋轉生物圓盤(RBC)未沉降之處理水，模擬 MBR 安置於終沉池中進行試驗；透過初期植種培養與薄膜操作特性試驗等，將透膜壓力控制 TMP 在 9.8 kpa 條件下，觀察產水通量 LMH/TMP（Bar）及反應槽 MLSS 與 SV30、產水水質 SDI 對 COD、SS 去除成效；期間以曝氣強度為 0.012min^-1，產水頻率 1 分鐘 off，9 分鐘 on、硝化液迴流量控制 3.9Q 時有最佳產水通量 124.4 LMH/Bar，

再控制 MBR 反應槽內 MLSS 濃度分別於 6,000~10,000 、10,000~14,000、

14,000~18,000 等三階段操作條件下，從實廠變異性高之處理水化驗分析產水之 COD、SS、SDI、產水通量關係，得知反應槽 MLSS 濃度控制 10,000~12,000 mg/L 時有穩定的產水通量 118~120LMH/Bar，產水 COD＜20 mg/L 、SDI＜2.5 以下，

但反應槽 MLSS 濃度超過 12,000 mg/L 產水通量開始有下降趨勢，推估胞外聚合物造成阻塞。二級處理放流水中大腸桿菌分析為 4.1~7.4*10⁵（CFU/100mL），

經過 MBR 處理後之產水中水大腸桿菌＜10（CFU/100mL），故本系統對大腸桿菌去除高達 99.98%以上。處理水中 COD、SS 去除率分別為 95 ％、99.98 ％，採用 MBR 處理每噸污水相較於 RBC 二級處理程序，污泥產生量減少約 0.12 kg/M³，約減少 70.5 ％污泥產生量，污泥處置費由 357,820 元/月下降至 105,628 元/月成效良好，而且可以於現有工業區污水處理廠單元內直接進行改裝，無須再增加新設施土地成本，水質良好可以直接用於沖廁、澆灌或冷卻水等用途，提供再生水 RO 程序合宜前置處理水。

關鍵字：旋轉生物圓盤、活性污泥膜濾法、水資源回收

(2)

一一一

一、、、前言、前言前言前言

採用旋轉生物圓盤 (RBC, Rotating Biological Contactor)二級處理程序，處理五股工業區綜合廢水已超過 20 年，期間放流水質穩定，均能符合 87 年放流水標準，對於區域水污染防治有一定貢獻，放流水中懸浮固體物 SS 約 5.1~28 mg/L，

以總量管制之觀點對於下游中港大排承受水體有一定污染量之貢獻，如果將每日 5,239CMD 之放流水經過妥善處理程序，作為替代水資源，可以降低承受水體污染量、節約操作成本、實際推動中水道供水，輸送至鄰近工廠作為次級製程用水、

冷卻水、澆灌或沖廁用途，早日實現水資源再生利用目標。本研究有別於一般 (MBR, Membrane Bio-Reactor)直接裝置於傳統活性污泥曝氣池中進行產水，在不改變原來處理流程狀況下，模擬 MBR 放置旋轉生物圓盤(RBC)後續處理程序之終沉池中，運用其薄膜過濾之產水機制，探討其作為三級處理之可行性。

行政院（95.01.19）核定「新世紀水資源政策綱領，為我國目前推動水再生利用政策依據，此綱領標示出節流與開源並重、生態保育與開發利用兼顧政策主張，以全省工業區廢水處理廠放流水量約為 757,000 CMD，顯示廢污水回收潛力相當大。近期中科三期與國光石化設廠等環評爭議，主要原因為環境資源分配與健康風險評估等議題，為民眾所關心，以永續觀點「需兼顧經濟、社會與環境發展」，產業界對環評承諾跳票，立即引發民眾不安，擔心賴以生存之居住環境無法為後代子孫所利用，提高人民生活品質與降低健康風險，進行廢污水回收技術，可以解決用水不足之問題，亦可降低承受水體污染等優點（Asano,1991），

活性污泥膜濾法除了具有去除有機物和營養鹽等物質之外，更具過濾病菌與容忍高有機負荷之優點。Berthold et al.，1998 指出活性污泥膜濾法處理程序主要概念為結合傳統生物處理單元及薄膜分離單元之整合系統，不僅保留傳統生物處理程序對水中有機物去除之優點，亦結合薄膜分離單元有效之固液分離特性，是以提昇傳統生物處理程序之處理效能，更彌補了傳統生物處理程序長久以來無法改善之缺點。(Stephenson et al., 2000) 指出傳統活性污泥法二級生物處理廠，在操作控制上容易發生真菌繁殖導致污泥產生膨化，使污泥漂浮在水中無法藉由重力沈澱分離，進而造成處理水水質的惡化，活性污泥膜濾法則可以解決上述問題。

MBR 是近 20 年來歐美國家快速發展及應用於廢(污)水回收再利用之重要技術，以傳統活性污泥法曝氣池中加裝數組薄膜組合而成生物處理方法，操作時主要運用透膜壓力作為驅動力，將活性污泥的混合液透過壓力過濾機制讓水分子，

透過薄膜過濾而得到出流產水(如圖 1) 所示，一般於 MBR 中使用的薄膜其孔隙約僅有 0.1~0.4µm，因此所得之放流水質甚佳，若再經過逆滲透膜(Reverse Osmosis，RO)的處理程序，其出流水甚至能達到所有回收再利用水的水質標準 (Stephenson et al., 2000)。試比較生物薄膜程序與傳統二級、高級生物處理效能，

(如表 1)所示，可以去除大部份廢水中難分解之物質，產水中存在微量顆粒性物質，並以溶解性有機物及無機鹽類為主，若要回收再利用，則需進一步採用 RO

(3)

處理程序，依據（Richard.2004）藉由 SDI 指數判斷是否為膠體累積造成 RO 膜阻塞等問題，SDI＜3.0 可操作數個月再進行清洗。

本研究主要探討反應槽不同 MLSS 操作條件，由污水處理廠提供實際處理流程變異性高之廢水，經過本模型廠處理程序後，分析產水通量 Flux、COD、

SS、SDI、大腸桿菌群等去除率相關性分析，提供將來實廠運用最佳操作參數，

產水水質與主要回收用途水質標準作比較，估算其污泥減量成效，作為將來實廠功能提升或改裝參考。

圖 1 MBR 處理處理程序示意圖表 1 生物薄膜程序與傳統二級、高級生物處理效能比較

Item Secondary Treatment

Tertiary Treatment

MBR Treatment

BOD (mg/L) 10-12 ＜5 ＜5

TSS (mg/L) 10-15 N.D. N.D.

NH3-N (mg/L) 1-10 1-10 ＜0.5 T P (mg/L) ＞1 0.1-0.5 ＜0.1 Total coliforms (CFU/100mL) ＞1000 ＞1000 ＜100 Fecal coliforms (CFU/100mL) ＞1000 ＞1000 ＜100 Oocysts (counts/mL) ＞10 ＞10 N.D.

Sludge yield (kg/kg BOD) 0.6-0.9 0.6-0.9 0.3-0.6 (Membrane Technologies for Industrial and Municipal Wastewater Treatment and Reuse , Water Environment Federation(2000))

(4)

二二

二二、、、實驗、實驗實驗模型廠介紹實驗模型廠介紹模型廠介紹模型廠介紹與方法與方法與方法與方法

1. MBR

（（（（membrane bioreactor））））活性污泥膜濾活性污泥膜濾活性污泥膜濾活性污泥膜濾模型廠模型廠模型廠規劃與模型廠規劃與規劃與規劃與建置建置建置建置

本實驗模型廠裝置地點，位於五股工業區污水處理廠經旋轉生物圓盤(RBC) 處理流程之後續單元(如圖 2)所示，自終沉池分水井取水，深度約 1.2 M，RBC 圓盤剝落生物污泥 SS 濃度約 109~280 mg/L、COD 濃度約 153~520 mg/L；藉由沉水式抽水機抽送進 MBR 反應槽設備進流/缺氧槽中進行缺氧脫硝反應，再藉由沉水式抽水機抽送處理水進入好氧曝氣槽、MBR 反應槽中，由鼓風機引入空氣進行好氧反應、與薄膜過濾反應(如圖 3)，MBR 反應槽使用 0.08µm 孔隙之平板膜，總表面積為 7 M²過濾出放流作為回收用水，污泥則藉由反應槽底部之排泥閥排出，進入終沉池排泥槽抽送至廠內後續污泥處理單元處理。

圖 2 五股工業區污水處理廠 MBR 反應槽配置示意圖

圖 3 五股工業區污水處理廠 MBR 實驗模廠安裝示意圖

(5)

2.

本模本模型本模本模型型廠對於型廠對於廠對於薄膜阻塞清除廠對於薄膜阻塞清除薄膜阻塞清除薄膜阻塞清除機制機制機制機制

一般薄膜系統運作經過一段操作週期，薄膜表面即附著部分固體、營養鹽或生物膜，造成薄膜阻塞，導致產水通量下降之情形發生。因此薄膜須定期進行操作維護，本模廠設計採用三種方式預防薄膜之阻塞機制：

（1）散氣盤氣升裝置以運用手動控制曝氣管曝氣迴路管球塞閥，將反應槽底部散氣管之阻塞物利用氣升原理將阻塞之污染物排出(如圖 4)表示，使好氧槽與 MBR 反應槽中之有充足曝氣量，以增加水流速度提升水流剪力，藉以掃流附著於薄膜表面之積垢物質。

（2）間歇式定時器控制產水頻率，控制薄膜過濾產水抽停時間，當產水電磁閥處於 Off 狀態時則暫停產水，在無壓力狀態下污染物吸附於薄膜表面附著力降低，藉由散氣管之曝氣裝置，掃流附著於薄膜表面之污染阻塞物質，每隔 8~10 分種停止產水 1~2 分鐘，進行薄膜表面之污染物去除。

（3）運用產水閥上方漏斗進行藥洗(CIL,clean in line )，配置清洗藥劑 0.5 ％

（NaOCl）漂白水及 2 ％檸檬酸溶液，以重力方式從產水管導入藥劑對薄膜內部進行清洗，進行產水管累積胞外聚合物或薄膜表面生物體積垢、無機鹽類造成累積。

上述預防薄膜之阻塞與清除薄膜裝置，在一般在於大型實廠運作，可以利用線上監控設備，偵測反應槽內 DO、 ORP 、pH、與產水管壓差 Flux 等裝置，

配合程序控制 PLC 等進行自動清洗電磁閥開啟，氣升去除散氣管污染物等。

圖 4 本實驗模廠散氣管去除污染物調整閥門示意圖

(6)

3.

本模型廠操作本模型廠操作參數本模型廠操作本模型廠操作參數參數參數條件與實驗設計條件與實驗設計條件與實驗設計條件與實驗設計

本模型廠以設計處理容量 2.0 CMD 處理能力之薄膜生物反應器，薄膜孔徑 0.08 µm，透膜壓力為，1,000mmH2O，9.8Kpa，0.098Bar，薄膜平均比滲透率 Flux (LMH/bar)為 102~255(LMH/bar)，薄膜穩定時操作通量約為 10~25 L/m²-hr（LMH）

作為實驗設備 MBR 生物反應器處理設備核心，首先進行本土化污泥植種培養，

初期導入 RBC 後段污泥進行曝氣培養植種與反應槽污泥濃度控制共計 26 天均無排泥 MLSS 濃度達 14,600mg/L，Flux： 102 (LMH/bar) 。

次為進行薄膜性能測試操作參數控制圖(如圖 5)，由廠商提供之建議操作參數與文獻資料進行研究，設定產水頻率停止抽水時間(9 分鐘 on、1 分鐘 off 、8 分鐘 on、2 分鐘 off；10 分鐘 on、3 分鐘 off)，曝氣強度則以(55~114 Nm³/h)為控制範圍、硝化率迴流率(3.9Q~12.9Q)為控制範圍；作為本模廠薄膜性能測試為實驗標的，將反應槽 MLSS 濃度控制 7,500~10,000mg/L，以調整不同產水頻率；曝氣強度 0.012min^-1、0.010min^-1、0.096min^-1；不同硝化液迴流率等操作條件下，

作為下一階段最佳操作參數，穩態控制條件依據。

最後進行最佳化操作條件實驗，以批次試驗控制反應槽 MLSS 濃度 6,000~10,000 mg/L、10,000~14,000 mg/L、14,000~18,000 mg/L 等三種不同污泥濃度探討本模廠對於 COD、SDI、SS、最佳去除效率與最佳產水通量與分析相關性，

並紀錄排泥量，計算污泥減量成效，作為實廠操作調整之參考。

圖 5 實驗設計操作參數控制圖

(7)

三三

三三、、、結果與討論、結果與討論結果與討論結果與討論

1.

本本 MBR 模廠操作本本模廠操作模廠操作性能模廠操作性能性能性能測試測試測試測試實驗結果實驗結果實驗結果實驗結果

首先進行觀察不同產水產水頻率與通量變化，經連續 3 天控制條件反應槽 MLSS：濃度控制 7,500~8,000 mg/L 曝氣量為 75 NL/min，硝化液回流量 3.9 Q，

試驗以不同產水頻率 9 分鐘 on、1 分鐘 off 、8 分鐘 on、2 分鐘 off；10 分鐘 on、

3 分鐘 off；產水閥 on 時進行產水，產水閥 off 則 relax 則釋壓，藉由曝氣掃流去除薄膜表面附著污染物，經產水 10 分鐘後總產水量換算每一分鐘之平均流量，

再換算為 LMH/Bar 表示之與紀錄經過 24 小時之通量衰減情形統計(圖 6) 不同產水頻率與通量變化統計圖。

產水頻率與Operator times &Flux變化統計圖

0.0 60.0 120.0 180.0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Operator time(hr)

L M H /B ar

(1off/9on)LMH/Bar (2off/8on)LMH/Bar (3off/10on)LMH/Bar

控制條件

MLSS：7,500~8,000mg/L 曝氣風量75 L/min

迴流率3.9Q

y = -0.4764x + 112.54

R² = 0.9922 y = -0.5405x + 108.96 R² = 0.9793

y = -0.6996x + 126.75 R² = 0.981

圖 6 不同產水頻率與通量變化統計圖

以 9 分鐘 on、1 分鐘 off 為 1.98 噸為最高；8 分鐘 on、2 分鐘 off 為 1.75 噸次之；10 分鐘 on、3 分鐘 off 為 1.68 噸，產水總量最低，因此控制 9 分鐘 on、1 分鐘 off 可獲至最大產水通量，(如圖 7)，顯示以每運轉 10 分鐘有 1 分鐘 relax 進行釋壓掃流清除薄膜表面污染物有良好效果。

(8)

產水頻率與日總產水量統計圖M³/日

1.60 1.65 1.70 1.75 1.80 1.85 1.90 1.95 2.00

1off/9on 2off/8on 3off/10on M³

控制條件

MLSS：7,500~8,000mg/L 曝氣風量75 L/min

迴流率3.9Q

圖 7 不同產水產水頻率與通量變化統計圖

再以控制反應槽 MLSS：濃度控制 7,500~8,000 mg/L，硝化液回流量 7.6Q，

產水頻率 9 分鐘 on、1 分鐘 off 條件下連續 3 天，觀察產水通量變化，其中以曝氣強度 0.012（min^-1）即 80 L/min 風量有最佳產水通量效果。

操作時間曝氣強度與通量統計圖

0.00 80.00 160.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Operator time (hr)

L M H /B ar

LMH-a(0.009-1) LMH-b(0.010-1) LMH-c(0.012-1)

控制條件 MLSS:7,500~8,000mg/L

產水頻率1off/9on 迴流率7.6Q

y = -0.9764x + 110.63 R² = 0.9814

y = -0.795x + 109.61 R² = 0.9828

y = -1.1643x + 108.69 R² = 0.9745

圖 8 不同曝氣強度與通量變化統計圖

最後試驗不同之硝化液回流率，將反應槽 MLSS 濃度控制 7,500~8,000

(9)

mg/L，產水頻率 9 分鐘 on、1 分鐘 off 條件下、以曝氣風量 80 NL/min，連續 3 天觀察產水通量 24 小時後衰減量之變化，以(圖 9)表示，初期 8 小時通量均無明顯變化，俟次日觀察產水通量衰減情形時以 3.9Q 時每分鐘產水量約 1.37 L/min；

107.8LMH/Bar 為最佳，高於 7.68Q 與 12.89Q，每分鐘產水量約 1.28 L/min、1.32 L/min；Flux100.8 LMH/Bar、103.9 LMH/Bar。

不同回流率控制操作時間通量變化統計圖

0.0 80.0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Operator time(hr)

L M H /B ar

回流率12.9Q 回流率7.6Q 回流率3.9Q

y = -0.8676x + 125.48 R² = 0.9967

控制條件 MLSS:7,500~8,000mg/L

曝氣量80 L/min(0.012) 產水頻率1off/9on

y = -1.0918x + 125.82 R² = 0.9929

y = -0.7156x + 124.96 R² = 0.9967

圖 9 不同迴流量與通量變化統計圖

綜合上述三個操作參數控制條件當反應槽 MLSS 濃度控制 7,500~8,000 mg/L，以產水頻率 9 分鐘 on、1 分鐘 off、以曝氣風量 80 NL/min、硝化液回流率以 3.9Q 時，獲得本模組特性操作最適條件。

2.

本本 MBR 模廠本本模廠模廠最佳模廠最佳最佳操作最佳操作操作操作參數參數參數參數實驗結果實驗結果實驗結果實驗結果

連續操作 46 天（X 軸）之進流水質 COD、SS、（L-Y 軸）；放流水質 COD、

SS、SDI 為（R-Y 軸），以(圖 10)表示，MBR 之處理水 COD： 153~520 mg/L 平均值 315 mg/L，顯示進流水質變異性大，MBR 產水 COD：12.5~22 mg/L 平均值 17.4 mg/L，平均去除率高達 94.4 ％；進入 MBR 之處理水 SS ：109~280 mg/L 平均值 183 mg/L，MBR 產水 SS：N.D.，均低於方法偵測極限 1.5 mg/L 以下，平均去除率高達 99.8 ％；產水 SDI 污泥密度指標 2.36~2.72 平均值 2.5，產水水質穩定。

連續操作 46 天（X 軸）之反應槽 MLSS 以 g/L（L-Y 軸）＆SDI；產水 Flux 以（R-Y 軸），以(圖 11)表示，MLSS 由 6.4 g/L 增加至 17.8 g/L，在 MLSS 在 13.8 g/L 時有最佳產水通量 126.7LMH/Bar。

(10)

Operator time COD SS(in)& COD SS(out)&SDI統計圖統計圖統計圖統計圖

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 50

100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

操操操操操操操操操操操操 Operator time(day)

mg/L mg/L

COD(in)mg/L(L)

COD(out)mg/L(R)

SS(in)mg/L(L)

SDI(R)

SS(out)mg/L (R)

圖 10 實驗階段 COD、SS、進/產水＆SDI 統計圖

Operator time MLSS&Flux &SDI統計圖統計圖統計圖統計圖

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 0

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

108 110 112 114 116 118 120 122 124 126 128

Operator time (day)

(LHM/Bar) MLSS

(g/L)

SDI

SDI (L)

MLSS(g/L)(L)

Flux (LHM/Bar)(R)

圖 11 實驗階段反應槽 MLSS、FLUX、產水 SDI 統計圖

(11)

再以反應槽MLSS濃度為X軸，以(圖12)表示，以MBR反應槽之產水水質濃度COD、與產水通量為 (L-Y軸)，出流出MBR反應槽之產水水質濃度SS、SDI 為(R-Y軸)，從圖中發現產水SDI值在MLSS濃度在14 g/L起有上升趨勢，推估胞外聚合物溶解於產水中之影響，不過仍符合RO前置處理水SDI＜3.0，可操作數個月再進行清洗標準，產水通量在MLSS濃度在8~12 g/L時有穩定產水通量約113 LMH/Bar以上，產水COD則穩定維持在20 mg/L以下。

同時亦對二級放流水中分析大腸桿菌為 4.1~7.4*10⁵（CFU/100mL）與經過 MBR 處理後之產水中水大腸桿菌為＜10（CFU/100mL）可見本模廠使用之薄膜對大腸桿菌去除高達 99.98%以上具過濾病菌成效；反應槽 MLSS 濃度為 X 軸，

MBR 反應槽 COD、SS 去除率 (L-Y 軸)，出流出 MBR 反應槽之產水與產水通量為(R-Y 軸)，以(圖 13)所示，由於薄膜孔隙為 0.08µm 水中懸浮固體物與大腸桿菌可以完全去除，COD 去除率則會隨著反應槽 MLSS 濃度增加而增加，顯示反應槽 MLSS 濃度越高微生物進行分解水中難分解有機物能力越強，當反應槽 MLSS 濃度高於 12,000 mg/L 時，產水通量開始有下降趨勢，得知本實驗模型廠反應槽 MLSS 污泥濃度控制在 10,000~12,000 mg/L 有最佳產水效率，胞外聚合物亦較不易發生，可以作為實廠操作之參考。

(12)

控制反應槽控制反應槽控制反應槽

控制反應槽MLSS濃度濃度濃度濃度 &&&&產水產水產水產水Flux&SDI&COD SS統計圖統計圖統計圖統計圖

6 8 10 12 14 16 18 20

反應槽反應槽反應槽

反應槽MLSS g/L 0

20 40 60 80 100 120 140

-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0

Flux (LHM/Bar)(L)

SDI(R)

COD(mg/L)(L)

SS (mg/L)(R)

圖 12 反應槽 MLSS 濃度變化與產水 Flux、COD、SS、SDI 水質統計圖

6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 18,000 20,000 反反

反反應應應應槽槽槽MLSS槽 88%

90%

92%

94%

96%

98%

100%

102%

108 110 112 114 116 118 120 122 124 126 128

Remov al

Flux(LMH/Bar)(R)

COD Remov al(%)(L) LMH/Bar

SS Removal (%)(L)

圖 13 實驗階段反應槽 MLSS 濃度變化與產水 Flux、COD、SS 去除率統計圖

(13)

3.

本實驗本實驗 MBR 產水本實驗本實驗產水產水水質與其他用途水質比較產水水質與其他用途水質比較水質與其他用途水質比較水質與其他用途水質比較

由本實驗產水水質分析結果與主要再生水用途水質項目進行分析比較，如 (表 2)所示。

表表表

表 2 MBR 產水水質與主要用途水質標準比較表

水質/用途 MBR產水澆灌冷卻水 RO進流飲用水 COD

(mg/L) ＜20 -- -- -- ＜25 pH 6.7~7.8 6.05 6~9 5.6 6.0~8.5 大腸菌數

(個/100ml) ＜10 1000 -- 8 100 BOD

(mg/L) ＜5 20 -- -- -- SDI 2.4~2.6 2.01 2.07 ＜6.5 --

得知採用 MBR 處理程序產水主要水質項目優於環保署 95 年公告之建築物生活污水回收再利用於沖廁使用者景觀、澆灌、灑水抑制揚塵、洗車或清洗地板者建議水質標準，若進一步 RO 處理程序前置用水亦可符合建議標準，因此於五股工業區污水處理廠二級處理程序後之處理水，採用 MBR 處理程序作為三級處理之替代程序有其發展潛勢，從本實驗亦證明將薄膜放置於終沉池進行改裝以活性污泥膜濾法處理程序具有取代傳統廢水處理程序中的終沉池，無須增設處理單元，在現有二級處理廠就可以進行改裝。

4.

本模廠本模廠 MBR 處理程序污泥減量成效本模廠本模廠處理程序污泥減量成效處理程序污泥減量成效 處理程序污泥減量成效

從本模廠缺氧槽排泥出之污泥濃度高達 12,000~24,000 mg/L，且固液分離效果極佳，將污泥排出後僅需要一座污泥固液分離池，將上澄液抽離至處理系統處理，污泥沉澱濃縮後即可進入脫水機房去除水份後運棄。

以本實驗模廠 MBR 污泥產生量，計算進流量以 2.0CMD 計每天排泥量為 8

~16L 以 12L 計→ 0.012m³；MLSS：8,000 ~12,000mg/L 以 10,000 mg/L MBR 污泥產生量 0.012*10,000/1,000= 0.12 kg/day，0.12/2.0=0.06 kg/m³。

計算五股工業區污水處理廠每單位廢水污泥產生量為 0.16~0.18 kg/ m³ 以 0.17 kg/m³；若使用 MBR 則處理每噸污水污泥產生量相較於 RBC 二級處理約減少 0.17-0.06=0.12 kg/ m³，實際污水污泥產生量減少 70.5 ％。若以換算為含水率 75 ％之污泥餅，則 RBC 二級處理 0.68 kg/ m³（含水率 75 ％），以每天處理量 5,239CMD，則每月污泥餅產生量約 106 噸，計算每噸污泥處置費為 3,336 元/噸，則每月 356,530 元/月污泥處置支出，如果改採用活性污泥膜濾法之處理

(14)

程序，則每月污泥產生量約 31.8 噸，所需要之污泥處置費用則僅需 106,000 元/

月，污泥產生量少又可以降低污泥脫水機操作人力，運轉動力費、與污泥調理藥劑使用量，如果能有效降低污泥含水率與污泥減量，則可以減少最終處理場造成二次污染，同時降低污水處理廠營運支出。

綜合上述 3 點採用 MBR 活性污泥膜濾法，可獲致比較傳統三級處理更佳之水質運用於水再生用途，單位污泥產生量更低可降低營運成本與二次污染，反應槽 MLSS 濃度高則對於變異性高之有機廢水有較佳容忍度，對於設施用地取得則無需增設處理單元用地，於現有污水處理廠即可進行改裝如(圖 14)表示。

圖 14 MBR 流程用地取代示意圖

(15)

四四

四四、、、、結論結論結論結論

綜合以上薄膜性能測試結果與實驗數據分析可得以下 4 點結論

1.

以活性污泥膜濾法處理程序作為五股工業區污水處理廠 RBC 後續處理單元，

取代三級處理程序經證實具有長期操作穩定性，產水水質穩定 COD ＜ 25mg/L 、SS<ND 、SDI＜3 大腸桿菌為＜10（CFU/100mL），優於環保署 95 年公告之建築物生活污水回收再利用，作為沖廁、景觀、澆灌、灑水抑制揚塵、

洗車或清洗地板者等污水回收再利用建議標準，若再經 RO 處理具有替代水資源之潛勢。

2.

從本實驗本模廠最佳化操作條件為將反應槽MLSS濃度於10,000~12,000 mg/L 時，其它控制參數，曝氣量為80 NL/min，硝化液回流量3.9Q，產水頻率9分鐘 on、1分鐘off時，則產水Flux穩定維持118 LMH/Bar以上，產水管內胞外聚合物較不易發生，產水效率高且穩定；當MLSS濃度高於14,000 mg/L，雖然對於水質COD去除率更加提昇，顯示活性污泥膜濾法反應槽MLSS濃度高可以容忍水質變異性，但產水通量則有降低趨勢，因此得知最佳操作參數與控制點為MLSS 濃度於10,000~12,000 mg/L，可以為將來實廠運用參考。

3.

採用活性污泥膜濾法之處理程序可以直接運用於現有二級處理程序中，或在現有污水處理廠內進行改裝，解決傳統活性污泥二級沉澱池污泥澎化之問題，或因污泥漂浮在水中，產生處理水水質惡化問題，而且可以在不改變原有處理流程情形下，直接在現有二級沉澱池進行改裝，以膜過濾機制產水，勿需增加處理單元與設施用地。

4.

經本實驗採用活性污泥膜濾法處理程序污泥沉降性良好，污泥密度高，比較傳統 RBC 二級處理污泥產生量 0.17 kg/m³；與 MBR 處理程序其污泥產生量為：

006 kg/m³，實際污泥減量為 0.12 kg/m³平均削減污泥率達 70.5 %，顯示減量效果極佳；從污泥減量之觀點而言，可以降低後續污泥處理費用、污泥脫水機操作藥劑調理費用、操作人力，降低最終處理之二次污染，如果將減少之污泥操作單元（濃縮池、消化池等）土地，改設置污泥乾燥床或貯存場，再降低污泥含水率，則能更節約營運成本。

(16)

【參考文獻】

1. 第 19 屆下水道與水環境再生研討會論文集-活性污泥膜濾法(MBR)技術手冊，2009 水資源再生協會論文集技術手冊。

2. 范姜仁茂、莊連春、曾迪華、廖述良、游勝傑、梁德明(2009)薄膜生物反應器(MBR)於廢水處理之技術評析，工業污染防治， 109 期， 49-96 頁。

3. Asano, T. lanning and Implementation of Water reuse Projects. Wat. Sci. Tech., 24(9), 1-10(1991).

4. Membrane Technologies for Industrial and Municipal Wastewater Treatment and Reuse. , Water Environment Federation(2000)

5. Stephenson, T., JucJudd, S., and Brindle, K., "Membrane Bioreactors for Wastewater Treatment., IWA Publishing London., (2000).

6. Berthold Günder and Krauth “Rplacement of separation – results with plate and hollow fiber modules”. Wat. Sci Tech. 38(4-5), 383-393(1998).

7. Manem, J., E. Trouve, A. Beaubine, A. Huyard, and V. Urbain, “Membrane bioreactor for urban and industrial wastewater treatment : Recent Advances.” , 66th Annual Conference Anaheim , Calif , pp.51-59(1993).

摘要摘要摘要摘要

摘要 摘要 摘要 摘要

一 一 一

一、 、 、 前言 、 前言 前言 前言

二 二

二 二、 、 、 實驗 、 實驗 實驗模型廠介紹 實驗 模型廠介紹 模型廠介紹 模型廠介紹與方法 與方法 與方法 與方法

1. MBR

2.

3.

三 三

三 三、 、 、 結果與討論 、 結果與討論 結果與討論 結果與討論

1.

L M H /B ar

L M H /B ar

L M H /B ar

2.

3.

4.

四 四

四 四、 、 、 、結論 結論 結論 結論

1.

2.

3.

4.

摘要摘要摘要摘要

一一一

一、、、前言、前言前言前言

二二

二二、、、實驗、實驗實驗模型廠介紹實驗模型廠介紹模型廠介紹模型廠介紹與方法與方法與方法與方法

三三

三三、、、結果與討論、結果與討論結果與討論結果與討論

四四

四四、、、、結論結論結論結論