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綠色產業新知

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綠色工廠

2014-11

環境保護作為-生物薄膜反應器於中華民國之發展現況(一)

符合原則(標籤):1.案例會員國:中華民國、2.技術、3.APO會員需求:無、4.產業別:工業、5.三重盈餘:環境、經濟  前言:         亞洲生產力組織(Asian Productivity Organization, APO)為一國際組織,致力於提升產業之綠色生產力(Green Productivity, GP),APO提倡GP之目的乃在於促進組織各會員國能夠改善環境問題,強化生產力提升組職經濟價值,並共同邁向亞洲的永續發展。生物薄膜反應器(Membrane biocreactor)對於台灣工業廢水處理與回收具有相當程度之成效,自2000年第一台沉浸式生物薄膜反應器(submerged MBR)開始運轉至今,MBR於中華民國的發展也已達到十數年,故本文將介紹此一廢水處理技術,以期能夠使APO各會員國了解此一技術之優勢與劣勢,並達成不僅僅只有處理廢水之功效,亦能夠回收可利用之水資源以因應未來可能的水資源匱乏的困境。 生物薄膜反應器(MBR)之介紹         MBR為整合生物單元與薄膜分離單元之管末處理技術,其保留了傳統生物處理髮可有效針對廢水中有機物去除的優點,並容許於高污泥濃度(MLSS)條件下進行操作,具備較高的污泥負荷變化,解決傳統活性污泥法的瓶頸,同時結合薄膜單元進行高效的固液分離,使得處理後之廢水水質達到傳統廢水處理法三級處理後之等級,因此可以有進行回收再利用,使得MBR法具有節省空間、汙泥減量與自動化操作的優點。除此之外,MBR亦能提升氨氮的硝化作用(nitrification),截留微生物於處理槽中提供更好的處理水水質。同時具有較長的污泥齡(SRT),防止污泥增值率,此外MBR的水力停留時間(HRT)較傳統生物法短,在此條件下,能有效地提升硝化作用與複雜有機物之去除效率。 MBR應用於液晶面板產業         液晶面板產業(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display, TFT-LCD)乃台灣相當重要之產業,但液晶面板生產過程中,會產生大量的有機溶劑廢水,如顯影劑(TMAH)、剝離液(MEA)、清洗溶劑(Isopropyl Alcohol)等。由於此等有機溶劑具備高氮高硫等生物抑制與難分解的特性,傳統生物法並無法有效的處理,故在2000年第一台沉浸式MBR系統便是試驗應用於液晶面板產業;試驗之結果顯示該系統處理效率可達到化學需氧量(COD)96%、TOC達到97%、總凱氏氮(TKN)去除效率達92%,生物需氧量(BOD)則為97%。處理後之水質濁度與污泥密度指數(silt density index, SDI)均達到可利用RO逆滲透系統回收再利用,故隔年設立了可達到75%回收率之RO系統,此為台灣第一套MBR/RO系統應用於工業廢水回收的案例。 MBR高水回收率與高有機廢水處理之技術整合         由於光電業於台灣的蓬勃發展,且供水系統無法更上產業界發展的速度,故除了嚴謹的廢水排放標準令產業界感到壓力外,高要求的製程用水回收率也是驅使產業發展出一套有效穩定處理且可達高廢水回收的系統。由於產業為了提高水回用之比例,須將廢水回收再利用於製程之中,但電晶體製程之用水標準相當嚴苛,因此於2004年MBR、RO與高級氧化處理程序(Advanced Oxidation Process, AOP)處理技術之整合開始應用於新一代面板廠。AOP應用於產業界通常分為臭氧/雙氧水系統(O3/H2O2)與UV+雙氧水系統。後者系統首次應用於2005年的第六代面板廠,原始廢水經過整套系統程序後之回收水水質相當優良,可完全取代自來水作為製程超純水的水源。MBR的回復清理(Recovery cleaning)是整套系統最需維護之單元,藉由完善的操作與管理,薄膜壽命可達4年以上。該企業藉由本套系統每年節省水費達8000萬元,也由於該場成功的試驗,使得MBR/RO的組合程序成為目前台灣光電產業的最佳可行性技術(Best Available Technology)。         即使完成高回收水之處理程序,如何將高濃度有機廢水與高濃度有機廢液進行妥善處理乃另一項挑戰,MBR整合厭氧技術流程成功解決此一問題,原始進流廢水COD達5000至10000 mg/L經由具備高耐毒性、高有機負荷、低污泥產生與低耗能的厭氧處理搭配MBR法,使處理後之COD小於80 mg/L,解決廢水排放問題,同時節省高額的高濃度費液委外處理之費用。 參考文獻: 于寧,2014,「亞洲生產力組織會員國之綠色生產力實施現況與需求評估」,亞洲生產力組織綠色卓越中心(APO COE GP) 倪辰華、林俊德,2013,「生物薄膜反應器在工業廢水處理與回收的應用-台灣近十二年來的發展經驗」,工業污染防治技術,第125期,pp81~95。 倪辰鴻、陳治欣、陳重男、陳廷光,2008,「沉浸式生物薄膜技術於光電業廢水與回收之應用」,環保月刊,第二卷第8期,pp87~92 倪辰鴻、陳廷光、陳治欣、陳重男,2003,「國內首座沉浸式生物薄膜程序廠處理TFT-LCD有機廢水回收再利用之長期操作經驗」,2003產業環保工程實務技術研討會論文集,台北,11.27。

2014-11

環境保護作為-生物薄膜反應器於中華民國之發展現況(二)

符合原則(標籤):1.案例會員國:中華民國、2.技術、3.APO會員需求:無、4.產業別:工業、5.三重盈餘:環境、經濟  前言:         亞洲生產力組織(Asian Productivity Organization, APO)為一國際組織,致力於提升產業之綠色生產力(Green Productivity, GP),APO提倡GP之目的乃在於促進組織各會員國能夠改善環境問題,強化生產力提升組職經濟價值,並共同邁向亞洲的永續發展。生物薄膜反應器(Membrane biocreactor)對於台灣工業廢水處理與回收具有相當程度之成效,自2000年第一台沉浸式生物薄膜反應器(submerged MBR)開始運轉至今,MBR於中華民國的發展也已達到十數年,故本文將介紹此一廢水處理技術,以期能夠使APO各會員國了解此一技術之優勢與劣勢,並達成不僅僅只有處理廢水之功效,亦能夠回收可利用之水資源以因應未來可能的水資源匱乏的困境。 生物薄膜反應器(MBR)應用於煉油於化工廢水         傳統煉油與化工之廢水具有高濃度之氯離子,因此導致傳統之生物處理法無法有效沉降,使得懸浮固體(SS)過高無法符合法規要求;即使透過添加大量的藥劑與增設砂過濾處理,其成效不僅相當有限,同時砂層堵塞導致系統無法順利運轉亦是傳統方法難以解決化工高濃度有機廢水排放之問題。因此藉由MBR系統可有效解決此一問題。透過MBR系統處理後之化工廢水,COD可望從1000~2000 mg/L降至80 mg/L以下,SS可控制在20 mg/L以下。除了穩定排放廢水之標準外,產業同時避免大量使用藥劑與砂過濾操作,節省成本與廢水設施之空間,促進人員操作之便利性與節省操作人力。 MBR之問題與解決方法         目前MBR已是相當穩定之技術,但要建立一套能長期穩定操作的管理方法才能使MBR之壽命得以延長,因此最主要的措施就是須了解可能直接與間接導致薄膜積垢與堵塞之物質。以下乃MBR系統常見之異常狀況與改善方法: 薄膜壓力上升 薄膜系統壓力上升主要乃是積垢與堵塞導致。如廢水中之鐵離子經過長期運轉會在薄膜表面生成鐵氧化物包覆於表面,可透過特殊複合配方浸泡,12小時藥洗程序,可有效改善此一問題。此外廢水中常常具有有毒物質,微生物將產生高黏性的生物胞外聚合物,傳統的藥洗程序難以解決薄膜生物堵塞的困境。通常可藉由過濾(Filtration)與逆洗(Backpulse)的透水率(Permeability)差異,以污泥過濾性測試()輔助,快速恢復微生物正常操作才能有效降低薄膜壓力上升之問題。因此MBR的維護運轉實乃奠基於正確分析薄膜堵塞的成因上,過於頻繁的藥洗將使薄膜壽命減少,增加成本的支出,因此MBR的運轉需要搭配許多線上偵測措施,諸如流量、壓力與水質的分析,才能確保穩定的操作。 適當的薄膜通量設計 24小時連續運轉,因此MBR往往處於長期壓力負荷下,減少鬆弛(relax)的機會,若薄膜通量設計過高,將導致過高的透模壓力(TMP),增加藥洗瓶率以至於減少薄膜壽命,因此建議工業應用之MBR通量應設計不大於薄膜臨界通量(Critical flux)的60%。 MBR薄膜或管線洩露對系統之影響 RO前段之過濾器快速堵塞,使得更新濾器與藥洗的頻率上升,不僅影響系統的操作穩定與薄膜的壽命,同時也將大幅增加操作運轉的成本。建議可在進入MBR系統前增加過濾器過濾異物進入的機率,同時增設濁度計偵測監控MBR系統的洩露。 參考文獻: 倪辰華、林俊德,2013,「生物薄膜反應器在工業廢水處理與回收的應用-台灣近十二年來的發展經驗」,工業污染防治技術,第125期,pp81~95。 游惠宋,「薄膜生物處理技術於廢水處理之應用」,中工高雄會勘,第17卷,第2期,pp62~68。