報告人: 倪振鴻 博士

UF/RO處理技術案例介紹

綠 太 環 境 科 技 股 份 有 限 公 司Green Environmental Technology Co. Ltd .綠 太 環 境 工 程 技 師 事 務 所G r e e n - T e c h E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r s

SPIRAL WOUND RO MEMBRANE

RO處理流程圖

RC

pH Adjust

pH

pH

RO Concentrate

RO Permeate

Forced Feedback

Concentrate Recycle

1st Pass

2nd Pass

RO Feed

ConventionalConventional

Raw sewage

Pre-treatment

Primary clarifier

Activated sludge

Secondary clarifier

Lime softening

Sludge digester

ClarificationAir

strippingRecarbo-

nationSand

filtrationGAC

adsorptionRO

Treated water

Sludge dewatering /

disposal

Conventional activated sludge with MF/UF Conventional activated sludge with MF/UF pretreatmentpretreatment to ROto RO

Raw sewage

Pre-treatment

Primary clarifier

Activated sludge

Secondary clarifier

Sludge digester

MF/UF RO

Treated water

Sludge dewatering /

disposal

Raw sewage

Pre-treatme

nt

Immersed membrane

activated sludge

Sludge dewatering / disposal

RO

Treated water

Immersed membrane activated sludge and ROImmersed membrane activated sludge and RO

廢水回收處理流程之演進

工業廢水回收案例研究(光電半導體業有機廢水回收再利用之研究)

背景說明

• 薄膜電晶體顯示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display, TFT-LCD)製造業為台灣近年來蓬勃發展之高科技產業。在大尺寸TFT-LCD產業方面，去年我國總產值居世界第三位，占有率23.3%(僅次於南韓和日本) 。預估今年將提升至36%，超越日本，逼近南韓，希望在2006年前再超越南韓，產值可達1.3兆元，成為全球第一大TFT-LCD顯示器供應國。

• 其中製程使用大量之現像液（Developer）、剝離液（Stripper）及清洗溶劑（Rinse）等有機物質，由於其成分複雜，且含有高強度有機氮、硫類物質，處理困難。面對台灣日益增加之TFT-LCD製造廠，估計未來每日所產生之有機廢水量將達到100,000頓以上。

背景說明(續)

• 由於其有機廢水量約佔總廢水量之三分之一以上，若以目前一般設廠環評要求，欲達成回收率80%以上目標，則有機廢水之有效處理甚至回收再利

用將勢在必行，而處理技術應積極的研究與開發

TFT-LCD製程簡介

TFT ARRAY

玻璃基版

清洗

成膜

曝光

顯影

蝕刻

剝離

PANEL

清洗

固膜

框膠塗佈

組立

切割

液晶注入

偏光片貼附

MODULE

ACF貼附

SMT焊接

背光框架

液晶模組

模組檢查

QA檢查

包裝

���������

���������

����������

����������

有機廢水

無機廢水

Figure source: www.lgphilips-lcd.com

TFT-LCD有機廢水水質特性項 目 剝離液 現像液 清洗溶液 平均值

(CH3)2SO (DMSO) 成 份

C2H5ONH2 (MEA)

(CH3)4NOH (TMAH)

CH3CHOOHCH3 (IPA) ----

PH 9-11 10-13 4-10 10-11 SS (mg/L) <10 <10 <10 <10

COD (mg/L) 800-2000 100-600 500-3700 800-2000

TKN (mg/L) 70-200 60-90 90-240 100-200

NH3-N (mg/L) 0-15 2-15 0.1-10 2

NOx-N (mg/L) 0.1-0.4 0.0-0.3 0.1-1.3 0.2

模型廠設備

沈浸式生物薄膜(MBR)與逆滲透(RO)模型廠流程圖

(a) (c)(b) (d) (e) (f)

Recycle

UF permeate

Wastewater

(a: pH 調整槽; b:無氧槽; c:曝氣槽; d:薄膜槽; e:UF水槽; f: 逆滲透)

沈浸式超過濾薄膜

廢水進流過濾出流水

空氣入口

沉浸式薄膜

污泥排放

薄膜槽

鼓風機

真空過濾幫浦

反洗水槽

薄膜SEM分析

(a)Cross section of hollow fiber membrane(b) External surface of skin (×10000)(c) External surface of skin (×40000)

生物薄膜模型廠 (MBR)設備

逆滲透(RO)模型廠設備

薄膜分類與去除特性

BacteriaMetal Ion

Micrometers(Log Scale)

Angstorm Units(Log Scale)

Approximate MolecularWt.

RelativeSize of

CommonMaterials

Processfor

Separation

Reverse Osmosis

Aqueous SaltAqueous Salt Aqueous SaltCarbon Black GiardiaCyst

GiardiaCyst Human HairHuman Hair

Beach SandBeach Sand

MistMist

Yeast CellYeast Cell

BacteriaVirusVirusMetal Ion Synth.Dye

AtomicRadiusAtomicRadius

SugarSugar

GelatinGelatin

Colloidal Silica

Tobacco SmokeTobacco Smoke

Paint PigmentPaint Pigment

Coal DustCoal Dust

PinPointPin

PointRedBloodCell

RedBloodCellBlue Indigo DyeBlue Indigo Dye

A.C. Fine Test DustA.C. Fine Test Dust

Milled FlourMilled Flour

GranularActivatedCarbon

GranularActivatedCarbon

Latex/Emulsion

Asbestos

Albumin ProteinAlbumin Protein

PollenPollen

Ionic Range Molecular Range Macro MolecularRange

Micro Particle Range Macro Particle Range

Ultrafiltration

Nanofiltration Microfiltration

Particle Filtration

ST Microscope Scanning Electron Microscope Optical Microscope Visible To Naked Eye

0.001 0.01 0.1 1.0 10 100 1000

101 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7

100 200 1000 10,000 20,000 100,000 500,000

Endotoxin/Pyrogen

Cryptosporidium

0.4

薄膜之分類與功能

薄膜型式 孔隙大小 功能用途

Microfiltration(MF) 0.1~2 micron 去除懸浮固體物 Ultrafiltration(UF) 0.01~0.1 micron 去除大分子有機物、細菌

去除膠體物質 去除懸浮固體物 去除大分子染料

Nanofiltration(NF) 0.001~0.01 micron 去除病毒、細菌 去除大分子無機性離子 去除分子量 300~1000有機物 去除鹽類 去除小分子染料

Reverse Osmosis(RO)

0.0001~0.001 micron 去除病毒、細菌、病原菌 去除所有有機物 去除溶解鹽類 去除小分子染料

UF UF 薄膜之比較薄膜之比較

Pressurized Immersed

Tightly packed fibers may plug in difficult feedwaterUses increasing higher pressures as membrane becomes fouledExpensive pressure vessel required for each unit

Loosely packed fibers handle all feedwaters without pluggingOperates at low pressures with aeration to prevent serious foulingOpen configuration does not require a pressure vessel

沈浸式超過濾(UF)薄膜

過濾液

排水(泥)

薄膜(中空纖維管)

空氣

飼水

沈浸式薄膜的操作原理

沈浸式超過濾(UF)薄膜

• 加強的大孔徑中空纖維管所構成

• 外徑1.9 mm ，內徑0.8 mm，平均孔徑0.036 micron，操作壓力2~8 psi

• 耐氯和親水性的專利高分子聚合物所製成

Feed Permeate

Immersed membranes

Purge/Reject

Membrane tank

Blower

Permeate pump

Backpulse tank

UF處理流程圖

實廠流程(1270m3/天)

Waste sludgeRecirculation

Recycle

Rawwastewater

MixerMixerUF water

(a) (c)(b) (d) (e) (f)

(a: 無氧槽(1); b: 好氧槽(1); c: 無氧槽(2); d:薄膜槽; e:UF水槽; f: 逆滲透)

TFT-LCD Wastewater Treatment Plant

Anoxic & Aeration Tanks

MBR System

MBR System

ToyotaRecycle Schematic

WellWater

Media Filtration

Reverse Osmosis

DecarbMixed Bed

Deionization

RO Water to Boilers

DI Water to Paint

Line

Blended Water to General

Use

Waste Products to Waste Treatment

ZENON ZeeWeed Clarification

Chemical Addition

RecycledEffluent

汽車工業製造廢水回收

ToyotaZW Tank

汽車工業製造廢水回收

工業用水處理與回收流程

WellWellWaterWater

Reverse OsmosisReverse Osmosis

DecarbDecarbMixed Bed Mixed Bed

DeionizationDeionization

RO Water to RO Water to LowPLowP Boilers Boilers

& General & General PurposePurpose

DI Water DI Water to to HighP HighP BoilersBoilers

Blended Blended Water to Water to General General

UseUse

Waste Products to Waste TreatmentWaste Products to Waste Treatment

ZENON ZENON ZeeWeedZeeWeed

Clarification or Clarification or ZeeWeedZeeWeed DirectlyDirectly

Chemical AdditionChemical Addition

發電廠- TransAlta Fort Nelson

UF TankUF Tank

Double PassDouble PassReverse OsmosisReverse Osmosis

石化業- Shell Canada

Packaged UF TankPackaged UF Tank(top of tank, isolating valves)(top of tank, isolating valves)

Double PassDouble PassReverse OsmosisReverse Osmosis

都市污水回收案例研究

美國加州橙郡水區處示範廠(300 m3/d)

• 美國加州橙郡水區處( Orange County Water District , OCWD)於2000年4月設置一座配有ZeeWeed®500的薄膜示範廠。以來自廢水處理廠的二級放流水(先以4~6 mg/L次氯酸鈉(NaOC1)前氯化)為飼水加以評估。經ZeeWeed®處理後，研究其提供於逆滲透程序(RO)之合適性。RO處理水將進地下含水層，阻止海水入滲。

• 試驗分析的結果，顯示高品質的處理後水，十分適用為逆滲透的飼水。其產出平均污泥密度指數(Silt Density Index, SDI)< 2.0，大腸桿菌(E. coli) 也少到無法檢測，且無需下游殺菌。

美國加州橙郡水區處示範廠平均分析結果

參 數 單 位 分析次數 二級放流水 ZeeWeed 過濾液

懸浮固體物 mg/L 23 4.7 < 1 濁 度 NTU 20 0.9 < 0.1 污泥密度指數

(SDI) - 12 - 2.0

大腸桿菌 MPN/100 ml 23 1.5 x 105 < 1 噬大腸菌體*(Coliphage)

CFU/100 ml 9 2.9 x 104 < 6.8

• 除噬大腸菌體結果視於1998年得自模廠試驗外,其它結果均得自示範廠試驗

波蘭廢水處理廠實廠(5,400 m3/d)研究

• 波蘭於1999年一所發電廠使用ZeeWeed®500過濾系統處理來自當地廢水處理廠的二級污水，作為該電廠的冷卻

系統補給用水。此一做法之所以被採用，是因為它和當

地的自來水相較，顯得它更具經濟效益和可靠之故。

• 結果顯示ZeeWeed®完全去除懸浮固體物和濁度，產出污

泥密度指數(SDI)在0.9~2.4間的過濾液，適合用為逆滲透的飼水。其中值得特別注意的是，二級放流水中的BOD為2~32 mg/L之間，使用ZeeWeed®除了能一致地去除懸

浮固體物外，BOD值還可以降低到小於2。

波蘭實廠水質分析結果

參 數 單 位 分析次數 二級放流水 ZeeWeed 過濾液

mg/L 懸浮固體物 濁 度 NTU

75 10

6-32 10-50

< 1 < 1

污泥密度指數(SDI)

- 31 - 0.9-2.4

生化需要量(BOD5)

mg/L 70 2-32 < 2

糞便大腸菌 cfu/100 ml 18 3-600 < 4 總凱氏氮(TUN) mg/L 15 0.9-2.8 0.3-1.2 化學需氧量(COD) mg/L 7 35-51 27-34

鐵(總量) mg/L 18 0.07-1.1 0.02-0.2

波蘭水回收處理廠

波蘭實廠操作水力結果

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Jan-00 Feb-00 M ar-00 Apr-00 M ay-00 Jun-00 Jul-00 Aug-00 Sep-00 Oct-00 Nov-00 Dec-00

TemperatureFluxTM P

Annual power plant shutdown

透膜壓力(TMP,kPa)流量

(L/m2/h)溫度(oC)

日期

chemical cleaning

新加坡 Bedok NEWater 處理廠

• 二級處理水經 UF/RO/UV回收至工業用水與自來水用水源

• 成為新加坡用水四大來源• RO 產水量 32,000 CMD, 2003年二月正式運轉• 未來擬擴增至 88,000 CMD

新加坡 Bedok NEWater 處理廠

新加坡 Bedok NEWater 處理廠

新加坡 Bedok NEWater 處理廠

Bedok NEWater Quality

Aeration

Sand Filter

Return Activated Sludge

WasteActivated Sludge

SecondaryClarifier

HeadworksBlowers

Tertiary QualityEffluent

WasteSludge

ZeeWeed Membrane Bioreactor

傳統活性污泥法與沈浸式超過濾之比較

美麗新寶島Grandiose Formosa