水处理工艺设计指引

水处理程序设计指南锺政谚 2001/2/22 一、净化处理 二、软水处理 三、饮用水处理 四、锅炉用水处理 五、医疗用水处理 六、医药用水处理，生化用水处理 七、食品饮料用水处理 八、实验室用水处理 九、电着电镀用水处理 十、海水淡化处理 十一、电子厂超纯水处理 十二、冷却水塔 十三、Condensate 回收 十四、电子厂 low TOC last rinse reclamation 处理 十五、电子厂酸性废水回收处理 十六、封装厂切割废水回收处理(参考用) 十七、封装厂研磨废水回收处理(参考用) 十八、晶元厂 CMP 废水回收处理(参考用) 十九、水处理单元特性说明 二十、水处理需求调查资料表 二十一、水量平衡计算 二十二、水处理系统之管理 二十三、水处理发展之趋势 二十四、水处理书单 二十五、其他 二十六、附录 page 2 4 8 10 11 12 一. 净水处理: 净水处理之作用及目的: 一般净水处理指将原水做初步之净化处理,许多地区并不提供工业用水或自来 水，因此需就近引进水源；并视水源之情况实施初步之净化；即称之为净水处理。 净水处理之要求为将水质处理至自来水标准，通常并不牵涉到脱盐(desalination) 程序。其主要要求为脱色、脱臭、除铁锰、消毒、降低浊度等。 净水处理後水质要求，可参考台湾省自来水标准。 净水处理之程序: 地面水之净水处理: 地面水受季节及气候变化，其进水水质变化较大。在水质调查部份最好有全年度 之水文调查资料,以便於掌握设计变数。一般之处理程序如下: 1.引水2.沉砂3.过滤4.加氯5.输送 1.引水：引进水源，通常为土木工程范围；例如引水渠道；伏流井取水等。 2.沉砂：原水引进通常挟带泥沙及杂物，通常於进水口处设置栏栅阻拦杂物，原 水进入一缓冲池中，将挟带之泥沙沉淀。 3.过滤：此处过滤常采用重力式过滤，凝集加药亦有时合并使用。 4.加氯：加氯之主要作用在於氧化及消毒，采用加氯法之优点在於残余氯仍有持 续之杀菌能力。一般加氯法皆采用折点加氯法。但最大加氯量不超过 10ppm.一般加氯後之余氯量为。 5.输送：将净化水输送至下一制程。 最典型之应用为自来水公司之净水场； 本公司之客户中例如苗栗长春石化之原水 即采用後龙溪之伏流水，即经上述之处理程序。 地下水之净水处理: 地下水一般铁锰含量较高，浊度较低，其水质较稳定，净化处理并须针对水质情 况设计；大部份之地下水净化流程如下： 1.除砂2.氧化3.沉淀4.过滤5.除铁锰 1. 除沙：一般地下水经沉水式帮浦抽取输送至一旋风分离机(cyclone)将水中之砂 粒去除。 2. 氧化：经除砂後,随即添加漂白水(折点家氯法)加氯氧化，或使用臭氧氧化，亦 有采用三至四层之气曝塔实施气曝氧化 。其目的为将水中之二价铁氧化 为三价铁，即可凝集沉淀。 3. 沉淀：经氧化後，大部份铁锰即氧化沉淀，此时可添加助凝剂及高分子来加大 其颗粒，水中之其他小颗粒及胶羽亦可变成大颗粒沉淀。 4. 过滤：沉淀池之上层澄清液再经多层过滤器过滤即可得到净水。 5. 除铁锰：如对铁锰要求程度较高时，可在多层过滤器後设置锰纱过滤器 (green sand)过滤，锰砂过滤之设计参数与活性碳相同，一般希望其 过滤流速约为 12M/hr。锰砂经一段时间使用後，其效果降低时，可 使用过锰酸钾(强氧化剂)再生之。 地下水经净化处理後，其处理效果铁锰含量通常40ppm as CaCO3，即称之为软水。 软化之程度视使用者对硬度要求而定， 而软化程序之选定亦随原水水质及软化程 度不同而异。 广泛之说法为凡可将水中之硬度去除之程序皆可称之为软化程序。 使用药品例如：6 偏磷酸钠或抗垢剂等，并无法降低水中硬度，不能称之为软化。 软化程序之种类:以下之程序皆可达到降低硬度之效果。 1. 煮沸或蒸发 2. 石灰软化法(lime softener) 3. 天然沸石软化 4. 阳离子交换树脂 5. 纳滤(NF,nanofiltration)或逆渗透法 6. 电透析法.:eletrodialysis) 其适用时机及流程安排兹分述如下： 1. 煮沸或蒸发法： 使用煮沸法一般只能去除暂时硬度，而无法去除永久硬度。 蒸发法则可去除所有硬度。 不论使用煮沸法或蒸发法；因为其能源消耗量大，故适用於废热充裕或能源充裕 之地区，如产油国家。 煮沸法程序： 锅炉冷却 多效蒸发法(MSF：multi-stage-flash)：中东地区使用作为海水淡化 锅炉热回收热循环 冷却产水 减压蒸馏法.：vapor compressor) 比 MSF 较节省能源之蒸发法： 加药 预热, 冷却 脱气蒸发罐加压 产水 基本上，采用蒸发法当然不只去除硬度，甚至可脱除大部份盐类，达到海水淡化 之程度。 结冰法: 市场上亦有使用冷却至结冰之方式来达到脱盐及软化之效果。 清洗水 冷却剂 浮冰 进水 压缩及膨胀 浓缩水 2. 石灰软化法： 石灰软化法是大量用水去除暂时硬度常用之方法。其程序如下： 操作温度如果在 40℃以上时，称之为 Hot lime softener,效果较佳 Ca(OH)2, Na2CO3, MgOCO2 原水 凝集沉降槽 (Clarifier) 酸化软水 污泥；CaCO3；Mg(OH)2；SiO2 部份之 SiO2亦可去除；其机制为沉垫Mg(OH)2时之共沉效应；平均去除之Mg++ 时，可同时去除 1ppm 之 SiO2 使用此法只可去除暂时硬度，因此要提高去除硬度效果时，则必须添加大量苏打 (Na2CO3)，使用石灰软化法时会产生大量之污泥 3. 天然沸石软化法: 天然沸石之功能与钠型阳离子树脂一样；皆可实施离子交换功能；其使用方式亦 同样使用盐水再生；由於离子交换树脂之通用；目前此法已经少人使用。 沸石软化器软水 盐水再生 4. 阳离子交换树脂： 使用阳离子交换树脂软化为目前最常用之软化方式；其优点为处理後之硬度可降 低至 2ppm as CaCO3以下(此为软化树脂系统常订定之软水规范) 其流程如下: 多层过滤活性碳过滤阳离子树脂 再生 再生药品通常使用 NaCl or HCl or H2SO4再生；视个案状况决定。 阳离子树脂之选择；视水中硷度决定使用弱酸或强酸型。 5. 钠滤(NF,nanofiltration)或逆渗透法: NF(Nanofiltration)或称之为 loose RO(松式 RO)为对二价(含)以上之离子去除率 高；而单价离子去除率低之薄膜；其截距分子量(MWCO)范围为分子量 200?600， 视其用途而异；一般说来；NF(Nanofiltration)对硬度之去除能力为 98%以上；对 单价离子包括 HCO3-之去除率为 20?70%； ，故在 NF 之浓缩侧较不易产生 CaCO3 之沉垫。NF 有时又称之为软化 RO。 逆渗透 RO 对离子之去除率可达 90%以上；当然亦可达到软化效果。 其流程如下: 多层过滤活性碳过滤滤心过滤 NF or RO 6.电透析.：electrodialysis)： 电透析(大陆称为电渗析)为使用直流电场驱动离子透过选择性之离子交换膜，以 达到去离子之效果。电透析之原理为法拉弟定律(Faraday’s law)。其去离子