簡介

本書介紹以截流式微過濾膜回收淨水場快濾池反沖洗水並產生污泥餅之可行性。針對廢水排放量大且濁度高等因素，本書探討新竹A場、台北B場、台中C及D場、桃園E場與高雄F場等六座以地面水為處理水源的淨水場，進行反沖洗廢水採樣、水質分析、過濾測試等相關工作的結果，其所採用薄膜材質為聚四氟乙烯 (Polytetrafluorethylene, PTFE)，包括Gore、Hyflux、以及KNH (康那香) 等三種品牌；形式則有圓形平板式以及圓管式兩種。 有關各淨水場反沖洗廢水水質檢測結果，界達電位以C場為最低 (-16.4 mV)，其餘均介於0至-10 mV之間；濁度則介於200至1,200 NTU間，以F場最低，B場最高。有機物成份方面，揮發性固體物與總固體物的比值 (Volatile Solids/Total Solids, VS/TS)介於0.4至0.6間，溶解性有機碳 (Dissolved Organic Carbon, DOC)介於1.2至2.5 mg/L間，各淨水場變化差異不大；UV254吸收值差異較大，最低為E與F場 (0.007 cm-1)，最高則為C場 (0.067 cm-1)；若換算成UV比吸收度 (Specific Ultraviolet Absorbance, SUVA)，僅有C場大於2 L/mg-cm，其餘皆小於2。廢水中顆粒沉降性佳，污泥容積指數 (Sludge Volume Index, SVI)值範圍分布在10至80之間，又以E和F場為最低 (12.6)；毛細管汲取時間 (Capillary Suction Time, CST)則介於11至20 s間，代表廢水顆粒在薄膜上可形成過濾性理想的濾餅。 以原反沖洗廢水直接進行薄膜過濾時，大體而言濁度與有機物含量 (UV254或DOC) 偏高的反沖洗廢水其過濾通量比 (J/J0) 偏低；若加以預混凝後，A和B場的廢水奈米級顆粒粒徑分別為1,192及742 nm，大於膜孔徑之0.6 μm，可減少小顆粒阻塞薄膜並使通量獲得改善；而C、D與E場的廢水奈米級顆粒粒徑分別成長至531、378及478 nm但仍小於膜孔徑，故奈米級顆粒會阻塞薄膜，形成孔堵塞使通量下降。 比較薄膜種類及型式時，因Hyflux薄膜整體材質為PTFE，屬於對稱結構，發生堵塞後較不易以反沖洗方式去除，過濾通量無法回復；而KNH與Gore則以聚丙烯 (Polypropylene, PP)材質為支撐材，再覆以PTFE膜層，此結構則可在反沖洗後得到較佳的通量回復。KNH之管式膜與平板膜清水通量差異不大，處理廢水時之表現亦無明顯區別，惟後者較無破損等情形發生，有較穩定之表現；Gore薄膜清水通量 (30至35 m3/m2.h) 略高於KNH薄膜 (20至25 m3/m2.h)，就處理廢水之過濾通量，KNH薄膜在C與D兩淨水場測試中通量僅Gore薄膜之一半，推測與此二淨水場廢水之奈米級膠體粒徑偏低、濁度、有機物含量偏高有關，其它淨水場則無差異。 經薄膜過濾後，濾液水質的殘餘濁度均落在飲用水水質標準之內，且濾液中均未測出大腸桿菌。另部分實驗檢測出來之總菌落數略高於飲用水水質標準。此外梨形鞭毛蟲和隱孢子蟲大小分別為20和6 µm，均大於薄膜孔徑，因此可充分推估薄膜程序可以有效地移除廢水中之梨形鞭毛蟲和隱孢子蟲。 採用KNH平板膜時，部分測試濾餅含水率可降至60~74%，其餘則介於80至85%，然此值仍高於淨水場一般操作要求的70%，而需進一步脫水，為改善污泥脫落及含水率之問題，建議可改採用正壓式的過濾系統，增大過濾及反沖洗的壓力，來降低污泥的含水率，而污泥脫落狀況又與薄膜形式有相關性，本介紹四種不同型式的模組 (板框、粗管式、三角楔形及凹面膜)進行污泥脫落試驗，其結果建議採用管式膜搭配原型機模組來進行過濾。 根據上述測試結果，本書最後提出三種原型機構想，分別為外壓式Dead-end過濾器、外壓式掃流過濾器、負壓式Dead-end過濾器，並提出放大規模操作參數評估步驟，做為未來放大規模設計或應用於實際案例時之參考，且以C淨水場為例規劃增設微過濾膜處理反洗廢水時之最佳組合方案，並評估處理成本，結果發現每天回收1萬噸的反洗廢水，1噸水之總成本為13.1元，其中建造成本一噸水約6.9元，營運成本一噸水約為6.2元。