本研究針對台灣自來水公司豐原給水廠廢水系統中之淨水污泥壓濾脫水效能進行評估，並組裝一試驗型壓濾式脫水機，利用不同透氣性聚丙烯濾布當進料污泥濃度分別為5%、10%、15%與37.3%（實場污泥濃度）條件下，改變壓濾時間分別為30 min、60 min、90 min，板框濾室厚度設定為2.5 cm、3.0 cm、3.5 cm、4.0 cm、4.5 cm，調整進料壓力在5.5 kg/cm2進行批次式進料脫水實驗，並探討卸料後污泥餅之重量、含水率及濾液之變化情形，進一步探討壓濾式脫水機參數設定對壓密泥餅產出效率與含水率之影響。
由第一階段實驗結果，另設定一濾板濾室厚度3.5 cm進行兩種不同透氣性濾布進料壓力試驗，調整空壓機壓力分別為4 kg/cm2、5.5 kg/cm2、7 kg/cm2進行連續式實場污泥濃度29.94%進料脫水並探討壓力高低對卸料後污泥餅含水率與重量之變化情形。
第一階段試驗結果發現，低污泥濃度5%、10% 、15%進料，使用薄濾室2.5 cm及壓濾時間設定60 min有最佳之脫水提升效率；而高污泥濃度37.3%進料下，選擇厚濾室4.5 cm及壓濾時間設定30 min即可產出低含水率及高產量之泥餅。
選用兩種不同透氣性聚丙烯濾布進行壓濾試驗，並彙整濾布電子顯微鏡放大400倍圖及取樣第一批1000 L脫水後之濾液進行雷射粒徑分析結果得知，大孔隙低透氣性濾布比小孔隙高透氣性濾布有較佳的脫水提升效率。
　　第二階段進料壓力試驗得知，當壓力從4 kg/cm2提高至7 kg/cm2壓濾時，有助於增加污泥餅重量及降低含水率之效果。

　　The study examines the effectiveness of sludge dewatering using filter presses in Feng Yuan Purification Plant of Taiwan Water Corporation. By installing an experimental filter press and using polypropylene filters, the study tries to remove the liquid from liquid-solid sludge containing 5%, 10%, 15% and 37.3% solids for 30, 60 and 90 minutes by batch conditioning. The pressure is set at 5.5 kg/cm2 with the voids between plates(filter chambers) measuring 2.5cm, 3.0 cm, 3.5cm, 4.0 cm and 4.5 cm respectively. The study observes the filtrate, the weight and moisture content of each filter cake to investigate the influence of parameters of a filter press on the production and the moisture content of filter cakes. Based on the results of the first phase of the experiment, another void between plates(filter chambers) measuring 3.5 cm is designed for pressure tests with fabric filters of low permeability and high permeability. The pressure is set at 4 kg/cm2, 5.5 kg/cm2, and 7 kg/cm2 respectively to dewater liquid-solid sludge containing 29.94% solids by continuous feeding for the observation of the influence of pressure on the weight and moisture content of filter cakes.
The first phase of the experiment indicates that a narrow void between plates(filter chamber) measuring 2.5cm and the pressure setting at 60 minutes give the best dewatering efficiency for sludge containing a lower percentage of solids of 5%, 10%, 15%. On the other hand, when sludge contains solids up to 37.3%, good filter cakes with low moisture content can be produced by a wide void measuring 4.5 cm and the pressure setting of 30 min.
We conduct pressure tests with polypropylene filters with different permeability and summarize views of the filters under the microscope at 400 times of magnification. Take 1000 L of filtrate from the first batch of condition for particle size distribution by LASER diffraction. The results show that polypropylene filters with large mesh size and low permeability facilitate better dewatering than those with small mesh size and high permeability.
The second phase pressure tests indicates that the increased pressure from 4 kg/cm2 to 7 kg/cm2 help add the weight and reduce the moisture content of filter cakes.

總目錄
中文摘要............................................I
Abstract..........................................III
致謝...............................................IV
總目錄..............................................V
圖目錄.............................................IX
表目錄............................................XII

第一章 緒論 1
1.1 研究源起 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究內容 4
第二章 文獻回顧 5
2.1淨水廠污泥來源及處理流程 5
2.2 淨水污泥特性 5
2.2.1 淨水污泥之組成與性質 5
2.2.2 污泥水份分布 8
2.2.3 濃縮污泥粒徑分佈 10
2.2.4 淨水污泥調理與脫水性 11
2.2.5 污泥特性對脫水之影響 15
2.3 機械脫水之種類 18
2.4 污泥過濾壓密之原理 20
2.4.1 污泥過濾與壓密過程 20
2.4.2 壓濾理論與機制 23
2.4.3 壓力對脫水效率之影響 24
2.4.4 編織濾材種類與織法 25
第三章 研究方法與設備 27
3.1 實驗藥品與設備 27
3.1.1 實驗藥品 27
3.1.2 實驗設備 27
3.2 實驗方法 28
3.2.1土壤質地分析 30
3.2.2 粒徑分析 30
3.3 污泥濃度調理方法 32
3.3.1 濃度5%、10%、15%污泥取樣調理方法 32
3.3.2 實場污泥濃度取樣調理方法 32
3.4 壓濾式脫水機模場試驗 34
3.4.1 試驗型壓濾脫水機操作流程 34
3.4.2 模場壓濾脫水機濾布與板框規格 35
3.4.3 污泥餅秤重與濾液計量設施 38
3.4.4 污泥餅含水率採樣分析 39
第四章 結果與討論 41
4.1 淨水污泥質地分析結果 41
4.2 淨水污泥粒徑分析結果 42
4.2.1污泥脫水前粒徑分布 42
4.2.2 污泥經PP-A-H濾布過濾後之濾液粒徑分布 44
4.2.3 污泥經PP-A-L濾布過濾後之粒徑分布 45
4.3 不同污泥濃度壓濾對濾液量與泥餅重量之影響 46
4.3.1 利用PP-A-H濾布脫水濾液量與卸料後污泥餅重量結果 46
4.3.2 利用PP-A-L濾布脫水濾液量與卸料後污泥餅重量趨勢 47
4.4 不同濾室厚度與壓濾時間對污泥餅含水率之影響 49
4.4.1 不同濾室厚度對卸料後泥餅含水率之變化 49
4.4.2不同透氣性濾布在各壓濾時間對卸料後污泥餅含水率之變化 52
4.5 不同厚度之板框濾室進料脫水對壓密泥餅產能之評估 57
4.5.1 污泥濃度5%進料之單位濾室厚度壓濾泥餅重量變化 57
4.5.2 污泥濃度10%進料之單位濾室厚度壓濾泥餅重量變化 59
4.5.3 污泥濃度15%進料之單位濾室厚度壓濾泥餅重量變化 61
4.5.4 實場濃度37.3%進料之單位濾室厚度壓濾泥餅重量變化 63
4.6 不同進料壓力對卸料後泥餅重量與含水率之變化情形 68
第五章 結論與建議 72
5.1 結論 72
5.1.1 污泥質地分佈 72
5.1.2 不同濾室厚度及壓濾時間對泥餅含水率之影響 72
5.1.3 各污泥濃度進料最適之操作設定 72
5.1.4 進料壓力之設定 73
5.1.5 高透氣性濾布與低透氣性濾布之比較 73
5.2 建議 74
參考文獻76
附錄一 壓濾式脫水機模場照片79
圖目錄
圖1-1 豐原第二淨水場處理流程示意圖 3
圖2-1 污泥中水份存在之型態 9
圖2-2 濃縮污泥粒徑分佈 10
圖2-3 電雙層理論 12
圖2-4 不同電荷密度凝聚劑加藥下之 CST 值 14
圖2-5 不同電荷密度凝聚劑加藥下之 TTF 值 14
圖2-6 板框壓濾式脫水機 19
圖2-7 過濾與壓密階段操作示意圖 21
圖2-8 濾布基本織法 26
圖3-1 研究架構流程圖 29
圖3-2 淨水污泥基本特性分析方法 31
圖3-3 污泥濃度調理方法 33
圖3-4 試驗型壓濾式脫水機示意圖 34
圖3-5 試驗型壓濾式脫水機操作流程圖 35
圖3-6 濾板示意圖(濾室有效過濾面積：1024 cm2) 36
圖3-7 低透氣性濾布PP-A-L(放大倍數400倍-孔隙大) 37
圖3-8 高透氣性濾布PP-A-H(放大倍數400倍-孔隙小) 37
圖3-9 污泥餅採樣分析方法 40
圖4-1 土壤質地等級分佈圖 42
圖4-2 污泥雷射粒徑分析圖 43
圖4-3 通過PP-A-H濾布之濾液雷射粒徑分析圖 44
圖4-4 通過PP-A-L濾布之濾液雷射粒徑分析圖 45
圖4-5 PP-A-H濾布進行壓濾60 min之濾液量與卸料泥餅重量趨勢圖 47
圖4-6 PP-A-L濾布進行壓濾60 min之濾液量與卸料泥餅重量趨勢圖 48
圖4-7 利用PP-A-H濾布壓濾60 min之污泥餅含水率變化情形 50
圖4-8 利用PP-A-L濾布壓濾60 min之污泥餅含水率變化情形 51
圖4-9 PP-A-H濾布及濾室厚度2.5 cm在各壓縮時間泥餅含水率變化情形 53
圖4-10 PP-A-L濾布及濾室厚度2.5 cm在各壓縮時間泥餅含水率變化情形 53
圖4-11 PP-A-H濾布及濾室厚度4.5 cm在各壓縮時間泥餅含水率變化情形 55
圖4-12 PP-A-L濾布及濾室厚度4.5 cm在各壓縮時間泥餅含水率變化情形 55
圖4-13 使用PP-A-H濾布及5%污泥濃度在各濾室厚度壓濾之效果 58
圖4-14 使用PP-A-L濾布及5%污泥濃度在各濾室厚度壓濾之效果 58
圖4-15 使用PP-A-H濾布及10%污泥濃度在各濾室厚度壓濾之效果 60
圖4-16 使用PP-A-L濾布及10%污泥濃度在各濾室厚度壓濾之效果 60
圖4-17 使用PP-A-H濾布及15%污泥濃度在各濾室厚度壓濾之效果 62
圖4-18 使用PP-A-L濾布及15%污泥濃度在各濾室厚度壓濾之效果 62
圖4-19 使用PP-A-H濾布及37.3%實場濃度在各濾室厚度壓濾之效果 64
圖4-20 使用PP-A-L濾布及37.3%實場濃度在各濾室厚度壓濾之效果 64
圖4-21 脫水極限時板框進料孔塞滿污泥狀況 65
圖4-22 PP-A-H濾布及29.94%實場濃度在不同進料壓力之壓濾效果 70
圖4-23 PP-A-L濾布及29.94%實場濃度在不同進料壓力之壓濾效果 70
表目錄
表1-1 98年度豐原淨水場原水濁度統計分析 2
表2-1 淨水場污泥之物理特性 6
表2-2 淨水場之污泥化學性質 7
表2-3 淨水污泥之TCLP 溶出值 8
表2-4 濃縮污泥顆粒粒徑與平均粒徑 11
表2-5 各操作壓力下，不同膠羽強度之過濾時間(sec) 24
表2-6 織布纖維種類 25
表3-1 濾布規格表 38
表4-1 淨水污泥質地分析 41
表4-2 淨水污泥過篩分析 43
表4-3 污泥濃度小於15%脫水提升效率比較 56
表4-4 使用PP-A-H濾布及37.3%濃度在各厚度濾室之過濾狀況 66
表4-5 使用PP-A-L濾布及37.3%污泥濃度在各厚度濾室之過濾狀況 67
表4-6 比較不同透氣性濾布在各操作壓力之壓濾情形 71

Benitez, J., Rodriguez, A., and Suarez, A., “Optimization Technique for Sewage Sludge Conditioning with Polymer and Skeleton Builders,” Water Science and Technology, 28, 10, 2067 (1994).
Babatunde, A. O. and Zhao, Y. Q., “Constructive Approaches Toward Water Treatment Works Sludge Management: An International Review of Beneficial Reuses,” Environmental Science and Technology, Vol. 37, pp. 129-164 (2007).
Chang, I. L. and Lee, D. J., “Ternary Expression Stage in Activated Sludge Ddewatering,” Wat. Res., 32, pp. 905-914 (1998).
Chu, C. P. and Lee, D. J, “Expression Dewatering of Sludges: Effects of Consolidation Pressures,”Journal of Chinese Institute of Environmental Engineering, 8, 1 (1998).
Kormendy, I., “A Press Theory with Validating Experiments on Apples,” J. Food Science, 29, p. 631 (1964).
Novak, J. T., “Dewatering of Sewage Sludge,” Drying Technology, Vol. 24, No. 10, pp. 1257-1262 (2006).
Shirato, M., Murase, T., Tokunaga, A. and Yamada, O., “Calculations of Consolidation Period in Expression Operations,” J. Chem. Eng. Japan, 7, pp. 229-231 (1974).
Tiller, F. M. and Green, T. C., “Role of Porosity in Filtration IX: Skin Effect with Highly Compressible Materials,” Ai Che J., 19, pp. 1266-1269 (1973).
Wu, C. C., Huang, C. and Lee, D. J., “Effect of Polymer Dosage on Alum Sludge Dewatering Characteristics and Physical Properties,” Colloids and Surface, Vol. 122, No. 1-3, pp. 89-96 (1997).
Zhao, Y. Q. and Bache, D. H., “Polymer Impact on Filter Blinding During Alum Sludge Filtration,” Water Research, Vol. 36, pp. 3691-3698 (2002).