臺灣博碩士論文加值系統

在水資源越來越缺乏的年代，積極開發水資源便相對重要，由於都市廢污水具有水質與水量穩定的特性，因此若能將廢污水處理廠放流水再利用，便具有區域性供水水源之開發潛力，可提高水資源的再利用效率，以取代其他水資源的需求。目前薄膜技術在各產業的應用相當廣泛，主要原因為薄膜程序具有高去除效率，使得出流水可達到良好的水質，隨著工業產能的擴大，如何將這些製程廢水回收，也是目前綠色科技與環保的主軸之一。
本研究以六個案例廠分為水回收及純水處理兩大系統，針對設計流程及參數比較，綜合分析兩大系統之設計與操作數據，探討膜設備的處理參數及成效。結果顯示，水再生系統之案例A、B及C廠膜通量範圍為8.5-9.0 L/m2．hr，純水系統之案例D、E及F廠膜通量範圍為9.0-12.0 L/m2．hr。水再生系統案例A廠與純水系統案例D廠之逆滲透(Reverse Osmosis, RO)單元，膜通量分別為8.7 L/m2．hr及11.5 L/m2．hr，其RO總回收率為68.5%及59.5%，產水之導電度分別為205 µS/cm及0.11 µS/cm，平均造水成本分別為30.00元/m3及10.88元/m3，案例A廠之MBR系統成本高，使平均造水成本偏高；以純水系統為例，RO進水前需前處理去除懸浮固體物及大分子，以增加後續RO膜通量及回收效率，節省RO耗材成本。

Scarcity of water resources is a serious environmental concern which reflects the importance of the development of new and innovative water resources. Due to the stability in quality and flow of urban wastewater, reuse of effluent from wastewater treatment plants can facilitate the development of regional water supply systems, thus increasing the reuse rate of water sources as well as replacing the exploitation of natural water sources. Membrane technology is used in various fields in recent years, mainly due to the high removal efficiency of membrane processes which discharges effluent of decent quality. In the wake of rapid industrialization, methods to recover process water have become a core of green technology.
This study classifies six case study treatment plants into two groups of systems, namely water regeneration and water purification, and compares as well as comprehensively analyzes both design processes and operational data in order to evaluate the treatment parameters and performance of membrane facilities. Results show that membrane fluxes from water regeneration Plants A, B and C were in range of 8.5-9.0 L/m2·hr while that of water purification Plants D, E, F were in range of 9.0-12.0 L/m2·hr. For Reverse Osmosis (RO) units of Plants A and D, the membrane fluxes were 8.7 L/m2·hr and 11.5 L/m2·hr respectively with a RO recovery rate of 68.5% and 59.5% each. The conductivity of the pemeate from these plants were each 205 µS/cm and 0.11 µS/cm, and the average cost of water production was placed at NT30.00/m3 and NT10.88/m3 respectively. The high cost of the MBR system at Plant A has led to higher cost of water production, which, in terms of water purification, RO influent must undergo pretreatment to remove suspended solids and macromolecules so as to increase the RO permeate flux and recovery rate, therefore reducing RO material costs.

目錄

摘要 I
Abstract II
致謝 IV
目錄 V
表目錄 VIII
圖目錄 X
第一章 前言 1
1.1研究緣起 1
1.2 研究目的 1
1.3 研究內容 2
第二章 文獻回顧 4
2.1水回收純化處理單元 4
2.1.1 膜過濾處理技術 4
2.1.2逆滲透與奈米過濾 6
2.1.3離子交換樹脂 7
2.1.4 新穎去離子水技術 10
2.2 膜設備水再生系統 13
2.2.1 新加坡案例 13
2.2.2日本琵琶湖案例 14
2.2.3 中鋼案例 15
2.2.4 日月光案例 16
2.3膜設備純水系統 17
2.3.1 印刷電路板案例 17
2.3.2 晶圓半導體製造業案例 18
第三章 研究方法與步驟 20
3.1 研究架構 20
3.2 案例廠及其處理流程 21
3.2.1 A案例廠 22
3.2.2 B案例廠 23
3.2.3 C案例廠 24
3.2.4 D案例廠 25
3.2.5 E案例廠 27
3.2.6 F案例廠 28
3.3 評估比較參數 29
第四章 結果與討論 31
4.1水再生系統之設計與操作成效 31
4.1.1 A廠設計與操作成效 31
4.1.2 B廠設計與操作成效 37
4.1.3 C廠設計與操作成效 41
4.2純水系統之設計與操作成效 45
4.2.1 D廠設計與操作成效 46
4.2.2 E廠設計與操作成效 52
4.2.3 F廠設計與操作成效 57
4.3 水再生及純水系統之比較 61
4.3.1 水再生系統綜合分析 61
4.3.2 純水系統綜合分析 64
4.3.3 水再生及純水系統設計及操作之比較 67
第五章 結論與建議 72
5.1 結論 72
5.2建議 73
參考文獻 75
附錄 各廠所使用RO及EDI膜之規格 78

表目錄
表3.2-1 水回收案例廠之基本設計概念 21
表3.2-2 純水案例廠之基本設計概念 21
表4.1-1 A廠原水設計條件基準 32
表4.1-2 A廠主要設計參數 32
表4.1-3 A廠主要設備規格 33
表4.1-4 A廠實際操作數值 35
表4.1.5 A廠設計與操作數值比較 37
表4.1-6 B廠原水設計條件基準 38
表4.1-7 B廠主要設計參數 38
表4.1-8 B廠主要設備規格 39
表4.1-9 C廠原水設計條件基準 42
表4.1-10 C廠主要設計參數 43
表4.1-11 C廠主要設備規格 43
表4.2.1 D廠原水設計條件基準 46
表4.2-2 D廠主要設計參數 47
表4.2-3 D廠主要設備規格 47
表4.2-4 D廠實際操作數值 50
表4.2-5 D廠設計與操作數值比較 51
表4.2-6 E廠原水設計條件基準 52
表4.2-7 E廠主要設計參數 53
表4.2-8 E廠主要設備規格 53
表4.2-9 F廠原水設計條件基準 57
表4.2-10 F廠主要設計參數 58
表4.2-11 F廠主要設備規格 58
表4.3-1 水再生系統綜合分析 62
表4.3-2 純水系統綜合分析 65
表4.3-3 A與D廠設計數值之比較 68
表4.3-4 A與D廠操作數值之比較 69

圖目錄
圖2.1-1 不同薄膜孔徑對不同物質之分離範圍 5
圖2.1-2　離子交換樹脂反應之構造示意圖 8
圖2.2-1 新加坡新生水「NEWater」處理流程 14
圖2.2-2 高級處理流程例 15
圖2.2-3 中鋼再生水廠處理流程圖 16
圖2.2-4 日月光公司中水回收處理流程圖 17
圖2.3-1　RO水製程及用水比例 18
圖2.3-2 半導體業純水系統 19
圖3.1-1 本研究架構圖 20
圖3.2-1 A廠流程圖 23
圖3.2-2 B廠流程圖 24
圖3.2-3 C廠流程圖 25
圖3.2-4 D廠流程圖 26
圖3.2-5 E廠流程圖 27
圖3.2-6 F廠流程圖 28
圖4.1-1 A廠主要設備流程圖 34
圖4.1-2 B廠主要設備流程圖 41
圖4.1-3 C廠主要設備流程圖 45
圖4.2-1 D廠主要設備流程圖 50
圖4.2-2 E廠主要設備流程圖 57
圖4.2-3 F廠主要設備流程圖 60
圖4.3-1 A-C廠膜通量之比較圖 63
圖4.3-2 A-C廠回收率與去除率之比較圖 63
圖4.3-3 A-C廠產水成本之比較圖 64
圖4.3-4 D-F廠膜通量之比較圖 66
圖4.3-5 D-F廠回收率之比較圖 66
圖4.3-6 D-F廠產水成本之比較圖 67
圖4.3-7 A與D廠主要設備流程圖之比較 70
圖4.3-8 A與D廠之RO系統處理回收率及去除率之比較 70
圖4.3-9 A與D廠之RO系統產水成本之比較 71

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