水及能資源全回收低排碳薄膜系統 (1/2)
    編/著者: 中原大學
    出版社:經濟部水利署
    出版日期:2017-12-01
    ISBN:9789860548532
    參考分類(CAT):公共工程/交通
    參考分類(CIP): 土地問題

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      | 內容簡介 |
    內容簡介
    再生水或海淡目前多以逆滲透為主,然除需耗較高之操作電能成本外,其水回收率也受到很大的限制,另一方面,於大規模程序中,逆滲透之濃排液所造成之環境衝擊也是近來常被討論的課題。於永續發展的觀點,在水資源開發的過程中應由節能及資源回收著手,進一步達零排放及產綠能的目標,而薄膜技術於這些工程應用上皆扮演重要角色。所以於水資源開發規劃時,將能源與資源整合,應是國家未來重要政策之方向。本「水及能資源全回收低排碳薄膜系統」計畫之執行,主要針對濃排液再利用、發電以及有價資源回收之發展進行研究,由膜材、模組到程序整合建立具本土智財之技術平台,提出可行性評估供主管單位參考。 傳統再生水濃排液之內容物可分為固體物與有機物兩部分,其中固體物多以混凝沉降、電透析、薄膜處理、多效蒸發等方式去除,而有機物則以氧化與薄膜方式,包括臭氧、Fenton與電Fenton、光催化、超音波、電化學法、高級氧化-生化組合及各式薄膜處理程序。其中都市污水由於導電度不高,即使經由產水率50%之RO濃縮後其濃排液導電度亦多低於1,500μS/cm,對於環境影響不大,而工業廢水廠放流水本身導電度已高達2000-數萬μS/cm,經再生後導電度將超過1萬μS/cm,因此需進行進一步再處理。為將其能源、資源與水資源有效全回收,工業廢水濃排液當導電度低於3萬μS/cm以下時,可用RO+PRO或MD+PRO程序處理,當濃度超過3萬μS/cm以上時,則可採用MD+PRO程序處理。另其濃排液的再濃縮液如含有價物質,則可以支撐式液態薄膜或離子交換樹脂回收,其處理液再經多效蒸發後成為固體廢棄物處理,如無有價物質,則逕自以多效蒸發處理之。 而在UF+RO示範模廠部分,本團隊配合再生水科專總管理計畫之規劃,已於11月於桃園北區水資源回收中心設置一套日產水量5噸級模組,包括UF系統、UF加藥系統、RO系統、原水桶、藥洗桶、UF產水桶及RO產水桶等各項設備,業已開始正式操作,未來可做為我國再生水各研究的比較水質標準。 於實驗室模組測試方面,完成實驗室MD、PRO 及SLM 等系統建置並進行試驗。MD試驗部分,自組封裝管式模組,進行了仿海水、桃園北區水回收中心MBR出水及工業高鹽度廢液等水樣實驗,結果顯示,高鹽度廢液及仿海水經80%水回收率之高濃度滷水,於50~60℃經 4~5 小時連續操作其通量衰減約20~30%,而離子阻擋率皆高於99 %,桃園北區水回收中心MBR出水水樣之試驗結果,顯示經24小時濃縮實驗,通量僅衰減約12%,且持續維持甚高之離子阻擋率。PRO 試驗部分,建立了管式FO 膜之製備技術並自組模組,以2 M NaCl 為汲取液條件下,FO通量可達23 LMH, ¬而鹽逆擴散速率僅0.06gMH,並以此自製FO膜管所構裝之模組建置了PRO 試驗系統。另一方面,由基本學理建立了PRO 通量及功率密度之模擬程式,已可有效評估膜材特性及操作參數對PRO效能之影響。 而在支撐式液態薄膜部分,目前已建置完成,並擇定觀音工業區中某股含錫、鉛、銦、鋅及鐵等金屬之廢水進行銦及錫之回收,以及某離子強度高達20%之廢水回收其中高達數百ppm之Cu離子,並配合PRO模組進行發電。在銦及錫回收的部份,當進料溶液、萃取劑、反萃取劑體積比約為30:22:11的操作條件下,以D2EHPA為萃取劑,可將銦離子濃縮2.45倍,純度為49%;而在另廠離子強度高達20%之廢水之回收部分,目前仍進行廢液中各物質濃度之分析及萃取劑之選擇,待上述銦及錫回收之測試結束後,再將支撐式液態薄膜膜管中之萃取劑更換後進行測試。 於風險評估及經濟效益評估方面, 針對MD之產水成本評估,當有足夠之再生熱源或廢餘熱可提供,薄膜蒸餾產水成本低於傳統之RO操作,而對於PRO之產電成本評估,因膜材價格貴及低通量的因素,其產電成本甚高於目前之電價,若其膜材價格降至與目前RO 膜相近,產電成本粗估約需 NT$ 9/度,未來須盡進一步開發高通量膜材或使用高鹽度汲取液,當膜功率密度達22 w/m2 其發電成本方能與現有電價NT$ 3.5/度相近。