薄膜程序處理垃圾滲出水回收再利用之研究-下水道建設(shè)計(jì)畫(huà)整合應(yīng)用網(wǎng)

1、A-整合型薄膜系統(tǒng)應(yīng)用於封閉垃圾處理場(chǎng)滲出水之研究張文興 1 陳孝行 2 鄭自祐 3 唐志慧 4國(guó)立臺(tái)北科技大學(xué)環(huán)境規(guī)劃與管理研究所摘 要對(duì)於封閉垃圾衛(wèi)生掩埋場(chǎng)滲出水之處理，利用加強(qiáng)混凝程序替代一般傳統(tǒng)混凝程序，有效將 COD去除率從 20.53%提升至 50.69%，其次結(jié)合微過(guò)濾(MF)及超過(guò)濾(UF) 程序，一般傳統(tǒng)混凝程序的 MFI值降至 28.53(s/L2)，而加強(qiáng)混凝程序降至 10.96(s/L2)，已接近 NF 之建議

2、操作值 10 (s/L2)，可有效減少薄膜堵塞潛勢(shì)。另針對(duì)滲出水進(jìn)行瓶杯試驗(yàn)及 MFI 測(cè)試，除獲得加強(qiáng)混凝最佳操作條件並針對(duì)瓶杯試驗(yàn)、加強(qiáng)混凝程序及混凝浮除程序所得水質(zhì)與 MFI 值，取對(duì)數(shù)進(jìn)行迴歸分析獲得之 MFI 對(duì)水質(zhì)關(guān)係方程式為 logMFI=2.70×logCOD＋1.72×logSS－7.11，對(duì)於薄膜前處理水質(zhì)積垢潛勢(shì)，可藉由此方程式加以預(yù)測(cè)評(píng)估。滲出水經(jīng)由加強(qiáng)混凝結(jié)合 MF/UF 及 NF/RO 整

3、合型薄膜系統(tǒng)處理後，其終沉池至 NF 與 RO 處理單元之 COD 去除率可分別達(dá) 97.64%及 98.26%，TN 去除率可分別達(dá) 89.2%及 93.18%，水質(zhì)均可符合現(xiàn)行放流水標(biāo)準(zhǔn)，可再利用於環(huán)境用水如環(huán)境澆灌、車(chē)輛清洗、道路清洗、消防用水及中水道沖洗用，而且經(jīng) RO 處理後之水質(zhì)更符合灌溉用水建議標(biāo)準(zhǔn)，但經(jīng) NF 處理後之水質(zhì)則尚不符灌溉用水建議標(biāo)準(zhǔn)，因此建議可依再利用之用途，選擇適當(dāng)薄膜處理程序，以達(dá)到水資源再生利用之目標(biāo)

4、及減少承受水體之污染負(fù)荷。關(guān)鍵詞：MFI；加強(qiáng)混凝；薄膜系統(tǒng)；滲出水一、前言 一、前言目前發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)部分採(cǎi)薄膜程序處理滲出水之實(shí)廠，常因未適當(dāng)評(píng)估分析操作條件而操作不當(dāng)，致影響處理效果及水質(zhì)，因此本研究乃針對(duì)在生物處理程序後，結(jié)合化學(xué)混凝(Chemical Coagulation)、微過(guò)濾(Microfiltration, MF)、超過(guò)濾(Ultrafiltration, UF)、極微過(guò)濾(Nanofiltration, NF)及逆滲

5、透(Reverse Osmosis, RO)等單元操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評(píng)估，提出最佳操作條件以供現(xiàn)場(chǎng)操作之參考依據(jù)。並針對(duì)水質(zhì)造成薄膜積垢及結(jié)垢情形，運(yùn)用迴歸分析評(píng)估其關(guān)連性，以建立整合型薄膜系統(tǒng)處理垃圾滲出水積垢指標(biāo)之預(yù)測(cè)方程式，做為薄膜系統(tǒng)操作之預(yù)測(cè)參考。另再評(píng)估整合型薄膜系統(tǒng)處理垃圾滲出水之水資源再利用可行性，建議最佳用途。根據(jù)上述研究背景，本研究目標(biāo)包括：（一） 探討封閉垃圾掩埋場(chǎng)滲出水之水量水質(zhì)變化特性。（二） 探討滲出水以加強(qiáng)混凝處

6、理之可行性及效率，瞭解混凝劑加藥量與水質(zhì)變化之關(guān)係及水質(zhì)變化與污泥密度指數(shù)(Silt Density Index, SDI)、修正積垢指數(shù)(Modified Fouling Index, MFI)之關(guān)連性。（三） 探討使用加強(qiáng)混凝結(jié)合 MF 及 UF 程序做為進(jìn)入 NF 及 RO 前處理程序之成效，評(píng)估比較其水質(zhì)變化與污泥密度指數(shù)(SDI)、修正積垢指數(shù)(MFI)之關(guān)連性。（四） 評(píng)估整合型薄膜系統(tǒng)處理垃圾滲出水之處理效率及水資源再

7、利用可行性，瞭解第十四屆下水道與水環(huán)境再生研討會(huì)論文集/93 年 8 月 27 日 臺(tái)灣水環(huán)境再生協(xié)會(huì)A-是假設(shè)與過(guò)濾流量呈正比關(guān)係，其方程式由 2-1式至 2-3 式推導(dǎo)而出。(2-1) ) ( ) ( Rk RfA PdtdV? ? ? ? ?(2-2) ) 2 ( ) ( 22PAI VPAVRf t ? ? ? ? ? ?(2-3) V MFI a Q ? ? ? 1式中 Rf

8、：過(guò)濾的阻抗(1/L) Rk：污泥塊的阻抗(1/L)I：量測(cè)的積垢潛勢(shì)(L2 t)Q：平均流量(V/t)a,b：常數(shù)μ ：絕對(duì)黏滯度(M/Lt)Taylor and Jacobs [8]曾提出傳統(tǒng)薄膜程序積垢指數(shù)之建議參考值如表 1 所示，本研究乃以此項(xiàng)建議值做為評(píng)估進(jìn)入薄膜程序之前處理成效之參考。表 1 RO/NF 積垢指數(shù)參考值Fouling Index Range Application0-2 s/L2 Reverse Os

9、mosisMFI0-10 s/L2 Nanofiltration0-3×10-5 L/s 2 Reverse OsmosisMPFI0-1.5×10-4 L/s2 Nanofiltration0-2 Reverse OsmosisSDI0-3 NanofiltrationAhn 等人[9]研究以物理化學(xué)程序、MBR(membrane bioreactor)及 RO 程序結(jié)合處理滲出水，其使用 MF 膜做為

10、 MBR 之濾材，其以浸漬式好氧分解處理有機(jī)物，有效改善 BOD 的去除率及硝化率，BOD 的去除率可達(dá) 97%，但是氮的去除則無(wú)法如 BOD 容易，而硝化率提昇將有助於後續(xù) RO 處理時(shí)去除氮，乃是因 RO 膜通常為帶負(fù)電荷，其比較容易去除帶負(fù)電荷的硝酸鹽及亞硝酸鹽，而帶正電荷的氨離子或中性氨則比較不容易為 RO 膜去除。Bohdziewicz 等人 [10]研究以活性污泥、UF 及 RO 結(jié)合處理垃圾掩埋場(chǎng)滲出水，COD 經(jīng)過(guò)活性污

11、泥處理達(dá)到約 7%去除率，在進(jìn)入 UF 處理可達(dá)到將近 50%去除率，最後進(jìn)入 RO 處理 COD 去除率可達(dá) 97%，而懸浮固體經(jīng)生物處理增加約 6 倍，但進(jìn)入 UF 處理可完成去除，導(dǎo)電度經(jīng)生物處理後上升約 10%，經(jīng) UF 處理後約下降 10%，再經(jīng) RO 處理後可下降 90%，經(jīng)過(guò)上述處理流程，其放流水可排放至自然承受水體。Thomas [11]研究指出許多垃圾掩埋場(chǎng)以經(jīng)濟(jì)及符合環(huán)境需求方式處理滲出水，一般將滲出水減量約 75~

12、80%後，以 RO 程序處理，其濃縮液再返送注入掩埋場(chǎng)。根據(jù) Thomas 研究以二段式 RO程序處理滲出水，得到導(dǎo)電度的去除率可達(dá)99.9%，COD 去除率大於 99.2%，氨、氯化物及鈉的去除率可達(dá) 99.9%，重金屬的去除率可大於98%。而使用 NF 程序處理，得到導(dǎo)電度的去除率可達(dá) 29.5%，COD 去除率可達(dá) 95.88%，BOD 去除率可達(dá) 42.62%，氨去除率可達(dá) 57.61%，鈉的去除率可達(dá) 54.04%，其建議以

13、NF 與 RO 程序結(jié)合處理滲出水，是一種比較經(jīng)濟(jì)有效的處理方式。因此本研究乃針對(duì)滲出水採(cǎi)加強(qiáng)混凝結(jié)合MF/UF 做為進(jìn)入 NF/RO 薄膜系統(tǒng)之前處理程序，評(píng)估分析其水質(zhì)變化與積垢指數(shù)之關(guān)連性，並評(píng)估 NF 與 RO 處理單元不同回收率之 COD、SS、TN 等污染物去除率，評(píng)估處理後之水再生利用可行性，建議再利用之用途，並依據(jù)其用途選擇適當(dāng)薄膜處理程序，以達(dá)到水資源再生利用之目標(biāo)及減少承受水體之污染負(fù)荷。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與方法 三、實(shí)驗(yàn)