活性碳吸附-台湾自来水公司第一区管理处课件.ppt

1、1 1高級淨水場慨述高級淨水場慨述什麼是高級淨水處理什麼是高級淨水處理n迄今國際上並無正式通用之高級淨水處理迄今國際上並無正式通用之高級淨水處理專有名詞及定義，例如專有名詞及定義，例如歐美為歐美為Advanced Advanced TreatmentTreatment或或Special TreatmentSpecial Treatment，日本，日本稱為高度處理，中國大陸稱為深度處稱為高度處理，中國大陸稱為深度處理，國內慣用之高級處理理，國內慣用之高級處理名稱源起於歐名稱源起於歐美常用之美常用之Advanced TreatmentAdvanced Treatment，係相對應，係相對應於傳統處

2、理而言。於傳統處理而言。n所謂高級處理並無固定之處理流程，而需所謂高級處理並無固定之處理流程，而需視原水、處理後之清水水質要求、處理成本、視原水、處理後之清水水質要求、處理成本、用地、環境、法規要求等綜合判斷，往往係結用地、環境、法規要求等綜合判斷，往往係結合傳統淨水處理單元及特殊處理單元而成。合傳統淨水處理單元及特殊處理單元而成。為何要高級淨水處理為何要高級淨水處理n去除傳統處理無法有效去除之溶解性有去除傳統處理無法有效去除之溶解性有機物及無機物機物及無機物n減少加氯消毒產生之致癌物質三鹵甲烷減少加氯消毒產生之致癌物質三鹵甲烷(THMs(THMs)之危害之危害n滿足民眾對自來水在口感、味覺等

3、適飲滿足民眾對自來水在口感、味覺等適飲性之品質要求性之品質要求n因應未來日趨嚴格之飲用水水質標準因應未來日趨嚴格之飲用水水質標準高級淨水處理流程高級淨水處理流程 原水原水前臭氧前臭氧(Preozonation(Preozonation)混凝沉澱混凝沉澱 軟化軟化(Softing(Softing)過濾過濾後臭氧後臭氧(Postozonation(Postozonation)活性碳吸附活性碳吸附(Active Carbon)(Active Carbon)消毒消毒供水供水 原水原水臭氧臭氧(Preozonation(Preozonation)混凝沉澱混凝沉澱過濾過濾MFMF薄膜薄膜(Microfil

4、tration(Microfiltration)NFNF薄膜薄膜(Nanofiltration(Nanofiltration)消毒消毒 供水供水功能:n抽取湖水原水抽水站污泥處理系統功能:污泥濃縮、脫水清水池功能:去除水中生物可分解性 的有機物減少自來水加氯量生物活性碳濾床功能:去除溶解性的 有機物降低加氯消毒 副產物之生成後臭氧接觸槽功能:濾除細小顆 粒及膠羽快濾池功能:降低水中鈣鎂硬 度，減少水垢及 改善口感。結晶軟化反應槽功能:容易去除藻類氧化有機物去除 臭味及色度增進沉澱效果前臭氧接觸槽快混池功能:去除水中懸 浮顆粒形成微細膠羽功能:形成大膠羽沉澱去除濁度膠凝與沉澱池污泥餅資源化處理臭

5、氧O3氫氧化鈉NaOH氯氣Cl2硫酸H2SO4臭氧O3配水系統原水功能:貯存處理 後之清水沉澱行為沉澱行為n沉澱的原理沉澱的原理u當水流進入一大斷面之池中，水流速度降當水流進入一大斷面之池中，水流速度降低，池水處於近乎靜止狀態，在重力影響低，池水處於近乎靜止狀態，在重力影響下，質量密度較高下，質量密度較高(相對於周圍液體相對於周圍液體)之顆之顆粒會向下移動粒會向下移動(沉澱沉澱)。u反之，較低質量密度之顆粒則會向上移動反之，較低質量密度之顆粒則會向上移動(浮除浮除)。因此，水因此，水中中之懸浮顆粒乃形成水之懸浮顆粒乃形成水面之浮渣及池底之污泥而與水分離，水乃面之浮渣及池底之污泥而與水分離，水乃

6、趨於澄清。趨於澄清。上浮上浮下沉下沉tt 0 T浮渣浮渣澄清液澄清液污泥污泥 沉澱的原理沉澱的原理沉澱沉澱矩形矩形傾斜管沉澱池傾斜管沉澱池膠凝沉澱池膠凝沉澱池Pulsatube 1.1.濾料濾料-無煙煤及砂無煙煤及砂 2.2.濾出水濾出水.空氣及反洗水進出渠道空氣及反洗水進出渠道 3.3.反洗水排放閥反洗水排放閥 4.4.掃流水進流孔掃流水進流孔 5.V5.V型渠道型渠道 6.6.反洗廢水出水渠道反洗廢水出水渠道過過 濾濾 反反 洗洗 FILTRATE 過濾過濾為一種為一種固液分離固液分離之單元操作之單元操作 原水通過原水通過多孔濾料介質多孔濾料介質，以，以去除去除微細懸浮顆粒微細懸浮顆粒 .

7、過濾過濾 (FILTRATEFILTRATE)快濾池反沖洗快濾池反沖洗 水頭損失持續增加水頭損失持續增加，過濾困難，過濾困難，過濾水質惡化過濾水質惡化反沖洗反沖洗 (BACKWASHBACKWASH)反沖洗砂（空氣逆洗）反沖洗砂（空氣逆洗）反沖洗砂（反沖水逆洗開始）反沖洗砂（反沖水逆洗開始）反沖洗砂（逆洗完成）反沖洗砂（逆洗完成）快濾池快濾池臭氧氧化臭氧氧化n臭氧是最強之氧化劑之一，具消毒、氧臭氧是最強之氧化劑之一，具消毒、氧化及分解有機物能力。化及分解有機物能力。n可殺菌、去除原水中色度及臭味、氧化可殺菌、去除原水中色度及臭味、氧化鐵及錳、促進混凝效果，並增進粒狀活鐵及錳、促進混凝效果，並增

8、進粒狀活性碳吸附污染物之功能。性碳吸附污染物之功能。n可減少因加氯消毒所產生之三鹵甲烷可減少因加氯消毒所產生之三鹵甲烷THMsTHMs。OO2 2OO3 3臭氧產生臭氧產生器器CoolantGround ElectrodeDischarge GapDielectricHigh Voltage Electrodeu 臭氧處理設備臭氧處理設備 n後臭氧功能後臭氧功能u去除溶解性有機物去除溶解性有機物(殘餘水中微量的農殘餘水中微量的農藥藥 、酚類、清潔劑、酚類、清潔劑)，可降低致癌物成份。，可降低致癌物成份。u降低加氯消毒副產物之生成，可降低致降低加氯消毒副產物之生成，可降低致 癌物成份。癌物成份。

9、n前臭氧功能前臭氧功能u去除藻類去除藻類u氧化有機物去除氧化有機物去除 臭味與色度臭味與色度u增進沉澱效果增進沉澱效果 臭氧產生系統臭氧產生系統GasoutPSA/VSAsystemLiquidoxygen(LOX)Water inTreatedwater out進料氣體進料氣體系統系統臭氧產生機臭氧產生機臭氧接觸臭氧接觸系統系統臭氧破壞臭氧破壞系統系統冷卻水出冷卻水出冷卻水進冷卻水進進流進流處理水出流處理水出流臭氧製造是富有氧分子之氣體，通過誘電臭氧製造是富有氧分子之氣體，通過誘電管，使氧分子激發分裂為氧原子，氧原子管，使氧分子激發分裂為氧原子，氧原子再和氧分子結合形成臭氧分子再和氧分子結合

10、形成臭氧分子 3O3O2 2 2O 2O3 3-冷卻水冷卻水 氧氣和臭氧氧氣和臭氧 放電放電 誘電管誘電管 氧氣氧氣 氧氣氧氣氧氣和臭氧氧氣和臭氧冷卻水冷卻水臭氧產生機共有臭氧產生機共有4 4組，每組臭氧機有組，每組臭氧機有848支支 誘電管誘電管臭氧產生機濃度臭氧產生機濃度:10%O3產量產量:32 Kg/每台每台/Hr臭氧系統耗電量臭氧系統耗電量:1012 Kw/kgO3 (冷卻水溫度冷卻水溫度25)臭氧與化合物之反應可分為二種途徑臭氧與化合物之反應可分為二種途徑臭氧以分子形態直接反應。臭氧以分子形態直接反應。其次是以臭氧先行分解成自由基，其次是以臭氧先行分解成自由基，再以自由基形間接反應

11、，再以自由基形間接反應，最主要最主要 為氫氧自由基為氫氧自由基(OH(OH.)。O2O3臭氧產生器臭氧產生器CoolantGround ElectrodeDischarge GapDielectricHigh Voltage Electrode誘電管誘電管臭氧處理設備臭氧處理設備O3Vent Gas to VODS Pressure relief valveVOD臭氧破壞系統臭氧破壞系統 VENT OZONE DESTRUCTIONTo atmosphereCooling water inOZONEGENERATIONCooling Water OutOzone to diffusers Pr

12、e contact tank前臭氧接觸槽前臭氧接觸槽Main Contact tankVacuum/Pressure Relief valves Vacuum/Pressure Relief valves OzoneConcentrationAnalyser臭氧機臭氧機OzoneGenerator後臭氧接觸槽後臭氧接觸槽臭氧進流管線臭氧進流管線臭氧進流臭氧進流進流水進流水 出流水出流水餘臭氧至臭餘臭氧至臭氧破壞系統氧破壞系統Electrical Electrical heatingheatingCatalystCatalystBlowerBlowerOff gasOff gas0.1 ppm0

13、.1 ppm O O3 3Vent gasVent gas20 20 C C50-6050-60 C C(Catalytic ozone destructor)18401860188019001920194019601980200020201983喬治亞州Carrollton市(1.3萬人感染)。1993威斯康新州密爾瓦基市 (40萬人感染，70人間接致死)。1994內華達州Las Vegas Valley(32人間接致死)。梨形鞭毛蟲梨形鞭毛蟲隱孢子蟲隱孢子蟲過濾：濁度 1min傳統採用氯氯氣氣殺菌對隱孢子蟲無效Lake Mead The Afred Merritt SmithWater T

14、reatment Facility(640mgd)臭氧前處理設施臭氧前處理設施結晶軟化結晶軟化n反應槽中加入矽砂使呈流體化方式。反應槽中加入矽砂使呈流體化方式。n加入鹼劑加入鹼劑(如如NaOH、Ca(OH)2)，控制槽，控制槽中中pH值達值達8.510.8，使形成，使形成CaCO3結晶結晶附著在矽砂上，達到附著在矽砂上，達到去除硬度去除硬度之目的。之目的。l基本反應：基本反應：OH-+HCO3-CO32-H2O Ca2+CO32-CaCO3(S)結晶軟化功能結晶軟化功能降低水中鈣、鎂硬度，降低水中鈣、鎂硬度，減少水垢及改善口感。減少水垢及改善口感。石英砂晶種石英砂晶種碳酸鈣結晶物碳酸鈣結晶物石

15、英砂晶種石英砂晶種軟化水軟化水結晶粒排出結晶粒排出鹼鹼 劑劑高硬度處理水高硬度處理水u結晶軟化的原理結晶軟化的原理利用碳酸鈣具有低溶解利用碳酸鈣具有低溶解性的特性，在原水中加入鹼液性的特性，在原水中加入鹼液形成不溶解碳酸鈣，使其形成不溶解碳酸鈣，使其結晶附著在軟化結晶附著在軟化器的石英砂晶種上，器的石英砂晶種上，達到去除水中硬度達到去除水中硬度的目的。的目的。結晶軟化處理程序結晶軟化處理程序u 結晶軟化處理設備結晶軟化處理設備Ca+2 HC03-+2 Na0H CaC03+Na2C03+2 H20Ca+Na2C03 CaC03+2 Na+軟化目標軟化目標 -降低總硬度至降低總硬度至150 mg

16、/l as CaCO150 mg/l as CaCO3 3 以下。以下。原水硬度變化介於原水硬度變化介於 160 160 至至 300 mg/l as CaCO300 mg/l as CaCO3 3,平均值約平均值約 228 228 mg/lmg/l as CaCO as CaCO3 3。鈣鈣 與與 總硬度之比率約為總硬度之比率約為 60%.60%.故只需將鈣移除即可達成目標。故只需將鈣移除即可達成目標。依據下列公式依據下列公式,加鹼液於水中即可生成固態碳酸鈣結晶加鹼液於水中即可生成固態碳酸鈣結晶:氫氧化鈉氫氧化鈉48 tons/day55 mg/l種種 砂砂2.8 tons/day結晶顆粒結

17、晶顆粒45.5 tons/day405 000 m3/d回收至鋼鐵廠使用回收至鋼鐵廠使用添加物添加物副產物副產物軟化軟化鹼鹼 劑劑高硬度原水高硬度原水石英砂輸入石英砂輸入低硬度處理水低硬度處理水結晶粒排出結晶粒排出石英砂擔石英砂擔體體(種砂種砂)碳酸鈣碳酸鈣結晶層結晶層結晶軟化優點結晶軟化優點:取代傳統沉澱處理四個程序：快混、取代傳統沉澱處理四個程序：快混、膠凝、沉澱與污泥脫水，簡化成一膠凝、沉澱與污泥脫水，簡化成一個程序。個程序。反應速率快、去除效率高、投資成反應速率快、去除效率高、投資成本少、能源消耗低、可自動化控制本少、能源消耗低、可自動化控制減少人力。減少人力。佔地面積小、操作簡單。佔

18、地面積小、操作簡單。高度高度6 6 m高度高度6 6 m原水進流原水進流加鹼加鹼NaOHNaOH)注入種砂注入種砂0.20.6 mm流體化顆粒流體化顆粒0.22.0 mm排出結晶粒排出結晶粒0.22.0 mm碳酸鈣碳酸鈣結晶層結晶層石英砂擔石英砂擔體體(種砂種砂)軟水出流軟水出流活性碳吸附活性碳吸附n可分為粉狀活性碳及粒狀活性碳可分為粉狀活性碳及粒狀活性碳n活性碳具有極大之比表面積，可與水中活性碳具有極大之比表面積，可與水中有機物及臭味、色度物質接觸，而加以有機物及臭味、色度物質接觸，而加以吸附去除吸附去除n粒狀活性碳吸附槽之前可搭配臭氧變成粒狀活性碳吸附槽之前可搭配臭氧變成生物活性碳，延長使

19、用壽命及降低成本生物活性碳，延長使用壽命及降低成本生物活性碳濾床生物活性碳濾床n利用處理之進流水，使活性碳床漸漸附利用處理之進流水，使活性碳床漸漸附著生長微生物著生長微生物，藉由此達到濾床吸附及，藉由此達到濾床吸附及微生物分解水中有機物之功效，稱為生微生物分解水中有機物之功效，稱為生物活性碳物活性碳。n不但可去除水中之異臭味物質亦可去除不但可去除水中之異臭味物質亦可去除水中溶解性有機物如農藥等污染物水中溶解性有機物如農藥等污染物。l 生物活性碳生物活性碳功能功能p 去除水中生物可分解性的有機物去除水中生物可分解性的有機物p 減低加氯量減低加氯量p 去除引發臭味之物質或其他微量去除引發臭味之物質

20、或其他微量污染物污染物p 改善飲用水口感改善飲用水口感u生物活性碳處理設備生物活性碳處理設備生物活性碳處理程序生物活性碳處理程序 生物活性碳生物活性碳系統說明系統說明 活性碳是將一些含碳素的物活性碳是將一些含碳素的物質經過碳化及活性等處理而得之質經過碳化及活性等處理而得之多孔性且具有廣大表面積之優良多孔性且具有廣大表面積之優良吸附劑。吸附劑。活性碳床不僅有污染物活性碳床不僅有污染物吸附作用，而且具有生物分解能吸附作用，而且具有生物分解能力力，因此稱為生物活性碳濾床，因此稱為生物活性碳濾床（BACBAC）。）。薄膜處理薄膜處理n薄膜處理係藉由孔隙甚為細小之薄膜，在施以薄膜處理係藉由孔隙甚為細小之

21、薄膜，在施以壓力之情形下，將水中雜質強制分離之方法。壓力之情形下，將水中雜質強制分離之方法。n依孔隙大小可分為依孔隙大小可分為MF(MF(細微過濾細微過濾1-0.11-0.1m)m)、UF(UF(超微過濾超微過濾0.1-0.010.1-0.01m)m)、NF(NF(極微過濾極微過濾0.01-0.0010.01-0.001m)m)、RO(RO(逆滲透逆滲透0.0010.001m)m)等多等多種，可適用不同用途。種，可適用不同用途。nNFNF對二價金屬離子如鈣、鎂等水中硬度成份，對二價金屬離子如鈣、鎂等水中硬度成份，具有具有90%90%以上之去除率以上之去除率(但對於一價金屬離子如但對於一價金屬離

22、子如鈉、氯之去除效果不佳鈉、氯之去除效果不佳)，故近年來發展成為可，故近年來發展成為可供硬水軟化之技術。供硬水軟化之技術。各種薄膜技術比較各種薄膜技術比較澄清湖水庫清水池北大埤路結晶軟化進流站脈動式膠凝沉澱池快混池前臭氧接觸池膠凝沉澱池D膠凝沉澱池A操作大樓及後臭氧接觸槽快濾池(上層)生物活性碳濾床(下層)結晶軟化槽快濾池D取水口前臭氧接觸池Pre-Ozone Contactor新設快濾池Mediazer V Rapid Filter 結晶軟化池Pellet Softening Reactor新設膠凝沉澱池Pulsatube生物活性碳濾池 BAC Filter液態氧氣槽 LOX Tank臭氧產

23、生機Ozone Generator後臭氧接觸池及操作中心Post-Ozone Contactor and Operation Center拷潭淨水場操作中心Operation Center 拷潭淨水場低壓逆滲透薄膜設備Low Pressure Reverse Osmosis(LPRO)拷潭淨水場超微細浮除設備Super-fine bubble Flotation Facility 拷潭淨水場超微過濾設備Ultrafiltration(UF)翁公園淨水場低壓逆滲透薄膜設備Low Pressure Reverse Osmosis(LPRO)翁公園淨水場操作中心Operation Center 翁公園淨水場超微過濾設備Ultrafiltration(UF)翁公園淨水場超微細浮除設備Super-fine bubble Flotation Facility 簡簡 報報 結結 束束敬敬 請請 指指 教教