前言

以生物裂解有机分子(Bioreactor/Activated Sludge Process)以降低COD/BOD之废水处理技术,早已相当成熟,也普遍在各界服役,然而面对日趋严谨的环保要求,其流程效益需要再提高,稳定排放水质也是必须克服的。虽然在菌种培植及选择上仍有发展空间,但其流程诸多问题及限制仍然存在,如反应时间、温度控制、沉降速度、空间需求、处理量增加等,生化与膜流程技术(MBR-Membrane Bioreactor)乃因此而研发成功。(如图一)

图一 COD 处理流程

生化与膜系统流程

分离膜技术在废水处理之应用,近五年来才日益被重视及采用,不仅提高处理效能及容易控制,并可进一步降低成本。另外,排放水之回收再利用亦渐渐被要求,生化与膜流程处理之废水,使回收使用深具经济价值。从现有实绩中,MBR流程确实提供了很好的答案。

MBR流程乃是生化槽与分离膜合并处理之一体化流程;活性污泥直接进入分离膜单元,透过液不具颗粒度,并无菌,可作次级用途或进一步回收使用;浓缩液则回流至生化槽。因此可免澄清沉降池,大大节省空间。其效能比较如表一。

表一

流程

传统生化处理

MBR(生化与膜)

备注

水质稳定度

欠佳

佳

废水质量变化

适应差

佳

反应速率

慢

快

加速低裂性分子之分解

反应时间

不足

充分

有机分子与微生物之接触

污泥量

多

约1/2

细菌

透过液水质佳,不含菌类,可再使用

沉降池

空间大,添加凝集剂,效果不稳定

免

膜渗透水水质佳

空间

大

约1/5或1/10

分离膜系统模式

依照不同废水水质及处理要求,分离膜可采MF精滤级(>0.1μM)或UF超微过滤级(>10nm,大胶类分子)。膜材质则以有机为主,MF有PP膜,UF则有PES或SPES膜。在架构上,则分板框式、管式或微管式;其选择基准乃因固形物性质,浓度及处理成本而定。

分离膜系统模式

以日本用於生活废水实绩最多,最大处理量1000M3/Hr.。法国Orelis公司经多年测试研发UFP单元,如图二,很适於生化污泥之分离,其独到支撑板水道设计及膜堆(stack)装置,不仅能适合长期操作,亦具可拆洗之优点,经济效益高。兹归纳其实际应用优点如下:

图二

1.????? 提高废水处理量

2.????? 降低排放水COD

3.????? 对废水之变动弹性佳

4.????? 澄清度佳,悬浮物及细菌远低於政府要求标准

5.????? 降低活化污泥量

6.????? 大大降低空间需求

管式MF/UF系统

管式膜,通常指管径大於1.5mm者,使在高固形物下仍能顺利进行分离。为防止膜易阻塞及保持流通量,通常流速须在2m/sec以上,且需冲洗或逆洗。最新膜清洗技术混气法(Airlift),可降低能源需求为1/5,清洗效果佳。兹就不同模式分离膜比较,如表二。

表二

Pleiade

管式

备注

流速

低

高

Pleiade有特殊水道设计,并具扰流效果

能源

低

高*

采混气法可降低

MWCO(UF)

3K,5K,10K

0.03μm,50K

量化

增添模组

增加膜管

清洗

可折洗或ClP

ClP

空间

小

大

Pleiade实用实例

1.石化废水

由於废水中含有抗生化裂解化合物致COD仍太高乃增设Pleiade系统,如图三;采用MBR流程後,COD从3570ppm降为390ppm,BOD及悬浮物(S.S.)则为零。其效益如图四及表三。

图四 处理前後COD管制图

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