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Waste Minimization Technology 減 廢 技 術 莊清榮 11/14/2002. 污染防治觀念之演進. 管末處理 ( end-of-the-pipe treatment) 設置設備處理或處置廢棄物至 法規標準，不僅所費不貲，往往只能將廢棄物 (或汙染物)由一個媒介體轉移至另一媒介體而已 ，且可能導致二次污染 治標 製程中處理 ( in-line treatment)
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Waste Minimization Technology減 廢 技 術 莊清榮 11/14/2002
污染防治觀念之演進 • 管末處理(end-of-the-pipe treatment) 設置設備處理或處置廢棄物至法規標準，不僅所費不貲，往往只能將廢棄物(或汙染物)由一個媒介體轉移至另一媒介體而已，且可能導致二次污染 治標 • 製程中處理(in-line treatment) 從產源減量及回收再利用等減廢(waste minimization)方法著手，既可減輕污染處理廢用，又可達資源有效利用 治本
美國“污染預防法”(Pollution Prevention Act)之精神 • 在污染源應盡儘可能預防或減少污染物的產生。 • 無法預防或污染的污染物應予回收。 • 無法預防、減少或回收的污染物必須儘可能的利用符合環境安全的方式加以處理。 • 污染物的最終處置或排放到環境中，應視為最終不得已的手段，且必須確保其對環境的安全性。
污染防治3P概念 • 林作砥博士Pollution Prevention Pays 計畫(3P計畫) 汙染預防是划算的。 • 污染物即為未被利用之原料及污染加上創新技術等於有價資源。 污染預防 污染防治 污染物處理
為什麼要做 “工業減廢”? • 資源有限原料成本急速攀高 • 環保排放標準的提高處理廢棄物的有 形(財力付擔)及無形(社會責任)成本急 速增加 • 國際公約的約束 1987 蒙特樓公約 1989 巴爾賽公約 1997 京都議定書
製程的改變 ----傳統製程流程 能源 能源 原料 製程 產品 產品使用 一般廢棄物(掩埋、堆肥或焚化) 工業廢棄物 (廢液、廢氣、固體廢棄物) 其它種型態之污染物 廢棄物處理 能源 、資源
製程的改變 ----減廢製程 能源有效使用 能源有效使用 綠色原料 綠色製程 產品 產品使用 一般廢棄物處理 工業廢棄物 (廢液、廢氣、固體廢棄物) 回收資源化之廢棄物 回收再利用 廢棄物處理
工廠產生污染問題之主因 • 規劃建廠時，忽視污染防治與工業安全之考量。 • 工廠管理人對相關法規及製程污染潛因欠缺了解。 • 製程選用、程序設計及污染防治設備設計不當。 • 污染防治設備欠缺專責單位或人員，致操作維護不良。 • 污染控制技術及工廠內部管理不確實。 • 外在刺激誘因不足，包括取締管制之疏漏、未遭鄰近居民的督促等。 • 內在條件不良，包括技術能力不足、財務結構不佳等。
杜邦公司『五R』之工業減廢手段 • 一R是Reduce 減量 • 二R是Reuse 再利用 • 三R是Recovery 回收 • 四R是Recycle 再生 • 五R是Research 研發
Reduce 不需花大成本的基本措施，以減少無謂的浪費 • 良好的操作管理。 • 技術改進。 • 原料改變。 例如：針對工廠廢液作全盤定性及定量之 分析，分類收集後再個別處理。
Reuse 製程中所產生之廢料，有可能成為其它製程的燃料、原料或其它應用等。 • 透過 “廢棄物資訊交換中心”，使廢棄 物可充份的再使用。 例如：發電廠及煉鋼廠產生之飛灰、爐石， 酌 量與水泥混合後，可用作建材或填 土材料，如填海新生地等。
Recovery 在製程中回收有用資源，使其不直接排於廢料中，以減少污染源。 例如：電鍍液的重金屬、電子業的溶劑，以及紡織廠的漿液等的分離回收。
Recycle 廢棄物經處理可作為其它應用品原料。 例如：寶特瓶回收處理成塑膠粒子，其它 如鋁罐、玻璃、廢紙及廢輪胎等都 可再生。
Research 以創造性的方法來減低或除去污染源，往往可導致整個製程減廢的大幅改良。 例如：杜邦公司的二氧化鈦製造，以氯化 法取代舊有的硫酸法，而減少百分 之九十的廢水。
工業減廢評估規劃 • 第一階段：減廢政策之落實與減廢組織之成立。 定 出減廢政策與目標。 • 第二階段：調查評估單元製程、原物料和廢棄物 管理。找出可能減廢的機會。 • 第三階段：確認相關之減廢技術方案。 • 第四階段：評估減廢技術方案之可行性。 • 第五階段：執行最佳之計畫方案，並追蹤、考核
廠內改善措施 • 改良製造程序與方法。 • 尋找替代原料。 • 員工適當之教育訓練。 • 建立嚴格之污染物管理程序制度。 • 定訂工業安全及衛生準則。 • 建立製程設備之預防保養與維護制度。 • 依污染物性質差異及處理難易，考慮分離或合併收集及處理。 • 擬訂緊急應變計畫。 。
良好的操作管理 • 調整操作步驟 • 廢棄物分流收集 • 物料庫存管理 • 製造時程更改 • 損失預防 • 紀錄保存 • 員工訓練
工廠內部污染源之調查、分析 • 調查各部門使用原料、數量及加工後產品之去向，對污染性原料及污染物須特別注意。 • 清查全廠有關水、氣、物料進出系統，若數量無法平衡，即表示有所漏失。 所有調查數據及資料，均可作為計算各製程中，污染物質之種類、數量，據以定出預防重點及管理措施。
製程設備技術改進 • 程序改善 • 設備改善 • 操作改善 • 自動化 。
洩漏及濺溢等損失之預防 例如： • 定期換修填充材料(packings)或相關零件，可減少逸散性有機揮發物(VOC)從閥、flange、泵、攪拌器等設備洩漏出 • 收集洩漏或濺溢的物料使之回收再利用。
製造時程更改 例如： • 配合定單，適當的排定生產時程進度，可減少設備清洗頻率，因而減少廢水量。 • 在不影響產品品質及產量下，適當的延長電鍍物件之停留滴液時間(Drainage Time) ，來減少帶出液，因而增加後續清洗效率，減少槽液排棄頻率，以及減少原物料使用量。
工業減廢之先決條件 • 污染者付費 • 污染成本 當業者發現必須花費成本處理工廠排放的廢棄物時，在節省成本的可行性下，自然會尋求各種「減廢」的途徑。
工業減廢之誘因---經濟方面 • 節省原物料，降低生產成本，可提高生產力。 • 減少廢棄物處理、處置或貯存、清除的成本。 • 減少符合法規要求之許可、偵測或其它應實施規定之成本。 • 來自廢棄物交換或回收再利用所得之利益。 • 較低意外或緊急事故等環境責任風險或保險成本。
工業減廢之誘因---責任方面 • 可減少廢棄物產生者對公司或工廠附近環境之社會責任。 • 可減少廢棄物於貯存、清除、處理及處置上之環境風險。 • 可減少對員工安全、衛生上之危害。
工業減廢之誘因---其它方面 • 可增進公司或工廠之公眾(尤其是附近居民)行象。 • 可提高員工對公司或工廠之向心力，以及對環境的認知。 • 具體的對環境的改善，善盡回饋社會之義務。 • 可減少來自無足夠掩埋場地處置的壓力。
減廢的效益 • 降低生產成本 • 節省廢棄物處理及管理費用 • 廢料或廢棄物回收增加額外收入 • 確保環境品質保護員工健康與安全提昇公司形 象 • 提昇經營管理效率增加生產量促進工業昇級 • 達成資源永續利用之最終目標
減廢經濟效益分析 • 廢棄污染物資源化的利潤 • 原廢棄污染物的成本支出 • 減廢及資源化的設備成本 • 操作及維護成本 經濟評估指標=原廢污物資源化後的利潤 + 空污節省 的成本 + 水污節省的成本 + 固廢減量的成本 減 廢及資源化的設備成本 操作及維護成本 能源 成本
半導體製造業製程減廢技術 • 合理用水 1.採用自動控制清洗系統，以減少用水量 2. 設置流量指示器或其他節水控制設施 • 回收再利用或循環使用 1. 濃硫酸回收：廢棄濃硫酸可回收外賣，提供為其他業別如鋼鐵業、金屬表面處理業等使用 2.廢酸、鹼液回收：超純水製造之離子交換樹脂再生廢酸 、鹼應先收集，避免各自排出，造成廢水pH時而偏高或 偏低，且多餘之廢鹼可供廢水處理場調節其它酸性廢水 之pH使用。
半導體製造業製程減廢技術 • 回收再利用或循環使用 3.處理水回收再利用 (1) 濕式蝕刻清洗，去離子水使用之純水電阻係數為 18M- ohm‧cm (25℃)， 但清洗晶片後流出之清洗 水及電鍍前處理純水水洗水仍有10M- ohm‧cm(25℃)之潔淨程度，因此清洗廢水部份可 予處理回收。 (2) 積體電路封裝工廠，大多有電鍍IC基腳作業，可設 置金屬回收槽回收帶出液、鎳鍍液過濾機、採用反 應性清洗法等，以減少用水量及廢水量。
半導體製造業製程減廢技術 • 廢水分流 1. 雨水、廢水分別收集。 2. 依照製程廢水污染物特性，區分為含氟廢 水、酸鹼廢水、重金屬廢水、氰化物廢水 等類。應依污染種類、高濃度廢液及低濃 度廢水分別收集，以減少廢水處理場設置 容量，可降低建造成本、佔地面積及操作 費用。
電鍍業製程減廢技術---製程改善 電鍍製程之重要控制參數主要包括鍍液溫度、電鍍時間、電流密度及鍍液濃度等，其對電鍍品質之優劣有相當深遠之影響。若是製程控制之自動化程度低，則鍍件品質亦受到操作人員之技術所左右。此外，鍍件之懸掛方式、液面之維持、水洗方式及電流分布之均一性等亦為影響因子。 製程改善即是藉由控制相關參數，使電鍍程序合理化，減少污染物的排出。
電鍍業製程減廢技術---合理用水 製程用水合理化之主要原則及實施方法是深入工廠各生產單元，檢討可行之用水改善方式。由於電鍍製程使用之清洗水水量大，為主要之廢水來源，因此，選用適當之鍍件清洗方法，以回收鍍件帶出之鍍液及減少清洗用水量，並達到清洗之目的及確保電鍍品質乃是合理用水之首務。 目前國內電鍍工廠常用的鍍件清洗方法有直流清洗法、逆流清洗法及回收清洗法等。上述三種清洗方法中，亦有將清洗槽直接進水改用泵或空氣唧筒使水經噴嘴、噴孔或噴管等噴淋裝置對鍍件進行沖洗的方式，但一般適用於自動或半自動電鍍生產線上，且由於噴淋裝置有一定的調整角度，因此，對單一且產量較大的鍍件，較能以少量的清洗水量達到較佳的清洗效率。 由於合理且經濟的清洗方式應需符合鍍件清洗的品質、可回收鍍件的帶出鍍液、使用較少的清洗用水及產生較低污染濃度的廢水等原則，因此，在常用的清洗方法中，回收清洗法最能符合上述要求。
電鍍業製程減廢技術---設備改善 由於電鍍製程單元之水洗方式是影響污染量之主要原因，因此，如何將設備適當之改善，使槽液之帶出量達到最低，則是製程設備改善之主要工作。常見之方式有在鍍槽與回收槽或水洗槽之間設置滴板，通常滴板表面必須有適當之斜度，以使帶出液能流回原槽，滴板表面所使用之材質可為塑膠(如PVC、PE)，或經電鍍之金屬材質。亦有在掛具之選擇上做最佳之調整，如常用之彈簧夾緊式掛具，由於彈簧自身之擺動，較利於液滴之排滴，排滴時間可以縮短，但僅適用於較小鍍件。當掛具無法完全絕緣或絕緣體表面不平整時，在非絕緣部份會鍍出金屬而增加鍍液帶出量，需適當地以稀酸清洗掛具，清洗廢液應排至廢水處理場妥善處理。
電鍍業製程減廢技術---回收再利用或循環使用 電鍍製程中，可回收再利用或循環使用之資源主要有原物料中之重金屬及水資源二項。重金屬回收方式係由貯存於靜止水洗槽內之帶出液或水洗水中，以蒸發濃縮法、 電解法、離子交換法、過濾法及逆滲透法等進行回收工作。水資源回收利用則是將處理過之處理水回收使用。
電弧爐煉鋼業---製程減廢 1. 油氧燃燒器：以純氧配合天然氣或燃油作用，產生高溫火焰，增加廢鋼之熔煉。 2. 造渣技術：在熔解初期，於電極棒上產生一層泡沫渣，用於增加電力輸入，並兼具保護電極之功用。 3. 水冷電極：石墨棒上端加裝水冷裝置，以降低電極表面溫度，減少高溫氧化，並進而減少電極損耗。 4. 水冷爐壁：減少電極與耐火磚之損耗、增加電力之輸入效率。 5. 單一電極直流電弧爐：以單一電極，取代傳統之三根電極棒，並於爐底鋪設銅片作為陽極，減少傳統三電極交流電弧爐電極間之電磁斥力所造成熱傳導干擾而不均勻，同時可達成鋼液之均勻攪拌效果。 6. 爐底出銅：減少煙塵逸散及熱能散失所造成之電力消耗。 7. 廢鋼預熱：利用煉鋼廢氣中大量熱能加熱廢鋼原料，以達到節約能源之目的。 8. 粉塵回收技術：減少粉塵中鋅之含量，降低重金屬於土壤中滲漏之可能，亦可兼具資源回收之經濟效益。
廢紙再生之廢水減量技術 • 一般廢紙每製造1噸再生紙平均會產生200噸的廢水， 18.6公斤之生化需氧量。 • 國內大多以化學法進行廢紙脫墨，於脫墨過程中添加一些化學藥劑及使用大量的清洗用水，結果產生大量的高污染性廢水。 • 廢紙生化脫墨技術不僅是一種清潔生產技術，也是一種廢棄物之減廢技術，歐美日等國均大力投入這方面研究。
實驗室廢棄物之減量化 • 減量化的目標 1. 減少廢棄物之總體積及量 2. 減少廢棄物之毒性 • 廢棄物產源之減量方法 1. 改變實驗室使用的藥劑 2. 實驗方法之修正 3. 藥劑交換再利用 4. 實驗時確實的量度化學藥品 5. 不可購置過量之藥劑且確實登錄存量
實驗室廢棄物之減量化 • 實驗室廢棄物之回收再利用 1. 貴重金屬之回收: 汞銀及其它金屬等。 2.有機溶劑之回收再利用: 回收充當燃料，或經 萃取蒸餾分餾等技術，加以回收再利用。 3. 交換再利用。
製程減廢與資源化的策略 • 新技術的開發 • 製程操作條件的改進 • 嚴格的生產管理系統的建立 符合ISO 9001 • 環境管理系統之建立 符合ISO14000 • 企業形象的建立 • 企業的永續發展
Homework 針對杜邦公司所提出之減廢手段“五R”，請試由一般工業程序或日常生活分別舉例說明。內容以A4紙2頁為原則(每頁約 600字)。
