專題研究報告

1. 崑 山 科 技 大 學 Kun Shan University 專題研究報告 環 境 工 程 系 Department of Environmental Engineer 以UASB反應器處理染整廢水 指導老師：林龍富 副教授 班級 : 四環四A 學生：吳宇晴 楊千鈺

2. 摘 要 • 由於染整的過程中添加了許多染料、染劑等化合物，使廢水含有高濃度的有機物，如果直接排放，不但不符合法規，也將對環境帶來嚴重的破壞。UASB處理程序是近代廢水厭氣處理技術發展過程中，最具代表性的一項技術。 • 本研究是利用UASB 處理染整廢水，探討其污水中COD、SS之去除效應。

3. 摘 要 • 當UASB反應器之水力負荷控制為1.3、2.0及3.5L/d時，其水力停留時間為210.46、136.8及78.17hrs；有機負荷率分別為0.080、0.123及0.215kgCOD/m3-d。 • 研究結果顯示UASB的平均出流水值：總COD 454.2 mg/L、溶解性COD 374.2 mg/L 、懸浮固體物(SS) 27 mg/L，去除率最高可達到77％，主要的影響因素是溫度，其去除率是超出預期的，經由系統處理後，可使放流水達到最佳處理效果。

4. 目 錄 • 第一章 前言 • 第二章 文獻回顧 • 第三章 研究方法 • 第四章 結果與討論 • 第五章 結論 • 第六章 參考文獻

5. 前 言 研究動機 • 因為景氣回升，所以紡織廠的訂單增多，由於原本是採用喜氣法處理，但能源消耗及剩餘污泥量都比厭氧處理法大，所以才委託我們幫忙研究處理。 UASB是屬於高效率的厭氧生物法，反應槽內部須放置流動顆粒介質，而是藉由生物污泥自身的機能，形成濃度極高且沉降性良好的顆粒化污泥，藉由污泥顆粒的表面積，可有效地與進流的廢水基質充分接觸。

6. 前 言 研究目的 • 本研究擬在無控溫之情況下操作，藉由改變水力負荷，以控制水利停留時間（Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ,HRT），探討ＵＡＳＢ反應器隊有機物去除之效能。

7. 文 獻 回 顧 • 「染整」係將紡織品以物理、化學方式處理，經適當的前處理（退漿、精練、漂白等）、染色、印花及整理加工，賦予紡織產品特殊的機能性功能（如防水、透氣、防火、抗菌等），為紡織工業中不可或缺的一環。 • 染整技術是一種高複雜性之加工技術，染整業也可以稱為高科技傳統產業，它利用許多高精密度設備來從事生產，同時由於其勞力密集、加工製程長、用水量大、污染量大等特性，使得生產及維護成本居高不下。

8. 文 獻 回 顧 • 染整產業用水量大、製程複雜、多變化；染料、助劑及樹脂種類多，故染整廢水的水質也相當複雜，業者需建立一套經濟又符合法規可行的廢水處理設備，又可回收水再利用，因此生產成本相對提高。故目前染整業為符合國內環保需求及國際紡織品環保性檢驗之標準，逐步淘汰高污染原物料，並由製程配方條件合理化著手，以綠色設計、清潔生產之方式，以達到減少製程用水量及降低廢水處理成本之目標。(經濟部中小企業處，2006)

9. 文 獻 回 顧 染整廢水的特性 • 依據89 年台灣地區工廠用水查核調查結果分析，紡織業在水源供給來源仍是以地下水為主自來水為輔 • 在染色加工中，精鍊、漂白、染色、加工等各種工程以及鍋爐等常須耗用大量的水資源。水質對於製品的品質與鍋爐的機能，將有極大的影響。染整業主要用水來源為地下水及自來水等。普通地下水是利用地表下深度在100 公尺以上地層中之水。但因溶有地層成分，含有Ca2+、Mg2+及Fe2+等成分，這些成分之含量因地域而有差別，水位特別低時，亦可能增加這些成分的含量。而自來水即地下水或地表水淨化殺菌後之水，因之雖然不純物的含量較少，但做為染色用水較不符合經濟效益。

10. 文 獻 回 顧 • 不同染整廠用水量差異極大，整體考量染整廠用水特性，染整廠主要用水包括三大部分 第一、染整過程中前處理（退漿、精練、漂白）、染色、整理 工程用水量 第二、前項工程進行中機器設備，降溫使用之冷卻水、冷凝水 和鍋爐製造蒸汽產生冷凝水 第三、公共區空調用水。 • 一般染整廢水為高溫及高pH 值，但亦有部份廢水因為使用酸性染料及助劑至產生低pH值之廢水；一般染整製程高濃度之廢水多來自於精鍊漂白及染色後之第一缸廢液或出現於樹脂之槽底液中，其餘清洗廢水污染濃度較低。由此可見，不同製程之染整廢水若欲符合相同之放流水管制標準，則需使用不同之處理技術。(經建會-中小企業工業廢水回收輔導計畫，2004)

11. 文 獻 回 顧 • UASB反應槽發展沿革與應用 荷蘭農業大學 拉丁格(Lettinga)等教授於1971年開始研究以UASB法處理有機廢水。根據文獻指出，上流式厭氧填充床為UASB的前身。 UASB處理槽主要由四個部份構成，(1)進流水分佈裝置，(2)污泥床， (3)污泥毯，(4)氣固液分離裝置。

12. 文 獻 回 顧 • 污泥床是沈澱在處理槽底部的一層濃厚污泥顆粒，而污泥毯則為污泥床上方與厭氣反應所產生的氣體混 合之懸浮污泥部份。進入處理槽的廢水在污泥床和污泥毯區 被厭氣分解，產生的氣體會隨著污泥上浮，在氣固液分離區分別被導引，氣體收集並排出槽外，而懸浮污泥則在水流較穩定的區域沈澱回到處理槽中，出流水則排出槽外。

13. 研 究 方 法 實驗設備 • 本研究實驗系統，主要有一座UASB反應器、兩部蠕動幫浦、一部沉水幫浦所組成 • 反應器為壓克力材質，內徑12 cm、高101 cm、有效體積為11.4 L。

14. 研 究 方 法 • 反應器上部設置固、液、氣三相分離系統並設有上層液迴流系統及六個等距離採樣口，以便取樣，反應器設計示意圖如圖所示

15. 研 究 方 法 實驗分析方法 • 水質分析項目包括：pH 值、總化學需氧量(COD)、溶解性化學需氧量(SCOD)、懸浮固體(TSS) • 均依據環保署公告之水質檢測及樣品保存方法分析及保存樣品

16. 結 果 與 討 論 • 在試驗期間，CODt處理效果，如下圖所示 • 總去除率66％

17. 結 果 與 討 論 • CODs處理效果

18. 結 果 與 討 論 • 懸浮固體物(ss)處理效果

19. 結 果 與 討 論 • 10月25號 進流最低轉速1.3 ml/min啟動 • 11月2號加入另一桶染整廢水 • 11月22號 進流關掉 • 11月25號開啟 • 12月10號 16:40 2.0 ml/min 加入新廢水 • 1月4號 進流關掉 • 1月5號開啟加入新的廢水 • 1月10號加入新的廢水 • 1月20號加入新的廢水

20. 結 論 • 本研究是利用上流式厭氧污泥床(UASB)反應系統，處理染整廢水，探討本系統對污水中COD、SS知去除效應。 • 本研究結果顯示，反應器之操作效能均以夏季最高，冬季最低，建議UASB 反應器宜設置保溫或恆溫系統，以提升反應器處裡效能。

21. 參 考 文 獻 • 活性污泥系統處理染整廢水1.化學混凝做為活性污泥系統前處理或後處理之功能比較2.操作溫度對活性污泥系統之影響(郭志豪，1989) • FENTON程序改善染整廢水有機物特性之研究(陳宇陽，2001) • 以次氯酸去除染整廢水色度之反應動力學研究(甘佳欣，2002) • 以旋轉填充槽進行臭氧化處理染料與染整廢水之研究(楊伊萍，2003) • UASB 生物處理方法與應用(工研院 能環所，2009) • 以上流式厭氧污泥床處理養豬廢水之甲烷產能評估(黃慶昌，2010)