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台灣高科技產業的新希望 南部科學工業園區

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台灣高科技產業的新希望 南部科學工業園區 - PowerPoint PPT Presentation


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行政院國家科學委員會. 100 年度自 行研究計畫. 台灣高科技產業的新希望 南部科學工業園區. 南科園區事業廢水特定成分 銦、鉬、鎵特性研究暨因應策略研訂. 95.07.17. 研究人員:郭本正、郭崇文. 101 年 5 月. 簡報大綱. 壹、計畫緣起及目的 貳、園區產業廢水特性 參、研究內容與設備 肆、結果與討論 伍、結論與建議. 壹 、 計畫緣起及目的. 計畫緣起 科學園區光電產業及半導體產業快速發展 ,相關原物料及化學品眾多複雜,相關排放廢水特定成份對環境可能衝擊影響,應管制減量。

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行政院國家科學委員會

100年度自行研究計畫

台灣高科技產業的新希望南部科學工業園區

南科園區事業廢水特定成分

銦、鉬、鎵特性研究暨因應策略研訂

95.07.17

研究人員:郭本正、郭崇文

101 年 5 月

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簡報大綱

壹、計畫緣起及目的

貳、園區產業廢水特性

參、研究內容與設備

肆、結果與討論

伍、結論與建議

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壹、計畫緣起及目的
  • 計畫緣起
    • 科學園區光電產業及半導體產業快速發展,相關原物料及化學品眾多複雜,相關排放廢水特定成份對環境可能衝擊影響,應管制減量。
    • 環保署基於污染預防及風險管理,推動放流水新增管制標準,增加銦、鉬、鎵等三項新興產業特殊重金屬管制,需研究因應。
    • 現有產業調查指出光電產業排水含有銦、鉬、鎵成分,需進行園區銦、鉬、鎵來源調查及特性研究,掌握污染來源及研擬管制策略。
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壹、計畫緣起及目的
  • 計畫目的
    • 建構園區產業銦、鉬、鎵貢獻度分佈,並提供試驗結果給園區廠商參考,協助廠商選擇最佳化操作方案來進行銦、鉬、鎵減量處理。
    • 探討污水廠現有銦、鉬、鎵處理單元(化學混凝沉澱系統)最佳操作條件,以供建立污水廠緊急應變機制。
    • 研擬園區銦、鉬、鎵管制策略,最終達到確保污水廠放流水質符合標準目的並減輕環境水體負荷。
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貳、園區產業廢水特性

  • 園區含銦、鉬、鎵產業製程廢水特性分析
  • TFT-LCD產業製程使用含銦、鉬原物料,排放水質銦、鉬濃度較高
  • LED產業製程使用含鎵、銦原物料,排放水質鎵、銦濃度較高
  • 半導體產業排放水質亦含有低濃度之銦、鉬、鎵
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污水廠進流廢水化學混凝沉降去除銦、鉬、鎵試驗污水廠進流廢水化學混凝沉降去除銦、鉬、鎵試驗

鋁鹽

(PAC)

鐵鹽

(氯化鐵)

調整不同pH值

(pH:6、7、8、9)

調整不同pH值

(pH:6、7、8、9)

調整加藥劑量

調整加藥劑量

最佳化操作參數

(pH、混凝劑種類及加藥量)

園區事業廢水化學混凝沉降

去除銦、鉬、鎵試驗

LED廢水

(含鎵廢水)

TFT-LCD廢水

(含鉬廢水)

鋁鹽

PAC(10%Al2O3)

鐵鹽

氯化鐵(39%Fe2O3)

調整加藥劑量

調整pH值

(pH:6、7、8)

最佳化學混凝加藥量

參、研究方法及實驗設備

  • 研究方法

▲污水廠進流廢水化學沉降實驗流程

▲園區事業廢水化學沉降實驗流程

  • 研訂南科園區對事業排水之銦、鉬、鎵因應方案及緊急應變策略
  • 建立南科園區事業排水銦、鉬、鎵管理機制,維持園區污水廠正常穩定操作
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參、研究方法及實驗設備

  • 實驗設備

▲瓶杯試驗器

▲感應耦合電漿原子發射光譜

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肆、結果與討論

  • 園區各產業銦、鉬、鎵濃度及貢獻度

▲園區各產業銦貢獻比例圖

▲園區各產業鉬貢獻比例圖

▲園區各產業鎵貢獻比例圖

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肆、結果與討論

  • 廠商排放特性分析
    • 銦排放特性
    • TFT-LCD及LED廠商排水平均值均低於0.1mg/L
    • 廠商可採均流混合排放
    • 鉬排放特性
      • TFT-LCD局部廠商均值高於0.6mg/L
      • 廠商需進行相關減量工作
      • 鎵排放特性
      • LED局部廠商均值高於0.1mg/L
      • 廠商需進行相關減量工作

▲TFT-LCD及LED排放水質銦濃度範圍

▲TFT-LCD排放水質 鉬濃度範圍

▲LED排放水質鎵濃度範圍

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肆、結果與討論

  • 100年園區污水廠銦、鉬、鎵處理及排放情況說明
  • 污水處理廠檢測分析
  • 100年1~10月平均處理水量: 74,305CMD
  • 化學處理單元操作參數
    • 10 % PAC加藥量:150mg/L
    • 助凝劑加藥量:2mg/L
  • 處理效率統計
  • 統計100年1~10月銦平均去除率為27.0% 、鎵平均去除率為33.3% ,對鉬則不具處理效果,平均去除率僅為2.4%。
  • 分析園區以鉬排放量最大,為園區未來管制重點。
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肆、結果與討論

  • 化學混凝程序對污水廠進流水銦、鉬、鎵去除試驗
  • 最佳pH值探討(PAC)
  • 設定條件
    • PAC:250mg/L
    • 助凝劑:2mg/L
    • 調整pH=6.0、7.0、8.0、9.0
    • 混凝沉降實驗結果
    • 銦濃度為0.0122mg/L,在 pH=8.0時,銦去除率較佳為43.2%。
    • 鉬濃度為0.4690mg/L,在pH=6.0~9.0範圍時,鉬去除效果均不理想,在pH=7.0時鉬去除率最高僅為3.6%。
    • 鎵濃度為0.0311mg/L,在pH=6.0時,鎵去除率較佳為85.4%
    • 考量處理後水質須符合放流水標準,同時為減少酸鹼調整藥劑量,本研究設定pH值為7.0進行後續不同加藥劑量之試驗。
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肆、結果與討論

  • 化學混凝程序對污水廠進流水銦、鉬、鎵去除試驗
  • 最佳混凝劑量探討(PAC)
    • 設定條件
    • 設定pH=7.0
    • 調整PAC加藥量:
    • 混凝沉降實驗結果

效果不佳

原水濃度

差異較大

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肆、結果與討論

  • 化學混凝程序對污水廠進流水銦、鉬、鎵去除試驗
  • 最佳pH值探討(氯化鐵)
  • 設定條件
    • 氯化鐵:800mg/L
    • 助凝劑:2mg/L
    • 調整pH=6.0、7.0、8.0、9.0
    • 混凝沉降實驗結果
    • 銦濃度為0.0153mg/L,在pH=7.0時,銦去除率較佳為19.5%,隨著pH值變化,銦去除效果均有較低情事。
    • 鉬濃度為0.2837mg/L,在pH=6.0時,鉬去除效果較佳為54.6%,隨著pH值上升,鉬去除效果會有下降趨勢。
    • 鎵濃度為0.0098mg/L,在pH=7.0時,鎵去除率較佳為42.9%,其餘pH值變化,銦去除效果均有較低情事。
    • 考量處理後水質須符合放流水標準,同時為減少酸鹼調整藥劑量,本研究設定pH值為7.0進行後續不同加藥劑量之試驗。
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肆、結果與討論

  • 化學混凝程序對污水廠進流水銦、鉬、鎵去除試驗
  • 最佳混凝劑量探討(氯化鐵)
    • 設定條件
    • 設定pH=7.0
    • 調整氯化鐵加藥量
    • 混凝沉降實驗結果
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肆、結果與討論

  • 化學混凝程序去除銦、鉬、鎵之成本分析(污水廠)
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肆、結果與討論

  • 事業廢水銦、鉬、鎵化學混凝程序試驗
  • 化學混凝程序對TFT-LCD廠商含鉬廢水去除試驗
  • 設定條件(混凝劑為氯化鐵)
  • 廢水來源:廠商蝕刻製程稀排含鉬廢水(鉬:8.999mg/L)
  • 調整pH=6.0 、7.0 、8.0
  • 調整氯化鐵加藥量:400~2,400mg/L
  • 混凝沉降實驗結果與討論
  • 不同pH條件下試驗結果均呈現隨著加藥量上升,可提高鉬去除效果。
  • 在pH=7.0條件,加藥量增加已達2,400mg/L,鉬去除率最佳仍僅38.3% ,鉬去除效果並不理想。
  • ▲不同pH及加藥量鉬去除率變化圖

高磷酸塩耗用FeCl3,減少鉬去除效果

  • 註:使用氯化鐵35.2%去除率,估算每噸廢水之操作成本增加約22.7元,不合經濟效益。
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肆、結果與討論

  • 事業廢水銦、鉬、鎵化學混凝程序試驗
  • 化學混凝程序對LED廠商含鎵廢水去除試驗
  • 設定條件(混凝劑為PAC)
  • 廢水來源:廠商混合之酸鹼調勻池含鎵廢水 (鎵:0.278mg/L)
  • 設定pH=7.0
  • 調整PAC加藥量:50~300mg/L
  • 混凝沉降實驗結果與討論
  • 加藥量為100mg/L時,鎵去除率均可達到95%以
  • 上,隨著加藥量增加,鎵去除效果無明顯上升情形。
  • ▲不同加藥量鎵去除率變化圖
  • LED含鎵廢水使用PAC為混凝劑時,在PAC加藥量
  • 為50mg/L時,去除率可達到96.7 % ,每噸廢水增加之成本約0.6元。
  • 使用PAC去除鎵具有較佳之處理效果,且增加之加藥成本及污泥清運
  • 費用尚屬合理,故使用化學混凝程序處理鎵廢水合宜。
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伍、結論及建議

  • 化學混凝程序對銦、鉬、鎵去除功能試驗結果
    • 污水廠進流廢水混凝試驗最佳條件

去除效果不佳

  • TFT-LCD及LED廠商廢水混凝試驗最佳條件

建議使用離子交換樹脂濃縮回收處理

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伍、結論及建議

  • 管制策略研擬
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伍、結論及建議

  • 建議事項
  • 檢討園區污水下水道容許標準暨收費標準之管制項目,研議增訂銦、 鉬、 鎵納管及異常收費標準。
  • 建立污水廠緊急應變機制,若遇緊急狀況可迅速調整加藥量來因應,達到確保污水廠放流水100%符合標準。
  • 本次研究主要以園區排放現況研訂因應對策,建議未來研究方向:
  • 添加調配不同濃度廢水進行化學混凝研究,並探討銦、鉬、鎵去除機制。
  • 低濃度銦、鉬、鎵經加藥混凝沉澱產生之污泥,後續相關累積及溶出情況,是否會造成環境生態之有害影響。
slide21

報告完畢

敬請指教