1、1,台灣自來水公司第七區管理處,台灣自來水公司,高級淨水場慨述,什麼是高級淨水處理,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，例如歐美為Advanced Treatment或Special Treatment，日本稱為高度處理，中國大陸稱為深度處理，國內慣用之高級處理名稱源起於歐美常用之Advanced Treatment，係相對應於傳統處理而言。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、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。,為何要高級淨水處理,去除傳統處理無法有效去除之溶解性有機物及無機物減少加氯消毒產生之
2、致癌物質三鹵甲烷(THMs)之危害滿足民眾對自來水在口感、味覺等適飲性之品質要求因應未來日趨嚴格之飲用水水質標準,高級淨水處理流程,原水前臭氧(Preozonation) 混凝沉澱 軟化(Softing)過濾後臭氧(Postozonation) 活性碳吸附(Active Carbon)消毒供水 原水臭氧(Preozonation)混凝沉澱過濾MF薄膜(Microfiltration) NF薄膜(Nanofiltration) 消毒 供水,高級淨水場處理系統流程,功能: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
3、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,沉澱的原理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，在重力影響下，質量密度較高(相對於周圍液體)之顆
4、粒會向下移動(沉澱) 。反之，較低質量密度之顆粒則會向上移動(浮除)。因此，水中之懸浮顆粒乃形成水面之浮渣及池底之污泥而與水分離，水乃趨於澄清。,上浮,下沉,t,t 0,T,浮渣,澄清液,污泥,沉澱的原理,沉澱,矩形傾斜管沉澱池,膠凝沉澱池Pulsatube,過濾之目的,FILTRATE,過濾為一種固液分離之單元操作 原水通過多孔濾料介質，以去除微細懸浮顆粒 .,快濾池反沖洗,水頭損失持續增加，過濾困難，過濾水質惡化,反沖洗 ( BACKWASH),反沖洗砂（空氣逆洗）,反沖洗砂（反沖水逆洗開始）,反沖洗砂（逆洗完成）,快濾池,臭氧氧化,臭氧是最強之氧化劑之一，具消毒、氧化及分解有機物能力。可
5、殺菌、去除原水中色度及臭味、氧化鐵及錳、促進混凝效果，並增進粒狀活性碳吸附污染物之功能。可減少因加氯消毒所產生之三鹵甲烷THMs。,O2,O3,臭氧產生器,Coolant,Ground Electrode,Discharge Gap,Dielectric,High Voltage Electrode,臭氧處理設備,後臭氧功能去除溶解性有機物(殘餘水中微量的農藥 、酚類、清潔劑)，可降低致癌物成份。 降低加氯消毒副產物之生成，可降低致 癌物成份。,前臭氧功能去除藻類氧化有機物去除 臭味與色度增進沉澱效果,臭氧產生系統,臭氧系統概述臭氧產生系統臭氧接觸系統臭氧破壞系統臭氧處理實例,高級淨水場臭氧系
6、統報告,進料氣體系統,臭氧產生機,臭氧接觸系統,臭氧破壞系統,冷卻水出,冷卻水進,(Pressure Swing Absorption / Vacuum Swing Absorption),液氧,進流,處理水出流,排氣,氧器製造系統,壓力擺盪吸收法/真空擺盪吸收法,一、臭氧系統概述,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，氧原子再和氧分子結合形成臭氧分子 3O2 2O3-,( DC3300V),二、臭氧產生系統-原理,臭氧產生機共有4組，每組臭氧機有848支 誘電管臭氧產生機濃度:10%O3產量: 32 Kg/每台/Hr臭氧系統耗電量:1012 Kw / kgO3 (
7、冷卻水溫度25),臭氧產生系統-設備數量,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。其次是以臭氧先行分解成自由基， 再以自由基形間接反應， 最主要 為氫氧自由基(OH.) 。,臭氧處理設備,臭氧產生系統-設備,冷卻水接地電極放電間隙誘電管高壓電極,臭氧產生系統-臭氧產生機,臭氧產生系統-臭氧產生機構造,臭氧產生系統-誘電管,臭氧產生系統-誘電管之電暈放電,三、臭氧接觸系統-流程,臭氧進流管線,臭氧接觸系統-進流管線程,臭氧進流,進流水,出流水,餘臭氧至臭氧破壞系統,臭氧接觸系統-散氣盤,Electrical heating,Catalyst,Blower,Off gas,0.1
8、ppm O3,Vent gas,20 C,50-60C,(Catalytic ozone destructor),電熱氣,殘餘臭氧,尾氣,鼓風機,觸媒催化劑,四、臭氧破壞系統-觸媒式破壞器,臭氧破壞系統-破壞設備,1906 年法國設立全球第一座臭氧淨水廠,1937年美國出現第一座使用臭氧處理游泳池,1940年美國首度使用臭氧淨水處理。,1975 年全美超過 1000 臭氧除臭裝置被安裝在污水處理場。,1840年臭氧被發現,1840,1860,1880,1900,1920,1940,1960,1980,2000,2020,1982 年瓶裝水開始使用臭氧殺菌。 1984 年所有奧運之競賽泳池全部以
9、臭氧處理。,1989 年美國環保署頒布地表水處理法規納入臭氧殺菌CT值範。,2000 年全美約有300座自來水廠使用臭氧輔助處理水質,臭氧在國外淨水及廢水上技術應用純熟臭氧在國內淨水及廢水上技術已逐漸被應用,五、臭氧處理實例-技術發展,美國隱孢子蟲事件1983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,隱孢子蟲,處理對策過濾：濁度 1min,傳統採用氯氣殺菌對隱孢子蟲無效,Lake Mead The Afred Merritt SmithWa
10、ter Treatment Facility (640mgd)臭氧前處理設施,臭氧處理實例- 他山之石(美國),結晶軟化,反應槽中加入矽砂使呈流體化方式。加入鹼劑(如NaOH、Ca(OH)2)，控制槽中pH值達8.510.8，使形成CaCO3結晶附著在矽砂上，達到去除硬度之目的。基本反應： OH- + HCO3- CO32- H2O Ca2+ + CO32- CaCO3(S),結晶軟化功能降低水中鈣、鎂硬度，減少水垢及改善口感。,石英砂晶種,碳酸鈣結晶物,石英砂晶種,軟化水,結晶粒排出,鹼 劑,高硬度處理水,結晶軟化的原理利用碳酸鈣具有低溶解性的特性，在原水中加入鹼液形成不溶解碳酸鈣，使其結晶
11、附著在軟化器的石英砂晶種上，達到去除水中硬度的目的。,結晶軟化處理程序,結晶軟化處理設備,(如何軟化水質),高級淨水場軟化目標,軟化目標 - 降低總硬度至150 mg/l as CaCO3 以下。原水硬度變化介於 160 至 300 mg/l as CaCO3, 平均值約 228 mg/l as CaCO3。鈣 與 總硬度之比率約為 60 %.故只需將鈣移除即可達成目標。依據下列公式, 加鹼液於水中即可生成固態碳酸鈣結晶 :,(如何軟化水質),氫氧化鈉48 tons/day55 mg/l種 砂2.8 tons/day,結晶顆粒45.5 tons/day,405 000 m3/d,回收至鋼鐵廠使
12、用,添加物,副產物,軟化,高級淨水場結晶軟化原理,(如何軟化水質),鹼 劑,高硬度原水,石英砂輸入,低硬度處理水,結晶粒排出,高級淨水場結晶軟化處理,結晶軟化優點:取代傳統沉澱處理四個程序：快混、膠凝、沉澱與污泥脫水，簡化成一個程序。反應速率快、去除效率高、投資成本少、能源消耗低、可自動化控制減少人力。佔地面積小、操作簡單。,高度6 m,高級淨水場結晶軟化處理,高度6 m,流體化顆粒0.22.0 mm,排出結晶粒0.22.0 mm,碳酸鈣結晶層,石英砂擔體(種砂),軟水出流,活性碳吸附,可分為粉狀活性碳及粒狀活性碳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，而加以吸附去除粒狀
13、活性碳吸附槽之前可搭配臭氧變成生物活性碳，延長使用壽命及降低成本,生物活性碳濾床,利用處理之進流水，使活性碳床漸漸附著生長微生物，藉由此達到濾床吸附及微生物分解水中有機物之功效，稱為生物活性碳。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。,生物活性碳功能去除水中生物可分解性的有機物減低加氯量去除引發臭味之物質或其他微量污染物改善飲用水口感,生物活性碳處理設備,生物活性碳處理程序,生物活性碳系統說明 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多孔性且具有廣大表面積之優良吸附劑。活性碳床不僅有污染物吸附作用，而且具有生物分解能力，因此稱為生物活性碳濾床（BAC）。,
14、薄膜處理,薄膜處理係藉由孔隙甚為細小之薄膜，在施以壓力之情形下，將水中雜質強制分離之方法。依孔隙大小可分為MF(細微過濾1-0.1m)、UF(超微過濾0.1-0.01m)、NF(極微過濾0.01-0.001m)、RO(逆滲透0.001m)等多種，可適用不同用途。NF對二價金屬離子如鈣、鎂等水中硬度成份，具有90%以上之去除率(但對於一價金屬離子如鈉、氯之去除效果不佳)，故近年來發展成為可供硬水軟化之技術。,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
15、床(下層),結晶軟化槽,快濾池D,澄清湖高級淨水場鳥瞰圖,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 報 結 束敬 請 指 教,
