跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(54.224.133.198) 您好!臺灣時間:2022/01/29 20:37
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

: 
twitterline
研究生:林文麒
研究生(外文):Wen-Chi Lin
論文名稱:極微濾薄膜處理程序在台灣自來水淨水廠之適用性與成本分析之研究
論文名稱(外文):Suitability and Cost of Nanofiltration Membrane Process in Drinking Water Treatment Plants in Taiwan
指導教授:陳重男陳重男引用關係
指導教授(外文):Jong-Nan Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:環境工程所
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
中文關鍵詞:極微濾薄膜台灣自來水淨水廠適用性藍氏飽和指標分流處理成本
外文關鍵詞:NanofiltrationDrinking Water Treatment Plants in TaiwansuitabilityLSIbypass treatmentcost
相關次數:
  • 被引用被引用:4
  • 點閱點閱:811
  • 評分評分:
  • 下載下載:167
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:1
近年來,由於社會大眾對於飲用水水質的要求逐漸提升與相關法規標準的日趨嚴格,台灣現有水處理廠之更新、升級已到刻不容緩的地步,因此本研究擬應用極微濾薄膜在台灣自來水淨水工程上,針對國內各中、小型水廠之水質資料進行調查與研究,建立極微濾薄膜實廠化適用水質之基本資料,提出台灣省各水廠使用極微濾薄膜水處理系統的建議。同時配合商業上可使用之軟體進行基本設計與初設成本評估,並累積實驗室與模型廠薄膜長期操作之數據,進行操作及維護成本之分析。
分析台灣省自來水公司各區處淨水廠之水質飽和特性,北區淨水廠之原水水質具有腐蝕的傾向,適合當作薄膜程序之低化學積垢潛能進流水,南區與東區淨水廠之原水則易造成薄膜表面碳酸鈣沈積發生,需增加化學性前處理進行調理才能適用。考量薄膜處理程序之前處理成本,北區與少數特殊之南區水廠濁度較高,故其物理性前處理成本較高,而南區與東區之水廠藍氏飽合指數較高,故其化學性前處理成本較高。NF薄膜程序通常需考量合適之前處理、藥洗程序與廢液處理。針對新竹第一淨水廠水質與設備,建議採用混合比為4的分流處理方式混合後出水,而薄膜系統回收率85 %,產水5000噸、12500噸、25000噸水廠之極微濾薄膜處理程序成本,分別為5.11元/m3’、3.99元/m3’、3.78元/m3,每單位水量之處理水價已相當合理,且符合第三階段飲用水標準。發現當混合比大於4時,加上現行水價成本,其總處理水價約可維持在15元/m3左右。從增建薄膜處理程序之成本觀點來看,北區與東區水廠因水質較佳,故增建極微濾薄膜處理程序之成本較低;而南區與部分中區之水廠因水質較差,故其增建極微濾薄膜處理程序成本就相對較高。
As the levels of drinking water regulation is getting more and more stringent, the update of drinking water treatment plants in Taiwan is becoming necessary. This study focus on NF membrane treatment process applied in drinking water treatment plants in Taiwan. We investigate raw drinking water quality in small or middle-sized drinking water treatment plants in Taiwan and bring up some suggestion that about suitable membrane treatment raw water quality information. Furthermore, we apply previous investigation and use membrane treatment plant design software to estimate that NF membrane treatment plant’s capital cost and Q&M cost.
Analysing LSI variation for drinking water treatment plants in Taiwan showed that these raw water in drinking water treatment plants in the northern Taiwan region have corrodible tendency and are suitable for NF membrane treatment raw water, but those raw water in drinking water treatment plants in the Southern Taiwan region are easy to deposit CaCO3 and must to step up additional chemical-pretreatment equipment. because these raw water in drinking water treatment plants in the North Taiwan region and those raw water in several special plants in the South Taiwan region that have high turbidity; they need higher physical-pretreatment cost. these raw water in drinking water treatment plants in South Taiwan region and those raw water in several special plants in East Taiwan region that have high LSI value, so they need higher chemical-pretreatment cost. A full-scale NF membrane treatment plant usually contains suitable pretreatment segment, chemical cleaning membrane element segment, and concentrate disposal segment. According to water quality in HSINCHU area, we suggest that suitable mix ratio=4(filtrate and permeate), recovery=85%(permeate), and the reasonable cost per m3 product water for 5000 m3,12500 m3 and 2500 m3 NF membrane plant is 5.11, 3.99 and 3.78 dollars/m3 respectively. When the mix ratio is more than 4, the total unit water treatment cost (NF treatment cost and conventional treatment cost) are approximately 15 dollars/m3.
Conventional treatment process combined with NF membrane treatment process is a suitable and low cost advanced treatment process for drinking water treatment. According to cost-benefit for NF membrane, the result showed that building NF membrane plant in the northern Taiwan region or eastern Taiwan region is higher cost-benefit, but building NF membrane plant in the southern Taiwan region or midst Taiwan region is lower cost-benefit.
目 錄
中文摘要
英文摘要
目錄………………….………………………………………………………..Ⅰ
表目錄………….……………………………………………………………..Ⅲ
圖目錄…….…………………………………………………………………..Ⅴ
第一章 前言 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究目的與內容 4
第二章 文獻回顧 6
2.1 淨水程序 6
2.1.1 傳統處理程序 6
2.1.2 高級處理程序 7
2.2 新處理技術極微濾薄膜法(NF) 14
2.2.1 薄膜法之原理與特性 15
2.2.2 極微濾薄膜之處理效能 17
2.3 極微濾薄膜法之操作、維護與清洗 24
2.3.1 美國Dow Chemical Co.的經驗及建議 26
2.3.2 美國Osmonics的經驗及建議 28
2.4 國外相關薄膜軟化廠之成本設計調查 29
第三章 實驗系統設計、方法與設備 37
3.1 研究架構及內容 37
3.2 實驗設備 38
3.2.1 模型廠(Pilot Plant)薄膜系統設計設備 38
3.2.2 小套薄膜積垢測試模組 44
3.2.3 實驗器材 44
3.2.4 實驗藥品 45
3.3 實驗方法 48
3.3.1 水質分析方法 48
3.3.1.1 色度 49
3.3.1.2 濁度 49
3.3.1.3 鹼度 49
3.3.1.4 UV254 50
3.3.1.5 非揮發性溶解性有機碳(NPDOC) 50
3.3.1.6 pH值及導電度(Conductivity) 51
3.3.1.7 污泥密度指數SDI(Silt Density Index) 51
3.4 模擬軟體簡介 54
第四章 結果與討論 61
4.1 台灣地區極微濾薄膜程序水廠適用性研究 61
4.1.1 國內各水廠水質調查與分析 61
4.1.2 水廠原水水質積垢特性分析 69
4.1.3 台灣省自來水公司增建薄膜程序之建議 77
4.2 新竹第一淨水廠極微濾薄膜處理程序試驗結果 80
4.2.1 前處理適用性探討 80
4.2.1.1 5 μm與10 μm+1 μm孔徑之預濾前處理之比較 82
4.2.1.2 各種前處理適用性之整理 85
4.2.2 薄膜本體之操作與維護 89
4.2.2.1 自動化水洗膜體之必要性 89
4.2.2.2 藥洗膜體方式探討 89
4.2.2.3 藥洗回復率單元 91
4.2.2.4 各段水質傳係數(MTCw)與清洗頻率(C.F) 93
4.2.2.5 薄膜的保存 101
4.2.3 廢液處置 102
4.2.4 清水水質穩定度的恢復 105
4.3 極微濾薄膜處理程序設計與經濟可行性評估 107
4.3.1 原水供應水質與前處理 107
4.3.2 極微濾薄膜處理程序之設計 110
4.3.3 處理水水質目標 113
4.3.4 極微濾薄膜處理程序設計說明 115
4.3.4.1 薄膜程序之前處理 115
4.3.4.2 薄膜主體部分 116
4.3.4.3 供水5000噸水廠極微濾薄膜處理程序設計案例 120
4.3.4.4 供水12500噸水廠極微濾薄膜處理程序設計案例 129
4.3.4.5 供水25000噸水廠極微濾薄膜處理程序設計案例 138
4.3.5 成本推估整理 147
4.4 成本分析 149
第五章 結論與建議 155
第六章 參考文獻 159
附錄A
附錄B
附錄C
附錄D
1. Collins, M.R et al., (1985), “Removal of Organic Matter in Water Treatment,”Journal of Environmental Engineering ASCE, vol.111,No.6, pp850-864
2. Semnens M.J., and Staples A.B,(1986), “The Nature of Organic Removed During Treatment of Mississippi River Water,” J.AWWA , Vol.80, No.2, pp.76-81.
3. Badcock, D.S. and Singer, P.C., (1979), “Chlorination and Coagulation of Humic and Fulvic Acids,” J.AWWA, Vol.71, No.3, pp.149-152.
4. 葉宣顯、賴文亮、陳振正等,“本省自來水水源中溶解性有機物成份之分析與現有淨水程序對其去除效率之評估”,台灣省自來水公司,中華民國八十七年九月
5. 高肇藩,“給水工程(衛生工程‧自來水篇)’,民國79年9月修訂版
6. 駱上廉、楊萬發,“環境工程(一)自來水工程”,民國86年9月初版
7. 柯澤豪、胡苔莉,中華民國自來水協會,“活性碳纖維使用於自來水淨化處理模型場之工程”,民國85年1月
8. Chrow,K.,and David.M.M., (1977),”Compounds Resistant to Carbon Adsorption in Municipal Waste Treatment”,J.AWWA,Vol.69,No.4, p.555.
9. Rice,G.R. et al., (1981),”Uses of Ozone in Drinking Water Treatment”, J.AWWA,No.1,pp.18-23.
10. Lund,V.,Olmerod,K., (1995),”The Influence of Disinfection Processes on Biofilm Formation in Water Distribution System”,Wat.Res., Vol.29,No.4,pp.1013-1021.
11. Boening,P.H., (1980),”Activated Carbon versus Resin Adsorption of Humic Substances”,J.AWWA,Vol.72,No.1,p.54.
12. Randtke,S.J, (1988),”Organic Contaminant Removal by Coagulation and Related Process Combination’,J.AWWA,Vol.80,No.5,pp.40-56
13. 黃文鑑、葉宣顯,“增強混凝對溶解性有機物去除效率之研究”,第24屆廢水處理技術研討會論文集,國立交通大學環境工程研究所編印,中華民國八十八年十一月
14. LeChavallier, M. W. et al., (1992), “Evaluating the Performance of Biologically Active Rpaid Filters”,Jour. AWWA.,84
15. Dale E. Tooker and Larry B. Robinson, “Nanofiltration as a Post-treatment at a Conventional Water Treatment Plant”, Osmonics Technical paper http://www.osmonics.com/products/Page924.htm
16. 黃汝賢,”硬水軟化之處理技術及處理成本”,台灣自來水股份有限公司委託計劃報告,研究報告第81號,民國78年5月。
17. 楊順豪,“極微濾薄膜法去除水中天然有機物操作效能之探討”,碩士論文,國立交通大學,民國88年6月
18. Edwards, G. A., and Amirtharajah, A., (1985), " Removing Color Caused by Humic Acids ", J.A WWA, Vol. 77 , No. 3, pp. 5 0-62.
19. 林俊德,“極微濾薄膜在自來水淨水工程上之應用”,碩士論文,國立交通大學,民國89年6月
20. 黃財榮,“極微濾薄膜模廠操作與積垢行為之探討”,碩士論文,國立交通大學,民國90年6月
21. Anne Braghetta, Francis A. DiGiano, and William P. Ball, (July 1997), “Nanofiltration of Natural Organic Matter: pH and Ionic Strength Effect”, Journal of Environmental Engineering
22. Nilson, J. A. and DiGiano, F. A., (1996),” Influence of NOM Composition on Nanofiltration,"., J. Am - Wat Works. Assoc, 88(5), 53-66.
23. Taylor J.S.,Hompson D.M.and Carswell J.K., (1987),“Applying membrane processes to groundwater sources for trihalomethane precursors control”, Journal AWWA 79(8),72-82.
24. Tan L.and Sudak R.G., (1992),”Removing color from a groundwater source”, Journal AWWA 84(1),79-87.
25. Laine, J. M., J. G. Jacangelo, E. W. Cummings, K. E. Cams, and J. Mallevialle, (1993) " Influence of Bromide on Low-Pressure Membrane Filtration for Controlling DBPs in Surface Water ", J.A WWA, Vol. 85, No. 6, pp. 87-99.
26. Anseleme, C., Mandra, V., Baudin, I., Jacangelo ,J. G. and Mallevialle, J.,(1993), “Removal of Total Organic Matters and Micropollutants by Membrane Processes in Drinking-Water Treatment”, Water Supply 11, p249-258
27. Fu P.,Ruiz H., Thompson K. and Spangenberg C.(1994)”Selecting membranes for removing NOM and DBP precursors. Journal AWWA 86(12),55-72.
28. Alligeler, S. C.and Summers, R. S., (1995), “Evaluating NF for DBP Control with the RBMST”, Journal AWWA, Volume 87, Issue 3, p87-99
29. Trisha J. Blau, James S.Taylor, Keven E. Morris, and Luke A. Mulford, (December 1992), “DBP Control by Nanofiltration:Cost and Performance”, Journal AWWA, p104-116
30. Lo Tan and Gary L. Amy , (May 1991), “Comparing Ozonation and Membrane Separation for Color Removal and Disinfection By-product Control” , Journal AWWA
31. Agbekodo, K. M, B. Legube, and P. Coté, (1996), “Organics in NF Permeates”, Journal AWWA 88(5), p67-74
32. Andrea A. Randall ,Isabel C. Escober, (1999), “Influence of NF on distribution system biostability” Journal AWWA
33. Rober A.Bergman, (1995),”Membrane Softening versus Lime Softening in Florida : a Cost Comparsion Updat”, Desalination , Vol. 102,pp.11-24.
34. Trisha J. Blau, James S.Taylor, Keven E. Morris, and Luke A. Mulford, “DBP Control by Nanofiltration:Cost and Performance”, Journal AWWADecember 1992, p104-116
35. Claire Ventresque, Greg Turner, and Guy Bablon, (October 1998), “Nanofiltration: from prototype to full scale”, Journal AWWA, Volume 89, Issue 10, p85-76
36. Morin et al., (1994)”Proceeding of IDA Annual Conference”, Desalination 95
37. Abdelkader Gaid, Guy Bablon, Greg Turner, Jacques Franchet, and Jean Christophe Protasis, (1998), “Performance of 3 years’ operation of nanofiltration plants”, Desalination 117, p149-158
38. American Water Works Association, (1999), “Reverse Osmosis and Nanofiltration”, Denver Colo. :AWWA
39. American Water Works Association Research Foundation, Lyonnaise des Eaux, and Water Research Commission of South Africa, (1999), “Water Treatment Membrane Processes”, McGraw-Hill
40. Amy E. Childress and Menachem Elimelech, (1996), “Effect of Solution Chemistry on the Surface Charge of Polymeric Reverse Osmosis and Nanofiltration Membranes”, Journal of Membrane Science 119 253-268
41. Andrew Eaton, February, (1995), “Measuring UV-absorbing Organics: a Standard Method”, Journal AWWA
42. AWWA Research Foundation and American Water Works Association, (1994), “Evaluation of Ultrafiltration Membrane Pretreatment and Nanofiltration of Surface Water”, Denver Colo. :AWWA
43. Aligeler, S. C. and Summers R. S., (1995) Evaluating NF for DBP Control with the RBSMT. J. Am. Wat. Works Assoc, 87(3), 87-99.
44. Luke A. Mulford, James S. Taylor, David M. Nickerson, and Shaio-shing Chen, (June 1999), “NF performance at full and pilot scale”, Journal AWWA, Volume 91, Issue 6, p64-75
45. Seymour S. Kremen and Matt Tanner, (1998), “Siltb Density Indices(SDI), Percent plugging Factor(%PF):Their Relation to Actual Foulant Deposition”, Desalination 119 ,p259-262
46. Technical Support Division Office of Ground Water and Surface Water, U.S.EPA , (April 1996), “ICR Manual for Bench- and Pilot-Scale Treatment Studies”, US EPA, Cincinnati, OH
47. 陳重男、盧明俊、楊順豪、林俊德,“高雄地區自來水淨水場中影響適飲性物質之調查與處理技術之評估(2/2)”,環保署88年度研究報告(EPA-88-U1J1-03-004)
48. 陳重男、盧明俊、林坤道、鄒鄉銘、楊順豪,“高雄地區自來水淨水場中影響適飲性物質之調查與處理技術之評估”,環保署87年度研究報告(EPA-87-E3J1-09-04)
49. 樓基中、謝宗勳、孫英尹,“飲用水中有機物(含揮發性有機物)管制項目及管制標準之合理性分析(II)”,環保署85年度研究報告(EPA-85-J102-09-04)
50. 林財富、傅君彥、廖偉登、洪旭文,“飲用水中有機物(含揮發性有機物)管制項目及管制標準之合理性分析”,環保署86年度研究報告(EPA-86-J102-09-06)
51. 蔣本基、張怡怡、王招安、梁仲暉、林逸彬、簡義紋,“飲用水中微量有機物背景調查及管制標準之研究”,環保署88年度研究報告(EPA-88-U1J1-03-005)
52. 葉宣顯、楊子岳、高山鎮,“桌上型快速薄膜試驗設備評估NF薄膜在表面水處理上之運用”,第24屆廢水處理技術研討會論文集,國立交通大學環境工程研究所編印,中華民國八十八年十一月
53. 羅文偉、李孫榮、張錦松、張錦輝、陳健民、曾如娟譯,“環工單元操作”,高立圖書公司,民國85年6月初版
54. 台灣省自來水股份有限公司, “澄清湖高級淨水處理模型廠試驗研究(第一年)期末報告”,民國88年8月
55. 台灣省自來水股份有限公司, “澄清湖高級淨水處理模型廠試驗研究(第二年)期末報告”,民國89年8月
56. 李丁來,“薄膜技術應用之探討”,中華民國自來水協會,自來水會刊,第15卷,第一期
57. 游惠宋、張王冠、洪仁陽、邵信、邱創汎,“飲用水含氮污染物處理技術(四):薄膜分離除硝酸鹽氮”,中華民國自來水協會,自來水會刊,第17卷,第四期
58. 江弘斌、劉廷政,“各重要國家(組織)與我國飲用水水質標準比較表”,中華民國自來水協會,自來水會刊,第五十三期
59. 陳秋陽、史午康、劉廷政,中華民國自來水協會,“飲用水水質標準總硬度與總溶解固體合宜濃度之研究”,民國88年1月
60. 李漢中,“前處理對逆滲透薄膜積搆指數之影響”,碩士論文,國立台灣大學,民國79年6月
61. 黃文鑑,“有機物在淨水程序中變動之研究”,碩士論文,國立成功大學,民國80年6月
62. 鄭惠澤,“淨水技術對水中有機物之探討”,碩士論文,國立成功大學,民國81年6月
63. 黃文鑑,“混凝、吸附對溶解性有機物去除及受預氯影響之研究”,博士論文,國立成功大學,民國86年6月
64. 詹益欽,“自來水原水中加氯消毒副產物之分析與探討”,碩士論文,國立成功大學,民國81年6月
65. 林坤道,“以極微濾薄膜去除水中硬度及腐植酸之研究”,碩士論文,國立交通大學,民國87年6月
66. 王瓊淑,“淨水前加氯之消毒效率及其對混凝沈澱之影響”,交通大學環工所碩士論文,民國87年6月
67. 藍文賢, “淨水系統對不同分子量消毒副產物前質去除之研究”,台灣大學環工所碩士論文,民國87年6月
68. 楊子岳,“桌上型快速薄膜試驗評估NF薄膜程序在表面水處理上之運用”,碩士論文,國立成功大學,民國88年6月
69. 經濟部水資局,”中華民國臺灣水文年報(1995~2000)”
70. 經濟部工業局,工業污染防制手冊之十八”工業廢水逆滲透處理”民國77年5月
71. 台灣省自來水事業,”85-89統計年報”
72. Sayed Siavash Madaenl , Toraj Mohamamdi b, Mansour Kazemi Moghadam, (2001),” Chemical cleaning of reverse osmosis membranes” Desalination 134 , p77-82
73. 陳重男、倪振鴻、林俊德,” 以單一膜管試驗(SEBST)評估極微濾薄膜處理效能之研究” 廢水研討會論文集, 民國89年
74. 陳重男、倪振鴻、黃財榮,” 極微濾薄膜模廠操作與積垢控制技術之探討”,廢水研討會論文集, 民國90年
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top