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研究生:李曉芬
研究生(外文):HSIAO-FEN LI
論文名稱:高科技產業園區廢水除磷技術操作成本比較分析
論文名稱(外文):The operational cost analysis of phosphorus removal of wastewater in a high-tech industrial park
指導教授:莊順興莊順興引用關係
指導教授(外文):Shun-Hsing Chuang
學位類別:碩士
校院名稱:朝陽科技大學
系所名稱:環境工程與管理系碩士班
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:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:106
中文關鍵詞:硫酸鋁高科技產業生物除磷化學除磷操作成本
外文關鍵詞:high-tech industrial parkoperational costbiological phosphorus removalaluminum sulfatechemical phosphorus removal
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高科技產業為我國重要經濟發展之基礎,尤其光電產業及半導體產業更是其中關鍵產業,電子產業製程中常用磷酸作為各種IC之清洗液,導致高科技產業放流水中磷濃度偏高,易造成水體優養化,故放流水之磷處理已成為高科技產業園區關切之議題。
因此,本研究乃以高科技產業園區污水處理廠進流水之磷酸鹽為研究對象,目的為探討於不同除磷技術(化學及生物)下,將磷酸鹽處理至10、5及2 mg P/L以下時,操作成本與污泥處理之成本比較,此研究分析結果可提供作為高科技產業園區最佳可行控制技術評估之參考。
化學除磷成效部分,依各添加沉降劑(鹼劑、硫酸鋁、多元氯化鋁、硫酸亞鐵及氯化鐵)於磷酸鹽處理至10、5及2 mg P/L條件下,為多元氯化鋁與硫酸鋁除磷效果較佳及最為穩定之沉降劑,除磷之效率為66.9∼97.4%。
依化學沉降除磷之實驗結果,進行分析操作成本(含電力費、藥品費與污泥處置費),分析結果為硫酸鋁沉降劑之操作成本較低;另生物除磷為添加不同碳源(葡萄糖與醋酸)進行比較操作成本,分析結果則為添加葡萄糖成本較低。
綜合上述試算化學除磷與生物除磷之操作成本比較後,為化學除磷技術之操作成本最低,且操作簡易、操作時間較短及處理水質之可靠度較高。
The high-tech industry is important for economy development in our country, especially the photoelectricity and the semiconductor industries. In the electronic industry the phosphorus acid was need a cleaning liquid for IC cleaning.The emission of high effluent always cause the water body eutrophication. Therefore, to reduce herefore puts phosphorus emission is become an important subject of the high-tech industrial park.
This research focus on phosphorus removal of a high-tech industrial park wastewater treatment. The objective is to compare the operational cost and the sludge processing cost of different phosphorus removal processes(chemical and biological). This study can provide for wastewater best available control technology evaluation of a high-tech industrial park.
Chemical phosphorus removal results show that compareing,(sodium hydroxide、aluminum sulfate、poly aluminum chloride、ferrous sulfate and ferric chloride),the poly aluminum chloride and aluminum sulfate demonstrate better to performance on phosphorus removal. The removal efficiency is intherange of 66.9 ~97.4%.
Based on experiment result,of operational cost (includeing electric cost、chemical cost and sludge handling cost),shows that the cost of aluminium sulfate is lowest. In addition, glucose is an effective and economic substrate for .
The comparisons of chemical phosphorus removal and biological phosphorus removal show that the chemical phosphorus control process is better than biological phosphorus removal processs on water quality reliability and operational condition.
目   錄
中文摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目   錄 IV
表 目 錄 VII
圖 目 錄 IX
第一章 前言 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究目的與內容 2
第二章 文獻回顧 3
2.1 高科技產業廢水來源及處理特性 3
2.1.1 光電業廢水來源及處理概況 3
2.1.2 半導體產業廢水來源及處理概況特性 6
2.2 磷的簡介與應用 11
2.2.1 磷之簡介與應用 11
2.2.2 磷於水溶液之狀態 12
2.3 化學沉降除磷技術 15
2.3.1 原理與理論 15
2.3.2 應用程序 16
2.3.3 設計參數 17
2.3.4 操作參數 18
2.4 生物除磷技術 20
2.4.1 原理與理論 20
2.4.2 應用程序 22
2.4.3 設計參數 25
2.4.4 操作參數 28
2.5 整合除磷技術 31
第三章 研究方法與設備 32
3.1 研究架構 32
3.2 實驗材料 34
3.2.1 水樣來源 34
3.2.2 除磷藥劑 34
3.3 實驗方法 37
3.3.1 化學沉降除磷(瓶杯試驗) 37
3.3.2 生物除磷實驗方法 40
3.4 實驗分析方法與設備 42
3.4.1 分析方法 42
3.4.2 實驗設備 43
第四章 結果與討論 44
4.1 化學沉降除磷 44
4.1.1 添加鹼劑除磷成效 45
4.1.2 添加鋁鹽除磷成效 49
4.1.3 添加鐵鹽除磷成效 57
4.1.4 化學沉降除磷成效比較 64
4.2 化學沉降除磷成本分析 68
4.2.1 化學沉降除磷成本分析之基準 68
4.2.2 添加鹼劑除磷成本 71
4.2.3 添加鋁鹽除磷成本 73
4.2.4 添加鐵鹽除磷成本 77
4.2.5 化學除磷成本比較 81
4.3 生物除磷成本分析 85
4.3.1 生物除磷成本分析之基準 85
4.3.2 添加碳源醋酸除磷成本 89
4.3.3 添加碳源葡萄糖除磷成本 91
4.3.4 生物除磷成本比較 93
4.4 高科技產業園區廢水除磷最佳可行控制技術分析 95
第五章 結論與建議 100
5.1 結論 100
5.2 建議 101
參考文獻 102
附錄 106




表 目 錄
表2.2-1 半導體業所產生廢水來源與其主要成分 6
表2.2-2 各種IC清洗液之化學物種類及去除對象 8
表2.2-3 半導體製程中之常用化學品 9
表2.3-1 常用混凝劑種類及特性 17
表2.3-2 使用含Fe2+, Fe3+, Al3+ 化學沉降劑除磷之操作條件比較表 19
表2.4-1 生物處理除磷之反應機制 21
表2.4-2 較具代表性之生物脫氮除磷系統(1/2) 23
表2.4-2 較具代表性之生物脫氮除磷系統(2/2) 24
表2.4-3 碳源和釋磷量之關係 27
表2.4-4 生物處理除磷之影響因子 30
表2.5-1 除磷方法技術整合 31
表3.2-1 高科技產業園區廢水與高濃度合成廢水進流水質 34
表3.2-2 各除磷藥劑之單價表 36
表3.3-1 常用沉澱劑種類及特性 38
表3.3-2 人工合成污水之主要水質 41
表3.4-1 實驗設備功能一覽表 43
表4.1-1 不同沉降劑去除PO43--P之研究結果 65
表4.1-2 不同沉降劑pH值之研究結果 65
表4.1-3 不同沉降劑去除SS之研究結果 66
表4.1-4 不同沉降劑污泥產量之研究結果 66
表4.1-5 不同沉降劑去除COD之研究結果 67
表4.2-1 添加鹼劑除磷之操作費用 72
表4.2-2 添加硫酸鋁除磷之操作費用 74
表4.2-3 添加多元氯化鋁除磷之操作費用 76
表4.2-4 添加硫酸亞鐵除磷之操作費用 78
表4.2-5 添加氯化鐵除磷之操作費用 80
表4.2-6 不同沉降劑除磷成本比較 82
表4.3-2 添加碳源醋酸除磷之操作費用 90
表4.3-3 添加碳源葡萄糖除磷之操作費用 92
表4.3-4 添加不同碳源除磷成本比較 93
表4.4-1 以磷酸鹽處理至10 mg P/L之生物與化學沉降除磷技術綜合比較 97
表4.4-2 以磷酸鹽處理至5 mg P/L之生物與化學沉降除磷技術綜合比較 98
表4.4-3 以磷酸鹽處理至2 mg P/L之生物與化學沉降除磷技術綜合比較 99






圖 目 錄
圖2.2-1 典型LCD製程污染物之產出範例 5
圖2.2-2 半導體製程中廢水污染物發生源 7
圖2.3-1 典型膠凝反應槽 17
圖2.4-1 磷蓄積菌厭氧/好氧代謝模式示意圖 20
圖3.1-1 研究架構圖 32
圖3.1-2 化學沉降除磷實驗流程圖 33
圖3.2-1 高科技產業園區污水處理流程案例圖 36
圖3.3-1 瓶杯試驗機 38
圖3.3-2 實驗流程示意圖 39
圖3.3-3 含磷蓄積菌之SBR每日操作模式示意圖 41
圖3.4-1 瓶杯試驗機平面示意圖 43
圖4.1-1 高科技產業園區廢水之滴定曲線 44
圖4.1-2 添加鹼劑量與pH變化圖 46
圖4.1-3 不同pH條件下之正磷酸鹽變化圖 46
圖4.1-4 不同pH條件下之SS變化圖 47
圖4.1-5 不同pH條件下之污泥產量變化圖 48
圖4.1-6 不同pH條件下之COD變化圖 48
圖4.1-7 不同硫酸鋁下之正磷酸鹽變化圖 50
圖4.1-8 不同硫酸鋁下之pH變化圖 50
圖4.1-9 不同硫酸鋁下之SS變化圖 51
圖4.1-10 不同硫酸鋁下之污泥產量變化圖 52
圖4.1-11 不同硫酸鋁下之COD變化圖 52
圖4.1-12 不同多元氯化鋁下之正磷酸鹽變化圖 54
圖4.1-13 不同多元氯化鋁下之pH變化圖 54
圖4.1-14 不同多元氯化鋁下之SS變化圖 55
圖4.1-15 不同多元氯化鋁下之污泥產量變化圖 56
圖4.1-16 不同多元氯化鋁下之COD變化圖 56
圖4.1-17 不同硫酸亞鐵下之正磷酸鹽變化圖 58
圖4.1-18 不同硫酸亞鐵下之pH變化圖 58
圖4.1-19 不同硫酸亞鐵下之SS變化圖 59
圖4.1-20 不同硫酸亞鐵下之污泥產量變化圖 60
圖4.1-21 不同硫酸亞鐵下之COD變化圖 60
圖4.1-22 不同氯化鐵下之正磷酸鹽變化圖 61
圖4.1-23 不同氯化鐵下之pH變化圖 62
圖4.1-24 不同氯化鐵下之SS變化圖 63
圖4.1-25 不同氯化鐵下之污泥產量變化圖 63
圖4.1-26 不同氯化鐵下之COD變化圖 64
圖4.2-1 化學混凝沉降除磷(添加鹼劑)之試算條件示意圖 71
圖4.2-2 化學混凝沉降除磷(添加硫酸鋁)之試算條件示意圖 73
圖4.2-3 化學混凝沉降除磷(添加多元氯化鋁)之試算條件示意圖 75
圖4.2-4 化學混凝沉降除磷(添加硫酸亞鐵)之試算條件示意圖 77
圖4.2-5 化學混凝沉降除磷(添加氯化鐵)之試算條件示意圖 79
圖4.2-6 不同沉降劑將磷酸鹽濃度處理至10 mg P/L之成本比較圖 83
圖4.2-7 不同沉降劑將磷酸鹽濃度處理至5 mg P/L之成本比較圖 83
圖4.2-8 不同沉降劑將磷酸鹽濃度處理至2 mg P/L之成本比較圖 84
圖4.3-1 文獻之TCOD:TP對放流總磷影響 87
圖4.3-2 生物除磷(添加醋酸)之試算條件示意圖 89
圖4.3-3 生物除磷(添加葡萄糖)之試算條件示意圖 91
圖4.3-4 不同碳源將磷酸鹽濃度處理至10與5 mg P/L之成本比較圖 94
圖4.3-5 不同碳源將磷酸鹽濃度處理至2 mg P/L之成本比較圖 94
中文部分
財團法人中華顧問工程司,「科學工業園區相關產業廢水氮磷特性及其對污水處理廠性能影響探討」,朝陽科技大學,民國96年12月。
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張維欽、蘇峻輝,「不同P/C負荷下厭氧好氧活性污泥系統之污泥代謝行為」,碩士論文,國立雲林科技大學環境與安全工程系,民國96年6月。
張維欽、游千慧,「不同有機基質對厭氧好氧活性污泥系統厭氧代謝行為之影響」,碩士論文,國立雲林科技大學環境與安全工程系,民國95年6月。
莊順興、李春明,「混凝程序去除二氧化矽之反應特性研究」,碩士論文,朝陽科技大學環境工程與管理系,民國95年7月。
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半導體製造業污染防制技術,工業污染防制技術服務團技術手冊,民國84年。
莊順興、戴家川,「高科技產業園區廢水生物除磷特性之研究」,碩士論文,朝陽科技大學環境工程與管理系,民國97年8月。
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英文部分
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