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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:劉永基
研究生(外文):Yung-Chi Liu
論文名稱:工業區小型廢水處理廠最適化操作研究
論文名稱(外文):The Study of Optimizing Operation Strategy for Small Wastewater Treatment Plants in Industrial Area
指導教授:莊順興莊順興引用關係
指導教授(外文):Shun-Hsing Chuang
口試委員:張維欽章日行
口試委員(外文):Wei-Chin ChangJih-Hsing Chang
口試日期:2016-01-26
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
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:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:105
中文關鍵詞:染整電鍍金屬表面處理最適化成本分析工業廢水處理
外文關鍵詞:dyeingelectroplatingmetal surface treatmentoptimization cost analysisindustrial wastewater treatment
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本研究自台灣中部地區中小企業選定6家(工業區內五家工業區外一家)作為案例廠,案例廠水量規模為29-1411 CMD,行業別分別為電鍍業、金屬表面處理業、及染整業各選定二家進行數據收集統計分析。研究目的在於獲取案例廠單位水量產生污泥數據,藥劑單位污泥產生數據及目前中小企業廢水廠各項主要操作成本,包含各廠各項操作成本統計後進而分析出每噸水處裡總成本及每噸水污泥、藥劑成本,針對各案例廠行業別、法令規定、處理流程及水質特性進行成本最適化操作模式探討。
經分析染整業工業布及織帶染色單位水量產生污泥量相近為2.2kg/m3,電鍍業金屬五金零件電鍍單位水量產生污泥量3.9-4.5 kg/m3,金屬表面處理廠單位污泥產量則有較大差異分別為1.2、2.1kg/m3,在處理成本方面:電鍍業在藥劑、污泥成本支出方面單位水量成本最高;在納管費用成本比較上染整業水量大的廠會受工業區計費公式,單位土地面積排放量計費方式影響,水量基本費單位成本高於其他案例廠,在最適化成本操作策略上若水質無違反下水道規則物質例如重金屬以不處理直接排放較為有利便宜。各廠可
收集影響因子進行成本試算,視狀況決定自行操作或直接排放取最有利方式節省成本。



This study adopted six SMEs located in Central Taiwan (five within the industrial zone and one outside it) as the case plants in this study. The case plants have the scale of 29-1,411 CMD. They fall under the electroplating, metal surface treatment, and dyeing industries respectively, of which two have been selected from each of the industries to carry out dada collection and statistical analysis. The purpose of this study is to obtain the sludge output per water volume of the case plants, the sludge output per chemical dosage, and the various operating costs of the current SME wastewater plants, including the total costs, the sludge cost and the chemical costs. Targeting the industry, regulatory requirements, treatment process and water characteristics that apply to the respective case plants, the cost optimization operating model is explored.
The dyeing industries have similar sludge output per water volume, accounting for 2.2 kg/m3; the metal plating parts of the electroplating industry has sludge output per water volume accounting for 3.9-4.5 kg/m3; the metal surface treatment plant unit shows greater disparity in sludge output, accounting for 1.2 and 2.1kg/m3 respectively. For treatment costs, the electroplating industry, in terms of chemical and sludge costs, has incurred the highest cost per water volume. The comparison of wastewater treatment fee show that the plants of the dyeing industry with a higher water volume are affected significantly by the formula for computing industrial zone charges, unit area discharge charges, thus the higher basic water volume charges compared to the other case plants. In terms of the optimized cost operation strategy, if the water quality contains no substances that violate relevant sewage discharge rules, such as heavy metals, direct discharge to industrial sewer system is considered more favorable and affordable. Depending on circumstances that arise, the respective plants may collect variables to carry out cost computation and determine whether self-treatment or direct discharge will be more conducive to cost reduction.

摘要 I
Abstract II
致謝 IV
目錄 V
表目錄 VII
圖目錄 X
第一章緒論 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究內容 2
第二章 文獻回顧 3
2.1 廢水處理方法 3
2.1.1 物理化學處理法 3
2.1.2 生物處理法 14
2.2 電鍍廢水處理 23
2.3 染整廢水處理 29
第三章 研究方法與步驟 32
3.1 研究架構 32
3.2 案例廠及其處理流程 33
3.3.1 實驗設備 47
3.3.2 實驗分析方法 48
3.4 水量與水質收費基準 51
第四章 結果與討論 54
4.1 操作成效與污泥產量 54
4.1-1 A廠分析資料 54
4.1-2 B廠分析資料 56
4.1-3 C廠分析資料 59
4.1-4 D廠分析資料 62
4.1-5 E廠分析資料 64
4.1-6 F廠分析資料 67
4.1-7 綜合分析比較 69
4.2 操作成本比較及分析 72
4.2-1 A廠成本資料 72
4.2-2 B廠成本資料 75
4.2-3 C廠成本資料 78
4.2.4 D廠成本資料 81
4.2-5 E廠成本資料 84
4.2-6 F廠成本資料 87
4.2-7 綜合成本比較 90
4.3 瓶杯試驗污泥產量計算 93
4.4 操作策略及成本分析 97
第五章 結論與建議 101
5.1結論 101
5.2建議 101
參考文獻 103

表目錄
表2.1-1 混凝劑種類及特性關係 10
表2.1-2 化學混凝法 11
表2.1-3 氧化還原法 12
表2.1-4 混凝劑之污泥產生量 14
表2.1-5 活性污泥法之概要 16
表2.1-6 活性污泥法控制參數 17
表2.1-7 接觸濾材類型及材質 19
表2.1-8 生物處理法不同系統污泥量比較 20
表2.1-9 廢水生物處理單元污泥產生率 23
表2.2-1 電鍍廢水中各類污染物之來源 25
表2.2-2 不同電鍍廠之廢水特性 26
表2.2-3不同重金屬之去除效率對照表 27
表2.2-4 電鍍廢水之各種處理方法 27
表2.3-1 典型染整廢水水質特性 30
表2.3-2 高級技術比較 31
表3.2-1 案例廠現況表 33
表3.2-2 B廠設計處理前後之水量與水質 37
表3.2-3 C廠設計處理前後之水量與水質 39
表3.2-4 E廠設計處理前後之水量與水質 43
表3.2-5 F廠設計處理前後之水量與水質 45
表3.4-1 工業區水量收費基準表 52
表3.4-2 工業區水質排放限值 52
表3.4-3 工業區水質收費單價表 53
表4.1-1 A廠水質資料 54
表4.1-2 B廠水質資料 57
表4.1-3 C廠水質資料 60
表4.1-4 D廠水質資料 62
表4.1-5 E廠水質資料 65
表4.1-6 F廠水質資料 67
表4.1-7 A-F廠平均水質資料 70
表4.2-1 A廠水質成本資料 72
表4.2-2 A廠成本分析 74
表4.2-3 B廠水質成本資料 75
表4.2-4 B廠成本分析 77
表4.2-5 C廠水質成本資料 78
表4.2-6 C廠成本分析 80
表4.2-7 D廠水質成本資料 81
表4.2-8 D廠成本分析 83
表4.2-9 E廠水質成本資料 84
表4.2-10 E廠成本分析 86
表4.2-11 F廠水質成本資料 87
表4.2-12 F廠成本分析 89
表4.2-13 A-F廠成本分析比較 90
表4.2-14 A-F廠成本分析 91
表4.3-1 A廠瓶杯試驗資料 93
表4.3-2 B廠瓶杯試驗資料 94
表4.3-3 C廠瓶杯試驗資料 95
表4.3-4 D廠瓶杯試驗資料 95
表4.3-5 E廠瓶杯試驗資料 96
表4.3-6 F廠瓶杯試驗資料 96
表4.4-1 D廠水質分析 97

圖目錄
圖2.1-1 金屬離子濃度與pH值關係圖 5
圖2.1-2 電雙層示意圖 8
圖2.1-3 聚合物破壞膠體微粒穩定性之架橋模式 9
圖2.1-4 活性污泥中微生物與基質濃度之變化 16
圖2.2-1 金屬離子溶解度與pH的關係圖 26
圖3.1-1 實驗研究架構 32
圖3.2-1 A廠廢水處理流程 35
圖3.2-2 B廠廢水處理流程 38
圖3.2-3 C廠廢水處理流程 40
圖3.2-4 D廠廢水處理流程 42
圖3.2-5 E廠廢水處理流程 44
圖3.2-6 F廠廢水處理流程 46
圖3.3-1 實驗杯瓶試驗設備示意圖 47
圖3.3-2 實驗室杯瓶試驗設備 48
圖3.3-3 化學需氧量分析方法與步驟 49
圖3.3-4 懸浮固體物分析方法與步驟 50
圖3.3-5 含水率分析方法與步驟 51
圖4.1-1 A廠1至10月份之處理水質 55
圖4.1-2 A廠1至10月份之單位藥劑量與污泥產生量 55
圖4.1-3 A廠單位藥劑產生污泥量 56
圖4.1-4 B廠1至10月份之處理水質 58
圖4.1-5 B廠1至10月份之單位藥劑量與污泥產生量 58
圖4.1-6 B廠單位藥劑產生污泥量 59
圖4.1-7 C廠1至10月份之處理水質 60
圖4.1-8 C廠1至10月份之單位藥劑量與污泥產生量 61
圖4.1-9 C廠單位藥劑產生污泥量 61
圖4.1-10 D廠1至10月份之處理水質 63
圖4.1-11 D廠1至10月份之單位藥劑量與污泥產生量 63
圖4.1-12 D廠單位藥劑產生污泥量 64
圖4.1-13 E廠1至10月份之處理水質 65
圖4.1-14 E廠1至10月份之單位藥劑量與污泥產生量 66
圖4.1-15 E廠單位藥劑產生污泥量 66
圖4.1-16 F廠1至10月份之處理水質 68
圖4.1-17 F廠1至10月份之單位藥劑量與污泥產生量 68
圖4.1-18 F廠單位藥劑產生污泥量 69
圖4.1-19 A-F廠年平均SS與COD濃度 70
圖4.1-20 A-F廠年平均單位水量產生污泥量 71
圖4.1-21 A-F廠年平均單位藥劑產生污泥量 71
圖4.2-1 A廠1至10月份水量、SS及COD變化情形 73
圖4.2-2 A廠1至10月份總成本與污泥成本之變化情形 73
圖4.2-3 A廠水量納管費、污泥費及藥劑費比例分佈 74
圖4.2-4 B廠1至10月份水量、SS及COD變化情形 76
圖4.2-5 B廠1至10月份總成本與污泥成本之變化情形 76
圖4.2-6 B廠水量納管費、污泥費及藥劑費比例分佈 77
圖4.2-7 C廠1至10月份水量、SS及COD變化情形 79
圖4.2-8 C廠1至10月份總成本與污泥成本之變化情形 79
圖4.2-9 C廠水量納管費、污泥費及藥劑費比例分佈 80
圖4.2-10 D廠1至10月份水量、SS及COD變化情形 82
圖4.2-11 D廠1至10月份總成本與污泥成本之變化情形 82
圖4.2-12 D廠水量納管費、污泥費及藥劑費比例分佈 83
圖4.2-13 E廠1至10月份水量、SS及COD變化情形 85
圖4.2-14 E廠1至10月份總成本與污泥成本之變化情形 85
圖4.2-15 E廠水量納管費、污泥費及藥劑費比例分佈 86
圖4.2-16 F廠1至10月份水量、SS及COD變化情形 88
圖4.2-17 F廠1至10月份總成本與污泥成本之變化情形 88
圖4.2-18 F廠水量納管費、污泥費及藥劑費比例分佈 89
圖4.2-19 A-F廠年平均水量、污泥及藥計成本之比較 91
圖4.2-20 A-F廠平均水量納管費、污泥費及藥劑費比例分佈 92


1.經濟部工業局,“環保技術輔導計畫“,(2004)。
2.經濟部工業局,“經濟部工業局工業區環安人員培訓班“,(2002)。
3.李中光,劉新校,侯佳蕙,“淺談電鍍廢水處理“,桃園縣大學校院產業環保技術服務團,萬能科技大學環境工程系,環保簡訊20期,(2013)。
4.經濟部工業局,“化學混凝處理單元設計與操作“,工業污染防治技術手冊,(1994)。
5.陳見財,“金屬表面處理業污染防治改善技術及案例分享“,財團法人台灣產業服務基金會(2014)。
6.張章堂,“廢水化學處理之常見問題與對策,(2012)。
7.林正祥,“污水處理物化單元設計概要及常見缺失與解決對策“, (2005)。
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