臺灣博碩士論文加值系統

台灣為一高度工業發展之國家，近年成長亦趨於緩慢且穩定。隨著工業發展之進步，人民對於自身居住環境愈趨關心，根據中華民國環保署公害陳情案件統計，異味污染物之陳情案件由西元2001年之20,637件大幅上升至2016年之84.949件，陳情總數於16年間上升412%，而工業被陳情案件中，約有55%之案件為異味污染物，可見工業活動所產生之異味問題已明顯影響周遭居民之日常生活。
本研究以某大汽車零部件廠塗覆產線為背景，其中，塗料之主要溶劑成份為甲苯、二甲苯、乙酸乙酯及乙酸丁酯，本研究利用實廠產線產生之廢氣，分別以實廠生物滴濾塔及以次氯酸溶液為氧化劑及鹼性過氧化氫為還原劑之化學洗滌進行異味污染物及揮發性有機化合物(Volatile organic compounds, VOCs)之去除，最後進行二系統之串聯，評估其處理效率及經濟效益。
研究結果顯示，實廠生物滴濾塔對進氣之總碳氫化合物(Total hydrocarbon, THC)及非甲烷總碳氫化合物(Non-methane hydrocarbon, NMHC)去除率可達81%及83%。經化學洗滌處理後，THC及NMHC之去除率最高可達75%及60%，而異味污染物可自174,000降至符合法規排放標準(<2,000)，顯示該法對於此特性之排氣有其顯著之去除效果。
關鍵字：生物滴濾塔、化學洗滌、次氯酸鈉、揮發性有機化合物、異味污染物

Various air pollution problems arise with industrial development in Taiwan in the past three decades. Accompanying the problems, people in Taiwan are increasingly concerned about their own living environments. According to the annual reports issued by the Taiwan (R.O.C.) Environmental Protection Agency, the odor complaint cases increased drastically from about 20,600 in 2001 to 86,000 in 2016. Among which, 55% of the odor complaints were from industrial sources. The best solution for reducing the complaint cases is to eliminate odorous emission from their sources.
The present study aimed at eliminating odorous compounds in gases exhausted from surface coating lines of a local plant for decorating automobile parts. The main odorous compounds of the solvents in the paints are toluene, xylenes, ethyl acetate and butyl acetate. A full-scale biotrickling filter (BTF) packed with PP balls containing PU forms therein was used to treat the gas for the purpose of oxidizing the odorous compounds. In addition, a process of scrubbing the gas with aqueous hypochlorous acid solution followed by aqueous alkaline H2O2 solution was tried to oxidize the compounds and reduce the emitted chlorine emitted from the hypochlorous acid solution, for the odor control of the test gas.
Results indicate that 81% of THC (total hydrocarbons) and 83% of NMHC (non-methane hydrocarbons) in the exhausted gas could be reduced by the BTF at an EBRT (empty bed retention time) of around 10s for the gas flowing through the packed space. The removal efficiencies of THC and NMHC were up to 75 and 60%, respectively, by the two-stage chemical scrubbing process. By the scrubbing process, odor concentrations of the gas could be reduced from 174,000 (dilutions to threshold) to values that meet the regulation one (<2,000).
Key words: biotrickling filter, chemical scrubbing, hypochlorous acid, odor control.

摘要 i
Abstract ii
圖目錄 v
表目錄 vii
第一章 前言 1
1.1.研究動機 1
1.2.研究目的與內容 2
第二章 文獻回顧 3
2.1.揮發性有機化合物之定義、來源及危害 3
2.2.VOCs處理技術之種類 4
2.2.1.生物處理法 5
2.2.2.濕式洗滌法 6
2.2.2.1.反應原理 6
2.2.2.2.亨利常數與溶解度之關係 7
2.2.2.3.氧化劑之比較 9
2.2.2.3.1.次氯酸鈉溶液 11
2.2.2.3.2.過氧化氫溶液 12
2.2.2.4.相關文獻 12
2.2.3.活性碳吸附法 15
2.2.4.直接焚化法 15
2.3.異味污染物 16
2.3.1.異味之定義 16
2.3.2.異味測定之方法 18
2.3.2.1.官能測定法 18
2.3.2.2.儀器測定法 18
2.3.3.檢知閾值 19
2.3.4.相關法規及規範值 22
2.4.產業背景 24
2.4.1.技術及產業別定義 24
2.4.2.污染來源及特性 25
第三章 研究方法與設備 26
3.1.研究架構 26
3.2.設備與方法 27
3.2.1.實廠之全尺寸生物滴濾塔 27
3.2.2.化學洗滌實驗設施及方法 29
3.2.3.塗覆產線流程 30
3.2.4.實驗設備 32
3.2.5.分析方法及設備 32
3.2.6.實驗藥品 32
第四章 結果與討論 33
4.1.塗裝線煙道排氣特性 33
4.2.全尺寸實廠生物滴濾塔效率分析 34
4.3.實廠排氣小型化學洗滌設施排氣處理效率試驗 42
4.3.1.THC、NMHC及異味污染物試驗數據 42
4.3.2.試驗前後洗滌液pH及ORP值之變化 46
第五章 結論與建議 52
5.1.結論 52
5.2.建議 53
參考文獻 54
圖2-1常見之VOCs處理技術及其適用濃度及進氣流量 4
圖2-2常見之VOCs處理技術及其適用濃度及處理相對費用 5
圖2-3化學濕式洗滌中雙膜理論之傳輸及反應示意圖 6
圖2-4 HOCl之有效氯分率隨pH值之變化 11
圖2-5 Cl2、HOCl及OCl-隨pH值之含量百分比變化 12
圖2-6某汽車零部件製造廠之塗覆線製造流程 24
圖3-1研究架構圖 26
圖3-2生物滴濾塔系統設計圖 27
圖3-3生物滴濾塔系統實廠照 28
圖3-4化學洗滌之實驗流程及設備示意圖 29
圖3-5脫模成型後進行脫脂水洗 30
圖3-6水洗後吹乾 30
圖3-7底漆、金漆及色漆之噴塗作業 31
圖3-8噴塗作業後進入烘烤室 31
圖4-1煙道排氣總碳氫化合物(THC)濃度變化 33
圖4-2空白濾材2000倍 36
圖4-3空白濾材4000倍 36
圖4-4濾材生物薄膜500倍 37
圖4-5濾材生物薄膜1000倍 37
圖4-6濾材生物薄膜2000倍 38
圖4-7濾材生物薄膜4000倍 38
圖4-8濾材生物薄膜5000倍 39
圖4-9濾材生物薄膜10000倍 39
圖4-10濾材生物薄膜10000倍 40
圖4-11濾床系統內 40
圖4-12濾料之生物薄膜生長前 41
圖4-13濾料之生物薄膜生長後 41
圖4-14兩段化學洗滌NMHC濃度變化(次氯酸吸收液pH 6.0，參數為有效氯濃度mg/L) 44
圖4-15兩段化學洗滌NMHC濃度變化(次氯酸吸收液pH 6.5，參數為有效氯濃度mg/L) 44
圖4-16兩段化學洗滌異味濃度變化(次氯酸吸收液pH 6.0，參數為有效氯濃度mg/L) 45
圖4-17兩段化學洗滌異味濃度變化(次氯酸吸收液pH 6.5，參數為有效氯濃度mg/L) 45
圖4-18次氯酸鈉吸收液(初始pH 6.0，參數為有效氯濃度mg/L)吸收廢氣前後pH值變化 48
圖4-19過氧化氫吸收液(初始pH 12，第一吸收液初始pH 6.0，參數為有效氯濃度mg/L))吸收廢氣前後pH值變化 48
圖4-20次氯酸鈉吸收液(初始pH 6.0，參數為有效氯濃度mg/L)吸收廢氣前後ORP值變化 49
圖4-21過氧化氫吸收液(初始pH 12，第一吸收液初始pH 6.0，參數為有效氯濃度mg/L))吸收廢氣前後ORP值變化 49
圖4-22次氯酸鈉吸收液(初始pH 6.0，參數為有效氯濃度mg/L)吸收廢氣前後pH值變化 50
圖4-23過氧化氫吸收液(初始pH 12，第一吸收液初始pH 6.5，參數為有效氯濃度mg/L)吸收廢氣前後pH值變化 50
圖4-24次氯酸鈉吸收液(初始pH 6.5，參數為有效氯濃度mg/L)吸收廢氣前後ORP值變化 51
圖4-25過氧化氫吸收液(初始pH 12，第一吸收液初始pH 6.5，參數為有效氯濃度mg/L))吸收廢氣前後ORP值變化 51
表2-1 常見化學物質之亨利常數 8
表2-2 常用氧化劑適用之對應污染物及其優缺點 9
表2-3氧化劑與污染物之化學反應式 10
表2-4 HOCl之有效氯分率隨pH值之變化 11
表2-5常見異味物質及官能基(脂肪烴、芳香烴、含鹵烴、含氧烴) 16
表2-7 常用之偵測器類型 18
表2-8 大氣、周界及排放管道中之常見異味污染物儀器測定法 19
表2-9 常見物質之檢知閾值 20
表2-10 異味於空氣污染防制法之管制事項 22
表2-11 異味污染物排放標準 23
表2-12表面塗裝程序之VOCs逸散情形 25
表3-1 填充濾料參數 28
表4-1生物滴濾塔檢測數據 34
表4-2 THC 量測數據及去除率 35
表4-3以pH值為6.0次氯酸洗滌液洗滌之THC、NMHC及異味污染物試驗數據 43
表4-4以pH值為6.5次氯酸洗滌液洗滌之THC、NMHC及異味污染物試驗數據 43
表4-5第一段洗滌吸收廢氣前後pH及ORP值變化 47
表4-6第二段洗滌吸收廢氣前後pH及ORP值變化 47

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