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東港溪淨水處理 BioNET立大功

2017-08-28 09:33工業技術與資訊

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【撰文/王雅湘】

來到位於大坪頂的鳳山水庫,爬上三層樓高的東港溪原水前處理反應槽頂端,清晨海棠颱風離去前帶來的大雨,像似攪動了這一池一池的水,混濁地滾動著,而水面下放置了工研院的專利技術─生物擔體(BioNET),像是消波塊的多角形,黑色海綿體,僅五立方公分的大小,卻能淨化東港溪內的氨氮和有機物質。

東港溪因氨氮含量高,之前僅作為工業用水水源,近年來高雄市水情不佳日趨明顯,因此自來水公司與工研院合作,自2014年起進行東港溪原水前處理工程,打造10座生物濾池,運用工研院BioNET技術,可去除氨氮及有機質,經處理後之水質可符合飲用水水源水質標準,再經過後端處理後即是符合標準的自來水,今年4月啟用後,正式加入高雄地區民生用水備援行列,在高屏溪水濁度高或枯水期間可提供民眾用水,每日供水量約20~30 萬噸。

那麼這10座大生物濾池,到底需要多少的生物擔體,才能處理30萬噸的原水呢?張王冠說,一池需要6,000多萬顆,那麼10座需要有六億多顆的擔體,此規模空前盛大。

生物擔體(BioNET)像是消波塊的多角形,黑色海綿體,僅五立方公分的大小,卻能...
生物擔體(BioNET)像是消波塊的多角形,黑色海綿體,僅五立方公分的大小,卻能淨化東港溪內的氨氮和有機物質。 圖片提供/工研院
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紓解限水壓力

自來水公司南區工程處處長劉維民表示,根據水利署的資料顯示,高雄地區每日用水量達160萬噸,其中110萬噸是來自高屏溪攔河堰,高屏溪對高雄地區供水可說是扮演非常重要的角色。但是,由於是河川取水,只要不降雨,水位很容易就下降,必須透過周邊的南化水庫等來支援,但是這些水庫也會因為降雨少,支援能量變低,導致高雄市限水甚至於停水的可能性越發明顯。

反觀東港溪濁度低、流量穩定,不過因水質氨氮、化學需氧量(COD)及總有機碳(TOC)偏高,僅作為工業用水,提供前鎮、小港等工業用水水源,然而其枯水期較短,豐枯期降雨比例為七比三,比起高屏溪九比一相較穩定。因此自來水公司一直希望能利用東港溪的水源來紓解高雄限水的壓力。

國內首度用於民生用水

研發此項技術的工研院材料與化工研究所水科技研究組副組長張王冠表示,過去BioNET技術多用於低濃度工業廢水處理,而設計規模多為千噸級的處理量,除了在國內應用,也已輸出至印尼製鞋廠、馬來西亞化工廠,國內運用在民生用水是頭一回。

張王冠說明,BioNET具開孔性結構,作為反應槽介質,提高懸浮固體物攔截的機會,且可提供廣大表面積讓微生物附著生長,而這些微生物是經過馴養後的硝化菌和異營性菌,附著在生物擔體上,硝化菌去除氨氮,而異營性菌氧化去除有機質,待處理的水進入反應槽後,可分解水或廢水中之污染成份,達到穩定與極佳的出流水質。

張王冠進一步指出,採用多孔性擔體,反應槽具有高負荷、高效率、高穩定性的優點,而浮動床方式操作,具有操作簡易之特點,也可避免堵塞及磨損,其每年的磨損量也相當低大致在2~3%。還有因採用生物擔體透過微生物分解水中的污染成分,不需要加藥,是相當符合生態的作法。

東港溪運用BioNET技術可去除氨氮及有機質,經處理後之水質可符合飲用水水源水質...
東港溪運用BioNET技術可去除氨氮及有機質,經處理後之水質可符合飲用水水源水質標準,再經過後端處理後即是符合標準的自來水。 攝影/田明威
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施作過程是一大挑戰

談起與工研院合作緣起,劉維民說,市面上有許多種接觸曝氣法生物擔體的技術,如無煙煤、陶瓷建材、活性碳、石英砂等,但試驗結果顯示工研院BioNET 技術最佳,其占地面積最低、建置費用也最低。2011 時,自來水公司南區工程處先是進行了一個每天20 立方公尺水量的模廠試驗,結果證明氨氮去除率達80~85%,化學需氧量與總有機碳去除率達15%,效果相當好,也加深了興建設計出水量30萬噸實廠的信心。

南工處自2011 年確認採用BioNET 技術後,隔年即著手設計東港溪原水前處理廠,2014年開始動工,由於國內外均無施作範例,也因此對南工處和工研院都是新的挑戰。劉維民坦言,原水前處理廠興建過程中壓力不小,由於無前例可循,且過去很少購買如此大量的生物擔體,一開始規格訂定尚不完善,因此花了許多時間與工研院和施作廠商磨合和溝通。

過去此項技術多著重於污水與廢水的處理,首次使用在公共工程上,對工研院也是一大挑戰。張王冠指出,BioNET第一次用在自來水處理相當不易,因為氨氮會隨豐枯水期而變動,豐水期濃度較低、枯水期較高,因此必須試車9個月之久,才能了解穩定性,測試結果相當順利,已達飲用水水源水質標準,去年還拿下經濟部公共工程優質獎,讓工研院與有榮焉。

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一年省2,000公噸氯

工研院今年首度與自來水公司合作,成功改善東港溪水質達到飲用水水源水質標準,左為自...
工研院今年首度與自來水公司合作,成功改善東港溪水質達到飲用水水源水質標準,左為自來水公司南區工程處處長劉維民,右為工研院材料與化工研究所水科技研究組副組長張王冠。 攝影/田明威
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東港溪原水前處理工程是國內首次將BioNET技術應用於自來水之案例,即便國外,也未發現有使用生物擔體去除水中氨氮之大型應用案例,因此在施工過程中,頗受外界關注,如今順利竣工啟用,不僅創下全國首例,更是高雄地區的一大福音。

劉維民表示,每日供水量最高達30萬噸的東港溪原水處理廠,試運轉後符合飲用水水源水質標準,已可正式啟用,增加民生備援用水,對高雄地區用水有更一層的保障。使用BioNET作為原水前處理設備,使得水質氨氮含量降低至1mg/L以下,以符合飲用水水源水質標準,加上水源中的有機物質去除後,一年可省下2,000公噸的前加氯用量,對自來水公司可謂不小的數字。

BioNET水處理技術踏出了民生用水的一大步,張王冠充滿信心地說,未來希望擴大應用範圍到廢水再生或海水淡化前處理,以改善薄膜脫鹽效果,及延長薄膜使用壽命;另外農業回歸水再生利用處理,也是潛在應用之處。他也認為未來此技術可推廣應用至東南亞地區,例如印尼政府在未來10年計畫投注45億美元,提高人民用水品質,達到69%國民皆有乾淨水資源的目標。

工研院創新的水處理技術,從早期致力於符合環保法規,近幾年偏重在特定污染物的處理,包含氨氮、重金屬、有機物等,近期則朝廢水回收再生的方向研發,避免發生廠商因缺水而生產線停擺的狀況,此外也可延伸至家庭污水處理使用。未來希望走向國際,將技術輸出至新加坡、馬來西亞、越南等地,提升台灣水科技的國際能見度。

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工業技術與資訊

1991年創刊的《工業技術與資訊》月刊,為工業技術研究院發行之全院性對外出版品,主要提供工研院重大技術發展、相關產業趨勢、技術移轉成效等內容,為一般大眾接觸工研院的管道之一。工研院是台灣最大的產業技術研發機構,不論技術引進、人才培育、育成中心、技術服務移轉,對台灣中小企業的發展具有舉足輕重的地位。

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