工业区污水厂综合废水预臭氧化脱色效果之探讨.PDFVIP

工業區污水廠綜合廢水預臭氧化脫色效果之探討 范姜仁茂1 1 2 、郭家倫 、曾迪華 摘 要 含大量染整廢水之工業區污水廠綜合進流廢水，其水質特性具有高色度及難 分解有機物，採用傳統生物處理單元之污水廠，並無法達到良好的脫色效果 。 對此，本研究以預臭氧程序處理工業區污水廠之綜合進流廢水，探討廢水預臭 氧化之脫色效果。實驗結果顯示，隨臭氧劑量和預臭氧反應時間的增加，均可 提高廢水真色色度的去除率。另一方面，原廢水在不調整pH(pH=7.5)的情況下， 進行預臭氧化反應時，其真色色度去除率最高約80 % ，若調整pH 至酸性(pH=5.0) 或鹼性(pH=9.0) ，則去除率均可大幅提高至90 % ，顯示臭氧直接反應，或氫氧 自由基間接反應，均能顯著地破壞水中色度物質的發色團或助色團官能基，進 而達到脫色的效果。在脫色過程中，廢水BOD5/COD 比值會增加，生物可分解 性有提升的趨勢。進一步評估原廢水脫色前後之DOC 分子量分佈 ，發現分佈變 化範圍主要侷限於2~500 kD 。其中，100~500 kD 以上之DOC 被臭氧破壞後， 會使2~100 kD 之DOC 增加。此外，由整體分子量分佈變化趨勢判斷，臭氧去 除有機色度之原因，並非完全來自色度分子量的改變，主因可能仍是發色團或 助色團官能基被臭氧破壞所致。 關鍵詞：預臭氧程序、脫色、分子量分佈、生物可分解性 1.國立中央大學環境工程研究所博士班研究生 2.國立中央大學環境工程研究所教授 一、前 言 當前台灣地區之工業區污水廠仍以傳統生物處理為主要的處理程序[1] 。然 而，工業區污水廠因容納區內各廠商的排放廢水，常會造成水質變動不定，增 加廢水處理的困難度；尤其是工業區綜合進流廢水，若含有大量染整廢水，則 其水質特性將具有高色度及難分解有機物，這些難分解有機物亦可能為廢水色 度來源之一[2] 。由於色度物質必須以物化方式加以去除[3] ，因此，工業區污水 廠之生物處理單元，實難以達到良好的脫色效果，往往不能符合漸趨嚴格的排 1 放標準。此外，色度往常並不被認為是嚴重的環境問題 ，但是近年研究已發現， 部分色度污染物對水中生物可能有毒性及致癌性[4] ，未來將可預見工業區污水 廠有迫切解決色度問題之需求。 為克服去除色度的瓶頸，近年來高效能氧化技術逐漸被廣為研究，在結合生 物處理與化學處理的考量下，預臭氧程序(preozonation process)即受到相當程度 的重視[5] 。臭氧為強氧化劑，在酸性與中性水質環境下會發生高選擇性的直接 氧化反應；若在鹼性水質環境下，則會產生氧化力更強、選擇性較低之自由基 間接氧化反應[6] 。色度物質因具發色團或助色團而成色，臭氧氧化則可以破壞 色度物質發色團或助色團的鍵結，所以具有脫色效果[3][6][7] 。 本研究以北部某工業區污水廠為研究對象，其中染整廢水約佔其綜合進流廢 水水量的 56% ，因此廢水色度主要源自染整業製程所使用之有機染料或顏料。 本研究以預臭氧程序，進行該綜合進流廢水之脫色處理，探討不同操作條件的 脫色效果，並分析預臭氧化脫色效果，對有機物分子量變化及生物可分解性的 影響。 二、實驗設備與分析方法 1.預臭氧實驗裝置與操作 預臭氧實驗裝置主要包含臭氧產生機及臭氧半批次反應槽。臭氧產生機 (Fischer 公司，型號500)利用純氧鋼瓶進氣而製造臭氧 ，其可承受最大的進氣流 量與操作電流範圍分別為0~500 l/hr 與0~2.5 A ，最大臭氧產量則為5 g/hr 。本研 究藉控制固定純氧進氣流量為 1,432 ml/min ，和調整臭氧產生機的操作電流 ，達 到控制臭氧劑量的目的。另一方面，臭氧批次反應槽採用壓克力材質製作，內 徑20 cm ，槽高30 cm ，容積約 10 l 。反應槽內另附有功率20 W 之攪拌器與旋轉 葉片 ，使臭氧與廢水能迅速混合。在操作時 ，將8 l 實際廢水置入反應槽中 ，接 著啟動攪拌器開關，調整轉速動力鈕至90 % ，然後開啟純氧鋼瓶