廢水污泥減量減容技術講習會

污泥減容減量技術實例探討—高溫菌污泥減量技術

摘 要

高溫菌污泥減量技術實際運轉工廠已超過 54 家以㆖，大

致㆖分為兩大類，㆒為歐美自 1960 年即㆒直研發至今之

ATAD 技 術 （ 自 發 性 高 溫 好 氧 污 泥 處 理 （ autothermal

thermophilic aerobic digestion ，簡稱 ATAD ），另㆒者為

日本在 1997 年研發之 S-TE Process 技術 （可溶化酵素污泥

減量程序（ Solubilization by Thermophilic Enzyme ，簡稱

S-TE)。

由 US-EPA 在 1990 年 9 月資料顯示，ATAD 技術早在

1960 年代即開始研發，而在 1970 年代有了重大的發展，1990

年的當時於歐洲㆞區已廣泛㆞使用，尤其在德國已有 35 個

實廠在運轉㆗，英國、法國、義大利均有實廠在操作，加拿

大也有 4 座實廠正運轉㆗。而在 2003 年 10 月 WEF 年會技

術講習 (Workshop W104)資料㆗，顯示美國境內已有 12 個

實廠正運轉㆗。

日本高溫菌污泥減量技術 S-TE 程序是利用可溶解污泥

的嗜熱性細菌 Bacillus stearothermophilus，在 S-TE 槽將剩餘

污泥保持高溫狀態 (60℃~70℃ )，嗜熱菌會分泌強力的可溶解

污泥酵素，將剩餘污泥㆗的細胞膜分解及溶化。而被分解溶

化 後 之 剩 餘 污 泥 的 有 機 成 分 幾 乎 於 曝 氣 槽 ㆗ 再 水 解 化

(CO2、H2O 等 )。嗜熱菌在曝氣槽內 (45 ℃以㆘ )是不易活動

與生長的，不過㆒部分嗜熱菌可以胞子的狀態存在，並且不

會妨害曝氣槽內活性污泥的成長。嗜熱菌在 S-TE 槽內才會

發芽，因此不需要追加菌種。

S-TE 程序是結合高溫好氧污泥消化和傳統活性污泥的

流程，可分解由都市及工業廢水處理時所產生的活性污泥。

如石化業廢水、食品業廢水，其效果顯著。

本文即在介紹此兩種技術之內涵，讓國內在此方面之研

發及應用㆖，能有初步之認識。

污泥減容減量技術實例探討污泥減容減量技術實例探討

——高溫菌污泥減量技術高溫菌污泥減量技術

林林 正正 祥祥

祥勝綠色科技股份有限公司祥勝綠色科技股份有限公司

內內 容容

高溫菌污泥減量技術原理介紹高溫菌污泥減量技術原理介紹

國內外技術應用實例介紹國內外技術應用實例介紹

成本效益分析成本效益分析

結語結語

污污 泥泥 減減 量量 技技 術術

30 0.130 0.1217~1000217~1000374 ~ 650 374 ~ 650 超臨界水氧化超臨界水氧化99

120 15120 1510~ 20010~ 200120 ~ 350120 ~ 350濕式氧化濕式氧化((WAO)WAO)或次臨界水氧化或次臨界水氧化88

__11400 ~ 450400 ~ 450觸媒焚化觸媒焚化77

__11400 ~ 800400 ~ 800熱解熱解( ( PyrolysisPyrolysis ))66

__6 266 26700 ~1400700 ~1400使用純氧之氣化使用純氧之氣化( ( gasification )gasification )55

30 ~ 18030 ~ 180Gas 8~10 SecGas 8~10 Sec

3030Gas 15 SecGas 15 Sec

11

11

500 ~ 950500 ~ 950

650 ~ 760650 ~ 760

污泥焚化（不含污泥乾燥）污泥焚化（不含污泥乾燥）

多段焚燒多段焚燒

流體化床焚化流體化床焚化

44

1440 ~1440 ~

21,600+21,600+

1165 ~ 5565 ~ 55含厭氧及好氧程序之高溫菌污泥減量技術含厭氧及好氧程序之高溫菌污泥減量技術33

1440 &1440 &

60 ~ 30 60 ~ 30

1155 ~ 7555 ~ 75加熱消化加熱消化22

15 ~ 4015 ~ 408 ~ 258 ~ 25170 ~ 200170 ~ 200加熱水解加熱水解11

停留時停留時間間((min)min)

壓力壓力

AtmosAtmos溫度溫度((℃℃））

技技 術術 名名 稱稱 與與 內內 容容

高、㆗、低溫菌之生長速率比較高、㆗、低溫菌之生長速率比較

高溫菌污泥減量技術原理介紹高溫菌污泥減量技術原理介紹

自發性高溫好氧污泥處理（自發性高溫好氧污泥處理（autothermalautothermalthermophilicthermophilic aerobic digestion aerobic digestion ，，簡稱簡稱ATAD ATAD ））

可溶化酵素污泥減量程序（可溶化酵素污泥減量程序（SolubilizationSolubilizationby by ThermophilicThermophilic Enzyme Enzyme ，，簡稱簡稱 SS--TE)TE)

ATADATAD技術技術 發展沿革發展沿革由由USUS--EPAEPA在在19901990年年99月資料顯示，月資料顯示，ATADATAD技技術早在術早在19601960年代即開始研發，而在年代即開始研發，而在19701970年代年代有了重大的發展，有了重大的發展，19901990年的當時於歐洲㆞區年的當時於歐洲㆞區已廣泛㆞使用，尤其在德國已有已廣泛㆞使用，尤其在德國已有3535個實廠在個實廠在

運轉㆗，英國、法國、義大利均有實廠在運轉㆗，英國、法國、義大利均有實廠在操作，加拿大也有操作，加拿大也有44座實廠正運轉㆗，美國座實廠正運轉㆗，美國康州康州((Connecticut)Connecticut)也有㆒實廠正規劃設計㆗。也有㆒實廠正規劃設計㆗。

在在20032003年年1010月月WEFWEF年會技術講習年會技術講習 ((Workshop Workshop W104)W104)資料㆗，顯示美國境內已有資料㆗，顯示美國境內已有1212個實廠個實廠

正運轉㆗。正運轉㆗。

ATADATAD技術原理技術原理

ATADATAD技術之目的技術之目的

符合符合USUS--EPAEPA之污泥致病菌標準之污泥致病菌標準

含水率含水率9595％之％之 100 100 mLmL污泥㆗致病菌要求如㆘：污泥㆗致病菌要求如㆘：< 3 < 3 MPN MPN SalmonellaSalmonella sppspp..

< 1 PFU total < 1 PFU total enterovirusesenteroviruses< 1 viable < 1 viable AscarisAscaris sppspp. ovum. ovum

污泥減量（污泥減量（MLVSSMLVSS））

ATADATAD技術流程技術流程--1&21&2

ATADATAD技術流程技術流程--33

ATADATAD技術處理成效技術處理成效

反應器停留時間反應器停留時間2.52.5至至33㆝，可殺㆝，可殺

滅致病菌達標準以㆘，第㆒反滅致病菌達標準以㆘，第㆒反應槽即可去除應槽即可去除60%60%之之VSSVSS

SS--TE TE 技術發展沿革技術發展沿革

日本於平成日本於平成99年（年（1997)1997)進行進行pilot plant pilot plant 之建造，於之建造，於19981998年年開始運轉迄今，約已有開始運轉迄今，約已有33至至44個實廠運轉，筆者曾於個實廠運轉，筆者曾於20032003年年44月實㆞親自拜訪月實㆞親自拜訪22個廠個廠

SS--TE TE 處理處理流程流程

SS--TE PROCESS TE PROCESS 可分解由都市及工業廢水處理時所可分解由都市及工業廢水處理時所

產生過量的活性污泥。產生過量的活性污泥。

SS--TE PROCESSTE PROCESS是結合高溫好氧污泥消化和傳統活性是結合高溫好氧污泥消化和傳統活性污泥的流程污泥的流程 。如㆘圖。。如㆘圖。

Aeration TankSettling

Tank

Wastewater Treated Water

Excess Sludge

Return Sludge

Solubilized SludgeThermophilicThermophilic Aerobic Aerobic Sludge Digester (TASD)Sludge Digester (TASD)

SS--TE PROCES FLOW DIAGRAMTE PROCES FLOW DIAGRAM

SS--TE TE 處理處理流程（續）流程（續）

SS--TE TE 基本原理基本原理

污泥可溶解於好熱性好氧細菌污泥可溶解於好熱性好氧細菌

1)1)好熱性好氧菌常於堆肥程序㆗被找到。好熱性好氧菌常於堆肥程序㆗被找到。

例如：例如：Bacillus Bacillus stearothermophilusstearothermophilus ((耐熱性桿菌耐熱性桿菌))為其㆗被為其㆗被鑑定的㆒種細菌。鑑定的㆒種細菌。

2)2)好熱性好氧菌的生長活性在好熱性好氧菌的生長活性在6060℃℃~70~70℃℃的好氧環的好氧環境㆘和產生強烈的污泥可溶性酵素。境㆘和產生強烈的污泥可溶性酵素。

3)3)關於這類的細菌在關於這類的細菌在45 45 ℃℃以㆘會形成孢子狀不會以㆘會形成孢子狀不會生長，所以它們無法在都市廢水微生物曝氣槽生長，所以它們無法在都市廢水微生物曝氣槽內生長，不影響曝氣槽處理效果。內生長，不影響曝氣槽處理效果。

S-TE 基本原理(續)

污泥可溶性於好熱性好氧細菌

4)這些菌體在曝氣槽內將形成孢子形式，不會死亡呈休眠狀，不會生長，也不會影響曝氣槽之生物處理功能。這些孢子將在沉澱槽沉澱，隨著廢棄污泥迴流至TASD(Thermopilic Aerobic Sludge Digester)槽時，其活性再次的活耀。因此，好熱性好氧菌的再生種子就不再需要。

SS--TE PROCESS TE PROCESS 優點優點

零有機污泥排放零有機污泥排放

零有機污泥量的產生。零有機污泥量的產生。

快速溶解性快速溶解性

高活躍好熱菌的有效反應設計包括了較高的酵素高活躍好熱菌的有效反應設計包括了較高的酵素產物和高成長率，並允許較短的停留時間。產物和高成長率，並允許較短的停留時間。

低操作成本低操作成本

污泥的可溶性來自於好熱性細菌的酵素分泌而能污泥的可溶性來自於好熱性細菌的酵素分泌而能保持低操作成本。操作成本的保持低操作成本。操作成本的 1/3~1/21/3~1/2主要是提主要是提供熱能。如果工廠有過剩的熱源，例如：廢蒸氣供熱能。如果工廠有過剩的熱源，例如：廢蒸氣是可被利用的，操作成本也將降低。對於脫水、是可被利用的，操作成本也將降低。對於脫水、焚化、傾倒的污泥處理成本全部都會降低。焚化、傾倒的污泥處理成本全部都會降低。

SS--TE PROCESS TE PROCESS 優點優點((續續))

S-TE PROCESS 優點(續)容易操作容易操作

在TASDTASD㆘比其它系統更能保持溫度維持在60 ~70℃，而維持或控制簡單。

流程對環境是無衝擊的流程對環境是無衝擊的

這處理程序對環境是衝擊最低，且未使用有害之化學品。

（１）（１）污泥產生量污泥產生量

（２）（２）曝氣槽內生物體的曝氣槽內生物體的 MLVSSMLVSS／／MLSSMLSS比比的運轉日程變化的運轉日程變化

（３）（３）處理水質比較處理水質比較

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120 140 160運轉日數（日）

發生污泥

(g-D

S)

STE Pr ocess對照值

Ｑｓ/ Ｑｗ＝１ ２ ３

0

0. 2

0. 4

0. 6

0. 8

1

0 20 40 60 80 100 120 140 160運轉日數（日）

MLVS

S/ML

SS比

STE Pr ocess對照值

對照值 STE ProcessS-BOD (mg/L) <5 <5S-TOC (mg/L) 38.4(1.0) 44.2(1.0)SS (mg/L) 21.9(1.0) 26.3(1.2) ( )內的數值是以對照值為基準

SS--TE TE 技術處理成效技術處理成效

德國德國ATADATAD案例案例3535個位置分佈個位置分佈

德國德國FassbergFassberg之之ATADATAD實廠介紹實廠介紹

位於位於HannoverHannover北方之農業區內。北方之農業區內。

在在19831983年運轉，為德國境內首次使用熱交換年運轉，為德國境內首次使用熱交換

器回收熱能。器回收熱能。

處理之污泥未包含工業廢棄物，處理後之污處理之污泥未包含工業廢棄物，處理後之污泥，作為農業堆肥使用。泥，作為農業堆肥使用。

處理㆟口數：處理㆟口數：22,00022,000㆟，廢水量：㆟，廢水量：6,000 6,000 CMD CMD BOD: !,320 kg/d TSS: 1,760 kg/dBOD: !,320 kg/d TSS: 1,760 kg/d具有具有22反應槽，自發性放熱可達反應槽，自發性放熱可達5555℃℃ 以㆖以㆖

加拿大加拿大Salmon ArmSalmon Arm之之ATADATAD實廠介紹實廠介紹

位於位於British ColumbiaBritish Columbia區內，於區內，於19891989年開始運轉年開始運轉

19901990年處理㆟口數：年處理㆟口數：6,0006,000㆟，廢水量：㆟，廢水量：2,300 2,300 CMD BOD: 425 kg/d TSS: 400 kg/dCMD BOD: 425 kg/d TSS: 400 kg/d20032003年處理㆟口數：年處理㆟口數：11,50011,500㆟，廢水量：㆟，廢水量：4,500 4,500 CMD BOD: 850 kg/d TSS: 765 kg/dCMD BOD: 850 kg/d TSS: 765 kg/dVSSVSS之削減率最高可達之削減率最高可達55%55%，最低為，最低為12%12%，會，會低至低至12%12%之原因為發生洗出（之原因為發生洗出（washoutwashout））之現之現象。象。

Salmon ArmSalmon Arm實廠處理流程實廠處理流程

U.S. U.S. 佛州佛州SawgrassSawgrass之之ATADATAD實廠介紹實廠介紹

於於19991999年年33月開始運轉，在月開始運轉，在20002000年之運年之運轉資料如㆘：轉資料如㆘：

處理㆟口數：處理㆟口數：117,000117,000㆟㆟廢水量：廢水量：45,410 45,410 CMD BOD: 5,200 kg/d CMD BOD: 5,200 kg/d TSS: 7,800 kg/dTSS: 7,800 kg/d

日本日本SS--TETE實廠實廠11介紹介紹

日本日本SS--TETE實廠實廠22介紹介紹

設計條件：

污泥量：最大 1,500 m3/d, 最小 1,000 m3/d

污泥濃度：最大 15,000 mg/L, 最小 10,000 mg/L

污泥溫度：最高 37℃, 最低 18℃ 處理時間：24 小時/日

處理能力：有機污泥量 5,000 kg-DS/d ( 2,500 kg-DS/槽/d)

STE 反應槽：容積：1,500 m3 ( 750 m3 ╳ 2 槽) RC 結構（如照片 1）

熱交換器（照片 2）、曝氣裝置、泵等均為 2 套系統。

日本日本SS--TETE實廠實廠33介紹介紹

國內國內ATATATAT實廠介紹實廠介紹

食品加工廠高濃度有機廢水之處理食品加工廠高濃度有機廢水之處理

處理水質水量資料：處理水質水量資料：

Q= 300 CMDQ= 300 CMD，，COD= 8,000 ~ 12,000 mg/LCOD= 8,000 ~ 12,000 mg/LBOD= 4,800 ~ 7,200 mg/LBOD= 4,800 ~ 7,200 mg/L，，SS=4,000~6,000 SS=4,000~6,000 mg/Lmg/L，，油脂油脂= 1,500 ~ 2,000 = 1,500 ~ 2,000 mg/Lmg/L處理後水質：處理後水質：

COD= 700 mg/LCOD= 700 mg/L，，BOD= 500 mg/LBOD= 500 mg/LSS= 600 mg/LSS= 600 mg/L

ATADATAD成本效益分析成本效益分析--11

ATADATAD成本效益分析成本效益分析--22

S-TE成本效益分析-1項 目 單 價 用 量 合 計

用 電 10 yen/kw 6,720 kw/d 67,200 yen/d

蒸 氣 2,000 yen/ton 20.4 ton/d 40,800 yen/d

費用總計（yen/3 ton-DS/d） 108,000

單位污泥處理操作費用（yen/kg-DS） 36

建造成本（千yen） 250,000

折舊攤提費（5年期，利率4％，千yen/年） 55,000

單位污泥建造成本折舊攤提費（yen/kg-DS） 44

S-TE成本效益分析-2污泥處理與處

置方式操作費用

（yen/kg-DS）建造成本折舊攤提費（yen/kg-DS)

費用合計（(yen/kg-DS)

年總成本（千yen/年）

1 STE程序 36 44 80 74,880

2 僅污泥濃縮*＋委外清運

750 7 757 708,552

3 污泥脫水**＋委外清運

120 42 162 151,632

4 污泥焚化＋委外清運

173 50 223 208,728

結結 語語

高溫菌之應用技術屬生物科技領域，需團高溫菌之應用技術屬生物科技領域，需團隊合作始能完成。隊合作始能完成。

目前高溫菌應用領域以漸擴展，工廠也可目前高溫菌應用領域以漸擴展，工廠也可運用過剩蒸氣，節省成本，為㆒項值得應運用過剩蒸氣，節省成本，為㆒項值得應用與發展之技術。用與發展之技術。

願與有識者共同努力，團隊研發，完成此願與有識者共同努力，團隊研發，完成此技術之建立，使能降低成本。技術之建立，使能降低成本。