王雅玢

中原大學環境工程學系

BestEnvironmental Engineering

1

以強氧化劑提高污水處理廠化學洗滌塔異味控制效果之研究

2018/6/12

陳世浩、程培嘉、盧師琁、林佳雯、王雅玢

中原環工專任教師

2

空氣污染防制、電漿處理技術

土壤污染防制、環境檢驗分析

健康風險評估、流行病學

分子生物學

能資源系統

環境經濟與能源政策

給水處理

新興污染物分析

水再生、薄膜技術應用

bee.cycu.edu.tw FB: 中原環工 CYCU BEE

3

4

5

Best Environmental Engineering

6

1. 研究緣起

2. 研究方法

3. 結果與討論

4. 結論

大綱

1.研究緣起(1/2)

台灣由於都市人口稠密、腹地狹小等原因，大多數污水處理廠鄰

近住宅，以致異臭味直接影響到周遭居民。

異臭味氣體是屬於感官性的污染物，當異臭味氣體超過容許濃度

時，會對人們造成嗅覺感官上的不舒服，甚至對人體健康方面造

成不同程度的影響。

本研究針對全台灣污水處理量最大的迪化污水廠進行研究，整座

污水處理採用半地下化設計理念，除可防止污水處理臭氣溢散外，

另設有三級處理水回收再利用設備，經砂濾處理流程後提供廠區

沖洗、植栽用水及街道沖洗用水等。

本研究針對前處理除臭設備、初沉池除臭設備、深槽曝氣池除臭

設備、固體大樓除臭設備、南側水肥站除臭設備以及污泥乾燥系

統除臭設備等，進行揮發性有機物化合物檢驗，以了解這些設備

揮發性有機物的逸散狀況。

1.研究緣起(2/2)

迪化廠異味防制及處理方法係採用一般化學吸收法中最常見的化

學洗滌塔設施，將洗滌液散佈於裝有隔板、填充料或其他裝置內，

使氣體迂迴通過，增加氣液交換時間，提高異味去除效率。

二氧化氯為高效氧化劑，為美國食品藥物管理局(FDA)和美國環境

保護署(EPA)確認是醫療衛生、食品加工、環境保護、自來水、工

業循環用水及污水處理方面之殺菌、消毒、除臭及降解BOD、COD

的理想氧化劑，同時具備藥效長、無毒性、不破壞環境等特點。

本研究分別於迪化廠污泥乾燥機房及南側水肥投置站安裝二氧化

氯反應器及相關設備，將二氧化氯注入洗滌塔設備之循環水箱，

藉循環泵將添加二氧化氯之循環水噴入洗滌塔與收集之廢氣進行

氣液交換。

WHO(1998) ：TVOC為

熔點低於室溫而沸點在

50~260 ℃之間的揮發性

有機物的總稱。（m.p.

異戊二烯臭氧化的中間產物及反應產物

對流層中O3及OH的形成

VOCs是O3及SOA生成中的重要前驅物

VOCs來源型態

• 固定源

• 管道–製程密閉管道

–排氣口

–廢氣燃燒塔

• 逸散–裝載操作

–廢水處理場, 掩埋場

–設備元件, 儲槽

11

揮發使用有機溶劑塗料塗裝消費性產品

移動源機車排氣汽車排氣柴油車排氣

12

CAS NO. PAMS VOCs IRAC Group 嗅味閥值(10-6V/V)

75-28-5 Isobutane --

106-97-8 n-Butane 1.2

78-78-4 Isopentane 1.3

109-66-0 n-Pentane 1.4

107-83-5 2-Methylpentane --

71-43-2 Benzene 1 2.7

591-76-4 2-Methylhexane 0.42

108-88-3 Toluene 3 0.33

108-38-3 m-Xylene 0.041

95-63-6 1,2,4-

Trimethylbenzene

1.2

64-17-5 Ethanol 0.52

75-69-4 Feron-11 --

67-64-1 Acetone 42

67-63-0 Isopropyl Alcohol 3 26

75-09-2 Methylene Chloride 2A 160

110-54-3 n-Hexane 1.5

78-79-5 Isoprene 2B --

592-41-6 1-Hexene 0.14

76-13-1 Freon-113 --

2.研究方法(1/4)

背景資料

調查

建立

採樣策略

採樣儀器

選用

廠區採樣

位置配置

廠區污染源

測試

推估廠區

潛在污染源

現場

採樣

異味成份

分析

廠區周界

異味分析

數據分析

研究架構：

直讀式儀器 不鏽鋼採樣桶 迪化污水處理廠化學洗滌塔添加二氧化氯

異味濃度

改善試驗

2.研究方法(2/4)

採樣：

• 時間：2016年1月~2017年5月種類：季採樣、長時間監測

• 季採樣：每季選一日，9:00-12:00

• 長時間：連續七天；三時段(8:00-10:00、16:00-18:00、24:00-02:00)每一季先針對兩場址周界之運動公園進行監測，再針對污染物濃度高的場址進行廠區內部之長時間監測。而本研究因廠址大小不同，將廠址劃分數區塊，再針對不同大小區塊設立六至十一個點位，分別針對不同汙染物之種類進行採樣。

多功能室內空氣品質偵測器

手提式VOC氣體偵測

手持式粉塵偵測器

手持式五氣體偵測器

儀器偵測範圍係:1ppb-10,000ppb；解析為:1ppb

NH3儀器偵測圍:0ppm-100 ppm；解析度為1ppm

H2S儀器偵測範圍:0ppm-100ppm；解析度:0.1ppm

儀器介紹

CO儀器偵測範圍:0 ppm-500 ppm；解析度:0.1ppm

CO2儀器偵測範圍:0ppm-5000 ppm；析度:1 ppm

具PM1、PM2.5、PM7、PM10與TSP五種不同質量數

顆粒數模式下具0.5 and > 5.0 microns兩種顆粒數供選擇

量測濃度範圍：0~3,000,000/ft3

不鏽鋼採樣筒(Canister)

容量：6 Liter 流量：40mL/min

2.研究方法(3/4)

採樣點介紹-廠址：

設計容量：

最終平均每日處理500,000立方公尺。

進流污水：

BOD5=180mg/L，SS=180mg/L

放流水水質：

BOD5≦20mg/L，SS≦20mg/L。

回收再利用水：

每日設計量10,000立方公尺。

本廠係採用台灣首度使用的雙層式沈澱池設計，深槽階段曝氣二級生物處理流程，整個污水處理採用半地下化設計理念，另設有三級處理水回收再利用設備。

2.研究方法(4/4)

異味濃度改善試驗：

於迪化廠污泥乾燥機房及南側水肥投置站安裝二氧化氯反應器及相關設備，將二氧化氯注入洗滌塔設備之循環水箱，藉循環泵將添加二氧化氯之循環水噴入洗滌塔與收集之廢氣進行氣液交換。

空白試驗12 mg/L/hr

ClO2添加量

25 mg/L/hr

ClO2添加量

50 mg/L/hr

ClO2添加量

污泥乾燥機房及南側水肥投置站各測試4週

第1週 第2週 第3週 第4週

測試未添加ClO2前之背景值以作為後續實驗組之比較基準，期間並以清水測試加藥系統之穩定性。

3.結果與討論(1/14)

迪化污水處理廠全區之PID等濃度分佈曲線：

全區域夏季平均等濃度分布曲線圖全區域冬季平均等濃度分布曲線圖

A區

C區

B區

D區D7

C2

A8

A5

A區塊 >D區塊 > B區塊 > C區塊

3.結果與討論(2/14)

冬季B區塊平均等濃度曲線圖SITE TVOCs(ppb)B1 91

B2 96

B3 95

B4 95

B5 76

B6 80

B7 74

夏季B區塊平均等濃度分布曲線圖

SITE TVOCs(ppb)

B1 398

B2 412

B3 395

B4 388

B5 388

B6 381

B7 375

3.結果與討論(3/14)

全區域冬夏兩季粉塵(PM1、PM2.5、PM7、PM10)平均等濃度分布曲線圖：

冬季全區粉塵平均等濃度分布曲線(ppb)

PM1

PM2.5

PM7

PM10

冬季>夏季

3.結果與討論(4/14)

全區域冬夏兩季粉塵(PM1、PM2.5、PM7、PM10)平均等濃度分布曲線圖：

PM1

PM2.5

PM7

PM10

夏季全區粉塵平均等濃度分布曲線(ppb)

冬季>夏季

3.結果與討論(5/14)

全區域冬夏兩季總懸浮微粒 (TSP)平均等濃度分布曲線圖：

冬季 夏季

冬季>夏季

3.結果與討論(6/14)

冬夏兩季比較：

B/T(苯與甲苯比值) A區塊 B區塊 C區塊 D區塊

冬季 0.60 0.67 1.56 68.5

夏季 0 0 0 0

A B C D

25

30

35

40

45

50

55

60

Canister

tota

l co

nsta

nt

area

winter

summer

Isob

utan

e

n-But

ane

Isop

enta

ne

n-Pen

tane

2-M

ethy

lpen

tane

n-Hex

ane

Ben

zene

2-M

ethy

lhex

ane

Toluen

e

m-X

ylen

e

1,2,

4-Tr

imet

hylben

zene

Eth

anol

Fero

n-11

Ace

tone

Isop

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l Alcoh

ol

Met

hylene

Chlor

ide

0

2

4

6

8

10

12

14

16

areaWinter

co

nsta

nt

(pp

b)

A

B

C

D

Isob

utan

e

n-Bu

tane

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ne

n-Pe

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1-Hex

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Toluen

e

Freo

n-12

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n-11

Acet

one

Met

hylene

Chlor

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Freo

n-11

3

02468

1012141618202224262830

Summerarea

co

nsta

nt

(pp

b)

A

B

C

D

A、B二區塊的比值較接近0.5都遠大於0.5，推測受交通污染源影響可能性較大。

3.結果與討論(7/14)

初級沉澱池平均等濃度分布曲線圖：

SITE TVOCs(ppb)

E1 646

E2 925

E3 1070

E4 798

E5 779

Isob

utan

e

1-But

ene

Tran

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But

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Isop

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Eth

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Fero

n-11

Ace

tone

Met

hylene

Chlor

ide

Chlor

ofor

m0

5

10

15

40

60

80

100

120

140

160

Co

nc.(

pp

b)

發現初級沉澱池周圍的揮發性有機物濃度相較其它區塊的濃度來的高

H2S 2.1ppm及NH3 1ppm

3.結果與討論(8/14)

二級沉澱池平均等濃度分布曲線圖：SITE TVOCs(ppb)F1 427F2 384F3 403F4 441F5 441F6 432

1-Bu

tene

n-Bu

tane

Isop

enta

ne

n-Pe

ntan

e

Isop

rene

Tolu

ene

Freo

n-12

Fero

n-11

Acet

one

Met

hyle

ne C

hlor

ide

Chlo

rofo

rm0

1

2

3

4

Con

c.(p

pb)

相較運動公園周圍的揮發性有機物濃度相比，本區塊的揮發性有機濃度偏高。

3.結果與討論(9/14)

污泥乾燥處理設備平均等濃度分布曲線圖：SITE TVOCs(ppb)

G1 57

G2 97

G3 131

G4 322

G5 369

G6 350

G7 137

Toluen

e

Eth

anol

Fero

n-11

Ace

tone

Met

hylene

Chlor

ide

0

1

2

3

4

5

6

Co

nc.(

pp

b)

差達312ppb

IARC 2A化合物二氯甲烷濃度1.98ppb，IARC 3化合物甲苯濃度0.98ppb，皆遠小於嗅味閥值。

3.結果與討論(10/14)

固體處理大樓M2(污泥餅)平均等濃度分布曲線圖：SITE TVOCs(ppb)

H1 137

H2 133

H3 131

H4 122

H5 115

H6 107

H7 100

n-But

ane

Isop

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ne

1-Pen

tene

2-M

ethy

lpen

tane

3-M

ethy

lpen

tane

Ben

zene

Toluen

e

Eth

anol

Fero

n-11

Ace

tone

Met

hylene

Chlor

ide

0

2

4

6

8

10

12

14

Co

nc.(

pp

b)

IARC 1化合物苯的濃度1.25ppb；IARC 2A化合物二氯甲烷濃度1.85ppb；IARC 3化合物甲苯濃度2.7ppb，皆遠小於嗅味閥值。

3.結果與討論(11/14)

污泥試驗：

80-90% Sludge Sludge cake Dry Sludge0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

A

Max(ppb)

Avg(ppb)

mini(ppb)

24小時試驗最大測值

(ppb)平均值(ppb)

最小測值(ppb)

80-90%的污泥 325 222 159

污泥餅 5763 4487 259

乾燥污泥 3545 2786 549

80-90% Sludge Sludge Cake Dry Sludge0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

B

A

Max(ppb)

Avg(ppb)

mini(ppb)

36小時試驗最大測值

(ppb)平均值(ppb)

最小測值(ppb)

80-90%的污泥 288 183 159

污泥餅 7261 5595 348

乾燥污泥 6127 3270 344

揮發性有機物濃度: 污泥餅 >乾燥污泥 >80-90%的污泥

3.結果與討論(12/14)

前處理除臭初沉除臭固大除臭

前處理除臭初沉除臭固大除臭

第一洗滌塔第一洗滌塔 第二洗滌塔第二洗滌塔 除臭風機除臭風機大氣

二段式洗滌塔H2SO4 NaOH NaOCl

曝氣除臭曝氣除臭 第一洗滌塔第一洗滌塔 除臭風機除臭風機 大氣

NaOH NaOCl一段式洗滌塔

前處理除臭初沉除臭固大除臭

前處理除臭初沉除臭固大除臭

第一洗滌塔第一洗滌塔 第二洗滌塔第二洗滌塔 除臭風機除臭風機大氣

二段式洗滌塔H2SO4 NaOH NaOCl

曝氣除臭曝氣除臭 第一洗滌塔第一洗滌塔 除臭風機除臭風機 大氣

NaOH NaOCl一段式洗滌塔

H2S + 2NaOH + 4NaOCl → Na2SO4 + 4NaCl + 2H2O

2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4

10套

4H2O + 8ClO2 + H2S → 8ClO2-1 + SO4

-2 + 10H+

6ClO2 + NH3 + OH- → 6ClO2

-1 + N2 + H2O

3.結果與討論(13/14)

污泥乾燥機房測試結果：

第1次加藥（14.6 mg/L/hr）後其異味濃度即降低了25%，第2次加藥（29.2 mg/L/hr）後其異味濃度降低了44%，第3次加藥（50.0 mg/L/hr）後其異味濃度降低了58%。

加藥濃度

(mg/L/hr)0 14.6 29.2 50.0

異味濃度 2,320 1,740 1,300 977

污泥乾燥機房ClO2添加濃度與洗滌塔排煙管道異味濃度關係圖

3.結果與討論(14/14)

南側水肥投置站測試結果：在有水肥車投肥作業環境下，當添加ClO2濃度為23.3 mg/L/hr時，異味濃度顯著降低了90%，去除效果高達90%。當添加ClO2濃度提高至46.7 mg/L/hr時，異味濃度已降低至初始濃度之2.4%

加藥濃度(mg/L/hr) 0 11.7 23.3 46.7

異味濃度 2,320 55 232 55

採樣時投肥操作狀況 投肥作業中 無水肥車進場 投肥作業中 投肥作業中

南側水肥投置站ClO2添加濃度與洗滌塔排煙管道異味濃度關係圖

4.結論

1. 周界測值顯示，夏季揮發性有機物的濃度比冬季的測值較高，且根據實驗

結果顯示周界的總揮發性有機物可能受到交通污染源影響較大。

2. 潛在污染源分析結果顯示，初級沉澱池可能係H2S及NH3污染源，而本區塊

的總揮發性有機物濃度平均843.6ppb。

3. 污泥乾燥機房當添加ClO2濃度為14.6 mg/L/hr時，異味濃度降低了25%，當

添加ClO2濃度提高至50.0 mg/L/hr，異味濃度降低了58%；南側水肥投置站

當添加ClO2濃度為23.3 mg/L/hr時，異味濃度顯著降低了90%，當添加ClO2

濃度提高至46.7 mg/L/hr時，異味濃度降低了97.6%，顯示在化學洗滌塔添

加強氧化劑ClO2對異味成分之去除具改善效果，且異味濃度之去除與ClO2

添加濃度具正向相關。南側水肥投置站之異味去除效果明顯優於污泥乾燥

機房，推論係因兩處試驗區之異味成分不同。

敬請請教中原大學環境工程學系yfwang@cycu.edu.tw