廢污水處理綠色轉型 新興廢水處理技術應用平台

以「鐵還原－流體化床結晶（Fered-FBC）技術」回收含磷廢水資源

磷的過量排放將造成河川、湖泊及水庫優養化，尤其在封閉水體，將導致藻類大量增生，破壞生態與用水安全。我國放流水標準長期以來已對排放於自來水水質水量保護區內之總磷及正磷酸鹽訂有限值，正磷酸鹽管制值為 4.0 mg/L、總磷管制值為2.0 mg/L；在特定水質保護區或總量管制區，新設排放者總磷排放標準加嚴至1.5 mg/L；因製造業聚落極少位於保護區，前述標準主要用以約束生活污水排放源，在上述保護區的公共污水處理廠目前均設有生物除磷單元。

近年來因特定事業製程大量使用磷酸（如做為鋁蝕刻液），導致放流水含磷量過高污染下游承受水體，故放流水標準對前述保護區外之特定事業（半導體、光電及科學園區）增訂25～50 mg/L不等之總磷排放管制限值。以光電業鋁蝕刻製程所產生的含磷廢水，磷濃度多介於100至2,000 mg/L之間，其廢水處理需對磷有90~99%之去除能力；惟最常使用的化學混凝沉澱技術雖能有效降低放流水中磷濃度，但需投加大量鐵鹽或鋁鹽藥劑，與磷反應形成磷酸鐵、磷酸鋁後沉澱，但因鐵鋁鹽的高親水性，將產生大量高含水率的無機污泥，增加清除處理成本，而污泥中來自於廢水的其他雜質也不利於磷的回收利用。

針對上述問題，流體化床結晶技術（Fluidized Bed Crystallization, FBC）目前受到廣泛矚目，其兼具污染削減與資源回收之綜效；其中「鐵還原－流體化床結晶（Fered-FBC）」結合FBC及鐵離子還原技術，透過控制pH值、鐵磷莫耳比及流體化床操作條件，使廢水中的磷於擔體表面形成磷酸亞鐵結晶，而能進一步回收利用（程序如圖一）。以「廢污水處理綠色轉型新興廢水處理技術應用平台」技術資訊專區所刊載之模廠試驗結果顯示，Fered-FBC技術應用於鋁蝕刻製程含磷廢水處理時，平均磷去除率可達90%，結晶率約80%，可產出磷酸鹽的結晶物而非含有許多雜質的無機污泥；相較傳統處理程序，占地面積可減少約50%。以含磷濃度300 mg/L廢水為例，每噸廢水處理成本約為新臺幣138元，其中藥品費用約六成；若進一步回收磷酸亞鐵結晶，則每噸廢水可產出約1.6公斤結晶物，回收收益約新臺幣42元，可降低約30%操作成本。由於磷酸亞鐵亦為磷酸鋰鐵（Lithium Iron Phosphate，LFP）電池正極材料的重要前驅原料之一；爰該技術除可達成除磷目的外，亦具有將資源化產物回到鋰電池供應鏈之潛力。

隨著全球電動車及儲能產業快速發展，磷已成為重要電池材料；透過Fered-FBC等新興技術，含磷廢水之處理將從污染防治轉為資源循環，不僅有助於符合放流水標準要求，更可降低處理成本、減少待清運污泥，並提升關鍵資源循環利用效益。

圖一 鐵還原-流體化床結晶技術之典型程序示意圖