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以「電混凝技術」提升含磷廢水處理效率

發布日期: 115 - 10 - 20

磷的過量排放為造成河川、湖泊及水庫優養化的重要原因之一，尤其對於湖泊、海灣等封閉水體影響更為明顯。長期以來我國《放流水標準》已針對排放於自來水水質水量保護區內之事業與污水下水道系統管制磷的排放：部分業別總磷管制值為2.0 mg/L，其餘未管制總磷者其正磷酸鹽管制值為4.0 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亦加嚴至1.5 mg/L。

過去，總磷管制主要集中於水源水質水量保護區內的事業及污水下水道系統，保護區外的磷排放相對較少受到關注，近年因部分產業製程使用磷酸，產生高濃度含磷廢水，主管機關已陸續針對特定業別訂定總磷排放限值，未來受管制對象也可能逐步增加，因此，磷排放管理已不再只是保護區內生活污水處理的議題，也逐漸成為事業廢水處理需要面對的新興課題。

磷的型態多元，最常見運作化學品的為磷酸（H3PO4），在食品加工、畜牧、金屬加工、電鍍、半導體製造、光電業中均有使用；因使用磷酸而產生的含磷廢水可採化學混凝沉澱方式處理，通常需投加鐵鹽、鋁鹽或石灰等藥劑，使磷酸鹽形成沉澱物後去除，此類方法操作簡單及除磷效率穩定，但在實務操作上常面臨現場人員難以掌握廢水進流狀況，過量使用藥劑；又因鐵鹽、鋁鹽均有親水性質，過量加藥會使污泥含水率高而產生量大，造成後續污泥清除處理成本增加等問題；此外若進流水水質因訂單而有較大波動，現場人員亦需持續檢測磷濃度而調整加藥量，並配合調整pH值，增加操作管理負擔；因此如何在維持除磷效果的同時，降低藥劑使用及污泥產生，已成為含磷廢水處理技術精進的重要方向。

電混凝技術（Electrocoagulation, EC）係於反應槽中設置鐵、鋁或其他金屬電極作為陽極，通電後由陽極釋出金屬陽離子，如Al³⁺、Fe²⁺或Fe³⁺，與化學混凝相同，並於水中形成金屬氫氧化物膠羽，應用於除磷時，主要透過電中和、吸附、絮凝、共沉澱及掃除沉澱等作用，使水中磷酸根被金屬氫氧化物膠羽吸附，或與鐵、鋁離子形成磷酸鹽沉澱，達到磷去除目的；其中鐵電極廣泛用於此類系統中。

在面對同樣的含磷廢水時，相較於化學混凝，EC技術具有降低外加藥劑使用量，主因為使用電流控制電解效率，即時而易於自動化控制，及因為質傳效率提高而具備優異的污染物去除效果（Phu et al., 2025），因電解釋放鐵離子，EC技術之除磷效果受電極材質、電流密度、電解時間、初始pH值及電極間距等操作條件影響，Jiang et al.（2023）研究指出，以工業鋼材作為電極處理小型農村生活污水時，在電流密度1 mA/cm²、pH約7、電極間距2 cm及水力停留時間30分鐘之條件下，磷去除率可達93.91%，操作能耗約0.25 kWh/m³，雖然電極會在此過程消耗，且表面有所鈍化，惟連續運行10天後，磷去除效率僅下降4.34%，顯示EC技術於連續操作條件下具有一定穩定性。惟該技術仍須注意電極消耗、鈍化、導電度需求及電力成本等因素，一段時間後（如半年）電極也有更換需求，並仍應依廢水特性及目標放流水標準進行操作參數最佳化。

整體而言，電混凝技術可作為化學除磷程序之替代或輔助方案，特別適用於需降低藥劑使用、減少污泥產生及提升自動化操作管理之含磷廢水處理場域；或是位處偏遠，不容易運送混凝劑至當地儲放與人工操作之樣態；未來若能結合即時水質監測、電流控制及污泥減量管理，可進一步提升除磷效率與操作穩定性，協助事業與污水下水道系統兼顧法規符合、操作成本控制及低碳化廢水處理目標。