廢污水處理綠色轉型 新興廢水處理技術應用平台

適用行業及污染物(濃度)

• 廢(污)水種類
  • 半導體業
  • 化工業
  • 石化業
  • 金屬表面處理業
  • 不鏽鋼廠等
• 適用污染物
  • 難降解 COD(< 5000 mg/L)
  • 硝酸鹽氮(< 5000 mg/L)
  • 氨氮(500-5000 mg/L)

技術原理

觸媒技術具有無污泥產生、高處理效率及可重複活化使用等高性價比優勢，此觸媒可區分為氧化型觸媒及還原型觸媒，說明分別如下(如圖1)：。

催化氧化型活性碳(Catalytic Oxidative Activated Carbon, COAC)以活性碳(AC)為基底，觸媒粒徑大小為20～40mesh。利用薄膜化的製備技術於表面披覆數種貴金屬，核心釕成分因Ru(III)~Ru(VII)的氧化電位高達3.65V，因此COAC較常見的AOPs高級氧化程序具更強的氧化還原能力；另外因使用奈米薄層技術使貴金屬占比僅0.01%，故價格也頗具競爭力，透過強吸附力將有機物吸附至孔洞，再由孔洞內所披覆的貴金屬進行催化氧化。

脫硝型觸媒(Denitrification Catalyst, DNC)及改質後脫硝觸媒(DNC+)為透過觸媒搭配添加還原劑還原水中的NO₃-N，能有效去除NO₃-N，為擴充空間不足的工廠提供一新型且有效之解決方案。

技術概述

技術特點

• 處理效率高、無污泥。
• 觸媒可藉由定期小活化及大活化以清除孔洞積碳及重新披覆貴金屬釕氧化物，即能循環利用，具循環永續效益。
• 水力停留時間僅 0.5-1 h，因此占地空間少。
• 可應用於表面處理業、化工業等難處理之 COD、氨氮、硝酸鹽氮廢水，尤其適用於高導電度或具生物毒性之廢水。

執行方式

(1) COD 處理

COAC同時兼具吸附及氧化特性，在實廠操作上可分為流動床與固定床兩種(如圖2所示)，目前處理上難度較高的中高濃度難降解有機廢水(COD 500~5000mg/L)，需有較好的質傳，適合採用流動床來進行連續吸附及氧化。另外固定床是以吸附為主、氧化為輔，再透過活化方式進行再生，因此適合處理COD濃度<500mg/L的有機廢水。

(2) 氨氮處理

氣提結合觸媒氧化處理技術係以氣提法先將氨氮廢水pH調整至鹼性環境，並加熱至適當操作溫度及通入空氣使氨氣吹出。氣提反應完之氨氣經由冷凝管去除多餘水分，水分除去後之氨氣再與臭氧合流，接著流入COAC觸媒氧化固定床進行催化氧化反應，將氨氣氧化成氮氣和水。

(3) 硝酸鹽氮處理

脫硝反應(denitrification)則需於缺氧條件下進行，因此實驗使用密閉式不鏽鋼反應釜，實驗前需先調整反應釜中水樣的pH值，並添加脫硝觸媒及還原劑，可將難生物降解之硝酸鹽氮廢水還原成氮氣，且不會產生亞硝酸鹽氮、氨氮及其他氮氧化物。

符合 4L+C 資源循環、節能減碳

低成本、低碳排放/低耗能、低使用空間、低污染

氧化型觸媒

低碳排放、低污染

COAC觸媒+臭氧高級氧化技術無污泥產生，採用化學方法的廢水處理系統通常加藥的原物料取得階段約佔至少40%的碳排，產生污泥的廢棄物處理階段也約佔至少40%的碳排，故本技術亦具有低碳特色。

低成本、低使用空間

本技術相比既有傳統AOPs處理方法(如Fenton氧化法)，僅須少量氧化促進劑(如臭氧或次氯酸鈉)，可大幅降低雙氧水與亞鐵等藥劑添加，使操作成本省約一半以上。水力停留時間僅0.5-1h，因此占地空間少。

還原型觸媒

低碳排放、低污染

以某化工廠之硝酸鹽氮廢水改善方案進行改善工程前後之減碳效益比較說明。既有方案為將高濃度廢液委外處理，其他廢水則經過混凝沉澱系統進行處理。改善方案則是將高濃度廢液加入其他廢水一起處理，並在中間池後面加入深度除氟系統，再經由脫硝觸媒進行處理，最後與另一個EL廠廢水混合放流。數據顯示改善後在原物料取得階段中氯化鈣產生之碳排放可減少50%。在廢棄物處理階段污泥產生之碳排放量約減少31.6%，總碳排放量則減少30.4%。

低使用空間

水力停留時間通常僅0.5-2h，較於傳統生物脫硝處理法有低占地空間、不受生物處理條件限制且處理效能高等優勢。

技術限制與負面影響

共同限制

• 水中金屬離子濃度< 50 mg/L。
• 反應 pH 需介於 4-11 間。
• 油脂、顆粒物及複雜的溶解性有機物等可能導致觸媒毒化因子需加以去除。

還原型觸媒

• 無雙氧水或其他氧化物殘留。

負面影響

• 觸媒基底材料為椰殼活性炭，處理機制係藉由活性炭吸附特性將污染物吸附至表面後，添加氧化/還原促進劑與披覆在活性炭表面的貴金屬進行催化氧化/還原反應來降解污染物。因此，可能導致觸媒積碳因子，如油脂、鈣金屬及大分子有機物等物質，需評估搭配不同前處理技術以避免基底材料活性吸附點位被遮蔽而失活。

• 當應用於硝酸鹽氮處理時，水中若含雙氧水物質將不利還原反應進行，需選用合適前處理(如添加除氧酵素)技術把氧化物質移除，方能使用脫硝觸媒技術。

技術流程

氧化型觸媒技術流程(某科技廠為例)

還原型觸媒技術流程

難生物降解之成分複雜有機廢水

此類廢水容易造成觸媒嚴重積碳甚至是毒化，因此在進入觸媒催化氧化系統前，常須搭配前處理技術，以降低觸媒的積碳及毒化問題。