薄膜水處理及資源回收技術應用及推廣之研究（1/2）

再生水之薄膜技術目前大多以逆滲透(RO)為主，然而這除需耗較繁複的前處理及電能成本外，大規模RO濃排所造成之環境衝擊也是近來常被討論的課題。於永續發展的觀點，在水資源開發的過程中應由節能及資源回收著手，最終朝零排放的理想目標，而薄膜技術於這些工程應用上皆扮演重要角色，例如將逆滲透之濃排液或具較高溫度之工業廢水進一步以薄膜蒸餾(MD)處理，對前者可提高水回收率而後者則有能源回收之效應。工業成長也帶來稀貴金屬需求的增長，如何由工業廢水或廢液中循環回收稀貴或其他有價物質，除對國內科技產業之發展甚為重要外，也可減輕末端工業區水處理廠之負荷。本「薄膜水處理及資源回收技術應用及推廣之研究」計畫之執行，主要以前期計畫之研究為基礎，持續將所開發之MD及SLM等薄膜技術於國內產業實廠試驗，建立更有效力之經濟評估數據，以利於技術移轉及業界應用之推廣。另一方面，考慮產業面臨含氨氮廢水處理之問題，而MD技術也可於此類廢水處理過程中進行脫氨獲得氨水或其他可資源化的產物，本計畫也進行MD 脫氨且其產物能資源化回收應用之技術開發。
於研發節能型之水處理技術部分，今年度(108)重點是MD模廠試驗，於華夏聚合公司高雄林園廠持續進行試驗，完成60～80oC較高溫之廢水進料的MD模廠試驗，其產水水質優於RO產水且沒有明顯之薄膜結垢現象，依試驗通量6～8.5 LMH 所評估的每噸產水成本約NT$ 29.0～19.9/m3。另一方面，也針對麥寮台化鍋爐冷卻水及大統新創染整廢水進行實驗室試驗評估，同時也持續進行桃園北區水資源回收中心水樣之MD試驗，針對MBR+UF+RO處理後之RO濃縮液為MD進料，進行MD操作後之膜面積垢成分分析及膜清洗效能的評估，顯示膜面積垢主要來自碳酸鈣，以檸檬酸溶液掃流清洗膜面可有約98%之通量回復，而若以氫氧化鈉及清水溶液掃流清洗則通量回復分別約94 及 84 %。實驗室級以太陽熱能及光電輔助之MD水純化系統研發部分，導入回收再生電池管理系統，進行電池測試與管理系統調控，建立太陽熱電全自主之日產水量18.2 L 的小型薄膜蒸餾純水之雛形機。
於研發有價資源回收技術，對於以SLM回收貴金屬方面，研究結果顯示SLM技術可有效將銅和鈷離子從水溶液中移除，另外由膜面積1.4 、8 和20 m2三個大小不同模組系統的測試結果，確認本團隊所建立的系統放大技術，能維持膜的透過特性(透過係數P值差不多)，並未因放大時系統體積和流速的變動而產生較大的質傳阻力。但此技術用在處理實際廢水時，會有因螯合劑存在而效率降低的問題，對於半導體業含鈷之廢水，本團隊所開發之SLM技術可將鈷濃度脫除至低於排放標準，模場試驗之合作廠商(貴金屬資源回收公司)對此技術應用潛力看好，已與中原大學簽訂技轉授權合約。而對於MD脫除氨氮，完成由學理模式建立廢水中氨氮透膜通量及選擇率之模擬程序，可評估進料pH及濃度等對通量及分離選擇率的影響，模擬結果顯示，於pH9～11範圍提高pH值可以相當明顯提升氨氣之通量與選擇率，但pH超過11後，提高pH值對氨氮分離效能之影響則甚有限。對於脫氨氮產物資源化部分，設計了脫氨形成氯化銨之實驗室試驗系統，採用國內產製之平板式PTFE膜，初步試驗可形成濃度約5.5 wt% 之氯化銨溶液。