水處理程序設計指南鍾政諺2001/2/22page一、淨化處理 2二、軟水處理 4三、飲用水處理8四、鍋爐用水處理10五、醫療用水處理11六、醫藥用水處理，生化用水處理12七、食品飲料用水處理八、實驗室用水處理九、電著電鍍用水處理十、海水淡化處理十一、電子廠超純水處理十二、冷卻水塔十三、Condensate 回收十四、電子廠low TOC last rinse reclamation 處理十五、電子廠酸性廢水回收處理十六、封裝廠切割廢水回收處理(參考用)十七、封裝廠研磨廢水回收處理(參考用)十八、晶元廠CMP廢水回收處理(參考用)十九、水處理單元特性說明二十、水處理需求調查資料表二十一、水量平衡計算二十二、水處理系統之管理二十三、水處理發展之趨勢二十四、水處理書單二十五、其他二十六、附錄一.淨水處理:淨水處理之作用及目的:一般淨水處理指將原水做初步之淨化處理,許多地區並不提供工業用水或自來水，因此需就近引進水源；並視水源之情況實施初步之淨化；即稱之為淨水處理。
淨水處理之要求為將水質處理至自來水標準，通常並不牽涉到脫鹽(desalination)程序。
其主要要求為脫色、脫臭、除鐵錳、消毒、降低濁度等。
淨水處理後水質要求，可參考台灣省自來水標準。
淨水處理之程序:地面水之淨水處理:地面水受季節及氣候變化，其進水水質變化較大。
在水質調查部份最好有全年度之水文調查資料,以便於掌握設計變數。
一般之處理程序如下:1.引水：引進水源，通常為土木工程範圍；例如引水渠道；伏流井取水等。
2.沉砂：原水引進通常挾帶泥沙及雜物，通常於進水口處設置欄柵阻攔雜物，原水進入一緩衝池中，將挾帶之泥沙沉澱。
3.過濾：此處過濾常採用重力式過濾，凝集加藥亦有時合併使用。
4.加氯：加氯之主要作用在於氧化及消毒，採用加氯法之優點在於殘餘氯仍有持續之殺菌能力。
一般加氯法皆採用折點加氯法。
但最大加氯量不超過10ppm.一般加氯後之餘氯量為0.5ppm。
5.輸送：將淨化水輸送至下一製程。
最典型之應用為自來水公司之淨水場；本公司之客戶中例如苗栗長春石化之原水即採用後龍溪之伏流水，即經上述之處理程序。
地下水之淨水處理:地下水一般鐵錳含量較高，濁度較低，其水質較穩定，淨化處理並須針對水質情況設計；大部份之地下水淨化流程如下：1.除沙：一般地下水經沉水式幫浦抽取輸送至一旋風分離機(cyclone)將水中之砂粒去除。
2.氧化：經除砂後,隨即添加漂白水(折點家氯法)加氯氧化，或使用臭氧氧化，亦有採用三至四層之氣曝塔實施氣曝氧化。
其目的為將水中之二價鐵氧化為三價鐵，即可凝集沉澱。
3.沉澱：經氧化後，大部份鐵錳即氧化沉澱，此時可添加助凝劑及高分子來加大其顆粒，水中之其他小顆粒及膠羽亦可變成大顆粒沉澱。
4.過濾：沉澱池之上層澄清液再經多層過濾器過濾即可得到淨水。
5.除鐵錳：如對鐵錳要求程度較高時，可在多層過濾器後設置錳紗過濾器(green sand)過濾，錳砂過濾之設計參數與活性碳相同，一般希望其過濾流速約為12M/hr。
錳砂經一段時間使用後，其效果降低時，可使用過錳酸鉀(強氧化劑)再生之。
地下水經淨化處理後，其處理效果鐵錳含量通常<0.05ppm以上之淨水處理常用之設計方式，常採用澄清池clarifier (或稱快速凝集沉降池)及重力式過濾器(gravity filter)視其水量及場地之大小決定程序之配置，一般因有加氯或臭氧添加，設備皆設置於室外。
二.軟水處理：軟水之定義：水中之總硬度>40ppm as CaCO3，即稱之為軟水。
軟化之程度視使用者對硬度要求而定，而軟化程序之選定亦隨原水水質及軟化程度不同而異。
廣泛之說法為凡可將水中之硬度去除之程序皆可稱之為軟化程序。
使用藥品例如：6偏磷酸鈉或抗垢劑等，並無法降低水中硬度，不能稱之為軟化。
軟化程序之種類:以下之程序皆可達到降低硬度之效果。
1.煮沸或蒸發2.石灰軟化法(lime softener)3.天然沸石軟化4.陽離子交換樹脂5.納濾(NF,nanofiltration)或逆滲透法6.電透析法(E.D.:eletrodialysis)其適用時機及流程安排茲分述如下：1.煮沸或蒸發法：使用煮沸法一般只能去除暫時硬度，而無法去除永久硬度。
蒸發法則可去除所有硬度。
不論使用煮沸法或蒸發法；因為其能源消耗量大，故適用於廢熱充裕或能源充裕之地區，如產油國家。
煮沸法程序：多效蒸發法(MSF：multi-stage-flash)：中東地區使用作為海水淡化減壓蒸餾法(V.C.：vapor compressor)比MSF較節省能源之蒸發法：基本上，採用蒸發法當然不只去除硬度，甚至可脫除大部份鹽類，達到海水淡化之程度。
結冰法:市場上亦有使用冷卻至結冰之方式來達到脫鹽及軟化之效果。
2.石灰軟化法：石灰軟化法是大量用水去除暫時硬度常用之方法。
其程序如下：操作溫度如果在40℃以上時，稱之為Hot lime softener,效果較佳部份之SiO2亦可去除；其機制為沉墊Mg(OH)2時之共沉效應；平均去除7.1ppm 之Mg++時，可同時去除1ppm之SiO2使用此法只可去除暫時硬度，因此要提高去除硬度效果時，則必須添加大量蘇打(Na2CO3)，使用石灰軟化法時會產生大量之污泥3.天然沸石軟化法:天然沸石之功能與鈉型陽離子樹脂一樣；皆可實施離子交換功能；其使用方式亦同樣使用鹽水再生；由於離子交換樹脂之通用；目前此法已經少人使用。
4.陽離子交換樹脂：使用陽離子交換樹脂軟化為目前最常用之軟化方式；其優點為處理後之硬度可降低至2ppm as CaCO3以下(此為軟化樹脂系統常訂定之軟水規範)其流程如下:再生藥品通常使用NaCl or HCl or H2SO4再生；視個案狀況決定。
陽離子樹脂之選擇；視水中鹼度決定使用弱酸或強酸型。
5.鈉濾(NF,nanofiltration)或逆滲透法:NF(Nanofiltration)或稱之為loose RO(鬆式RO)為對二價(含)以上之離子去除率高；而單價離子去除率低之薄膜；其截距分子量(MWCO)範圍為分子量200〜600，視其用途而異；一般說來；NF(Nanofiltration)對硬度之去除能力為98%以上；對單價離子包括HCO3-之去除率為20〜70%；，故在NF之濃縮側較不易產生CaCO3之沉墊。
NF有時又稱之為軟化RO。
逆滲透RO對離子之去除率可達90%以上；當然亦可達到軟化效果。
其流程如下:電透析(大陸稱為電滲析)為使用直流電場驅動離子透過選擇性之離子交換膜，以達到去離子之效果。
電透析之原理為法拉弟定律(Faraday’s law)。
其去離子之效率與操作電流有關，通常可達90%以上。
其流程如下：三.飲用水處理：飲用水之需求等級並不高，世界衛生組織之規範為總溶解固體(TDS)<800ppm，即可作為飲用水；但某些水源缺乏地區總溶解固體(TDS)>5000ppm仍有人飲用。
國內對飲用水之規範主要限制在於重金屬含量、大腸桿菌、色度、臭度等。
因此；飲用水之處理只要慎選水源；經過淨水處理後即可提供為飲用水。
市面上飲用水之商品可大致分為三種：1.包裝飲用水2.礦泉水3.加味飲用水1.包裝飲用水：水源水質經過處理後，包裝販賣之飲用水。
例如：杯水，桶裝水；或瓶裝水，蒸餾水等。
市場上之包裝飲用水目前之製程皆以RO為主。
國外亦有使用電透析系統生產。
市面上之××純水、××蒸餾水或××杯水等；都是採用逆滲透系統製造。
其要求標準請參考”CNS包裝飲用水標準”。
2.礦泉水：CNS對礦泉水有較嚴格之定義；一般之規定為規範礦泉水之水源為不受污染之水源；水質檢驗項目計有19項；對水源地區固定範圍內亦有嚴格之規定。
而礦泉水製造包裝過程亦規定只能以物理過濾方式處理，不能改變水質為原則要求。
因此市場上礦泉水之價格通常較包裝飲用水為高。
因為合格之水源難找。
目前，台灣地區合格之水源為統一礦泉水(瑞濱麥飯石礦)，台北縣深坑之”一之汨”礦泉水(屬麥飯石礦泉水)，新竹”竹寮山”礦泉水,宜蘭礁溪悅氏礦泉水等四處。
在CNS 規定之前；宜蘭礁溪及埔里為國內礦泉水主要產地，但從CNS規定後；只有水源通過標準之廠牌可使用”礦泉水”外，其他品牌皆不得使用礦泉水；只能稱為包裝水。
其製程大致如下：有些進口之礦泉水，其水源並不一定符合CNS規定；但因各地區之特性不一，而在商品上強調其特性，例如從冰山取出溶解之礦泉水等。
法國知名之”沛綠雅”礦泉水，以藍色水滴造型瓶子及含天然氣泡聞名，其水源因含有少量”苯”(BENZENE)，故處理流程亦採用活性碳過濾以吸附苯。
3.加味包裝飲用水：基本上為包裝飲用水再加入其他風味之香料；有些則加入二氧化碳作為蘇打水。
包裝飲用水處理流程設計注意事項：除一般之水處理系統外，在後段充填部份，配管應使用衛生級配管。
系統必須設計有CIP裝置，及定期消毒裝置。
衛生級之定義：1.材質為SUS 3系列以上2.接液部份之表面粗糙度等級須達1.6Ra(μm)以上3接液部份不可有死角(dead lag)Ra：中心線平均粗糙度1.6Ra等級以上：精切面：經一次或多次精密車、銑、磨、搪光、研光、擦光、拋光或刮、絞、搪等有屑切削加工法所得之表面，幾乎無法以觸覺或視覺分辨出加工之刀痕。
四.鍋爐用水處理：鍋爐用水之純度視鍋爐之壓力等級而定。
一般在20kg/cm²以下之鍋爐，使用軟水即可如作為汽電共生用水，其水質要求等級相當於超純水。
鍋爐用水之考量為避免爐管腐蝕或長垢，因此一般要求軟水之硬度為2 ppm as CaCO3以下。
如作為汽電共生用水；其要求一般如下電導度：< 0.056 μmSiO2：＜ 5 ppbTOC：＜20 ppbD.O.：＜5 ppb汽電共生對水質純度要求主要之原因為避免高精密度渦輪(Turbin)腐蝕及重量不均衡，高速運轉下產生運轉異常而損壞。
汽電共生用水處理請參考第十一章：電子廠超純水系統五、醫療用水處理：醫療用水主要分為醫療器材使用及醫療行為使用二大方面。
醫療器材使用：主要用於醫療器具之清洗、消毒等用途。
醫療行為使用：主要用於調劑、檢驗等用途使用。
醫療器材使用水：主要使用經紫外線殺菌後之RO水。
其一般流程如下一般用途之醫療用水、通常其水質要求不高，菌落數要求為＜100 CFU/ml如有特殊要求，通常參考之水質標準如附錄之試劑級用水//USP23標準//Biomedical grade//CAP標準等，針對各類標準，加強其殺菌、去TOC、除熱源等處理程序。
血液透析用水處理：其要求水質標準通常為以AAMI之要求為標準。
在洗腎室之規劃上；通常設計上必須要知道水量之計算洗腎機之用水比例一般為A液：B液：RO水＝1：1.83：34 (l/hr)調配後之透析液電導度約為14 MS/cm故一般以病床數計水量之規劃如下：(病床數× 35 (l/hr))＋其他用途(l/hr)＝規劃水量血液透析用水處理處理流程：六、醫藥用水處理，生化用水處理製藥業及生化科技用水需求，請參考第二十六章附錄之水質標準表，或依照製程用途需求訂定。