1,台灣地區二氧化氯作為淨水處理替代氧化及消毒藥劑之可行性研究,期末報告簡報,2,計畫工作執行進度,3,期中審查會議結論與意見,4,二氧化氯產製製程及用途,二氧化氯產製方法： 化學法：氧化法、還原法、催化法 電解法 穩定法 二氧化氯產製方法評估方式： 產品純度 設備產能 反應速率 實績、技術成熟度 經濟成本 製程副產品處理容易度,亞氯酸鈉/鹽酸氧化法,5,二氧化氯實廠應用解析(1/2),7,二氧化氯模廠應用試驗-目標淨水場擇定,目標淨水場篩選條件 第一階段篩選:單一標的水質項目超標者(鐵、錳、砷、氨氮、TOC、TTHMs) 第二階段篩選:目標淨水場評估因素(標的水質超標次數多、地下水源優先),彰化B 高鐵錳,彰化A 高氨氮,雲林C 高砷,高雄D 高TOC/TTHMs,8,二氧化氯模廠應用試驗-試驗規劃(1/2),製程副產品去除或回收,消毒效能評估,氧化效能評估,氨氮,自由餘氯,亞氯酸鹽生成潛能,亞氯酸鹽,氯酸鹽,總菌落數,E. Coli.,消毒副產物,製程篩選或 操作控制,亞鐵添加法,除菌效能,持續效能,鐵,砷,TOC去除效能,二氧化氯相關 本土水質 效能試驗評估,錳,9,二氧化氯模廠應用試驗-試驗規劃(2/2),10,目標淨水場背景水質,11,二氧化氯模廠應用試驗-前置測試,淨水場pH值隨著二氧化氯的加入而略微下降, 可能為未反應殘餘之HCl所導致 隨著二氧化氯反應時間增加,淨水場原水pH值趨於一固定值，顯示二氧化氯進行氧化或消毒時，對原水pH值無明顯影響。,12,二氧化氯模廠應用試驗-氧化效能探討：氨氮(1/2),與現行加氯方式比較，二氧化氯對氨氮去除率皆較低(1020%) ，加氯平均去除率約70%,13,二氧化氯模廠應用試驗-氧化效能探討：氨氮(2/2),增加二氧化氯加藥濃度對氨氮去除率有略微提高，但其去除效能有限 延長二氧化氯接觸時間，氨氮去除率亦無明顯變化 標準氨氮/DI水試驗組亦顯示對氨氮去除無明顯效果,氨氮/純水溶液之氨氮去除率,14,二氧化氯劑量與氨氮去除率關係,A淨水場,B淨水場,C淨水場,D淨水場,15,二氧化氯對於錳去除效果比加氯更為有效，C淨水廠因原水含錳量低，故兩藥劑皆有較高對錳去除率,二氧化氯模廠應用試驗-氧化效能探討：錳(1/2),16,二氧化氯模廠應用試驗-氧化效能探討：錳(2/2),二氧化氯可於短時間內迅速氧化錳而達到去除之效果，1.4mg/L二氧化氯可於7分鐘後對錳去除率90% 若二氧化氯加藥濃度10分鐘，錳去除率可確保90%,17,二氧化氯劑量與錳去除率關係,A淨水場,B淨水場,C淨水場,D淨水場,18,二氧化氯模廠應用試驗-氧化效能探討：鐵,因原水pH皆大於7，原水中亞鐵可能於汲取時快速被氧化，不易看出二氧化氯之氧化效能 二氧化氯對於B淨水場原水溶解態鐵之去除率在接觸時間7min以後可達100% 二氧化氯接觸時間大於3分鐘後，亞鐵(溶解態鐵)之去除率已達100% 二氧化氯在原水會因氧化或消毒其他物質的競爭，使得對於溶解態鐵之氧化速率降低,B淨水場原水之溶解態鐵去除率,亞鐵純水溶液之亞鐵(溶解態鐵)去除率,19,溶解態鐵與TOC補充調查,四淨水場原水之溶解泰鐵與總鐵濃度,亞鐵於不同pH環境下之氧化前後濃度變化 (資料來源：Brian，2003),加氯或二氧化氯對 D淨水場原水TOC之影響,20,二氧化氯模廠應用試驗-氧化效能探討：砷,人工添加砷/D淨水場原水之砷去除率,人工添加砷純水之砷去除率,四淨水場砷含量皆偏低，不易看出二氧化氯之氧化效能 人工添加砷於原水與純水試驗中，二氧化氯對砷氧化去除效果皆不佳 原水中鐵、錳被氧化沉澱後，溶解態砷預期會附著於氧化物上而形成共沉澱，達到去除效能果(Keuth，2000),人工添加砷/C淨水場原水之砷去除率,21,二氧化氯模廠應用試驗-氧化效能探討：TOC,二氧化氯對TOC的去除似無效果，即使濃度增加或接觸時間增加，其去除效果無明顯變化 二氧化氯只能將大分子有機物降解為小分子有機物有關(張氏，2004)，並非所有大分子有機物都可以被二氧化氯完全氧化分解。,不同添加濃度對D淨水場原水之TOC去除率,不同接觸時間對D淨水場原水之TOC去除率,22,二氧化氯模廠應用試驗-氧化效能比較,PS： 欲去除錳與鐵，加氯可配合氣曝、混凝、或沉澱達到與加ClO2相同之良好去除效果 欲去除砷，加氯與ClO2皆需藉由混凝與沉澱才能有效去除砷 對TOC而言，ClO2與TOC為氧化反應，加氯與TOC為氯取代反應,23,二氧化氯模廠應用試驗-消毒效能：總菌落(1/2),飲用水水質標準,固定反應時間，二氧化氯加藥濃度1.4mg/L，總菌落數15分鐘，總菌落數飲用水水質標準(100CFU/ml),24,二氧化氯模廠應用試驗-消毒效能：總菌落(2/2),飲用水水質標準,二氧化氯劑量21(mg*min/L)，總菌落數可符合飲用水水質標準(100CFU/mL),25,二氧化氯模廠應用試驗-消毒效能：大腸桿菌,固定反應時間，二氧化氯反應濃度0.5mg/L ，大腸桿菌數3分鐘 ，大腸桿菌數飲用水水質標準(6CFU/100ml),飲用水水質標準,飲用水水質標準,26,二氧化氯模廠應用試驗-消毒效能：大腸桿菌,二氧化氯劑量4.2(mg*min/L)，大腸桿菌可符合飲用水水質標準(6CFU/mL),飲用水水質標準,27,二氧化氯模廠應用試驗-消毒效能：持續消毒,就總菌落去除效能而言，二氧化氯持續消毒能力約可持續30小時；次氯酸鈉持續消毒能力約可持續48小時以上，其總菌落數略小於飲用水水質標準(100CFU/ml) 就大腸桿菌去除效能而言，二氧化氯與次氯酸鈉的消毒能力皆約可持續48小時以上，其大腸桿菌數小於飲用水水質標準(6CFU/100ml),飲用水水質標準,飲用水水質標準,28,二氧化氯模廠應用試驗-消毒效能：消毒效能比較,PS： D淨水場後加氯濃度為0.71.0mg/L，清水池滯留時間為6小時 文獻中指出欲去除3-log細菌，二氧化氯所需劑量為2030mg*min/L (Metcalf & Eddy，2003),29,二氧化氯製程副產品： TTHMs,二氧化氯濃度提高對總三鹵甲烷的生成增加並無明顯影響 二氧化氯產生之TTHMs濃度約比加氯減少3040%，但無法完全避免TTHMs的產生,30,二氧化氯製程副產品：亞氯酸鹽去除,亞鐵與亞氯酸鹽反應速度極快，亞鐵添加後5min，反應即達穩定 ClO2-total=殘餘NaClO+ClO2-ClO2 去除1mg亞氯酸鹽約需33.3mg亞鐵 若二氧化氯做為後消毒藥劑，則亞鐵法會造成出水鐵濃度過高問題 降低二氧化氯添加濃度可有效降低亞氯酸鹽生成濃度(二氧化氯濃度降低，則處理效能亦會減低),飲用水水質標準,飲用水水質標準,31,二氧化氯實廠應用解析-加藥點建議,32,二氧化氯管制法規方向評估 (1/3),二氧化氯使用之相關法規發展趨勢,西元19902000,西元19801990,西元20002009,水龍頭水樣的總氧化劑量（包含二氧化氯、亞氯酸鹽、氯酸鹽）1mg/L(1983，USEPA),二氧化氯： MRDL=0.8 mg/L，MRDLG=0.8 mg/L 亞氯酸鹽： MCL=1.0 mg/L，MCLG=0. 8 mg/L (1998.12，USEPA),殘餘二氧化氯=0.4mg/L 亞氯酸鹽與氯酸鹽=0.7mg/L (2005，WHO),二氧化氯添加劑量1.4mg/L 二氧化氯殘餘量0.7mg/L 亞氯酸鹽管制濃度=1.0mg/L (2005，中華民國之飲用水水質處理藥劑),亞氯酸鹽限制濃度=1.0mg/L (2008，中華民國之飲用水水質處理藥劑),中國大陸山西省批准應用於醫療方面，重慶市批准用於生活引用水水淨化處理(1995，1996),33,二氧化氯管制法規方向評估 (2/3),各國二氧化氯法規項目與限值比較,34,二氧化氯管制法規方向評估 (3/3),未來法規可行性方向 對亞氯酸鹽的毒性是能肯定的，但對氯酸鹽的毒性還不夠了解 我國對亞氯酸鹽與二氧化氯管制較為寬鬆 故我國雖有對氣態二氧化氯明定法規，或是未來將液態或固態二氧化氯視為淨水處理可行藥劑之一，則法規層面尚有待研修補強方向： 考慮亞氯酸鹽生成淺勢：二氧化氯最大添加劑量80%) 固態或液態二氧化氯會添加穩定劑：採用固態或液態二氧化氯則應註明產製方式、有效二氧化氯濃度2.0%、不純物檢測項目,35,二氧化氯製程工安問題與對策,二氧化氯藥劑貯存方式、急救措施、滅火措施、洩漏處理與預防措施可參考物質安全資料表，其重點為： 各原物料藥劑分別貯存於不同倉庫 藥劑貯存容器附有規定之分類及危害圖示 不慎接觸二氧化氯則須以大量清水沖洗 當空氣中濃度10%會有爆炸危險性 若發生氣體洩漏應立即使洩漏氣體逸散 若為液態或固態洩漏則以大量清水沖洗洩漏區域 防護設備需包含各種呼吸防護具，包含防二氧化氯之濾罐,36,工安要求-製造設備與場地建置,二氧化氯產製設備設置,場地建置與藥劑使用 設備間應設置防火設備、地面耐腐蝕處理、通風設備與緊急防護設備 藥劑投加輸送線路不重疊 藥劑投加與溶解於封閉設備或管道內自動完成,37,經濟成本-二氧化氯處理單元製造成本(1/2),PS：1.只考慮二氧化氯處理單元相關設備，不包含其他淨水場設施2.二氧化氯產製法選用亞氯酸鹽/鹽酸氧化法,38,經濟成本-二氧化氯處理單元製造成本(2/2),PS：1.只考慮二氧化氯處理單元相關設備，不包含其他淨水場設施2.二氧化氯產製法選用亞氯酸鹽/鹽酸氧化法,39,經濟成本-與現行處理藥劑比較,PS： 上述成本為針對淨水場若採用某一處理藥劑，將全場處理單元總需成本加總計算而得 以二氧化氯作為處理藥劑，另需增設亞氯酸鹽去除單元 處理水量為40萬CMD,40,結論,亞氯酸鹽/鹽酸氧化法具有設備產能大、反應速率快、實績、技術成熟度高、製程副產品易處理等優點，為二氧化氯應用於淨水處理之產製法。 二氧化氯對於鐵、錳之氧化去除率90%，當二氧化氯劑量21mg*min/L時，則可進行有效消毒，另可抑制TTHMs之生成。 與現行處理藥劑比較，二氧化氯於操作成本方面具有優勢。 經由二氧化氯與傳統加氯比較模廠效能驗證、經濟成本評估、工安事項研擬等項目後，可發現二氧化氯仍有如下述之實廠化缺點：,41,建議,我國欲採用二氧化氯作為淨水處理藥劑須先克服二氧化氯營運與總成本過高之問題 若選用二氧化氯作為淨水處理藥劑，則必須重新建置淨水場處理流程，勢必會造成龐大經濟負擔 二氧化氯作為淨水處理藥劑只適用於高錳或高TOC水質之淨水場(數量較少)，傳統加氯處理程序較能廣泛應用於本土各類型淨水場 從經濟成本、設施改建經濟負擔、淨水處理效能等方面比較，可確認二氧化氯於國內並非為一合適淨水處理氧化及消毒之藥劑,42,簡報完畢 敬請指教,