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表 1、常見的高級氧化法比較


                   高級氧化法   主要反應與產物                  優點                           缺點

                   O 3 +UV  O 3 +H 2 O→O 3 +H 2 O 2  (with UV)  O 3 屬強氧化物，本身可分解TOC  O 3  generator極度耗能
                                                    O 3 +UV會釋放OH radical，助於分解TOC小分子  需要O 3  Destructor
                           2O 3 +H 2 O 2 →2∙OH+3O 2
                                -     -
                           O 3 +HO 2 →∙OH+O 2 +O 2  無二次汙染物                       設備需要高氣密，避免O 3  Leak
                   H 2 O 2 +UV  H 2 O 2 +hv→∙OH     已有完善的飲用水處理系統且正在使用。           相對其他程序，OH 自由基生成量少
                           TOC+∙OH→By-product       無氣液質傳限制。                     中間產物可能會吸收UV 光
                   OBr+UV  NaOCl + NaBr→NaOBr + NaCl  超純水系統已廣泛應用，技術純熟            分子量大的TOC較不容易分解
                                             -
                              -
                           3 OBr +(NH 2 ) 2 CO→N 2 +CO 2 +3Br +2 H 2 O  建置成本較低   需要較長的滯留時間，效果較佳



              自來水質等級，首先面臨到高導電                  brane Bioreactor System, MBR)，  H 2 O 2 +UV 多了兩倍的當量，因此降
              度 (Conductivity，簡稱 Cond.) 與高     因此針對這兩部分進行介紹。                   解分解 TOC 能力優於 H 2 O 2 +UV，
              總有機物 (Total Organic Carbon，                                      但缺點是初設及運轉成本高且 O 3
              簡稱 TOC) 的問題。以現今水處理                                               需較高的安全防護機制配套。
              技術而言，水中 TOC 裡面分子越               高級氧化法系統
                                                                               OBr+UV 方法，可運用氫氧自由基
              小的含碳物質越難被去除；若不能
                                               核心概念                            (OH． radical) 氧化有機物及霍夫
              有效去除，超純水系統 (Ultrapure
                                               模廠再生水處理系統採用的技術是                 曼 降 解 反 應 (Hofmann rearrange-
              water system) 處理負擔增加，會
                                               以高級氧化法 (Advance oxidation       ment) 降解醯胺類，此反應是指一
              影響供應水質，其中最被難以去
                                               process, AOP)  進行再生、精煉水         級醯胺在鹵素和鹼的作用下轉變
              除的即是尿素 (CH 4 N 2 O, Diamino-
                                               質。高級氧化法不同於一般的氧化                 為少一個碳原子的伯胺的有機化學
              methanal)，因此再生水處理系統的
                                               法，可概述為二：強氧化劑可直接                 反應；尿素是分子結構最簡單的醯
              關鍵技術是去除水中的有機物、優
                                               氧化有機物，達到分解 TOC 效果；              胺，因此去除尿素十分有效果。
              化再生水的水質，使再生水的水質
                                               加入強氧化劑後形成氫氧自由基 (．               OBr+UV 法初設及運轉成本相對
              與自來水的水質相當，甚至優於自
                                               OH radical) 氧化有機物。              低，可說兼具效果與成本優勢。
              來水水質。
              晶圓製造再生水系統研發分成兩階                  模廠高級氧化法概述
              段，第一階段實驗室工作於 2015                                                生物薄膜系統
                                               一般的高級氧化法大多指水中產生
              年初發展出高級氧化法基本方法，
                                               氫氧自由基，利用其相當高的氧化                 生物系統原理概述
              結果已於本刊 2015 年第三季發表；
                                               還原電位 (2.80V)  來氧化有機物，
              第二階段（即本階段 ) 執行模廠設                                                生物處理汙水的原理，是利用細菌
                                               直到最後有機物被分解成二氧化碳
              計、安裝、試車及連續運轉測試。                                                  的硝化反應 (Nitrification) 與脫硝反
                                               和水等無機物，是非常有效的廢水
              模廠專案於 2015 年 8 月進廠安裝，                                            應 (Denitrification)，將水中的含氨
                                               處理方式。反應為非選擇性，可以
              11 月施工完成後導入工廠排放水                                                 氮物質進行分解，使其濃度降低達
                                               一次性大量處理大部分的有機化合
              放流水進行試車，並依據進水水質                                                  到納管標準。硝化反應與脫硝反應
                                               物，此方法與舊有的活性碳吸附，
              及試車結果調整模廠流程單元後進                                                  的流程  圖3 ，硝化作用會消耗氨氮
                                               逆滲透等單純把汙染物由一相轉移
              行 168 小時連續運轉測試。                                                  與氧，產出硝酸氮 (NO 3 -N) 或亞硝
                                               至另一相的方法相比，更能有效消
                                                                               酸氮 (NO 2 -N)，硝化作用需要氧氣，
                                               除汙染源。高級氧化法的方式有許
                                                                               故生物槽第一座屬於曝氣槽（好氧
                                               多變型的方式，本次模廠所使用的
                                                                               菌），而且因水中亞硝酸、硝酸根
                                               高級氧化處理法原理、優缺點分                  濃度增加，因此會慢慢使水質偏向
              再生水模廠系統                          析，如 表１ 。                        酸性；接著進到兼氧槽，適合脫硝
              設置原理概述                           模廠 AOP 可使用 H 2 O 2 +UV、O 3 +    細菌生長，進行脫硝作用，脫硝菌
                                                                                                         -
                                               UV 與 OBr+UV 三 種 模 式， 其 中        攝取有機碳將硝酸根離子 (NO 3 )中
                                                                                                          -
                                               O 3 +UV 去除效率較 H 2 O 2 +UV 好，    的氮通過一系列中間產物 (NO 2 、
              再生水模廠系統設置主要分成兩大                  原因是 O 3 氧化還原電位 2.07E         0   NO、N 2 O) 還原為氮氣分子 (N 2 )的
              系統：廢水再生系統，採用方式是                  volt，H 2 O 2 氧化還原電位 1.77E    0   生物化學過程；馴養菌的過程需供
              高級氧化法；提濃廢水處理系統，                  volt，故 O 3 的氧化性比 H 2 O 2 強，     給部分有機碳源讓細菌使用，可選
              採用方式是生物薄膜系統 (Mem-                且O 3 +UV 產 生 的 OH radical = 比   用葡萄糖、果糖、糖蜜、醇類或醋



                                                                               300mm FABS FACILITY JOURNAL          SEPTEMBER 2016  85
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