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 技術專文

              表面積（亦即具有相當大的比表面                 子的物質組成及濃度；混凝劑的種                  自動瓶杯分析儀介紹
 圖1、CMP System處理流程示意圖
              積），此項特性使得膠體粒子在水                 類及加藥量；水溫；原水的水質；
                                                                               初步介紹機台的相關資訊  圖6 、內
              中具有吸附水分子或離子的能力，                 原水濁度、懸浮固體物；攪拌方法
 監測值回饋控制  監測值回饋控制                                                              部反應槽的配置 圖7及人機介面 圖
              也使得膠體粒子在水中成為帶電                  與時間等。影響混凝及膠凝作用的
 混凝劑Coagulant                                                                  8。
 硫酸H 2SO 4
              體。                              因素很多，在日常操作時，決定最
 液鹼NaOH  高分子助凝劑Polymer                        適宜的混凝劑加藥量必須由實驗求
              膠體粒子之帶電性可以為正電荷或
                                              得。混凝實驗的方法主要有兩種：
 廢水系統  pH監測  濁度監測  是負電荷，其電荷種類及電荷大小            瓶杯試驗(Jar  test)、測定界達電            基本分析原理
 機台化學機械研磨     依膠體物質之種類及周圍溶液之特
 廢水排水  調勻槽  反應槽  凝集槽  沉澱槽                     位。這兩者中以瓶杯實驗最為常
              性而定。膠體粒子表面吸附的水                                                   在固定體積的水樣中(500ml)加入
 機台含銅化學機械研磨  收受回收系統處理  加入混凝劑使微粒  加入凝集劑使膠羽  使膠羽重力沉降分  用，其所需的設備簡單，結果較正
 廢水排水  單元反洗廢水或化  形成膠羽  變大  離上層液至後續單  層或相反離子層稱為固定層(fixed                        定量(可程式更改)混凝劑，攪拌均
 學機械研磨廢水  元。污泥到污泥處                            確。
 化學品供應清洗廢水    layer)，此層與外界游離水的界面                                               勻後以硫酸(H 2 SO 4 )及液鹼(NaOH)
 理系統處理。
              稱為剛液面(rigid  solution  layer)或                                   調整pH至7.8~8.2，在pH調整完
 處理失敗－放流槽回流
              剪力面(plane of shear)。為維持溶                                         畢之後加入定量(可程式更改)助凝
 回收系統  污泥系統   液之電中性，於固定層外面吸附                                                   劑，攪拌均勻後靜置120秒(可程
 機台廢氣洗滌塔廢水回
 收系統活性碳塔反洗水   有與膠體粒子相反電荷之反離子                  瓶杯實驗總覽                           式更改)，測量其水樣濁度並記錄
 含銅機械研磨廢水回收   (counter-ion)，其範圍稱為反離子                                           之，分析完畢後重覆一樣的步驟五
 系統活性碳塔反洗水
 空調箱水洗廢水回收  pH監測  擴散層(diffuse  layer  of  counter-                             次，而五次分析添加的混凝劑設定
 系統活性碳塔反洗水    ion)，固定層與反離子擴散層合稱               傳統瓶杯試驗由人員手動瓶杯實                   為5、6、7、8、9ml，其他部分皆
 酸鹼廢水回收系統                                     驗，由實驗中做出適合加藥量。從
 活性碳塔反洗水  研磨廢液  放流槽  次級用水  為電雙層(electrical double layer) 圖                     為固定程序，程式會以五個藥量為
 鹼性含氨廢水回收系統  收集槽  最終處理水品質監測  3。膠體粒子依其對水的親和性，  人員現場取水至實驗室進行瓶杯試                  一批次判斷，以之中最佳濁度當為
 活性碳塔反洗水  酸鹼廢水處理系統
 收受HPM化學區排放  達放行標準時回收給  可以區分為親水性(hydrophilic)膠體  驗，再至加藥機進行藥量的調整，               該批次的最佳藥量 表3 。
 純水系統  之各類研磨廢液  次級用水使用  回流調勻槽
              及疏水性(hydrophobic)膠體，親水          整個過程中需花費許多的時間，所
 超純水系統多層過濾塔
 及活性碳塔反洗水     性膠體因為其周圍吸附有一水層，                 以才有了將瓶杯進行自動化的必要
              形成膠體粒子間接觸凝聚的障礙，                 性，手動瓶杯的流程如 圖4 。                  分析步驟簡要說明
              使得膠體粒子保持分散狀態，這是                 瓶杯實驗後的判斷依據(人眼判
 圖2、瓶杯試驗示意圖  圖3、電雙層示意圖  親水性膠體粒子在水溶液中保持穩       斷，目視) 表1 。                       – 步驟1.  開啟排水閥及清洗閥以
              定而不易沉降的原因造成。疏水性                                                    清洗反應槽。清洗次數可程式設
                                              – 以目測法判定膠羽的大小                      定。
              膠體則靠著電雙層的互斥作用而保
              持穩定。                            – 以目測或利用分光光度計測量上
                                                                               – 步驟2.  關閉清洗閥並開啟水樣
                                                澄液水樣的濁度
                                                                                 閥。在此階段，排水閥仍維持在
 帶負電                                          – 最初出現膠羽的時間及加藥濃度                   開啟狀態下數秒鐘，以確保殘留
 粒子           混凝及膠凝作用
                                                                                 的清洗液均有被排空，避免水樣
                                              – 膠羽的沉降速度
              混凝的意義就是要打破膠體粒子的                                                    交叉汙染。
              穩定狀態，也就是降低粒子與粒子                 由於每人判斷的方式不一致，且手
                                                                               – 步驟3. 關閉排水閥。
 固定層          間的互斥電位，使粒子能相互接觸                 動瓶杯會因經驗的多寡及瓶杯施作
 電雙層  剪力面     而凝聚。讓凝聚後的膠羽成為較大                 次數，以新人來說，常會有誤判產                  – 步驟4.  注入水樣並定量至500
              的個體而增加其沉降速度，稱為膠                 生而導致濁度升高，無法進行回
 Surface potential                                                               ml，加入程式設定的混凝劑
              凝。降低粒子間互斥電位的方法有                 收。依照傳統瓶杯及自動化瓶杯測
 Stern layer potential
              增加電荷或是電解質濃度，這些電                 試的比較表如 表2 。                      – 步驟5. 利用CDA進行慢混，並開
              解質通稱為混凝劑(coagulant)，為                                              始調整pH至7.8-8.2
 正電離子濃度       了增加電荷，常被用做為混凝劑的
 負電離子濃度                                                                        – 步驟6. 加入定量的助凝劑開啟攪
              電解質有三價的鐵鹽或鋁鹽。當混                 自動瓶杯分析儀(Auto Jar Test)
                                                                                 拌使水樣充分混合均勻，然後靜
              凝劑加入水或廢水中時，即發生膠
                                              是以手動瓶杯實驗步驟為理念，將                    置120秒
              體之去穩定化作用(destabilization)
                                              手動瓶杯及人員判斷交由給機器來
              並形成膠羽。                                                           – 步驟7. 測量其水樣的濁度值，並
                                              做，加上儀表(pH sensor、濁度計)
 文獻探討  的一項程序，此項程序主要是去除  顆粒的大小介於1nm  (10-6mm)至  及決定水樣所需添加的混凝劑\膠                   紀錄。
 水中分散而不易沉降的懸浮固體物  1μm  (10-3mm)之間，在整個不易       凝劑的藥量，而根據瓶杯後，利用
              影響混凝作用之各項因素                                                      – 步驟8. 當完成一批次後，會以最
 質，這些不易沉降的懸浮固體物質  沉降的懸浮固體物質中佔有相當大             濁度計的數值來決定選用對應的加
 膠體特性                                                                            低濁度當為最佳藥量。
 其顆粒大小介於0.1nm  (10-7mm)  的比例。由於膠體粒子很小，而每  在水處理中，影響混凝劑作用之各  藥量，再將其藥量回傳至SCADA
 混凝及膠凝是廢水處理中相當重要  至100μm  (10-1mm)之間。而膠體  單位體積之膠體粒子含有相當大的  項因子有：pH值；水中陰、陽離  圖5。



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