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Tech
Notes
技術專文

CDI)、吸附式脫鹽系統(Adsorption 的許多可行技術，而最終可行技術
圖8、電透析法原理示意圖 圖11、矽凝膠水回收應用示意圖 [17]
Desalination, AD) 是否可被採用，建議是依下列三個
原則來評估：環境零衝擊排放；最
– 電透析技術是以電位差為驅動力
的薄膜分離程序，利用陰離子交 淡水 濃水 冷凝器 淡水 大資源化回收、最小的耗能需求。
TDS < 10mg/L
換膜與陽離子交換膜，交替排列 本文僅就空水污防治設備的發展藍
A C A C A C
於兩電極之間，形成許多獨立之 圖討論，無涵蓋廢棄物回收再利用
槽室所組成。本技術是在外加直 吸附床A 吸附床B (循環經濟)。而一個完整的先進半
流電場的作用下，水中的陰離子 陽極 極室 淡室 濃室 淡室 濃室 淡室 極室 陰極 導體廠房環保設施發展藍圖，應包
向陽極移動，而陽離子向陰極移 括此部份，祈請其他此專業背景及
動，再利用陽離子只能穿透陽離 Water vapor 業務相關同仁能補足此部份。
廢水 蒸發器 濃縮水
子交換膜，而陰離子只穿透陰離 Silica gel powder
TDS 1-4wt% TDS > 10wt%
子交換膜的特性，得到淡水及濃 極水 極水
參考文獻
水，達到淡化脫鹽的目的。電透 原水 AD系統流程圖 工研院開發之中空纖維矽凝膠吸附劑
A：陰離子交換水
析的原理，如 圖8 [16] 。 C：陽離子交換水 濃水 [1] US EPA (1997), EPA Strategic Plan
[2] The international Technology Roadmap
以目前廠內氨氮脫氣膜產水，即 for Semiconductors, IEEE, 1999.
[3] The international Technology Roadmap
非常適合以電透析方式回收液鹼 for Semiconductors, IEEE, 2013.
與硫酸，從而降低導電度，流程 圖9、氨氮脫氣膜產水應用電透析方式示意圖 ration)與蒸汽再壓縮蒸發(Vapor 放(Near zero liquid discharge, n- [4] Laura Mendicino and Sarah Gibson,
Recompression)是提高蒸發操作 ZLD)的目標。 Addressing the environment, safety,
示意如 圖9。 and health challenges of the 1999
之能源利用最經濟的兩個途徑， international technology roadmap
– 電容脫鹽技術是國際公認下世代 H 2SO 4 NaOH －未來零排放之應用性 for semiconductors, Electrochemical
它們均利用了二次蒸汽的大量潛
的脫鹽技術，可取代現今高耗能 1 ms/cm 40 ms/cm 熱，具有顯著的節能效果。 Society Proceedings Volume 2000-7.
CWD 逆滲透膜 脫氣膜 酸鹼中和 放流 由於前段所述之技術手段中，最大 [5] International Finance Corporation,
及高壓操作的逆滲透等技術，解 之能量消耗(操作成本)在於蒸發與 Environmental, Health, and Safety
– 多效蒸發技術：將多個蒸發器串
決操作維護不易、高耗能、易堵 結晶過程，因此，如何利用水回收 Guidelines for Semiconductors & Other
聯起來，前一效蒸發器的二次 Electronics, 2007
塞與高成本之問題。電容脫鹽技 技術將排放廢水盡可能之濃縮(98- [6] https://www.epa.gov/clean-air-act-
蒸汽作為下一效蒸發器的加熱蒸
術或稱作電容去離子技術，它是 NaOH overview/air-pollution-current-and-
H 2SO 4 99%以上為佳)，為減低操作成本
汽，下一效蒸發器的加熱室便是 future-challenges#toxic
一種利用電吸附程序來去除水中 最直接之方法。但濃縮倍率越高， [7] Chien-wen Shen, Phung Phi Tran and
微量離子的電化學技術，也是一 CWD 逆滲透膜 脫氣膜 電透析 酸鹼中和 放流 前一效蒸發器的冷凝器，此即為 相對於薄膜技術之挑戰性相對的也 Pham Thi Minh Ly, Chemical Waste
多效蒸發器的原理。採用多效蒸 Management in the U.S. Semiconductor
種不使用薄膜、低用電、可使用 越大。因此，要達到上述99%左右 Industry
發所需的生蒸汽量遠較單效時為
太陽能及安全性高的低壓脫鹽技 之水回收過程中勢必導入新興之處 [8] 經濟部工業局，行業製程減廢及污染防
小，因此提高了生蒸汽的利用 治技術－半導體業介紹
術，被認為是一種清潔度高的水 理技術，始可有效降低處理成本。 [9] 蔡朋枝，中科三、四期排放有害空氣污
淡化脫鹽技術。其操作原理為 圖10、電容脫鹽技術操作示意圖 率，通常以二效或三效蒸發作為 染物調查及管制策略與技術，100年環
設計為較經濟之操作模式。 保署/國科會空污防制科研合作計畫，
利用電場，將水中之陰陽離子分
2012
別吸附於電容之中，達到去除水 Positive electrode – 蒸汽再壓縮蒸發技術：將單效 [10] 黃俊超，高科技產業無機酸鹼廢氣組成
中鹽度之目的；相對於解除電場 蒸發之二次蒸汽絕熱壓縮後， 與填充式濕式洗滌塔控制效率之研究，
國立交通大學環境工程研究所，碩士論
後，吸附之離子則解離於濃水中 再送入蒸發器的加熱室，二次 結論 文，2003
Treated water Feed water DC
排出，如 圖10。 power 蒸汽經壓縮後溫度升高，與蒸 [11] 林淑君，半導體產業放流水生物急毒性
分析與生態風險評估研究，國立高雄師
發器內沸騰液體形成足夠的傳 範大學生物科技研究所，碩士論文，
[17]
– 吸附式脫鹽技術 為一種利用 Negative electrode 從過去的文獻回顧，與現在空水污 2017
矽凝膠與低溫熱源進行水回收的 熱溫差，故可重新作加熱蒸汽 [12] 鄭敦仁，科學工業園區高科技廢水生物
Neutral electrode 用。這樣，只須補充一定量的 面臨的問題探討，再審視未來製程
新興水回收技術。其應用矽凝膠 與外在環境的變化，我們提出未來 急毒性來源之多變量迴歸分析，科技部
壓縮功(電力)，便可利用二次蒸 年度科技行政研究發展計畫成果報告，
吸附廢(污)水上方水蒸氣，使水 十年半導體廠房環保設施的發展藍 2015
Regeneration water Concentrate 汽的大量潛熱。蒸汽再壓縮(或
蒸氣壓處與未飽和狀態，而將液 圖。 [13] 陳姿名，有效去除微粒污染物的濕式靜
稱熱泵)蒸發分為兩種：機械式 電集塵器，國立交通大學環境工程研究
態水從廢(污)水中持續不斷「蒸 所，碩士論文，2015
蒸汽再壓縮(MVR; Mechanical 在本文此發展藍圖著重於實際環境
發」出來。由於矽凝膠不與廢 Neutral electrode [14] 方雲柯，利用超重力旋轉填充床於碳捕
Vapor Recompression)和蒸汽動 影響面與法規要求面，像空污的五 獲及空氣污染物減量與鹼性廢棄物再利
(污)水直接接觸，無被污染與積 用之研究，國立台灣大學環境工程研究
力式壓縮(TVR; Thermal Vapor 酸一鹼及揮發性有機物排放，另外
垢堵塞問題，可用於高導電度廢 所，碩士論文，2017
Recompression)，目前在業界大 在水污也是以對環境的實質影響， [15] 顏有利/張百成，濕式填充洗滌塔觸媒洗
(污)水回收。且矽凝膠使用低溫 具有低耗能之優勢。惟多孔矽膠 開發多效蒸發器與結晶蒸發器來進 滌液吸收揮發性有機物效率，區域與環
都採用MVR。 訂定明確的管制目標，希望以數字
熱源(85℃)即可脫附水蒸氣，工 之製備與量產仍待深入探討，如 一步去水結晶，其中多效蒸發器用 境資源永續發展研討會，2011
廠廢熱與太陽能皆可做為脫附熱 圖11 。 最後廢水蒸發結晶後剩下的高濃度 化的目標，來驅動新技術的發展， [16] 張子龍，新穎生物除氮－厭氧氨氧化技
於廢水的濃縮，結晶蒸發器則用於 實現清潔生產與環境保護的積極目 術操作應用實例，中華民國環境工程學
源，大幅降低水回收成本。再與 含鹽廢水的結晶。 濃縮液，再進行乾燥回收或焚燒處 會電子報，105年08月
乾燥系統搭配，可達廢水零排放 －零排放的可行技術 理，就有機會實現零液體排放(Zero 標。 [17] 工研院，創新水科技服務網 http://www.
itriwater.org.tw/Technology/More?id=
目標。相較於蒸發方式，此技術 降導後所產生的高濃廢水，產業界 – 多效蒸發(Multi-effect Evapo- liquid discharge, ZLD)/近零液體排 本文也討論未來空水污防治發展中 117
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