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TSMC/ Facility Published

超重力旋轉床技術分析及與既有處理技術比較

3.1 超重力旋轉床氨氮去除效能分析

影響超重力旋轉床去除氨氮廢水的主要因子有幾個， 氨氮去除率的不同。當溫度改變的時候，亨利常數
分別為氣液比、水體溫度及氨氮廢水 pH 值，以下就 隨即改變，下方公式式⑻說明了不同溫度下亨利常
這幾個因子進行分析。 數的變化：

❶氣液比 (G/L) 對於超重力旋轉床除氨氮能力影響 式⑻

氣液比的理論計算可由氣液兩相逆流方式接觸質
由上述公式計算可得知，含氮氣的水從 25℃上升至
傳，其質量平衡關係式如式⑷所示：
95℃時，其氨氮於水中溶解度會下降 43%，這時
式⑷ 水中氨氮便更容易揮發至空氣中進行氣提。

其中 CGi 與 CGo 分別為氣體入口 / 出口處之氣相溶 氣液比及水溫與氣提效率關係如圖 11 所示，由圖中
3 3
3 可得知當氣液比落在 1,000m /m 的時候，水溫 30
質濃度 (mole/m )、CLi 與 CLo 分別為液體入口 /
3 度的氣提效率約為 80%；而水溫 60 度的氣提效率
出口處液相溶質濃度 (mole/m )、QL 與 QG 分別
3 落在 90% 左右，兩者氣提效率約差距 10%，隨著
為液體與氣體之體積流率 (m /s)。而亨利定律決定
化學物質在液相與氣相轉移達到平衡的量，其限制 氣液比的上升，兩個水溫的氣提效率也隨之上升，
條件如式⑸所示： 可得知當氣液比越高及溫度越高的狀態下，氨氮可
以有更好的去除效率。
式⑸

其中 CG 與 CL 為氣相與液相溶質濃度，HC 為無因
次的亨利定律常數。假設液相溶質完全被去除且入
口空氣無溶質存在，因此 CLo 與 CGi 可視為零，
並代入亨利定律式而得式⑹：

式⑹

可得出在溫度為 30℃時，能夠達到水中氨溶質完全
去除的氣液比 (QG/QL) 約為 1,200，故超重力旋轉
3
3
床最小氣液比至少需 1,200(m /m )。
❷溫度對於超重力旋轉床除氨氮能力影響

亨利定率 (Henry�s law) 闡述了在等溫等壓下，某
氣體溶解於某溶劑中的體積莫耳濃度和該溶液達成 圖 11：氣液比及溫度與氣提效率曲線
平衡的氣體分壓成正比，在此同樣也可以用來說明
氨氣於水中及氣體中的分佈，亨利定律的公式可表
示如式⑺： ❸氨氮廢水操作 pH 值對於超重力旋轉床除氨氮能力
影響
式⑺
氨氮於水中會隨著水體 pH 值改變而有形態上的變
其中 e= 自然對數的底數；p= 溶液上的氣體分 化，其關係如圖 12。當 pH<8 時，氨根於水中及
壓 (partial pressure)；c= 溶 液 的 體 積 莫 耳 濃 度 氣體中的比例為 8:2；隨著水中的 pH 值上升，氨
(molar concentration)；k= 亨利常數，而 k 會因 氮於氣體中的比例也隨之上升，當 pH=9.6 時氨根
溶劑和溫度的不同而變化，這邊就說明了溫度對於 於水中及氣體中的比例為 1:1；而當 pH>10.8 時，

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