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前言
水的物理學與邊際科學探索
水質處理先端技術的發展-聲,光,電,石
(H2O)8 Equilibria
Small clusters of four water molecules may come together to form water bicyclo-
octamers. The molecular arrangement (A) is high-density, low volume, high
entropy whereas molecular arrangement (B) with additional hydrogen bonds
(shown green), with 60° relative twist, is low density, high volume, low entropy.
(H2O)8 水分子團的動態構造
日本機能水轉換乳化油技術-水:油=50:50
■エネルギー転換機能水の利用
多くの企業は水は水道水でも何でも良いと考えていますが、実はこの「水」が重要な意味を持っている
のです。当社のエマルジョン燃料は、「エネルギー転換機能水」という非常にクラスター(水の分子集
団)の小さい、そして強力な界面活性力を持った水を利用しています。
■有害化物質である界面活性剤不要
他社が使用している界面活性剤は、もともと不燃性のおので粘度性の高く、低温化では凝固してしまう
性質を持っています。そのため、着火性が悪く、燃焼にもムラがありました。エネルギー転換機能水を利
用した場合、この界面活性剤は不要になります。
■安定した完全燃焼
エネルギー転換機能水はクラスターが小さいだけでなく、活性水素を豊富に含んでいます。このエネル
ギー転換機能水を利用することで、燃焼時の水蒸気のミクロ爆発を容易にし、より安定した完全燃焼を可
能とします。Nox(窒素酸化物)やばいじん量の排出削減には、この完全燃焼が不可欠となります。
■燃焼効率を高める溶存酸素と活性水素
エネルギー転換水は、溶存酸素と活性水素の含有量が多く、これが燃焼効率を上げる大きな特徴です。
物が燃えるのに必要な酸素、ミクロ爆発を飛躍的に高める活性水素。両者を併せ持つエネルギー転換機能
水を利用して初めて燃焼効率を高めることが可能となります。
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第五種力場-撓場 PPhoeniXhoeniX
撓場(torsion field)又稱自旋場(spin field)或扭場(axion
field),是物體自轉扭曲時空結構所產生的場,這種場在過去三十年來已經以俄
國科學界為主的大量實驗所證實。它有如下的性質:(1)與引力場相似,撓場不
會被任何自然物質所屏蔽,在自然物質中傳播不會損失能量,它的作用只會改變
物質的自旋狀態;(2)撓場的傳播速度至少為光速的109倍;(3)撓場會產生軸
相的加速;(4)撓場源被移走以後,在該地仍保留著空間自旋結構,也就是撓場
有殘留效應。….
在固態物理中,推導鐵磁性金屬(像鐵、鈷、鎳)理論的最關鍵部分,
就是假設相鄰原子之間有一項自旋-自旋交互作用,導致所有原子的自旋朝一個
方向排列而形成鐵磁性。所有固態物理學家都相信,這是電子自旋所產生交換
(exchange)作用的後果,但是理論計算上卻發現,交換作用的結果會導致相鄰
的原子自旋必須相反,而不是相同。因此鐵磁性物質能夠存在理論上還是一個
謎,而從來沒人想過這可能是撓場交互作用的結果。我強烈地感覺到,二十世紀
量子力學所遺忘的部分—撓場,可能是二十一世紀科學的前緣,從氣場、特異功
能到信息場可能都與它或多或少有牽連。
(李嗣涔與鄭美玲,《難以置信-尋訪諸神的網站》, 199頁、205頁)
一般物質中,水是唯一會阻檔(吸收)撓場的物質
水亦會傳遞”訊息”至鄰近的水體
依據撓場對水的影響實驗-台大電機系
應用於冷卻水系統的除垢抑菌活化器
細化水分子
除垢抑菌活化器會同化流經週
遭的冷卻水,使水的水分子結
構重新排列,令大的水分子變
成小的水分子,增加水分子對
冷卻水塔中散熱片、管路及冷
凝器上形成的結垢的穿透力。
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廢水處理方法的基本類型 PPhoeniXhoeniX
基本原理 新型技術 調整搭配技術 傳統技術
物 化 磁聚固液分離
上浮式過濾,慧星式濾材過濾
催化混凝技術(磁催化,電磁波
極性分子催化)
淺層零速氣浮,沉澱
高效混凝劑(脫色,銅
捕劑)
高精度網篩過濾(2u網目)
精細油水分離技術
粗細篩分離網
傳統沉澱,氣浮,過
濾
生 化 BAF高效懸浮濾床
ABR厭氧反應器
振動膜離生物技術-UMBR
磁致生物效應
人工溼地
新型生物擔體
輸氧技術
馴化菌種,太古生物石
釋氧酵素
純氧/O3強化
各種分槽式生物反應
槽:AO,A2O,UASB,
SBR,氧化溝
厭氧折流板反應器
高級氧化 高電效鈦電極電解
石英雙套管臭氧(+UV)
催化氧化技術
催化超臨界氧化技術
鐵炭微電解
新型電極(三維半導體催
化陶瓷電極)
强氧化劑添加
電解,電凝,電集
FENTON法
奈米單石吸附氧化技術
短床離子交換技術(酸,金屬回收
薄膜分離(UF,NF,RO)
機 能 化 磁化、礦化、遠紅、電解。
功能性微生物,功能性礦土
界達電棒物理場阻垢抑菌技術
超聲波降藻
旁流去硬度
冷凝器水側棉球清洗系統
景觀,植生
整合技術 矽藻精土廢水處理技術
微量油脂吸附技術
改性沸石離子吸附材料
寬頻精濾系統(SDI<3)
電容/模版吸附脫鹽
顆粒活性碳吸附
離子交換
,ED,EDR/EDI
高級淨化
新型改性沸石離子吸附材料簡介
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水質淨化吸附相關技術的類型 PPhoeniXhoeniX
類型 用途與特色 應用舉例說明
活性碳系 重金屬,COD,游離氯 廣泛使用於環保各領域,廢水應用上,因成本高常成為做假的技術
每克活性炭的表面積為500-1500平方米。纖維狀活性炭的孔隙結構
以微孔為主,中孔很少,幾乎沒有大孔,比表面積可達 2500m2/ g.
活性炭有很強的物理吸附和化學吸附功能。活性炭對重金屬Cu、
Pb、Zn,Cd和Cr等有一定的吸附能力;活性炭對COD具有良好的吸附
能力,吸附容量=70.95~96.46mgCOD/g,平均=83.86mgCOD/g。
膨潤土系 油脂,重金屬,COD 微量油脂吸附劑
鈉化和羥基鐵改性的膨潤土吸附劑在投劑量為5~6g/L時,處理酸性大
紅COD去除率達45%,活性鮮紅COD去除率為71%,酸性黑COD去除率達
60%
矽藻土系 混凝,吸附,生物載體
濾材功能
矽藻精土淨水技術
礦物型混
凝劑
化學混凝(沉澱,磁
聚)高效去除SS
新型化混藥劑技術搭配磁聚催化技術,可有較少的用藥量與
污泥產出,同時兼顧較高的COD移除
天然沸石
改性系
去除氟,鐵錳,硬度,重
金屬,氨氮,砷,色度等
改性沸石離子吸附濾料,應用於生活飲用水,工業用水 及工
業廢水
人工合成
沸石系
搭配氧化劑去除COD 奈米單石吸附氧化技術
有機離子
交換樹脂
軟化,強陽,強陰,弱陽,
弱陰可搭配應用去除
所有離子
傳統離子交換樹脂或
短床離子交換樹脂
吸附分離技術為核心的技術關連圖 PPhoeniXhoeniX
滲透膜技術
離子交換
樹脂
吸附材料
矽藻精土
化學
催化氧化
改性
膨潤土
人工沸石
分子篩
活性炭
濃度梯度
極化緩解
錯流
振動
氣泡冲洗
高速流紊流
小尺寸化
防垢堵脫附再生
介質結構
改性
電性
強化分離
奈米碳纖
電吸附
選擇性
滲透膜
TSA
沸石轉輪
PSA
VPSA
特定離子
吸附
TOC
吸附
NH3-N
吸附
油脂
吸附
酸
吸附
吸附
氧化
混凝
吸附
改性沸石重金屬吸附技術
シーキュラスの結晶はスポンジのように無数の穴をもつ多孔質構造で、この穴や表
面に物質が吸着する機能(吸着機能)と、分子構造のマイナス電荷部位に結合して
いた陽イオンを重金属などの別の陽イオンと交換する機能(イオン交換機能)を持
っています。シーキュラスの吸着機能と陽イオン交換機能により、水中の重金属やアンモニ
ア(アンモニア態窒素)・汚濁物質等を除去し浄化することができます。
平成17年4月、シーキュラスを用いた水質浄化方法が国土交通省の新技術情報提供システム
(NETIS)に登録されました。
各種重金属を含む溶液を所定の濃度(入口濃度)に調整し、シーキュラス被膜粒状
品を用いた試験カラムによるろ過試験を実施した結果、接触時間30分で 90%以上
の除去率が確認されました。
重金属名 入口濃度 mg/L 出口濃度 mg/L 除去率(%)
鉛 Pb 1.97 0.012 99.4
カドミウム Cd 2.02 <0.001 99.9
亜 鉛 Zn 9.24 <0.05 99.5
マンガン Mn 18.1 1.77 90.2
銅 Cu 3.90 <0.05 98.7
改性沸石顆粒
改性沸石重金屬吸附交換塔
奈米單石吸附氧化原理
-d[COD]/dt=k[cod]a[o3]b
[COD] [O3] -d[COD]/dt
流體中 1 1 k
吸附材內 100 100 10,000k
1. 吸附材將COD及臭氧同時吸附,二者間會有極高的反應速率
O3 + COD CO2 + H2O。
2. 若反應速率常數a, b =1, 當吸附材將COD及臭氧濃縮 100倍時,反應速
率可提昇 10000 倍。
3. 許多烯、酚、醇類 VOC、色度、及COD等皆能有效降解。
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奈米單石對氨氮的吸附氧化分解反應
氨氮在氧化劑配合下,於高矽吸附材奈米單石結構上,可以
比生物處理快20倍的速度,直接將氨氮分解成氮氣。
氧化劑濃度(ppm)
殘留氨氮濃度(ppm)
液態 5分鐘(ppm)
液態72分鐘(ppm)
反應器出口(ppm)
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
600.00
500.00
400.00
300.00
200.00
100.00
0.00
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新型沸石離子吸附濾料技術簡介
長久以來,開發中國家安全飲水已經成為不容忽視的問題。當前的狀況下全世
界還有10億以上的人口在飲用不安全的水。本材料技術研發的主要目的在於利用
相對低廉的成本移除天然水中所含氟,砷等物質。尤其是在農村地區只有利用低
成本,使用簡單的方法才能從根本上解決農民飲用水的問題。
本離子吸附濾料是以矽鋁酸鹽類礦物質為原材料,經破碎篩選,高溫燒結、改
性活化等技術加工而成,可去除水中任何超標的物理學、毒理學、化學、重金屬
離子,尤其在除氟、鐵、錳、重金屬離子、氨氮、總硬度等方面處於國際領先地
位。
去除率一般都在70—98%。特別是處理毒理學物質中的氟、砷、汞、鉛、鎘、
鉻、硒、鉬以及化學物質中的鐵、錳、銅、鋅、鈣、鎂、氨氮、硬度等,都會獲
得滿意效果。可廣泛應用於大中小型各類自來水廠,特別是適合農村自來水廠;
適合處理企業單位、機關團體、學校、餐飲服務等行業自備水源的原水或自來水
的深度處理;同時也適合處理冶金、採礦、電鍍、電子、造紙、制藥等工業生產
過程中出現的含重金屬離子廢水和其他化學物質的工業廢水,使其合格排放或進
一步回用。
近期又在去除水中鉬酸根、鉻酸根離子和硝酸根離子和硝酸鹽氮取得突破性進
展,使水處理行業長久以來困難的問題得以解決。在同樣效果下對比,投資比膜
技術;單純的加藥還原、催化、絮凝法;生物法等節省,運行成本節省80%以
上。
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沸石離子吸附濾料的作用原理
沸石離子吸附淨水濾料(簡稱ZA- Zeolite Adsorption media)是以鋁矽酸鹽類礦
物質為原料,經破碎篩選、高溫燒結、改性活性等技術加工而成。粒徑0.5-
1.8mm,堆積比重為0.9-1.0。改性活化過程中,根據去除水中物質不同,(如:
氟、鐵、錳、硬度、氨氮、砷、鋁、汞、銅、鋅、酚類等)活化成各種類型,以去
除水中各種污染物質。色澤有棕紅、橘紅、 米黃、深綠、淺綠、深灰、淺灰等。
主要特點:具有分子篩式吸附和離子交換雙重功效,處理徹底,全面改善水質。水
中毒性最強,能致癌、能畸變、致突變、致死亡的物質幾乎全能去除.與傳統處理
方法相比,具有良好的性價比.材料堅固,耐酸堿、耐高溫、使用壽命達數十年。
ZA主要成分為二氧化矽和三氧化二鋁,因此也可以叫做矽鋁酸鹽,它是矽、鋁氧
晶格狀四面體,矽離子被鋁離子交換取代,由於鋁是三價,矽四價,因此缺少一個
電荷,需要有鄰近的一至三價的陽離子補充,當水中的鈣、鎂、鈉、鉀、鐵、錳、
銅、鋅等陽離子與ZA接觸時,便和ZA骨架上的陽離子發生大量的交換
因而水中的離子即被ZA所吸附,固定在骨架上,從而達到
淨水目的。從理論上說,凡一到三價的陽離子均能被ZA所
交換。 ZA格架中有許多通道和孔穴,孔徑介於0.5-1.6奈米
之間,比表面積可達500-800m2/g。
水中常見污染物質ZA不能有效去除的有:氯化物、硫酸
鹽、陰離子合成洗滌劑以及各種微生物。
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由週期表看沸石吸附元素 PPhoeniXhoeniX
系列濾料應用領域
基本性能 可同時去除的物質及去除率(%)(原水均按生活飲用水標準超標4倍計算)
主
要
去
除
物
質
每公
斤濾
料基
本去
除吸
附容
量(
以mg
計)
每
噸
濾
料
每
小
時
處
理
水
量
M3/
h
色
度
濁
度
總
硬
度
磷
氨
氮
鐵 錳 銅 鋅 氟
氰
化
物
氯
化
物
三
鹵
甲
烷
揮
發
酚
類
硝
酸
鹽
氮
砷 鉛 汞
六
價
鉻
鎘 鉬 鎳
游
離
氯
ZA-1 氟 1000 1-3 65 85 62 92 98 70 70 78 86 98 62 11 55 72 30 85 96 85 40 90 90 90 96
ZA-2 鐵 3500 3-5 65 85 62 75 98 99 82 70 88 32 62 11 55 70 14 30 98 85 4 85 80 68 93
ZA-3 錳 1000 3-5 70 85 62 75 98 99 99 71 96 5 62 15 80 78 16 35 99 90 50 85 82 72 93
ZA-4
總
硬
度
42000 3-6 40 80 85 66 90 90 90 75 75 10 40 15 50 50 12 30 92 60 50 80 75 60 80
ZA-6
重
金
屬
240-
3000
1-5 40 80 60 65 85 90 90 95 95 10 40 10 55 50 12 60 95 96 80 95 98 92 15
ZA-
10
氨
氮
5000 2-5 58 95 62 65 99 99 92 70 88 32 62 11 55 85 14 30 98 28 40 92 70 25 96
ZA-
16
鉬 450 1-3 40 80 45 20 60 85 65 70 70 85 15 10 60 65 32 65 95 92 80 92 98 95 50
以上數值是在總硬度200mg/L測定,當原水總硬度增加時,各種去除吸附容量都會受到影響, 總硬度越高,影響越大。
六價鉻若需百分之百去除,可先還原成三價鉻。
規
格
型
號
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淨水濾料應用範圍、應用方法
分類 應用場所 主要去除物質
用水人口
(人)
適合規模
M3/日
使用方法
農村自來水水廠 1百-4萬 5-3000 沸石交換柱
大中小各類學校自備水源 1百-4萬 5-3000 沸石交換柱
企業自備水源的地下水 1百-4萬 5-3000 沸石交換柱
機關團體、事業單位自備水源或深度處理 1百-4萬 5-3000 沸石交換柱
邊塞海島駐軍、科研基地 1百-1萬 5-1000 沸石交換柱
城市自來水地下水源 4萬-200萬 3千-50萬
濾池+
沸石交換柱
城鎮自來水深度處理 1千-2萬 100-2000 沸石交換柱
飯店自備水源處理或深度處理 5-1000 沸石交換柱
農村地下水源家用淨水器深度處理 2-10 0.5以內 沸石交換柱
大型牲畜、家禽飼養場地下水源 100-1000 沸石交換柱
白酒,啤酒製造業水源深度處理 全面改善水質 沸石交換柱
印染業水源深度處理 50-5000 沸石交換柱
造紙行業水源深度處理 50-5000 沸石交換柱
化工行業水源深度處理 全面改善水質 50-5000 沸石交換柱
肉類、罐頭、奶類、水產等食品工業水源深
度處理
金屬、重金屬、硬度、濁
度、色度、改善水質
5-2000 沸石交換柱
純水生產行業 前處理 2-200 沸石交換柱
其它用水工業 全面改善水質 5-5000 沸石交換柱
稀有金屬行業
吸附稀有金屬,解吸後回
收稀有金屬
10-1000 沸石交換柱
礦山、冶金、機械製造業 20-5000 沸石交換柱
電子行業 10-2000 沸石交換柱
其它工業 沸石交換柱
除金屬、重金屬、化學物
質,合格排放
工業
廢水
金屬、重金屬、硬度、濁
度、色度、餘氯等
工業
用水
氟、砷、鐵、錳、銅、鋅
、鉛、汞、鎘、鋁、銀、
總硬度、總鹼度、異味、
色度、濁度、氯仿、四氯
化碳、氰化物、三鹵甲烷
、溶解性總固體、總磷等
生活
飲用
水
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除氟淨水濾料和傳統方法的比較特色
一、原水PH值在8.0以內,不需要調節PH,即可獲得滿意效果。
二、具有更好的穩定性。活性氧化鋁等除氟材料自第一次再生後,除氟吸附容量便漸漸下降,
隨著生產週期的增加,下降速度也加快;而ZA在前十幾個生產週期內,每再生一次,吸附容量
提高一次,直至穩定為止。
三、出水水質好。活性氧化鋁等僅能除氟而不能全面改善水質;ZA能全面改善水質。活性氧化
鋁出水有鋁離子增加甚至會不合用水標準問題,ZA則不存在這一問題。鋁離子會使人的心腦血
管過早硬化,引起中風、偏癱、大腦癡呆等。
四、抗干擾性強。活性氧化鋁、羥基磷酸鈣等遇有鐵、錳、硬度高的水質,粒徑會很快變小、
顏色變黃、再生後功能很難恢復,甚至兩三個週期即失效。ZA基本不受惡劣水質的干擾,且能
夠將干擾物質一併除掉。
五、操作、管理極其簡便。活性氧化鋁等管理難度較大,弄不好就板結失效;ZA不存在板結問
題,即使擱置幾年不用,使用前清洗一遍,即煥然一新。
六、運行成本低廉。活性氧化鋁等除氟材料30年內最少要更換8次,ZA則不用更換,因此運行
成本低50%以上。
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除鐵錳淨水濾料和傳統方法的比較特色
地下水中存在的鐵和錳均為溶于水的正二價,因此,完全可以被ZA所交換和吸附,其交換吸
附容量為:不間斷供水時每公斤ZA可除掉3500mg鐵1500mg錳。如每日供水時間間斷6小時以
上,除鐵錳吸附容量可提高1.8倍。一次處理過程水質濃度極限要求小於15倍,工作溫度要求
大於8°C,允許其他物質干擾極限值為總硬度小於500mg/L。
當ZA吸附鐵錳飽合時,可用鹽巴或氫氧化鈉溶液洗脫,若用鹽濃度為8%,用鹼濃度為3%,
每噸ZA洗脫一次需用溶液大約為500升。消耗鹽巴40公斤或氫氧化鈉15公斤。由於ZA的淨水方
式為離子交換,與傳統曝氣氧化加錳砂截流的物理方法不同,其特色如下:
一、淨化指標相比。ZA可處理鐵錳超標100倍以內的任何水質,錳砂曝氣法不適合高濃度
水尤其是錳含量超過1.5mg/L時,很難處理徹底。
二、出水水質的比較。傳統方法僅能處理水中濃度較低的鐵錳,而不能去除其他物質。ZA
在處理鐵錳時可同時去除高硬度、高氨氮、高重金屬離子、一般情況下,均可一次合格,出水
水質清澈透明。
三、使用壽命比較。錳砂的平均使用壽命是三年,必須更換。ZA的使用壽命保守估算值為
30年,不會因操作不當致使材料失效,即使一兩年未清洗,只要認真清洗一次,即可恢復原有
功能。
四、運行成本比較。當鐵錳分別超標5—10倍時,使用ZA的運行成本每立方米水為
NT0.05—0.4元,(包括再生藥品消耗,再生電力消耗,再生用水消耗)。用曝氣方法計算這些費
用不會低於每立方米水1—2.5元。
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原水,自來水應用舉例說明
適合中小型自來水廠。不論氟、砷、鐵、錳、氨氮、硬度、還是重金屬污染,不
論超過多少,均能達到生活飲用水標準。
適合製作農村山區家用淨水器。一般市售家用淨水器只適合城市自來水二次淨
化。ZA家用淨水器卻能將很差的井水,同時完成初步與深度淨化。某社區 205戶淨
水器原水處理前後水質如下:
總硬度 106mg/L 16mg/L
鐵 2.4mg/L 0.1mg/L
錳 1.5mg/L 0.02mg/L
氟 3.2mg/L 0.3mg/L
適合城鎮社區二次供水前的深度處理。ZA對城鎮自來水深度處理時有很好的選擇
性,它可以將多餘的無機鹽類去掉,保留人體必需的微量元素,還能有效去除自來
水中加氯消毒的副產物--能致癌、致畸變、致突變的三鹵甲烷、和能造成動脈粥樣
硬化的游離氯等。
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實場照片-沸石濾料與FRP交換塔 PPhoeniXhoeniX
設備並聯安裝圖示
1.逆止閥
2.除砂器
3.流量計
4.清水池
5.再生藥品儲槽
6.配藥裝置
7.排氣閥
8.沸石交換塔
9.清水泵
10.再生藥泵
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沸石淨水設備的洗脫與再生
說明:
1、金屬離子存在于水中的,如:鐵、錳、銅、鋅、鋁、鉛、銀等,均可在前兩個生產週期
用氫氧化鈉溶液再生,
第三個週期先用2%硫酸溶液洗脫,清洗到PH值為中性時,再加入1%氫氧化鈉溶液泡6小時
後,清洗10分鐘,即可恢復原有功能,下週期以此類推。
2、ZA淨水設備每個生產週期的長短(兩次再生間隔時間)取決於三個因素:
-1.設備裝填ZA的數量;
-2.流量;
-3.被處理物質的含量。
一般設計7-10天為一個生產週期比較經濟。水廠或工業應用也有設計到30-60天再生一次的。
當ZA吸附達到飽和時,開始再生。再生時將一定濃度的再生液(明礬或氫氧化鈉、鹽巴
等)通過再生系統打入交換柱,循環2-3小時後,浸泡一段時間,棄掉再生液,清洗20分鐘,
設備即恢復原有功能。
再生技術參數表
規格型號 去除物質 再生材料及比例 再生液濃度% 浸泡時間 h 清洗時間 min
ZA-1 氟、砷 明礬 4-5 15 20
ZA-3 鐵錳 氫氧化鈉 1-3 2 20
ZA-4 總硬度 工業鹽 6-8 2 20
ZA-5
銅鋅鉛
鋁汞鎘銀
氫氧化鈉 1-3 2 20
ZA-6 鉻鎳鉬 氫氧化鈉 1-3 2 20
ZA-10 氨氮 氫氧化鈉/工業鹽 2-3 3 20
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沸石淨化工程設計應用參考
1、計算用料數量 不必考慮濾速,只根據被處理物質及其濃度、日總用水量及每小時平均水
量(設備日工作16-20小時最佳),依據下表數據計算所需ZA的種類和數量.
每噸ZA每小時處理水量明細表:
規格型號 去除物質
原水超1.1-4倍
t/h
原水超4-10倍
t/h
原水超10-20倍
t/h
原水超20倍
t/h
ZA-1 氟、砷 1-3 1-2 0.5-2 0.5-1.5
ZA-3 鐵錳 3-5 2-4 1-3 1-2
ZA-4 總硬度 2-5
ZA-5
銅鋅鉛
鋁汞鎘銀
2-4 1-3 1-2 0.5-1.5
ZA-6 鉻鎳鉬 1-2 1-1.5 1-1.5 0.5-1
ZA-7 游離氯 1-2 1-1.5 1-1.5 0.5-1
ZA-8 三鹵甲烷 1-2 1-1.5 1-1.5 0.5-1
ZA-10 氨氮 1-3 1-2.5 1-2 0.5-1.5
說明 每噸ZA的產水量在上限規定範圍內,越少效果越好,在有清水池調節的情況下,應根據
水廠日用水量和用水時間規律,把淨水時間延長,細水長流。
2、沸石交換柱的選擇 ①交換柱粗細長短均可,但細而高的布水均勻,再生率高。 ②交換柱
為下進水上出水,下布水器要布水均勻,布水器下面用大粒礫石做墊層,上面用∮30-80mm礫
石覆蓋50mm,交換柱填料後,上面留400mm沖洗膨脹空間。 ③為保證再生時不間斷供水,
至少應該設計兩隻交換柱。當處理水量大時,多個交換柱數量比單個大交換柱更合理。 ④若有
少量濁度被濾除,再生前可執行下進水沖洗,水量增加100%,一次10分鐘。
PPhoeniXhoeniX
舉例:除鐵,除錳沸石吸附床概算
-1800m3/d 0.6mg/L <0.1mg/L
①設備占地面積為7m×6m=42m2,廠房淨高度為4.5m。
②此套設備可去除鐵錳等金屬離子,去除率為95%~99%,總硬度平均去除
率為50%,游離氯去除率為90%。
③約45~55天再生一次,再生用3%的鹽酸溶液,循環2小時,浸泡3小時,沖
洗至PH接近原水,然後用3%氫氧化鈉溶液浸泡6~8小時,沖洗至PH為8.5時
即可進入下一個生產週期。
④為不影響生產,7支交換柱可採取循環再生方法,即:始終有6支工作,1
支再生-即每週只輪流再生一柱。
名稱 規格 單位 數量
沸石交換塔 1.5mD×4.0H 座 7
沸石濾料 #3 噸 35
再生藥桶 500L 個 2
再生泵 台 2
PPhoeniXhoeniX
含氮廢水降解技術背景
(NH4-N, NO2-N,NO3-N,有機氮)
PPhoeniXhoeniX
自然界元素循環-氮循環 PPhoeniXhoeniX
氮氣
N2
亞硝
酸鹽
R-NO2
植物與
浮游植物
R-NH2
氨類
R-NH4
死亡
有機體
微生物
蛋白質
R-NH2
硝酸鹽
R-NO3
氮氧
化物
N2O
腐植質
動物體
蛋白質
R-NH2
亞硝化菌之亞硝化作用
特殊菌群之亞硝化還原
作用
特殊兼氧菌之硝
酸還原作用
硝化菌之硝化作用
兼
氧
菌
脫
氮
作
用
非共生固氮作用
共
生
固
氮
作
用
脫氮作用
食
物
死亡和分泌
死
亡
和
分
泌
脫胺還原
死亡和排泄
真菌和放射菌分解
排放水標準-氨氮,硝酸氮,總氮,(磷)
排放水標準 氨氮 硝酸氮 總氮 磷 備註
4 僅水源保護區
()為<=12C
越南(A標) 0.1 30 4
日本(環境省) 100(NH4-N*0.4+NO2-N+NO3-N) 16(8) ()為日平均
日本(東京都) 16-30 1-4
0.5
0.5
1
台灣 10 50 -
中國污水綜合(一級) 15
中國城鎮污水(一級A標) 5(8) 15
中國城鎮污水(一級B標) 8(15) 20
-
<0.05
<0.02
磷
0.1
亞硝酸氮
100.1飲用水標準
1自來水源標準
>3河川污染等級- D:嚴重污染
1-3河川污染等級- C:中度污染
0.5-0.99河川污染等級- B:輕度污染
硝酸氮
<0.5河川污染等級- A:未(稍)受污染
0.3以下地面水體-丙級
0.3以下地面水體-乙級
0.1以下地面水體-甲級
氨氮台灣相關水體,用水標準
各種處理程序對脫氮的影響
教育部碩博士
論文
生物程序硝化和脫氮
容積負荷 4.5kg-N/m3・日
窒素除去率99%
沸石氨氮吸附與再生液處理途徑
一般含
氨氮排
放水
生物降
解槽
(降解
COD為
主)
淨化
排放
MgNH4PO4(肥料)
改性
沸石
交換
塔A
25%NH4OH(或NH4Cl,(NH4)2SO4)(回收)
1
2改性
沸石
交換
塔B
交換塔
再生排
放廢液
再
生
液
儲
槽
氣提塔
流體化結晶床
音波超臨界氧化 N2,H2,CO2(排放)
水質項目 1 2 3
<1-
100
10000-
30000
NH4-N
(mg/L)
30-
5000
高pH
Mg+,PO4-3
中pH
中pH3
高濃,難降解有機胺-TMAH,MEA
(硝基苯,硝基酚,苯胺,偶
氮,氰化物,雜環分子),DMSO
緩
衝
調
節
槽
再生液
沸石氨氮吸附實例摘要
案例 進水氨氮 出水氨氮 說明
1 2270MTD,再生液採蒸氣氣提為
1%液氨
美國Upper Occoauan污水
處理廠
20 1 再生液採空氣氣提,出水
TN=1.6-2
1500-2000 <150
500-1000 <60
氮肥生產工廠 100-150 <40
一般低濃排水 10-50 1-3
催化劑生產工廠
美國Rosemount污水處理廠 10-20
(max45)
氨氮氣提回收塔舉例
氨氮廢水處理設施流程 含有氨氮的廢水定量的供給、配合氨量添加25%的鹼液、從控制處
理水的pH添加適當的量・經調整後經過預熱器、從蒸馏塔上方進料。 從塔底吹入常壓蒸汽、
從蒸馏塔上方流下的廢水裏含有的氨成分在此 擴散後從塔頂鎦份約40%的氨。 在回流冷凝器
部分冷凝至60℃以下時、分離成約15%的氨水及約90%的氨氣、氨水回流至蒸馏塔頂方、氨氣
送至20%氨水吸収器、藉水吸収製造20%的氨水。排放氣在稀氨水吸収器吸収氨成分後經過排
放氣洗滌器排入大氣。從塔底部吹入的常壓蒸汽、從塔底部以100℃流出的熱水送至熱回収
槽、這槽藉蒸汽噴射器造成真空、熱水産 生真空後蒸發冷却到80℃以下。蒸汽噴射器是藉高
壓蒸汽為驅動源吸引産生的蒸汽變約1.5倍的量吹入蒸馏塔。處理水與進料的廢液熱交換後、
再降温至40℃後排放。蒸汽噴射器的設置、使氨廢水處理裝置節省約35%的能源。
參考:八里垃圾滲出液處理廠氨氮氣提設施
氨氣提洗預處理(集水槽、氨氣提塔、氨吸收塔) 日平均滲出水水量為800CMD,而暴雨尖峰流
量為3,800CMD
無論厭氧或好氧性生物處理單元,皆易被高濃度還原性氨氮物質所抑制,為穩定且控制後續生
物處理單元,氨氣提洗預處理為操控上之重點。
本系統以去除氨氮90%為目標,為確保氨氮濃度遠低於 400 mg/l,不致於對後績生物處理產生
抑制、毒害作用。處理水先於集水槽中以液鹼提昇pH值至11左右,再至氨氣提塔氣提氨氮,並
藉加熱器提昇溫度於50~60℃,加熱器動作設定於PLC內與風車聯動,分60、55、50度三段加
熱。經氣提產生之氨氣以稀硫酸吸收,並藉循環泵浦重複吸收,至吸收塔pH值昇高且液位至H
時,自動抽至硫酸銨儲槽。
設計滲出水水質如下:
新鮮滲出水水質
pH 6.5-8.5
COD 20000 mg/L
BOD 10000 mg/L
SS 800 mg/L
氨氮 800 mg/L
穩定滲出水水質
pH 6.5-8.5
COD 6000 mg/L
BOD 1900 mg/L
SS 400 mg/L
氨氮 2000 mg/L
MAP(Magnesium Ammonium Phosphate)
脫氮除磷法1 MAP除磷脫氮的基本原理
向含NH4+和PO43-的廢水中添加鎂鹽,發生的主要化學反應如下:
Mg2++HPO42-+NH4++6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓+H+ (1)
Mg2++PO43-+NH4++6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓ (2)
Mg2++H2PO4-+NH4++6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓+2H+(3)
再經重力沉澱或過濾,就得到MAP。其化學分子式是MgNH4PO4·6H2O,俗稱鳥糞石;它的溶
度積爲2.5×10-13。因爲它的養分比其它可溶肥的釋放速率慢,可以作緩釋肥(SRFs);肥效
利用率高,施肥次數少;同時不會出現化肥灼燒的情况。
2 MAP除磷脫氮的影響因素和沉澱物組成分析
2.1 Mg2+,NH4+,PO43-三者在反應過程中的比例
在處理氨氮廢水方面,將H3PO4加入到含有MgO的固體粉末中製成一種乳狀液,對2.47×10-
3mol/L氨氮廢水進行處理,得出H3PO4與MgO的物質的量之比大于1.5時,氨氮去除率最高(90
%以上),當進水氨氮質量濃度爲42mg/L,在最佳條件下,氨氮質量濃度可降到0.5mg/L以
下。對5618mg/L氨氮的垃圾滲濾液進行處理,按n(Mg2+):(NH4+):n(PO43-)=1:1:1投加氯化鎂
和磷酸氫二鈉,廢水中氨氮質量濃度降爲172mg/L,過量投加10%的鎂鹽或磷酸鹽,氨氮質量
濃度可分別降爲112mg/L和158mg/L,繼續提高鎂鹽或磷酸鹽的量,廢水中剩餘氨氮質量濃度處
在100mg/L左右,很難進一步降低。對某一合金廠的質量濃度爲1600mg/L的氨氮廢水進行處
理,按最佳配比n(Mg2+):(NH4+):n(PO43-)=1.3:1:1,加入硫酸鎂和磷酸氫二鈉,氨氮質量濃
度可降到60mg/L,對某煉油廠的氨氮含量高(1231mg/L)的廢水用此方法處理,氨氮質量濃度
可降到112mg/L。
在除磷方面,國外有人證明,晶體純度與初始氨氮質量濃度有關,最佳比例
n(Mg2+):(NH4+):n(PO43-)=1:1.6:1,磷、鎂去除率達95%以上。Katsuura認爲n(Mg):n(P)爲
1.3:1時,除磷效果最好。
MAP結合流體化床結晶技術
流體化床結晶處理技術( Fluidized-Bed Crystallizer, FBC )利用直徑 0.2 ~ 0.5 m m 矽砂擔體在結
晶槽中作為結晶核種,以程序控制過飽和度方式,誘導廢水中所含欲處理的無機離子於矽砂擔體表面形成
穩態結晶體,當晶體粒徑達 1 ~ 2 m m 後,排出槽外。在特殊設計的反應槽中,配合適當的水力條件,
使晶體流體化,再加入藥劑如磷酸、氯化鎂等使其與氨氮在晶體表面形成磷酸銨鎂結晶( NH 4 M gPO 4
‧ 6H 2 O, struvite ),且由於晶體成顆粒狀,利用簡單機械如細篩機即可進行固液分離。一般磷酸銨
鎂晶體純度 90% 以上,含水率約 10% ,易回收再利用於肥料工業。與傳統沈澱法相較,廢棄物量可減少
60% ,若晶體資源化利用,則廢棄物的減少比率高達 95% 以上。 流體化床結晶技術具有廢棄物減量或
資源化特性、處理效率高、低土地需求、低投資成本、低操作成本及操作簡單等優點。該項技術目前已成
功應用於半導體、光電產業含氟廢水處理及石化業廢水處理,不僅在節省成本及用地上有新突破,更擺脫
了污泥處理的沈重包袱和環境負荷,進而將晶體回收再利用,創造新資源。
針對無機廢水的處理, FBC 處理技術,能夠回收有用的陽離子式陰離子,此技術與傳統混凝處理技術比
較,主要具備下列優點:
處理槽中呈流體化狀態的擔體顆粒,提供極大的結晶表面積,因此,具高效率,遠較傳統沈澱法所需佔地
面積小。
結晶程序中溶液只需維持低過飽和度,因此,比傳統沈澱法藥品成本低。
廢水處理後產生的晶體純度高,適合資源化利用。
晶體脫水容易,省卻昂貴的污泥脫水機。
影響流體化床結晶法處理效率的主要因素包括藥劑量(如 Mg/N, PO 4 /N )、 pH 、上流速度、晶體
量等,其中以藥劑量及 pH 值影響最大。為了利於形成磷酸銨鎂結晶而非沈澱物,需儘量控制反應槽內於
低過飽和度即所謂介穩區( meta-stable region )。磷酸銨鎂固體溶解度在 0 ℃ , 20 ℃ , 40 ℃ 時
每 100 g 水中分別可溶解 0.023, 0.052, 0.036g 。 pH 值愈高時溶解度會減少,溶解度最低點落於 pH
9.0 ~ 10.7 之間,超過 pH 11 時溶解度開始增加。而其他文獻記載之常溫下磷酸銨鎂溶解度積( K
sp )則為 5.50 x 10 -14 ~ 2.51 x 10 -13 。藉由比較溶液( [Mg 2+ ][PO 4 3- ][NH 4 + ] )的離
子乘積與溶解度積,可瞭解形成磷酸銨鎂之潛勢。當離子乘積超過溶解度積,則沈澱會發生,但若低於溶
解度積,則晶體會溶解。當形成磷酸銨鎂結晶時,由於釋放出氫離子,會使得溶液中 pH 值下降,因此需
持續添加液鹼以保持 pH 穩定。
工研院資料
物質隨溫度、壓力等外在條件,而出現氣體、液體及固體的三相變化,而高於臨
界點的高壓高溫狀態稱超臨界狀態,而在超臨界狀態中的流體稱為超臨界流體
(Supercritical Fluid)。(水:Tc=374.3℃,pc=22.05Mpa)
超音波聲解(sonolysis)
元培大學馬英石教授與交通大學林志高教授共同撰寫「超音波程序分解鄰氯酚之
反應速率探討」,詳細闡述高強度超音波於鄰氯酚的分解速率影響,文中探討的
實驗參數有超音波的強度、pH值、過氧化氫添加量等,研究結果顯示超音波程序
對於有機物的去除確實具有良好的效果。 1.以超音波化學的應用案例詳述說明,
必須在高溫或高壓反應爐才可進行的化學反應,在一般常溫常壓的普通容器中,
利用超音波即可進行類似核融合的高溫回應。並廣泛的介紹超音波化學
(sonochemistry) 技術於化學、材料、環保、農業、能源、生物、化妝品、鑄
造、發酵等多種領域的應用。
PPhoeniXhoeniX
超音波聲解技術
短床離子交換技術
(軟化,脫鹽-NO3
-,NO2
-,濃酸回收…)
高精度,高產水通量,大量節約藥品和再生用水,極省機台和儲槽空間
軟化床 <0.2mg/L as CaCO3
双床脫鹽 >10MΩ
三床脫鹽 >10-17.5MΩ
含氟,砷,重金屬廢水吸附淨化流程
PPhoeniXhoeniX
沸石HF(砷,重金屬)吸附技術優勢
節省用藥,減少污泥量,保証合格排放,可進一步回用
含HF…
排放水
鈣鹽反
應混凝
合格
排放
改性
沸石
交換
塔A
1
2
改性
沸石
交換
塔B
水質項目(mg/L) 1 2 3
<30 <1-2
重金屬…(Cu…) 5-500 3-5 <0.5
砷 >1 0.5-1 <0.05
F- 30-5000
緩
衝
調
節
槽
不過量添加之
藥劑(Ca鹽…)
3
再生廢液 磁聚..
進一步
回收
科技產業廢水處理新途徑 PPhoeniXhoeniX
污染物類別 新途徑 傳統技術
顆 粒 污 染 磁聚固液分離(<10NTU)
上浮式過濾(<3NTU)
慧星形濾材過濾(<1NTU)
寬頻精濾(<0.1NTU,SDI<3)
燒結金屬網精濾技術(保安)
化學混凝沉澱
MMF(多介質砂濾)
矽藻土過濾
難 降 解 有 機 物 音波超臨界氧化
奈米單石吸附氧化技術
AOP
少 量 有 機 物
有 機 溶 劑
矽藻土工藝
奈米單石吸附氧化技術
高效菌種,生物毯
超音波振動膜離生物反應器MBR
ACF(活性炭過濾)
AOP(高級氧化程序)
生物系統(BAF,MBR)
重 金 屬 新型沸石吸附技術
新型重捕劑
酸鹼Ksp調控
重捕劑
酸 液 ( H F ) 濃酸吸附回收技術 中和處理
加藥,酸鹼中和 快慢混調控反應器 反應槽(攪拌,長的停留時間)
硬 度 高鹽水軟化技術 離子交換軟化
高 溶 鹽 短床離子交換技術 RO
污 泥 處 理 綫上脫水乾燥技術
飛灰渣高溫熔融造纖系統
污泥脫水(帶濾,板框,離心,螺桿式)
餐廳飯店渡假村水,油煙處理新途徑 PPhoeniXhoeniX
污染物類別 新途徑 傳統技術
工 業 用 水 超高速澄清池
上浮式過濾
化學混凝沉澱
MMF(多介質砂濾)
飲 用 水 雙緻密層陶瓷膜與
奈米微電解金屬簇淨水技術
RO逆滲透膜
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殺 菌 洗 滌 水
石英雙套管臭氧水
景 觀 水 上浮式過濾 MMF(多介質砂濾)
游 泳 池 循 環 水 石英雙套管臭氧水
上浮式過濾
MMF(多介質砂濾)
加氯消毒
冷 卻 循 環 水 上浮式過濾
冷凝器水側棉球清洗系統
MMF(多介質砂濾)
化學加藥
生 活 污 水 磁聚固液分離
矽藻土工藝
生物系統
油 脂 槽 與
化 糞 槽
( 臭 味 與 堵 塞 )
環境微生物技術 水肥車抽除
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