嘉南藥理科技大學學位論文典藏

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1 理 論 理 Pilot study of pharmaceutical wastewater treatment by submerged aerobic membrane bioreactor 林 良 年

2 理 Department of Environmental Engineering and Science Chia-Nan University of Pharmacy and Science 論 Thesis for the Degree of Master 理 Pilot study of pharmaceutical wastewater treatment by submerged aerobic membrane bioreactor 林 (AdvisorDr. Shiow-Shyung Lin) 良 (Co-AdvisorDr. Chia-Yuan Chang) (Master studentliang-i Kan) 年 December 2006

3

4

5 (Submerged Aerated Membrane Bioreactor, SAMBR) 理 2005 年 不 泥 77 泥 泥 留 331 力 留 51 參數 行 泥 行兩 76 不 泥 泥 泥 理 MLSS 度 5.7~9.1 g/l 6.2~10.0 g/lmlvss 度 5.2~8.1 g/l 5.4~8.6 g/lmlvss/mlss 0.84~ ~0.92 泥 17 MLSS 理 MLSS 12.3~15.2 g/l MLSS 13.3~16.7 g/l BOD 率 99.3%CODSS 率 95.9% 100%BOD 理 0.068~4.617 kg BOD 5 /m 3 day 0.007~0.04 kg BOD 5 /m 3 daybod 理 0.07~0.36 kg BOD 5 /kg MLVSS-day ~ kg BOD 5 /kg MLVSS-dayCOD 理 0.099~6.844 kg COD/m 3 day 0.011~0.408 I

6 kg COD/m 3 daycod 理 0.014~0.65 kg COD/kg MLVSS-day 0.003~0.079 kg COD/kg MLVSS-day 泥 率 (specific oxygen uptake ratesour) 理 19~75 mg-o 2 /g MLVSS-hr 30~81 mg-o 2 /g MLVSS-hr 流 泥 度 數 (silt density indexsdi) 6.4 流 良 行 102 行 利 (scanning electron microscopesem)x 量 (energy dispersive X-ray spectrometereds) 塞 類 金 金 類 金 SEMEDS 金 金 累 兩 不 力 流 量 行 流 SAMBR 理 利 II

7 參 (SAMBR) 塞 率 (SOUR) 泥 度 數 (SDI)(SEM) X 量 (EDS) III

8 Abstract In this study, a pilot scale of submerged aerobic membrane bioreactor (SAMBR) system was installed for the treatment of pharmaceutical wastewater. The purposes of this study were to evaluate the treatment efficiency of pharmaceutical wastewater by SAMBR and the fouling phenomena of membrane was observed. In this study, no sludge was withdrawn for 76 days during the initial period of operation. After day 77, sludge retention time (SRT) was set at 331 days and the average hydraulic retention time (HRT) is 51 hours. The results showed that a steady state of bio-system was obtained on day 25 after the sludge feeding. In the initial 76 days, the MLSS level of biological and membrane tanks was in the range of 5.7~9.1 g/l and 6.2~10.0 g/l, respectively. The MLVSS levels in the range of 5.2~8.1 g/l and 5.4~8.6 g/l were obtained for both of tanks. The MLVSS/MLSS ratios were also calculated both in the biological and membrane tanks. In the case of biological reactor, the MLVSS/MLSS ratio which in the range of 0.84~0.95 was obtained and 0.81~0.92 for membrane tank. The system was stable again on day 17 after sludge was withdrawn, at this sludge-withdraw stage, the MLSS level of biological tank was in the range of 5.7~9.1 g/l and 13.3~16.7 g/l for membrane tank. BOD effluent was remarkably stable and with a highest removal efficiency of 99.3%. COD and SS removal was 95.9% and 100.0%, respectively. The results showed that the BOD volumetric loading of biological tank was in the range of 0.068~4.617 kg BOD 5 /m 3 day and 0.007~0.04 kg BOD 5 /m 3 day for membrane tank. The BOD F/M ratio of biological tank was in the range of 0.07~0.36 kg BOD 5 /kg MLVSS-day and ~ kg BOD 5 /kg IV

9 MLVSS-day for membrane tank. COD volumetric loading of biological tank was in the range of 0.099~6.844 kg COD/m 3 day and 0.011~0.408 kg COD/m 3 day for membrane tank. COD F/M ratio of biological tank was in the range of 0.014~0.65 kg COD/ kg MLVSS-day and 0.003~0.079 kg COD/kg MLVSS-day for membrane tank. The results of specific oxygen uptake rate (SOUR) showed that the SOUR value of biological tank was in the range of 19~75 mg-o 2 /g MLVSS-hr and 30~81 mg-o 2 /g MLVSS-hr for membrane tank. The levels of silt density index (SDI) for all effluents were lower than 6.3 indicated the high quality of discharge. Membrane modules were withdrawn for clogging removal on day 22 and day 96. Chemical cleaning was carried out on day 102 by inside-out type washing. The results of scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive X-ray spectrometer (EDS) demonstrated that the fouling of membrane outer surface was mainly due to microorganisms. The series fouling membrane showed that foulants of cation ions with high diversity species were observed on the outer surface and less cation ions were detected on the inner surface of membrane. However, the opposite results of cation distributions were obtained for the light fouling membrane. The results of SEM and EDS revealed that there were two mechanisms of membrane fouling in this study, cations accumulation by microorganisms on the outer surface or the deposition of cations on the inner surface of membrane, resulted in the different transmembrane pressure and flux for different membrane modules. This SAMBR pilot plant was monitored for 114 days. Water sampling and measurement were carried out for system function evaluation on day 219. The results showed that the application of submerged aerobic membrane bioreactor V

10 for the treatment of pharmaceutical wastewater is feasible and successful. Keywordssubmerged aerobic membrane bioreactor, pharmaceutical wastewater SOUR, SDI, membrane fouling, SEM, EDS VI

11 兩 林 不 兩年 識領 更 獵 參 車 理 歷 良 不 良 拓 領 識 Ping-Yi Yang 臨 論 不吝 論 更 盧 立 理 Roger Ben Aim 拉 Herbert E. Allen 梨 Saravanamuthu Vigneswaran 理 Chettiyappan Visvanathan Dr. Chart Chiemchaisri 梨 Dr. Huu-Hao Ngo 臨 SAMBR 參 理 MBR VII

12 力 理 利 行 識 勵 切 7 林老 龍 里 勵 麟 隆 女 勵 良 Visiting of Prof. Ben Aim and Vigneswaran (November, 2005) Visiting of Dr. Huu-Hao Ngo from Austrilia (January, 2006) VIII

13 錄 Abstract 錄 錄 錄 I IV VII IX XIV XVII 論 類 MF 濾 17 IX

14 MBR MBR 類 MBR MBR MBR SMBR 塞 MBR 復 量 MBR 理 流 車 X

15 BET B.E.T. 理論 洞 MF 理 SDI SDI 理 SDI SEM EDS SEMEDS 理 SEM EDS 理 SAMBR 101 XI

16 SAMBR 狀 來 漏 泥 120 論 漏 XII

17 錄 錄 SEM EDS 論 186 論 203 六 來 206 參 208 歷 218 XIII

18 錄 離 流 SMBR 濾 力 泥 度 塞 略 53 ( 參數 參數 車數 ( 量 ) 理 離 ( 離 ) 料 XIV

19 率 參數 數 量 量 理 理 SVI 參數 裡 參數 A 1 塞 A 1 塞 B 1 塞 B 1 塞 CODBOD CODBOD XV

20 4-6-3 CODBOD CODBOD SAMBR 219 參數 / MBR 理 202 XVI

21 錄 Plate and Frame Tubular 狀 Spiral Wound 螺 Hollow-Fiber 濾 流 濾 濾粒 泥 粒 粒 離 流 SMBR 力 濾 濾 螺 不 量 不 流 量 35 XVII

22 2-6-1 泥 塞 料 率 SAMBR 理 SAMBR 理 念 Langmuir BET Micromeritics Instrument Corporation ASAP SDI 濾 濾 µm 濾 濾 濾 SDI 濾 濾 濾 84 XVIII

23 SDI 流 離 金 立 立 SAMBR 流 漏 流 XIX

24 度 量 理 狀 狀 漏 漏 漏 漏 理 理 MLSS MLVSS MLVSS / MLSS 泥量 泥量 DO 140 XX

25 量 DO ph Temp ORP 狀 類 度 TDSConductivity A 力 Flux B 力 Flux COD Cr BOD TKN TKN TDS MLSS SS TS 度 SV XXI

26 SVI MLSS SVI SV SVI MLSS SVI 泥 4 降 SVI ZSV F/M 裡 A 1 塞 (1,500X) A 1 塞 (4,000X) A 1 塞 A 1 塞 (1,500X) A 1 塞 (1,500X) A 1 塞 (10,000X) A 1 塞 (5,000X) A 1 塞 (1,500X) 174 XXII

27 A 1 塞 (4,000X) A 1 塞 B 1 塞 (1,500X) B 1 塞 (4,000X) B 1 塞 B 1 塞 (1,500X) B 1 塞 (1,500X) B 1 塞 (10,000X) B 1 塞 (4,000X) B 1 塞 (1,500X) B 1 塞 (4,000X) B 1 塞 COD (MLSS) COD (MLVSS) BOD 5 (MLSS) BOD 5 (MLVSS) COD BOD XXIII

28 4-6-7 率 流 泥 度 數 狀 COD (MLSS) COD (MLVSS) BOD (MLSS) BOD (MLVSS) COD BOD SAMBR 理 199 XXIV

29 論 1-1 療 度 不 類 來 利 不 CODCOD 來 量 利 理 理 COD 理 不 泥 量 理 泥 理 理 BOD 率 不 泥 (foaming) 泥 (sludge bulking) 理 不 流 COD (1)(2)(3) 不 良 流 濾 (upflow anaerobic biofilter process, UABP) (4) 力 留 (extended aeration method) (2)(3) 料 (the step-feed alternating anoxic/oxic 1

30 sequencing batch reactor, SAOSBR) (5) (selector) 泥 降 (1) (membrane bioreactor, MBR) (6) (submerged membrane bioreactor, SMBR) 泥 濾 理 流 理 SMBR 理 1. 不 濾 2. Biomass 留 理 泥 離 度 3. 泥 留 度 留 更利 4. FM 泥 量 5. 量 不 6. 理 流 理 理 MBR 率 理 度 不易 2

31 理 來說 了 1-2 理 離不 理 理 MBR 數年 MBR 數 不 利 SAMBR(submerged aerobic membrane bioreactor) 理 列 SAMBR 理 3. 塞 4. 流 利 5. 理 6. SAMB 行 3

32 離 更 Nollent 1748 年 了 19 葉 Graham 了 (Dialysis), 離, 理 1864 年 Traube 類歷 - 來 Preffer 糖 行 立 度 度 Van't Hoff Preffer 論 立了更 理論 1911 年 Donnan 了 1930 年 Treorell MeyerSievers 了 1950 年 W.Juda 離 了 1960 年 離 年, 年 Loeb Sourirajan 率 量 率 流 量 4

33 了 離 了 了 離 不 來 離 了 列 了 離 (7) 離 年 濾 (Microfiltration) 1925 Sartorius () (Electro-dialysis) 1950 Ionics Inc () (Reverse osmosis) 1965 Hexens Industry General Atomics () (Dialysis) 1965 Enka [AKZO] ( 丹 ) 濾 (Ultrafiltration) 1970 Amicon Corp () (Control release) 1975 Alza Corp () 離 (Gas separation) 1980 Permea [DOW] () (Pervaporation) 1990 GFT Gmb H () 5

34 離 列 1. 離 200 年 了 理論 理論 離 2. 離 了良 3. 來 切 利 離 離 見 (polyvinylidene fluoridepvdf) (cellulose acetateca) (polysulfoneps)(polyamidepa) (polyester PE) (polyacrylonitrile PAN) (PolypropylenePP)(thin-film composite TFC) (8) (CA)acetate anhydride 硫 度 250 ph3~8 6

35 易 易 降 滑 (smooth) 易 (PP) (methylch 3 ) 類 度 (165 ) 拉 濾 洞 狀 拉 良 度 車 -CH 2 -CF 2 - PVDF 度 750 度 1300 (PVDF)PS 更 度 力 來 MFUF 來 來 離 來 離 7

36

37 2-1-3 類 離歷 濾 參見 螺 更 不 利 降 行 行 料 流 降 度 1~5 m/s, 不易 異 塞 了 流 流 兩 a. 螺 b. 兩 螺 更 便 度 度 力 度 不 便 了 流 狀 降 度 兩 流 9

38 Plate and Frame 1961 年 狀 兩 () 數量 聯 類 列 見 連 0.6~2.5 cm 料 10

39 ( 0.16 cm) 料 不 流 狀 流 易 更 便 理 易 流 狀 度 不 Tubular 狀 螺 () 料 兩 狀 料 () 11

40 連 料 (), () 力 裡 螺 螺 力 參數 度 流 率 力 度 螺 (830~1660 m 2 /m 3 ) 料 不易 度 Spiral Wound 螺 12

41 不 料 50~200 µm 25~42 µm 不易 度 量 ( 更 ) U 狀 料 流 流狀 理 流 了 率 率 理 龍 不 料 5 年 率 量 離 不 理 13

42 Hollow-Fiber 列 螺 不 度來論 老 14

43 類 螺 狀 不良 度 牢 度 便 流 狀 易 塞 不易 度 易 更 流 量 狀 力 力 裡 度 易 塞流 度 量 度 度 廉 度 不 料 度 略 廉 易 塞 不易 不 易 塞 不易 量 量 15

44 2-1-4 MF 離 量 (9) 1. 度 力 力 2. (adsorption) 濾 (10) 3. 理量 度 4. 理 MF 料 (cellulose acetate) (polyethylene) (polyvinylidene fluoride)(ceramic) 料 數 廉 MF 了 類 (11) 1. (symmetric) 濾 2. (asymmetric) 16

45 不 濾 () 濾 流 3. (composite) 兩 A B C 濾 濾 MBR 濾 濾 (dead-end filtration) 流 濾 (crossflow filtration) 兩 類 濾類 濾 濾 流 留 濾 濾 度 濾量 流量 濾 度 濾 17

46 流 濾 流 行 流 率 力 不利 濾 濾 累 濾 度 流 濾 率 量 行 類 理 流 量 流 濾 行 離 參 Dead-end filtration ( 濾 ) Cross-Flow filtration ( 流 濾 ) 濾 度 流 流 濾 度 濾 流 濾 18

47 濾粒 濾 離 泥 泥 粒 0.5 µm 15 µm 兩 0.1 µm 粒 0.3% 0.1 µm 率 99.7% (12) 良 流 0.1µm 泥 度 泥 0.1 µm 泥 粒 流 粒 率 類 更 裡 MFUF 濾粒 19

48 泥 粒 20

49 2-2 濾 (MF, micro filtration) 0.05~3.0µm() 粒 濾 離 參見 料 料 離 參 便 ( 糖 ) 利 力 20~100 psi (pound per square inc/) 濾 (UF, Ultra Filtration) 0.005~0.1µm 粒 量 10,000~100,000 離 料 糖 酪 離 糖 料 濾 理 力 30~150 psi 濾 (NF, Nano Filtration) 濾 0.05~0.001µm 力 150~300 psi 異 糖 離 糖 離 21

50 RO 理 ( 濾 Reverse Osmosis, RO) 類 離 濾 不 濾 (RO, Reverse Osmosis )RO 離 濾 量 類 省 力 200~800 psi 理 1200 psi 0.005~0.0005µm 糖 卵 離 (RO ) 理 (ED, Electric Dialysis) 離 離 糖 22

51 2-2-1 粒 料來 Osmonics ( 23

52 Water Monovalent Ions Multivalent Ions Viruses Bacteria Suspended Solids microfiltration Water Monovalent Ions Multivalent Ions Viruses Bacteria Suspended Solids ultrafiltration Water Monovalent Ions Multivalent Ions Viruses Bacteria Suspended Solids nanofiltration Water Monovalent Ions Multivalent Ions Viruses Bacteria Suspended Solids reverse osmosis 離 料來 Kochmembrane ( 24

53 2-3 MBR MBR 1969 年 (13) 利 濾 (ultrafiltration membrane) 來 離 省 泥 沈 1970 年 濾 Yamamoto 泥 利 0.1 mm 泥 理 濾 理 流 COD TOC 率 95% 97%60% 度 行 MBR 理 (14)(15) 理 (16)(17) 理 (18) 理 (19) 理 (20) 濾 來 理 見 利 良 離 力 泥 理 離 沈 (21) 利 來 濾 量 (22) 利 來 泥 理 (23) 參見

54 參見 (a) 離濾 (b) 濾 (c) (SLMSB) (BAMB) (EMB) (24) 26

55 2-3-1 MBR 領 1. 泥量 SLMSB 2. 理 3. COD 率 來 理 BAMB 率 priority 理 理 EMB 1. 行 理 2. ( 料 ) 度 27

56 2-4 MBR 類 ( 泥 ) 行 力 力 濾 理 泥 留 量 泥 泥 行 Yamamoto (25)(26)(27) 離 泥 行 流 (side-stream)(recirculated)mbr 力 度 ()() ( 理 )(submerged)(integrated)mbr 參 力 兩 流 力 (transmembrane pressure) 量 量 兩 塞 利 力 度 塞 利 (SAMBR) 理 28

57 (a) Side-stream MBR (b) Submerged MBR 流 (MBR) (submerged or integrated ) 流 (side-stream or recirculated) 1. 省 不 不 流 省 2. 理 不 流量 行 理 3. 省 力 流 不 29

58 省 參 連 行 濾 塞 老 行 更 不 理 流 流 1970 年 1990 年 狀 流 量 量 30

59 若 離 濾 濾 力 兩 1. 利 離 濾 力 流 力 力 濾 2. 利 濾 力 力 利 力 濾 力 濾 力 濾 行連 濾 濾 行 濾 力 濾 濾 SMBR 濾 力 濾 力 濾 濾 力 力 濾 力 3~15 kpa 4-5 kpa 濾 濾 連 濾 流 流量 31

60 2-4-2 SMBR 力 濾 濾 32

61 2-5 MBR 理 (plate) 螺 (tubular)(hollow fiber)2-5-1 論 (energy consumption)2-5-2 濾 流量 (flux rate)2-5-3 螺 狀 1.0 kwh/m kwh/m 3 螺 kwh/m 3 塞 狀 沈 便 不易 塞 狀 理 更 便利 利 狀 (28) 濾 力 行 離 易 泥 塞 狀 了 不 塞 33

62 2-5-1 螺 (28) 不 量 (28) 34

63 2-5-3 不 流 量 (28) 35

64 2-6 MBR 來 不易 利 行 流 利 路 車 不 利 更 理 理 理 理 (MBR) 列 1. 理 度 MBR 理 度 SRTMBR 泥 度 不 流 流 (29) 泥 不 2. 省 MBR 利 離 泥 行 泥 流 離 濾 理 理 參見 泥 30~50% 省 36

65 2-6-1 泥 3. 泥 量 MBR (F/M) 泥 留 (SRT) 泥 泥 泥 率 率 泥量便不 30~80% 泥量 省 泥 理 泥 泥 度 泥 4. MBR 度 泥 度 留 留 5. MLSS 度 MBR留 37

66 泥 留 泥 (29) 參見 泥 留 泥 度 (10~20 g/ L) 理更 率 6. MBR 濾 理 率 97% 理 7. 理 易 離 泥 不 泥 降 泥 流 易 (PLC) 不 省 力 8. 量 不 泥 9. 理 Biomass 留 理 泥 離 度 流 理 理 理 10. () 易 更 ( 泥 率 ) 易 38

67 2-6-1 泥 度 (29) 10000~15000 Magara et al.(1991) Knoblock et al.(1994) 10000~32000 Lacoste et al.(1993) 25000~60000 Pillay et al.(1994) 9000~21000 Ross et al.(1994) MLSS (mg/l) ~ ~ ~ ~ Roullet(1989) 5000~15000 Yamamoto et al.(1989) Ishida et al.(1993) 13000~15000 Ohkuma et al.(1994) 100~20000 Kayawake et al.(1991) Buisson et al.(1998) Trouve et al.(1994) 4000~27000 Arika et al.(1977) 39

68 2-7 MBR MBR 理 臨 塞 () 量 (flux) 參數 量 濾 理量 流 量 力 (driving force) 濾 力 (total resistance) 量 濾 行 濾 留 行 濾 塞 理 率 量 數 MBR 量 降 塞 (foulants) (fouling)(backwash) 塞 復 流 量 (physiochemical)(biological) 參見 度 (concentration polarization) 度 累 度 (concentration boundary layer) 裡 40

69 2-7-1 MBR(reversible fouling) 不 (no reversible fouling) 兩 力 復流 量 力 不 復 流 量 塞 理 (30) 流 量 力 (transmembrane pressure, TMP) 參數 TMP 41

70 度 TMP 流 降 (31) 理 TMP 降 率 MBR 率 度 類 參 料 裡 濾 量 biomass (32) MBR (extra-cellular polymeric substances, EPS) MBR 離 (MgNH 4 PO 4 6H 2 O) (33) 累 diploemultiple 濾 42

71 2. 狀 力 (transmembrane pressure, TMP) 量 (imposed flux) 流 度 (cross-flow velocity, CFV) 力 留 (HRT) 泥 留 (SRT) SMBR 濾 SMBR SMBR 粒 (34) SMBR 了 流 力 留 力 留 ( 流 量 )(compact layer)hrt 量 力 MLSS 度 MLSS 度 流 率 Nagaoka (35) 率 泥 留 MLSS 泥 率 降 泥 留 降 EPS 量 粒 (36) HRTSRT 不 43

72 流 度 (CFV) 度 (aeration)mbrcfv 粒 濾 度 CFV 力 shear-induced diffusion 量 (TMP)CFV (37), 量 CFV,TMP, 流 量 CFV 度 MLSS 3. 類 度 泥 度 (MLSS) (EPS) 流 粒 流 力 steady state 濾 流 度 度 EPS() 泌 來 EPS 兩 類 (38) (a)extractable EPS EPS (b)soluble EPS 裡 (slime polymer)brown 年 EPS 44

73 泥 -10~-20 mv 金 離 金 EPS 不 MBR EPS 了 度 MBR 濾 TMPSMBR 量 降 EPS (39) 塞 EPS 不 MBR 塞 復流 量 Geesay 1992 年 EPS 易 不易 降 率 (39) MBREPS 塞 EPS 量 (37) 度 量 流 力 EPS MBR 參數 量 45

74

75 2-8 SMBR 塞 SMBR 理 裡 泥 度 (EPS) 量 (40) 率 利 流流 流 切力 粒狀 參見 不 濾 流 量 濾 力 更 利 了 塞 利 塞 理 理 復 流 量 降 力 理 1. 力降 利 流 離 2. 利 流 力 3. 利 流 利 4. 利 狀 47

76 Scouring membrane surface Adequate thickness of gel layer Low frequency of Chemical cleaning Bubble Flock of activated sludge Permeate Membrane 理 狀 流 流 流 力 1.0 m/sec 亂流 流 不 流 沈 狀 流 流 流流 1. 濾 流 行 48

77 流 2. 量 100 Nm 3 /m 2 -hr 若 類 量 100 mg/l 裡 行 塞 了利 利 濾 來 來 率 塞 理 泥 粒狀 力 降 利 流 流 塞 離 塞 (12) 利 理論 力 泥 粒狀 濾 不 理 更 率 49

78 2-8-2 塞 (12) 行 泥 粒狀 濾 狀 累 度 濾 度 累 更 (41) 50

79 2-9 MBR 復 量 理 理 量 離 離 利 不 塞 若 ( ) 復 量 降 力 理 1. 流 流流 切 度 復 流 量 降 力 2. 利 cavitation 利 裂 塞 利 理 ( 流 ) 不 度 51

80 不 異 濾 塞 力 塞 濾 來 見 兩類 例 塞 硫 硫 EDTA 塞 率 例 (Dow Chemical Co.) 量 不 塞 略 參

81 2-9-1 塞 略 NaOH (0.025M) NaOH (0.025M) HCl Na 2 S 2 O 3 H 3 PO 4-3 ( M) (0.057M) (0.051M) 塞 硫 -4 ( M) EDTA (0.026M) (0.211M) 類 金 53

82 2-10 MBR 理 MBR 年來 不 年 理 100,000 CMD 2008 年 1000,000 CMDMBR MBR(1) 5 年 降 更 率 (2) 量 降 (3) MBR 理 理 理 (42) (SBR) (43) / -SBR (5) 料 -SBR (44) -- (45) 流 流 (UABP) (4) 泥 (PACT) (46) Fenton (47) 理 (48) (SBMBR) (49)(50) 料 度 不 行 不 不 參 料 易 流 54

83 料 料 濾 離 料 度 COD Cr BOD 5 降 度 林林 了 理 降 了 理 理 理 度 料 類 不 若 若 量 a. 糖 b. c. 離 度 度 Cl - SO 2-4 d. 更 更 MBR 泥 留 不 泥 泥 泥 留 3~6 靈 泥 量 泥 MBR 年不 泥 MBR 75% (51)(52) Luxmy (53) MBR 理 55

84 泥 理 泥 異 料 (5) 陸 龍 (54) 利 理 離 PVDF 留 量 14 (MF) 參數參 理 56

85 (54) 參數 數 (COD Cr ) / (mg/l) 2500 ~ 4000 (SS) / (mg/l) 400 ~ 1000 (NH 3 -N) / (mg/l) 3.5 ~ 7.4 ph 6 ~ 8 / 9 ~ 15 (54) 參數 參數 / 15 ~.20 ph 6.0 ~ 7.6 MLSS 度 / (mg/l) 泥 / day 500 力 留 / day 1.5 量 (m 3 /hr)

86 1. 濾 留 量 COD 率 86% Cr 2. 塞 行 3. 便 復 量 力 流 量兩 參數 RIS 力 兩 力 行 MBR 理 ZENONZenoGemq 流 流 螺 50 CMD 年 理 COD 率 95~99%SS 率 97~99% (55) 泥 量 泥 量 理 1 m (COD 5,000~12,000 mg/l) 3 5~7 kg 泥 ( 率 85%) 年 行 (Pilot Plant) 理 量 更 125 CMD 良 理 理 數 理 58

87 理 理 ( 行 ph 4 10 量 來 度 理 ) 更 行 率 率 COD 度 車數 ( 量 ) (55) 理 量 (m 3 /day) 流 COD (mg/l) 3,124 理 COD (mg/l) 308 流 TSS (mg/l) 215 理 TSS (mg/l) N/A 率 (55) 59

88 理 理 MercAbbotPfizePepsi- ColCiba Vision 理 MBR 參 SRT EPS MBRZenon (56) KubotaMistsubishi RayonWehrle werk AgOrelis Mutsui Chemicals 年 兩 留 (FP5) POSEIDON 聯 理 理 六 留 流 留 留 利 ozone gas 來 降 MBR 理 O 3 O 3 UVRO 理 60

89 3-1 流 SAMBR 理 理 理 利 連 流 流 理 度 ph 行 參數 塞 流 利 行 流

90 SAMBR 泥 參數 車 SAMBR 76 不 泥 泥 SRT= 331 HRT= 51 流 參數 理 塞 量 Temp ph DO ORP COD BOD 5 MLSS MLVSS SVI SOUR SS TDS SDI Conductivity Flux Pressure Viscosity SEM EDS 論 論 SAMBR 理 62

91 利 理 理 理 塞 利 行 數 料 論 SAMBR 理 念 63

92 車 / 量 () 六 / 量 () NaCl 99() 25 Kg / 量 () 硫 硫 聯 / 量 () 45 聯 ph 量 () ph ml SUNTEX 64

93 500 ml SUNTEX DO / 量 ( ) DO 50 ml WTW DO 50 ml WTW ORP / 量 () ORP UAg/AgC5mv 250 ml Mettler-Toledo 度 / 量 () HI 7031=1413µs/ /77 HI 25 / ml HANNA 量 / 量 () g (1L) 硫 167 ml Merck GR 硫 33.3 g 65

94 硫 (10 g /L) Merck GR 羅林 Merck 硫 (1L) 硫 39.2 g Merck GR 1 mg 10 mg Merck GR COD (1L) (KHP) Merck GR g 量 / 量 () 8.5 g g (1 L) Merck GR 33.4 g 1.7 g 硫 (1L) 硫 22.5 g Merck GR.(1L) 27.5 g Merck GR (1L) 0.25 g Merck GR Merck GR 66

95 (TKN) / 量 () NH + 4 (1000 ppm) 500 ml Merck GR 500 g Merck GR 硫 硫 (L) 硫 硫 25 g Merck GR (L) 88 ml (0.1M) 500 ml (0.025M) Merck GR (L) 20 g Merck GR Merck 硫 (5g)+(5mg) Foss 率 (OUR) / 量 () 糖 0.4 g 0.1 g 0.02 g (1L) 硫 0.01 g Merck GR 硫 0.1 g 硫 0.1 g 0.05 g 67

96 :IK0~ 2 kgcm 2 /30 psi1/4 PT 2. :IK0~ 76 cm Hg/30 in Hg1/4 PT 3. DO METERWTWMulti ph /Oxi 340iRS ORP METERWTWMV ORP 340iRS ph METERWTWMulti ph /Oxi 340iRS ph ControllerHOTECpH Conductivity METERMETTLER TOLEDOMC 度 TOKI SANGYOVISCOMETER TVC-5 9. ELECTRODS HOLDERPS-5S 10. 流量 FJZFJZ AA0~5 NM 3 /MINAIR 1atm 累 KCHKC m 3 C 累 TATUNGD-68T300rev/kWh() CODDENG YNG 度 0 ~ BOD YIH DER LE-519BOD INCUBATOR 3. ZOOMKOP 數 40X~1600X 68

97 4. 數 NIKON WALU CONTINUOUS-E 0.01mL 6. 爐 DENG YNGDF40 度 50~ (a)chih CHERG 度 0~5 8. (b)bao DING GUGY RW522e 度 0~20 9. CHIH CHERG RS-CF250 度 0 ~ METTLER TOLEDOAG204Max210g 0.1mg 11. BARNSTEAD LNTERNATIONALULTRAPURE WATER SYSTEM 12. 離 (ION CHROMATOGRAPHIC) : DIONEXDX : CORNING PC : DENG YNG DOS60 度 50~ VON-air 力 1H 16. 復 WISDOM SB 數 Panasonic DMC-FZ1 69

98 ~105 NIEA W210.57A 103~105 NIEA W210.57A 量 量 NIEA W510.54B 量 流 NIEA W B 量 ph 度 度 度 泥 度 數 (SDI) Standard Method 209C 度 度 度 泥 度 料 ASTM D 泥 數 (SVI) 參 參 57 率參 參 58 參

99 3-5 BET B.E.T. 理論 Langmuir 理論 理 狀 1938 年 S. BrunauerP.H. Emmett E. Teller 了 Langmuir 理論 Brunauer-Emmett-Teller (BET) (1) 數 (2) Langmuir (3) B.E.T q e = ( c c ) s e K B q 1 + m c e ( k 1) B c s... ( ) c e q e = 度 量 (mg/g) q m = 量 (mg/g) C e = 流 度 (mg/l) C s = 流 度 (mg/l) K B = 數 率 K B q m 71

100 利 (S BET ) S BET VmNoσ =.. ( ) V N o 數 σv BET Langmuir 72

101 BET 洞 類 International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) 洞 (59) 若 洞 若 度 類 洞 73

102 理 (59) Property Micropores Mesopores Macropores Diameter(nm) < >50 Pore volume (cm /g) Surface area (m /g) Particle density g/ cm 3 Porosity 洞 列 (60) 1. Kelvin BETP/P sat 量 洞 () 力 洞 Kelvin P c ln P sat 2δV cosθ =... ( ) r RT k P c = P sat = δ= 力 V = θ = 74

103 θ = 0 O r k = Kelvin T = 度 T 77 K 洞 度 t p r k = r t c p r = 洞 理 c 理 δV r c = + t P RT ln c P ast p Past 1 = 9.52 log + t P p ( ) c 2.BJH 來 洞 洞 BarrettJoyner Halenda Kelvin BJH 度 t 來 Kelvin 度 t = 3.54 ln( P / P ast ). ( ) Frenkel-Halsey-Hill (FHH) 度 狀 力 數

104 3-5-3 MF 理 MF 理 洞 洞 度 洞 度 利 來 Micromeritics Instrument Corporation ASAP Gas Boiling Area per temp.(k) molecule(å 2 ) 數 料 料 來量 料 () CO 料 不易 洞 來 料 76

105 Micromeritics Instrument Corporation ASAP 2020 理 說 (61) 1.(Specific Surface Area) (BET ) Langmuir 理論 BET 理論 理 率 率 率 量 理論.NE 1 數 E L P P ast 1 ( C 1) P Past = + V 1 ( P P ) ast VmC C Vm...( ) 77

106 P = 力 (torr) P sat = 度 力 (torr) V = 力 P (cm 3 /g) V m = (cm 3 /g) C = 數 ( 度 ) P P V ( P P) ast P ast 率 S i C 1 S =.....( ) V C m 1 i = ( ) V C m 率 V m C 力 P P ast 0.05~0.35 力 力 0.05 量 不 V m 數 S B Vm N o S = B ( ) V stp S B (m 2 /g) N 0 數 mloecules/mol V stp STP (22400 cm 3 /mol) A N cm 2 78

107 3-6 SDI SDI 理 泥 度 數 (Silt Density IndexSDI) 流 行 濾 粒數量 塞 率 若 理 流 RO 流 RO 流 SDI 5 若 RO 流 不 SDI RO 塞 行 理 SDI RO 流 理 (1). SDI<1.0 不 理 (2). SDI<3.0 (3). 3.0<SDI<5.0 度 理 (4). SDI>5.0 理 若 理 流 NF 流 SDI 0 ~ 4 理 流 SDI 若 0 ~ 2 利 RO SDI 料 ASTM D 利 流 30 psi 力 47mm 0.45µm 濾 流量 來 塞 率 濾 0.45µm 塞 度 粒 SDI塞 率 79

108 度 SDI 力 濾 濾 SDI 80

109 3-6-2 SDI a. 力 濾 0.45 µm 濾 濾 見 b. 流 濾 濾 若 濾 SDI c. 力 力 85~90psi 濾 力 30psi d. 100mL 量 量 流 若 流率 500mL 量 量 e. 錄 100mL 量 流 錄 t 0 f min 量 錄 t 5 t 10 t 15 g. 若 15min 塞 流 流 (slow drip) 錄 h 錄 數 SDI 値 流 見 SDI t0 1- t15 SDI = ( ) 15 81

110 t 0 濾 100mL t 濾 100mL 量粒 0.45µm~1µm 粒 濾 塞 濾 流量 t 來 SDI 了 5 惡 度 數 泥 度 數 (Modified Silt Density IndexMSDI) (62) 若 SDI 流 量 流 ( 5 流 量 15 ) 濾 100% 塞 錄 t E MSDI = 100 ( ) t E t E 流 率 流 ( 15 / 5 sec ) 82

111 濾 濾 µm 濾 濾 83

112 濾 SDI 濾 濾 濾 84

113 力 濾 濾 濾 力 力 85~90 psi 濾 力 30 psi 量 100 ml 錄 t 0 5 量 錄 流 100 ml 15 流 100 mlt 15 SDI SDI 流 85

114 Model 離 ( 離 ) DIONEX-120 Carrier Gas N % Carrier Solution Operate Pressure Carrier Solution Flow Rate Electrical Condnctivity Guard Columm Analysis Columm Suppressor 20mM Methanesulfonic Acid 1200 ~ 1500 psi 1 ml/min 7500 µs CG12A(4 50 mm) CS12A(4 250 mm) ASRS-ULTRA 4-mm Inject Volume 10 µl 離

115 3-8 SEMEDS SEM EDS 理 (Scanning Electron Microscope, SEM)SEM 率 100 不 100Å(1Å =10-8 cm=0.1 奈 ) 度 SEM 識 (Electron Gun)

116 來 不 度 金 來 (Condenser Lens) 參見 (Condenser Aperture) (Beam Size) 88

117 (Objective Lens) (Secondary Electron) (Backscattered Electron) 理 (TFTLCD) SEM 異 離 離 (W) 六 (LaB6) 兩 利 量 料 數 (work function) 離 冷 (cold field emission, CF) (thermal field emission,tf) (Schottky emission,se) 理 Schottky 度 度 "" 離 來 流 度 亮度 離 數 ( UF NF)數 SEM SE-SEM FE-SEM 不 金 不 狀 度 行 SEM 度 89

118 度不 留 率 不易 易 離 不 行 料 不 沈 降 了 X 量 (Energy Dispersive X-ray Spectrometer,EDS) 利 X-ray 來 X-ray 量 ( ) (Wavelength Dispersive Spectrometer,WDS) 利 來 X-ray ( 量 ) X-ray 度 X 度 EDS 100~200eV 度 WDS 5~10eV 度 EDS 度 WDS 易 EDS 度 EDS 度 X-ray WDS 度 度 若 SEM EDS WDS 不 90

119 EDS 行 量 度 參 SEM EDS 行 更 了 塞 SEM EDS 理 1 91

120 度 2 4GTA(Glutaraldehyde) 3 4GTA 不 度 (25~99 度 ) 不 度 臨 (Critical Point Dryer) 行臨 5Sputter Coating 切 金 參見 SEM and EDS 金 (HITACHI, S-3000) 金 92

121 MOTIMO (polyvinylidenfluoride PVDF) Micromeritics Instrument Corporation ASAP µm m /g 洞 cm /g 力 10 ~ 50 kpa 參 量 量 20 kpa 10~15 L/m 2 -h 4220 度 900 mm 料 兩 AB 兩 兩 4 便利 留 狀 利 參

122 料 參數 參數 PVDF (µm) 0.1 /(mm/mm) 0.65/1.0 (µm) 183 (m 2 ) 度 (mm) 900 (m 2 /g) 力 (mpa) 0.01~0.05 洞 (cm 3 /g) 度 ( ) 5~45 拉 度 (gf/fil) 1733 ph 2~ 立 立 94

123

124 4 ( ) m 2 濾 行 列 車 力 量 參數 ~42 4 AB 兩 10 2 A B 2 量 ~52 2 AB 兩 20 2 量 AB 兩

125 量 5 行 ~92 53~80 異 量 2 行 ~96 AB 兩 6 3 量 2 行 ~114 AB 兩 立 量 行

126 力 50 Kpa 復 量 行 MOTIMO (PVDF) 拉 度 降 度 降 98

127 理 1. 流 塞 率 2. 组 行 流 流 力 1.0 m/s 塞 率 3. 塞 Kg/cm 若 不 泥 泥 落 ( 弄 ) 6. - 若 理 塞 力 不 路 0.5 Kg/cm 2 30 力 降 量 復 復 99

128 1. 力 50 Kpa 復 量 度 0.05 M 路 0.5 Kg/cm 2 30 降 力 復 量 2. 若 復 量 塞 行 行 行 泥 0.5%NaOCl 1 殺 5%--10% NaOH 2 行 量 復 ( 弄 ) 100

129 3-10 SAMBR SAMBR 理 流 (PP) 理 行 流 濾 參數 參數 理 流 (m) (m) 理論 (m 3 ) (m) (m 3 ) ± ± ±

130 SAMBR SAMBR 累 流量 行流量 濾 流量 流量 行 濾 理 (programmable logic controllerplc) 50 見 泥 180 見 率參

131 T1 T2 離 T3 T4 理 T5 T6 流 T7 泥 T LS1 M1 LS2 LS3 LS4 FQ1 累 流 量 FQ2 累 流 量 FQ3 累 流 量 MC1 M2 M3 M4 M5 M6 ph1 ph ph2 ph EV1 EV2 EV3 EV4 EV5 PS1 力 PS2 力 MG1 魯 來 路 流 流 利 離 理 泥 泥 路流 流 流 流 流 例 累 流量 流 流 流 量 2 3 Π ( m 0.75 m m 2 離 Π (0.171 m 2.0 m m 2 3 Π (1.29 m 2.95 m m 2 3 理 Π (1.125 m 2.55 m m 2 3 Π (1.125 m 2.55 m m 2 流 Π (0.52 m 1.12 m m 3 3 泥 0.98 m 0.55 m 0.64 m m SAMBR 流 103

132 ~10 11~20 21~30 31~40 41~50 臨 離 路 路 泥 濾 路 路 PLC 104

133 ~15 16~30 31~45 46~60 61~75 76~90 91~ ~ ~ ~ ~ ~180 (day) 1 漏 漏 泥 泥 SEM EDS - 13 理 岀 數 料

134 率 Temp ph DO ORP 度 度 SV 30 SS TDS MLSS MLVSS COD BOD OUR 率 Phase 車 1 /30 流 1 /30 流 Phase Phase 1 /2 1 /2 泥 1 /2 流 1 /2 1 /3 1/3 泥 1/3 流 1 /3 106

135 狀 狀 泥 參數 1. 路 連 狀 行切 連 24 不 2. 若 行 更 聯 立 更 零 3. 若 立 聯 12 理 立 切 立 留 4. 若不 離 離 行 理 5. 若 度 (>20%) 離 離 路 流 兩 20 度 若 理 度 理 若不 理 107

136 3-11 來 () 來 利 不 流 來 利 離 20~40 異 (Acetam) 類 類 金 參 類 度 (>20) 易 離 理 理 不 量 理 量 12.5 CMD 量 9.2 CMD 參數 108

137 參數 數 (2005/12~2006/3) 參數數 Temperature () 18.5 ~ 25.1 ph 6.6 ~ 9.4 TSS (mg/l) 360 ~ 3000 COD Cr (mg/l) 200 ~ 6120 BOD 5 (mg/l) 100 ~ 3850 COD / BOD 0.39 ~ 0.88 Conductivity (µs/cm) 520 ~ , 泥 1 ( ) SDI 流 20 ( 1 ) 立 4 行 冷 行 行 109

138 漏 漏 1-1. 狀 1-2. 狀 路 降 漏 1-4. 漏 路 2-2. 路 流 2-3. 力 50 kpa 漏 2-5. 漏 2-1 漏 1-1. 路 1-2. 路 流 1-3. 力 50 kpa 行 漏 110

139 1-6. 漏 1-1 漏 漏 漏 48 路連 流量 降 漏 漏 漏 行 漏 流 111

140 流 理 不 歩 理 g 800 ml 2 L 2 L ml0.02 ml0.05 ml 0.10 ml0.20 ml 5 歩 L 0.05 ml 量 ml 1 L 理 量 375 ml 380 ml 量 250 ml 250 ml 880 ml 量 112

141 量 度 (ml/l) (m 3 ) (m 3 ) (ml) (ml) 量 量 流 裡 數 狀 立

142 量 量 狀 錄

143

144 力 留 理 流 度 0 g/l0.05 g/l0.1 g/l0.2 g/l g/l g/l g/l g/l3.002 g/l g/l g/l 度 量 y0.0005x y = x R 2 = NaCl Chroma (g/l) Conductivity (us/cm) 度 量 量 理 理 量

145 理 度 2500 µs/cm 9000 理 度 2800 µs/cm 9000 量 理 g 11 kg 量 理 g 12.5 kg 23. kg 量 量 度 µs/cm 度 mole/l L 量 g 量 kg 理 理 裡 度 量 裡 度 度 流 流 裡 117

146 流 流 立 4 量 度 度 25 度 量 錄 數 讀

147 度 量 量 量 度 量 度 流 流 4 测 度 度 25 度 量 錄 數 讀

148 泥 泥 泥 度 流 泥 流 率 省 料 泥 泥 2000 泥 MLSS 52000~53000 mg/l MLVSS 34300~35000 mg/l COD Cr 500 mg/l 流 理 MLSS 度 6000 mg/l 泥 泥 量 泥 理 泥 度 MLSS 降 4600~4650 mg/lmlvss 3150~3200 mg/l 泥 度 MLSS 降 4850~4900 mg/lmlvss 3000~3050 mg/l 復 泥 度 理 泥 度 MLSS 4900~4950 mg/lmlvss 3250~3300 mg/l 泥 度 MLSS 5200~5250 mg/lmlvss 3450~3500 mg/l : 120

149 1.TemppHDOORPFluxTMPTSSSTDSSOUR SVICOD Cr BOD 5 2.MLSS/MLVSSCOD/BODF/MpH ORP DO 泥 (63) 1. 泥 (F/M) (autolysis)cod Cr 1 kg/m 3 泥 5000~6000 mg/l 2. 泥 度 8000 mg/l 理 流 泥量 量 ( 流 8 流 Q ) 3. 理 類 理 5 mg/l 若 0.1 mg/l 4. ph 6.5~8.0 若 ph 6.5~7.5 利 Nitrosomonamas Nitrobacter ( ph 121

150 6.8~7.3 ) 5. 裡 理 BOD5NP BOD5NP 理 BOD5NPFe 泥 (63) a. 10% 理 度 泥 90% COD Cr 500 mg/l 流 b. 流 ph 6.8~8.0 量 5 mg-o 2 /L 累 SOUR 來 泥 狀 狀 c. 泥狀 參數 狀 流 COD 狀 122

151 論 4-1 漏 48 漏 漏 參見 理 狀 狀 123

152 4-1-3 漏 漏 路 流 流 不 漏 參見 漏 漏 124

153 量 0.6Nm 3 /min 62 理 量 1.0 Nm 3 /min 16 量 1.5 Nm 3 /min 14 量 1.0 Nm 3 /min 16 量 1.5 Nm 3 /min 14 理 理 10 立 量 10 理 理 降 流 398 流兩 流 流 量 (0.6Nm 3 /min) 量 (1.0Nm 3 /min) 量 (1.5Nm 3 /min) 62 (sec) 理 16 (sec) 14 (sec) 16 (sec) 14 (sec) 125

154 理 (clean water tracer studey) 流 累 流量 錄 流 流量 (Q) 129 m 3 /day 流流量 異 量 流量 行 量 度 度 (C o ) 度量 249 µs/cm 利 理 量 g 11kg 量 量 度 (C i ) 2,430 µs/cm 流 連 流 理 流 流 度 (C out ) 錄 流 度 利 Chiang (64) Levenspiel (65) 理 留 (HRT) 率 (R)HRT 理論 (RE t ) 列 (t C t) ai ai HRT =.( ) (C t) ai Q (Cai t) R = 100%.( ) W 126

155 HRT -τ RE t = 100%..( ) τ t ai (t i t i 1) / 2 t (t i t i 1) C ai (C i C i 1) / 2 W ( 理 量 ) 11 kg τ ( 理論 留 ) V / Q hr 理 127

156 度 (Co) µs/cm (Ci) 2,430.0 µs/cm Q Q 流量 (Q)=> Q L/min L/min L/hr129.00m 3 /day Q Q 流 t 度 (hr) (Cout)(µS/cm) Cout-Co tai Cai dti (µs/cm) (hr) (µs/cm) (hr) tai Cai dti Cai dti ,430 2, ,860 1, ,524 1, , SUM 6, , HRT 理論 HRT R () RE t ()

157 流 度 µ 流流 理 理 留 1.75 hr 理論 留 (RE t ) 5.35 % RE t 理 留 理論 留 理 流 (short-circuiting) 論 理 量 度 泥 理 理 理 流 流 利 流 10 cm 流 流流量 流 度 率 (R) % 129

158 4-3-2 理 流 累 流量 錄 流 流量 (Q) m 3 /day 流流量 量 度 度 (Co) µs/cm 利 理 量 g 12.5 kg 量 量 度 (C i ) 2830 µs/cm 流 連 流 理 流 流 度 (C out ) 錄 流 度 利 理 留 (HRT) 率 (R)(RE t ) 理 留 2.57 hr 率 %RE t 1.24% 理 RE t 異 理 理 留 理論 留 理 流 論 理 量 度 理 理 理 流 率 (R) 130

159 93.35% 流 利 流 10 cm 流 流流量 流 度 理 度 (Co) µs/cm (Ci) 2,830.0 µs/cm Q Q 流量 (Q)=> Q L/min L/min L/hr84.79m 3 /day Q Q t 流 度 (hr) (Cout)(µS/cm) (µs/cm) Cout-Co tai Cai dti (hr) (µs/cm) (hr) tai Cai dti Cai dti ,830 2, ,330 2, , ,940 1, ,665 1, ,400 1, , , , , , , , ,

160 SUM 16, , HRT 理論 HRT R () REt 1.24 流 度 µ 流流 理

161 不 泥 HRT51 泥 SRT 331 HRT 不 量 0.6~0.8 Nm 3 /min 理 量 0.9~1.75 Nm 3 /min 量 0.85~1.42 Nm 3 /min 量 狀 ( ) 泥 流 理 流 8 Q 流 理 MLSS 度 參 泥 理 MLSS 5.7~9.1 g/l MLSS 6.2~10.0 g/l 理 MLVSS 5.2~8.1 g/lmlvss 5.4~8.6 g/l MLVSS/MLSS 參 理 0.84~ ~ 流 理 流 12 兩 泥 度 復 泥 理 MLSS MLVSS 値 93 MLSS 理 MLSS 12.3~15.2 g/l MLSS 13.3~16.7 g/l MLVSS/MLSS 理 0.88~

162 0.87~0.91 泥 泥更 泥 流 理 流 8 Q 流量 MLVSS/MLSS 更 參 MLSS (mg/l) Biological treatment tank Aerobic Membrane tank Time (day) MLSS 134

163 Biological treatment tank Aerobic Membrane tank MLVSS (mg/l) Time (day) MLVSS 1.1 Biological treatment tank Aerobic Membrane tank 1.0 MLVSS / MLSS (mg/l) Time (day) MLVSS / MLSS 135

164 泥 76 泥 泥 留 (SRT)331 理 兩 泥 理 泥 M3 ( 理 ) 泥 泥 M4 泥 流 ( 理 流 ) 泥 參 流 理 泥 便 30 行 7 泥 泥 泥 理 MLSS 度 兩 泥量 泥量 理 SRT = SRT = V X V X......( ) b m b m Qb Qm b V X V X......( ) m V = Qb Vb X b X bsrt ( ) V Qm = V X X SRT. ( ) m m m Qbm ( V SRT + V SRT ) 7) = [( V X ) X ] + X [( V X ) X ]...( ) V = ) + Qb Qm b b b b m m m 136

165 : SRT 泥 留 (day) V 理 (m 3 ) b X 理 MLSS 度 (g/l) b V (m 3 ) m X MLSS 度 (g/l) m VQb 理 泥 (m 3 ) VQm 泥 (m 3 ) VQbm 泥 (m 3 ) 泥 量 泥 14 泥量 理 8.17 kg MLSS 9.11 kg MLSS 泥量 kg MLSS 90 M3 ( 理 ) 漏 漏 泥 2.31 kg MLSS 90 泥 泥 30 行 7 泥 行 泥 ( 7 ) 泥量 理 1.23 kg MLSS ~ 1.45 kg MLSS 泥量 1.33 kg MLSS ~ 1.53 kg MLSS 泥量 2.56 kg MLSS ~ 2.97 kg MLSS 137

166 10 9 Biological treatment tank Aerobic Membrane tank Biomass production (kg-mlss) Time (day) 泥量 Biomass production (kg-mlss) Time (day) 泥量 138

167 4-4-2 錄 參數 理 3~9 mg-o 2 /L 4~10 mg-o 2 /L 流 69 値 3~8 mg-o 2 /L 量 5 mg-o 2 /LMectcalf (66) 若 5.0 mg-o 2 /L 累 量 量 理 5.0 mg-o 2 /L 便 量 量 露 流 度 量 降 4.18 mg-o 2 /L 4.20 mg-o 2 /L 値 2.0 mg-o 2 /LSchoberl (67) 1.0 mg-o 2 /L 率 2.0 mg-o 2 /L 100 量 量 不 不 理 降 1.36 mg-o 2 /L 1.65 mg-o 2 /L 139

168 裡 復 狀 Biological treatment tank Aerobic Membrane tank Effluent DO (mg/l) Time (day) DO 140

169 1.5 Aeration measure DO Air (Nm 3 /min) DO (mg/l) Time (day) 量 DO ph 行 度 降 phph 6.35~9.38 理 5.78~ ~7.97 流 6.1~8.0 ph 降 烈 累 理 ph 流 ph ph 理 ph 行 Hall (68) ph ph 6.3 理 ph 利 141

170 Antoniou (69) 泥 20pH 6.9 率 ph % 15pH 6.8 率 ph %pH Randall (70) 若 10 PP 70 度 度 見 度 18.4~25.1 理 度 14.6~30.2 度 14.0~28.8 流 度 15.2~ 流來 降 理 度 降 度數 理 參 142

171 Equalization tank Biological treatment tank Aerobic Membrane tank Effluent ph Time (day) ph Equalization tank Biological treatment tank Aerobic Membrane tank Effluent Temp ( 0 C) Time (day) Temp 143

172 (ORP) 參數 參 理 ORP 71~201mvORP 61~197mv W.Wesley Eckenfelder (71) ORP ORP 良 狀 參 度 (Conductivity) 參數 流 度 518 µs/cm ~2840 µs/cm 理 度 567 µs/cm ~2030 µs/cm 度 579 µs/cm ~2060 µs/cm 流 度 369 µs/cm ~1813 µs/cm(tds) 度 値 參 流 TDS 度 値 0.46 ~1.67 理 値 0.48~1.22 値 0.57 ~1.49 流 値 0.38 ~1.07 參數 流 度 流 度 度 降 利 流 利 TDS 度 1.0 流 離 RO 塞 理 利 144

173 Biological treatment tank Aerobic Membrane tank ORP (mv) Time (day) ORP (71) 狀 類 1_2_3_4_ 5_6_ 硫 7_8_ 145

174 Conductivity (us/cm) Equalization tank Biological treatment tank Aerobic Membrane tank Effluent Time (day) 度 Equalization tank Biological treatment tank Aerobic Membrane tank Effluent TDS/Conductivity Time (day) TDSConductivity 146

175 流 量 力 行 1 2 力 降 量 復 1 更 數 力 53 2 更 4 量 24 力 見 2 力 降 1 流 量 力 16~64 L/m 2 -hr 9~55 kpa 102 行 AB 力 降 9~10 kpa 7~9 kpa 量 36~59 L/m 2 -hr 45~59 L/m 2 -hr 便了 147

176 200 Flux Pressure Flux (L/m 2 -hr) Transmembrane pressure (Kpa) Time (day) A 力 Flux 200 Flux Pressure Flux (L/m 2 -hr) Transmembrane pressure (Kpa) Time (day) B 力 Flux 148

177 4-4-3 錄 COD 理 流 COD Cr 度 200~6100 mg/l 流 COD Cr 度 2300 mg/ 理 度 50~420 mg/l 度 50~410 mg/l 流 度 15~110 mg/l 流 COD Cr 度 47 mg/ 率 99.5% 率 80.9% 率 95.9%BOD 流 BOD 5 度 100~3850 mg/l 流 BOD 5 度 1830 mg/ 理 度 14~176 mg/l 度 10~50 mg/l 流 度 1.2~4.2 mg/l 流 BOD 5 度 2.3 mg/ 率 99.3% 流 BOD/COD 0.39~ 流 不 度 COD Cr BOD 5 兩 流 度 mg/l 6370 mg/l 理 度 3120 mg/l 1840 mg/l 度 2610 mg/l 1460 mg/l 流 度 2010 mg/l 335 mg/l 度 理量 CDO Cr BOD 5 率 81.1% 94.7% 流 COD Cr 參數 不 CODBOD

178 10800 Equalization tank Biological treatment tank Removal Aerobic Membrane tank Effluent COD (mg/l) Removal (%) Time (day) COD Cr 8000 Equalization tank Aerobic Membrane tank Removal Biological treatment tank Effluent BOD 5 (mg/l) Removal (%) Time (day) BOD 5 150

179 TKN 理 SAMBR 62 TKN 數 TKN 流 度 18.6 mg/l ~ mg/l 降 流 度 1.2 mg/l ~ 71.8mg/L TKN 率 83%±14.1 流 TKN/COD ~ 0.25 流 TKN/COD 0.07± 流 TKN 度 18.6 mg/l ~ mg/l 流 TKN 度 1.4 mg/l ~ 10.7 mg/l TKN 率 88.4% TKN 流 度 82.8 mg/l ~ mg/l 流 TKN 度 1.2 mg/l ~ 71.8 mg/l 55 TKN 率 86.1% 58 TKN 率降 21.1% 66 率 76 率 98.6% TKN 率 96.1% TKN kg TKN/m 3 -day ~ kg TKN/m 3 -day TKN 0.28±0.015 kg TKN/m 3 -day 數 利 151

180 Equalization tank Effluent Removal TKN (mg/l) Removal (%) Time (day) TKN 0.08 TKN volume loading (kg TKN/m 3 -day) Time (day) TKN 152

181 TDS 流 度 300 mg/l ~2840 mg/l 理 度 370 mg/l ~1570 mg/l 度 420 mg/l ~1620 mg/l 流 度 100 mg/l ~ 1580 mg/l 理 流 TDS 流 度 SS 流 度 13 mg/l ~ 350 mg/l 流 SS 度 不 SS 率 100% 79 流 理 流 12 兩 泥 度 復 理 MLSSTS 度 TS 流 度 350 mg/l ~ 3000 mg/l 流 度 260 mg/l ~1980 mg/l 見 流 流 TSTDS 流 COD Cr 來 理 來 TDS 度 11.7 mpas ~ 80.1 mpas 理 86 度 41.1 mpas ~ 61.6 mpas 參 泥 度 度 度 度 降 例 2 度 降 度 泥 度 153

182 3500 Equalization tank Aerobic Membrane tank Biological treatment tank Effluent TDS (mg/l) Time (day) TDS SS (mg/l) Equalization tank Effluent Removal Biological treatment tank MLSS Aerobic Membrane tank MLSS Removal (%) Time (day) MLSS SS 154

183 Equalization tank Aerobic Membrane tank Biological treatment tank Effluent TS (mg/l) Time (day) TS 120 Biological treatment tank Aerobic Membrane tank 100 Viscosity (mpa. s) Time (day) 度 155

184 泥 降 數 參 SVIBOD 度 BOD 25 理 SV 30 60% ~ 100%77% ~ 100% 理 55 SV 30 97% ~ 100% 98% ~ 100% 了 79 流 泥 度 度 101 mpas 理 泥 度降 SV 30 降 60.5%SVI 理 55 ml/g ~ 160 ml/g 40 ml/g ~ 150 ml/g 泥 理 MLSS mg/lsvi 50 ml/g ~ 80 ml/gmlss mg/l SVI 50 ml/g ~ 78 ml/g 泥 SVI 50 ml/g ~ 100 ml/g (72) 泥 數 了 泥 參 來 泥 濾 泥 參 156

185 SV 30 (%) Time (day) SV SVI (ml/g) Time (day) SVI 157

186 18000 MLSS SVI MLSS (mg/l) SVI (ml/g) Time (day) MLSS SVI SV 30 (%) Time (day) SV

187 SVI (ml/g) Time (day) SVI MLSS SVI MLSS (mg/l) SVI (ml/g) Time (day) MLSS SVI 159

188 76 泥 行 理 泥連 4 降 參 理 度 pH 度 數 63.5 mpas 理 MLVSS mg/l mg/lcod MLVSS 理 0.61 kg COD/kg MLSS-day 0.04 kg COD/kg MLSS-dayBOD 理 kg BOD 5 /m 3 -day kg BOD 5 /m 3 -day 理 降 泥 沈降 度 (zone settling velocityzsv (73) SVI ZSVSVI 數 0.3 kg BOD 5 /kg MLVSS-day ~ 0.6 kg BOD 5 /kg MLVSS-day 泥 理 泥 降 良 泥 狀 泥 數 參 理 BOD MLVSS 0.41 kg BOD 5 /kg MLVSS-daySVI 落 泥 沈降 泥 數 沈降 泥 狀 沈降 度 參 BODMLVSS kg BOD 5 /kg MLVSS-day SVI 落 泥沈降 160

189 泥 數 泥 狀 沈降 度 泥 泥 度 500 mg/l ~ 1000 mg/l 沈降 SV 30 泥 度 8000 mg/l mg/l 降 (0.3/day) (73) 不 量 不易 泥 粒 BODMLVSS 0.044±0.028 kg BOD 5 /kg MLVSS-day 利 不 狀 量 (complete mixcm) 流 泥 度 流 度 易 泥 (73) 流 流 SRT 泥 沈降 若 行 泥 CM 度 SRT 泥 (pinpoint floc) 更 161

190 SVI 參數 理 理 Temp () SV 240 (%) ph Viscosity (mpa. s) MLSS (mg/l) MLVSS (mg/l) TDS (mg/l) TS (mg/l) COD-F/M (MLSS) BOD-F/M (MLSS) COD-F/M (MLVSS) BOD-F/M (MLVSS) COD volume loaging kg COD /m 3 -day kg COD /m 3 -day SV 30 (%) SVI BOD volume loaging kg BOD 5 /m 3 -day kg BOD 5 /m 3 -day 162

191 Biological treatment tank Aerobic Membrane tank sludge surface altitude (ml) Time (min) 泥 4 降 ZSV SVI F/M (kg-bod 5 / kg-mlvss-day) SVIZSVF/M (73) 163

192 4-5 SEM EDS () 利 來 濾 0.1 µm 度 301 nm 度 183 µm 參數 量 度 (a)(b) 度量 (c) 量 (d) 量 (e) 裡 (f) 裡 (a) 80X (b) 400X 164

193 (c) 20,000X (e) 4,000X (d) (f) 圖 ,000X 4,000X 薄膜構造圖 薄 膜 膜 管 經 X 射 線 能 量 散 佈 分 析 儀 (Energy Dispersive X-ray Spectrometer, EDS)半定性定量後 迅速測得其元素組成份及大約的分布 量 由圖 與表 得知薄膜皮層表面碳元素重量約含 43.84% 氟元素重量約含 56.16% 碳與氟原子含量個別佔了 55.25%及 44.75% 于 圖 與表 得知薄膜裡面支撐層元素組成 其碳元素重量約含 45.53% 氧元素重量約含 4.93% 氟元素重量約含 49.55% 利用空白薄膜 165

194 利 塞 不 來 塞 老 不 塞 Element Weight % Atomic % C F Totals

195 裡 裡 Element Weight % Atomic % C O F Totals

196 4-5-2 塞 力 流 量 降 塞 90 行 SEM EDS 參數 狀 泥 累 狀不 () 塞 更 塞 量 15.92% 量 若 3 不 泥 量 累 參 量 流 不 泥 留 金 累 量 168

197 參數 () 數 () 數 () 數 Temp () 22.0 Conductivity (µs/cm) 1130 ph 7.48 TDS (mg/l) 640 Viscosity (mpa.s) MLSS (mg/l) MLVSS (mg/l) 80.1 TS (mg/l) SV 30 (%) SVI A- pressure (kpa) B- pressure (kpa) A-flux (L/m 2 -hr) B-flux (L/m 2 -hr) A 1 塞 (1,500X) 169

198 A 1 塞 (4,000X) A 1 塞 170

199 A 1 塞 Element Weight % Atomic % C N O F Mg Ca Cu Rb Pt Totals A 1 見 不 洞 塞 (surface blocking or pore restriction)(reversible fouling) 171

200 A 1 塞 (1,500X) A 1 塞 (1,500X) 172

201 A 1 塞 (10,000X) A 1 塞 (5,000X) 173

202 A 1 見 累 了 狀 了 見 量 量 14.85% 累 塞 便 A 1 塞 (1,500X) 174

203 A 1 塞 (4,000X) A 1 塞 175

204 A 1 塞 Element Weight % Atomic % C O F Mg Al Ca Cu Totals B 狀 泥 累 MBR 泥 理 泥 度 度 狀 度狀 狀 不 易 狀 不 () 塞 EDS 塞 176

205 EDS 量 40.97% 31.26% 11.13% 量 金 量 11.69% A 1 累 量 3~4 累 量 EDS 金 不 A 1 來 類 B 1 塞 (1,500X) 177

206 B 1 塞 (4,000X) B 1 塞 178

207 B 1 塞 Element Weight % Atomic % C O F Al Ca Cu Totals B 1 見 不 洞 塞 SEM A 1 AB 不 裡 利 理 179

208 B 1 塞 (1,500X) B 1 塞 (1,500X) 180

209 B 1 塞 (10,000X) B 1 塞 (4,000X) 181

210 參見 B 1 累 了 了 見 量 51.09%21.59% 24.61% EDS 見 量 金 金 量 金 累 金 累 量 11.69% EDS 金 A 1 EDS 量 不 塞 A 1 理 便 利 降 力 流 量 理 塞 182

211 B 1 塞 (1,500X) B 1 塞 (4,000X) 183

212 B 1 塞 B 1 塞 Element Weight % Atomic % C O F Na Mg Al Ca Mn Fe Totals

213 A B 兩 塞不 了 力 列 流 兩 塞不 兩 1. 兩 連 流 (M5) 路 度不 兩 便利 度 路 路 度 不 兩 力 2.66 kpa 兩 力 塞不 異 2. SEM (b) 洞 不 濾 度 異 185

214 4-6 論 來 COD 流 COD 度 泥 76 泥 COD MLSS 來 理 落 0.17~0.56 kg COD/kg MLSS-day 落 0.004~0.021 kg COD/kg MLSS-day 76 泥 100 不 理 COD 0.12~0.89 kg COD/kg MLSS-day 0.002~0.013 kg COD/kg MLSS-day 泥 更 MLVSS 來 泥 理 0.06~0.65 kg COD/kg MLVSS-day 0.004~0.079 kg COD/kg MLVSS-day 泥 不 理 0.014~0.322 kg COD/kg MLVSS-day 0.003~0.014 kg COD/kg MLVSS-day 泥 COD MLVSS MLSS COD 更 186

215 COD F/M (kg COD/kg MLSS-day) COD F/M (kg COD/kg MLSS-day) Aerobic Membrane tank Time (day) Biological treatment tank Time (day) COD (MLSS) COD F/M (kg COD/kg MLVSS-day) COD F/M (kg COD/kg MLVSS-day) Aerobic Membrane tank Time (day) Biological treatment tank Time (day) COD (MLVSS) 187

216 BOD 5 値 BOD 5 76 泥 100 不 理 0.09~0.40 kg BOD 5 /kg MLSS-day ~ kg BOD 5 /kg MLSS-dayBOD 5 MLVSS 來 理 BOD ~0.36 kg BOD 5 /kg MLVSS-day BOD ~ kg BOD 5 /kg MLVSS-day BOD F/M (kg BOD 5 /kg MLSS-day) BOD F/M (kg BOD 5 /kg MLSS-day) Aerobic Membrane tank Time (day) Biological treatment tank Time (day) BOD 5 (MLSS) 188

217 BOD F/M (kg BOD 5 /kg MLVSS-day) BOD F/M (kg BOD 5 /kg MLVSS-day) Aerobic Membrane tank Time (day) Biological treatment tank Time (day) BOD 5 (MLVSS) COD 不 理 0.099~6.844 kg COD/m 3 -day 0.011~0.408 kg COD/m 3 -daycod 65 BOD 理 0.068~4.617 kg BOD 5 /m 3 -day 0.007~0.04 kg BOD 5 /m 3 -day CODBOD 5 CODBOD 5 來 降 力 留 省 利 降 189

218 COD volume loading (kg COD/m 3 -day) COD volume loading (kg COD/m 3 -day) Aerobic Membrane tank Time (day) Biological treatment tank Time (day) COD BOD volume loading (kg BOD 5 /m 3 -day) BOD volume loading (kg BOD 5 /m 3 -day) Aerobic Membrane tank Time (day) Biological treatment tank Time (day) BOD 5 190

219 率來 不 率異 理 率 19~75 mg-o 2 /g-mlvss-hr 48.5 mg-o 2 /g-mlvss-hr 30~81 mg-o 2 /g-mlvss-hr 52.6 mg-o 2 /g-mlvss-hr 率 落 流 不 Biological treatment tank Aerobic Membrane tank SOUR (mg-o 2 /MLVSS g.hr) Time (day) 率 191

220 泥 度 數 (SDI) 度 611 µs/cm853 µs/cm1304 µs/cmsdi 利 SDI 降 5 利降 SDII Time (day) 流 泥 度 數 狀 192

221 來 流 BOD/COD 0.65BOD 5 COD 率 99.3± ±3.3MLSS 來 理 COD 0.31±0.18 kg COD/kg MLSS-day0.024±0.021 kg COD/kg MLSS-dayMLSS 0.069±0.041 kg COD/kg MLSS-daMLVSS 來 理 COD 0.35±0.21 kg COD/kg MLSS-day0.028±0.025 kg COD/kg MLSS-dayMLVSS 0.08±0.046 kg COD/kg MLSS-da COD F/M (kg COD/kg MLSS-day) Biological treatment tank F/M 2 - Aerobic Membrane tank F/M 3 - Total volume F/M COD (MLSS) 193

222 COD F/M (kg COD/kg MLVSS-day) Biological treatment tank F/M 2 - Aerobic Membrane tank F/M 3 - Total volume F/M COD (MLVSS) BOD 5 MLSS 來 理 BOD ±0.13 kg BOD 5 /kg MLSS-day0.015±0.021 kg BOD 5 /kg MLSS-dayMLSS 0.039±0.025 kg COD/kg MLSS-da 若 MLVSS 來 理 BOD ±0.14 kg BOD 5 /kg MLVSS-day0.017±0.024 kg BOD 5 /kg MLVSS-dayMLVSS 0.044±0.028 kg BOD 5 /kg MLSS-da 194

223 0.5 BOD F/M (kg BOD 5 /kg MLSS-day) Biological treatment tank F/M 2 - Aerobic Membrane tank F/M 3 - Total volume F/M BOD (MLSS) BOD F/M (kg BOD 5 /kg MLVSS-day) Biological treatment tank F/M 2 - Aerobic Membrane tank F/M 3 - Total volume F/M BOD (MLVSS) 195

224 CODBOD CODBOD 5 (±) COD F/M rations 理 BOD 5 F/M rations 理 kg COD/kg MLSS-day 0.31 ± ±0.021 kg BOD 5 /kg MLSS-day 0.19 ± ±0.021 kg COD/kg MLVSS-day 0.35 ± ±0.025 kg BOD 5 /kg MLVSS-day 0.21 ± ±0.024 CODBOD CODBOD 5 (±) COD F/M rations BOD 5 F/M rations kg COD/kg MLSS-day 0.069±0.041 kg COD/kg MLVSS-day 0.08±0.046 kg BOD 5 /kg MLSS-day 0.039±0.025 kg BOD 5 /kg MLVSS-day 0.044±

225 COD 來 理 2.5±1.6 kg COD/m 3 -day 0.10±0.09 kg COD/m 3 -da ±0.8 kg COD/m 3 -dabod 理 2.1±1.3 kg BOD 5 /m 3 -day 0.14±0.22 kg BOD 5 /m 3 -day ±0.71 kg BOD 5 /m 3 -da 泥 理 0.3~0.6 kg BOD 5 /m3-day 2~ Biological treatment tank volume loading 2 - Aerobic Membrane tank volume loading 3 - Total volume loading COD volume loading(kg COD/m 3 -day) COD 197

226 Biological treatment tank volume loading 2 - Aerobic Membrane tank volume loading 3 - Total volume loading BOD volume loading(kg BOD 5 /m 3 -day) BOD CODBOD COD BOD5 (±) COD volume loading 理 BOD 5 volume loading 理 kg COD /m 3 -day 2.5± ±0.09 kg BOD 5 /m 3 -day 2.1± ±

227 4-6-4 CODBOD 5 (±) COD volume loading BOD 5 volume loading kg COD/m 3 -day 1.3±0.8 Kg BOD 5 /m 3 -day 1.12± SS 率 100%COD 率 96.6% BOD 率 99.7% 度 1300 µs/cm 率 理 75.2 mg-o 2 /g-hr 81.3 mg-o 2 /g-hr 度 率 97.7% SAMBR 理 理 率 SAMBR 理 理 流 199