二氧化氯課件

臺灣地區(qū)二氧化氯作為淨水處理

替代氧化及消毒藥劑之可行性研究

期末報告簡報1計畫工作執(zhí)行進度委辦工作內(nèi)容大綱工作內(nèi)容分類完成情形一二氧化氯產(chǎn)製相關(guān)等文獻蒐集、分析與可行性評估。二氧化氯產(chǎn)製製程及用途歸納國內(nèi)外二氧化氯製程方式、用途、實廠應(yīng)用案例、相關(guān)成本分析，並與現(xiàn)行處理藥劑比較成本，亦規(guī)劃周邊設(shè)施設(shè)置二二氧化氯之實廠應(yīng)用等相關(guān)資料蒐集，並以實驗研究淨水單元最適之添加劑量。二氧化氯實廠應(yīng)用解析完成二氧化氯之實廠應(yīng)用效能、適用範圍等相關(guān)資料蒐集，並以實驗研究淨水單元最適之加藥劑量與加藥點三針對製程副產(chǎn)品，進行回收使用淨水單元與收集可行性試驗。二氧化氯模廠應(yīng)用試驗完成二氧化氯模廠設(shè)立，針對不同類型淨水場進行氧化與消毒效能驗證對氨氮、鐵、錳、砷、TOC之氧化去除效能驗證管網(wǎng)消毒效力之持續(xù)性與穩(wěn)定性驗證對致病菌及微生物之消毒去除效能驗證與現(xiàn)行氧化劑、消毒劑比較氧化與消毒效能完成製程副產(chǎn)品去除評估之可行性試驗四二氧化氯之氧化效能文獻蒐集與實驗研究驗證，並與與現(xiàn)行淨水處理氧化劑比較分析。五二氧化氯操作於不同TOC濃度條件，並探討消毒副產(chǎn)物亞氯酸鹽之生成潛能。六二氧化氯之消毒效能實驗研究驗證並與與現(xiàn)行淨水處理氧化劑比較分析。七提出各種二氧化氯不同製程之工安問題與解決對策，並與現(xiàn)行液氯及次氯酸鈉比較。二氧化氯製程工安問題與對策提出二氧化氯製程工安注意事項、工安防治設(shè)備、相關(guān)證照、人員防護訓(xùn)練、工安管理準則等可行性評估，並與現(xiàn)行處理藥劑比較八蒐集各國使用二氧化氯情形與相關(guān)環(huán)保法規(guī)，並提出相關(guān)法規(guī)評估與可行性。二氧化氯管制法規(guī)方向評估蒐集國外二氧化氯使用情形與相關(guān)環(huán)保法規(guī)。提出使用二氧化氯相關(guān)法規(guī)參考方向2期中審查會議結(jié)論與意見委員意見分類答覆說明二氧化氯成本評估鑑於製程成本資料不易收集，後續(xù)將盡力收集參考文獻之既有成本資料為原則，屆時再視資料蒐集程度，提出針對不同處理水量之製程成本，並與現(xiàn)行處理藥劑加以比較。二氧化氯實廠校能驗證期末報告將補充說明二氧化氯與原有處理方式差異。試驗將依據(jù)實驗結(jié)果與文獻資料，補充說明實廠進行亞鐵去除亞氯酸鹽操作之可行性。後續(xù)將以去離子水添加氨氮、鐵、錳和砷等方式，進行二氧化氯去除效率探討二氧化氯工安管理二氧化氯完整工安探討規(guī)劃於期中報告後進行，將於期末報告詳細說明。原則上將儘可能依現(xiàn)有淨水場製程分類，提出增加二氧化氯製程所需調(diào)整之工安對策與安全作業(yè)程序。3二氧化氯產(chǎn)製製程及用途二氧化氯產(chǎn)製方法：化學(xué)法：氧化法、還原法、催化法電解法穩(wěn)定法二氧化氯產(chǎn)製方法評估方式：產(chǎn)品純度設(shè)備產(chǎn)能反應(yīng)速率實績、技術(shù)成熟度經(jīng)濟成本製程副產(chǎn)品處理容易度亞氯酸鈉/鹽酸氧化法4二氧化氯實廠應(yīng)用解析(2/2)ClO2應(yīng)用盲點：應(yīng)用於水源為地表水、湖水之淨水場時，TOC有機物去除效能不明應(yīng)用於水源為地下水之淨水場成效未知臺灣本島淨水場水源分別為地下水與地表水，以地下水為水源之淨水場具有一定比例了解ClO2對地下水之處理效能(鐵、錳、砷、氨氮)了解ClO2對地表水之處理效能(TOC、微生物)ClO2加藥模廠建立6二氧化氯模廠應(yīng)用試驗-目標淨水場擇定目標淨水場篩選條件第一階段篩選:單一標的水質(zhì)項目超標者(鐵、錳、砷、氨氮、TOC、TTHMs)第二階段篩選:目標淨水場評估因素(標的水質(zhì)超標次數(shù)多、地下水源優(yōu)先)臺北縣臺中縣苗栗縣新竹縣桃園縣高雄縣臺南縣嘉義縣雲(yún)林縣彰化縣臺東縣屏東縣宜蘭縣花蓮縣南投縣彰化B高鐵錳彰化A高氨氮雲(yún)林C高砷高雄D高TOC/TTHMs7二氧化氯模廠應(yīng)用試驗-試驗規(guī)劃(2/2)二氧化氯於目標淨水場之試驗項目物種A淨水場B淨水場C淨水場D淨水場備註氨氮若試驗原水某一水質(zhì)濃度偏低，則再以純水配置該項水質(zhì)溶液進行效能驗證錳鐵砷TOC微生物包含管網(wǎng)試驗TTHMs亞氯酸鹽9目標淨水場背景水質(zhì)項目彰化A淨水場彰化B淨水場雲(yún)林C淨水場高雄D淨水場鐵(mg/L)歷史水質(zhì)0.19~1.840.44~2.460.2~2.180.33~3.56補充調(diào)查0.450.520.282.78錳(mg/L)歷史水質(zhì)0.24~0.450.2~0.360.055~0.2520.09~0.69補充調(diào)查0.370.260.0850.22砷(mg/L)歷史水質(zhì)-0.01~0.0140.01~0.397-補充調(diào)查0.012-0.0140.024氨氮(mg/L)歷史水質(zhì)0.17~2.320.1~0.480.32~3.580.13~7.86補充調(diào)查0.390.19~0.620.412.49TOC(mg/L)歷史水質(zhì)----4.04~6.98補充調(diào)查---5.4TTHMs(mg/L)歷史水質(zhì)---0.08~0.103補充調(diào)查---0.09原淨水場加氯量(mg/L)-4.546~82.5二氧化氯加藥量(mg/L)1.01.51.01.510二氧化氯模廠應(yīng)用試驗-前置測試淨水場pH值隨著二氧化氯的加入而略微下降,可能為未反應(yīng)殘餘之HCl所導(dǎo)致隨著二氧化氯反應(yīng)時間增加,淨水場原水pH值趨於一固定值，顯示二氧化氯進行氧化或消毒時，對原水pH值無明顯影響。11二氧化氯模廠應(yīng)用試驗-氧化效能探討：氨氮(1/2)與現(xiàn)行加氯方式比較，二氧化氯對氨氮去除率皆較低(10~20%)，加氯平均去除率約70%加氯加二氧化氯12二氧化氯模廠應(yīng)用試驗-氧化效能探討：氨氮(2/2)增加二氧化氯加藥濃度對氨氮去除率有略微提高，但其去除效能有限延長二氧化氯接觸時間，氨氮去除率亦無明顯變化標準氨氮/DI水試驗組亦顯示對氨氮去除無明顯效果氨氮/純水溶液之氨氮去除率13二氧化氯劑量與氨氮去除率關(guān)係A淨水場B淨水場C淨水場D淨水場14二氧化氯模廠應(yīng)用試驗-氧化效能探討：錳(2/2)二氧化氯可於短時間內(nèi)迅速氧化錳而達到去除之效果，1.4mg/L二氧化氯可於7分鐘後對錳去除率>90%若二氧化氯加藥濃度<1.4mg/L，則接觸時間必須>10分鐘，錳去除率可確保>90%16二氧化氯劑量與錳去除率關(guān)係A淨水場B淨水場C淨水場D淨水場17溶解態(tài)鐵與TOC補充調(diào)查

A淨水場B淨水場C淨水場D淨水場[Fe2+](mg/L)<0.06650.6546<0.0665<0.0665總鐵(mg/L0.3573.9610.1630.2227四淨水場原水之溶解泰鐵與總鐵濃度亞鐵於不同pH環(huán)境下之氧化前後濃度變化(資料來源：Brian，2003)加氯或二氧化氯對D淨水場原水TOC之影響19二氧化氯模廠應(yīng)用試驗-氧化效能探討：砷人工添加砷/D淨水場原水之砷去除率人工添加砷／純水之砷去除率四淨水場砷含量皆偏低，不易看出二氧化氯之氧化效能人工添加砷於原水與純水試驗中，二氧化氯對砷氧化去除效果皆不佳原水中鐵、錳被氧化沉澱後，溶解態(tài)砷預(yù)期會附著於氧化物上而形成共沉澱，達到去除效能果(Keuth，2000)人工添加砷/C淨水場原水之砷去除率20二氧化氯模廠應(yīng)用試驗-氧化效能探討：TOC二氧化氯對TOC的去除似無效果，即使?jié)舛仍黾踊蚪佑|時間增加，其去除效果無明顯變化二氧化氯只能將大分子有機物降解為小分子有機物有關(guān)(張氏，2004)，並非所有大分子有機物都可以被二氧化氯完全氧化分解。不同添加濃度對D淨水場原水之TOC去除率不同接觸時間對D淨水場原水之TOC去除率21二氧化氯模廠應(yīng)用試驗-氧化效能比較二氧化氯與加氯之氧化效能比較物種ClO2加氯二氧化氯建議添加量與接觸時間二氧化氯文獻效能氨氮去除率約10~20%去除率約70%無效無法去除(USPEA，1999&2001；Lenntech，2008)錳去除率約>90%去除率約50~60%濃度<1.4mg/L時間>10分鐘有效去除(USEPA，1999；Eka，2004)鐵去除率約>90%去除率約>90%(為淨水場全場總處理效能)濃度<1.4mg/L時間>7分鐘有效去除(USEPA，1999；Eka，2004)砷去除率約10~20%-無效無法去除(USEPA，2001；Sevil，2003)TOC去除率約20~30%去除率約45~50%(為淨水場全場總處理效能)無效無法去除(張氏，2004；李氏，2004)PS：欲去除錳與鐵，加氯可配合氣曝、混凝、或沉澱達到與加ClO2相同之良好去除效果欲去除砷，加氯與ClO2皆需藉由混凝與沉澱才能有效去除砷對TOC而言，ClO2與TOC為氧化反應(yīng)，加氯與TOC為氯取代反應(yīng)22二氧化氯模廠應(yīng)用試驗-消毒效能：總菌落(1/2)飲用水水質(zhì)標準固定反應(yīng)時間，二氧化氯加藥濃度>1.4mg/L，總菌落數(shù)<飲用水水質(zhì)標準(100CFU/ml)固定反應(yīng)濃度(1.4mg/L)，二氧化氯反應(yīng)時間>15分鐘，總菌落數(shù)<飲用水水質(zhì)標準(100CFU/ml)飲用水水質(zhì)標準23二氧化氯模廠應(yīng)用試驗-消毒效能：總菌落(2/2)飲用水水質(zhì)標準二氧化氯劑量>21(mg*min/L)，總菌落數(shù)可符合飲用水水質(zhì)標準(100CFU/mL)24二氧化氯模廠應(yīng)用試驗-消毒效能：大腸桿菌二氧化氯劑量>4.2(mg*min/L)，大腸桿菌可符合飲用水水質(zhì)標準(6CFU/mL)飲用水水質(zhì)標準26二氧化氯模廠應(yīng)用試驗-消毒效能：持續(xù)消毒就總菌落去除效能而言，二氧化氯持續(xù)消毒能力約可持續(xù)30小時；次氯酸鈉持續(xù)消毒能力約可持續(xù)48小時以上，其總菌落數(shù)略小於飲用水水質(zhì)標準(100CFU/ml)就大腸桿菌去除效能而言，二氧化氯與次氯酸鈉的消毒能力皆約可持續(xù)48小時以上，其大腸桿菌數(shù)小於飲用水水質(zhì)標準(6CFU/100ml)飲用水水質(zhì)標準飲用水水質(zhì)標準27二氧化氯製程副產(chǎn)品：TTHMs二氧化氯濃度提高對總?cè)u甲烷的生成增加並無明顯影響二氧化氯產(chǎn)生之TTHMs濃度約比加氯減少30~40%，但無法完全避免TTHMs的產(chǎn)生

29二氧化氯製程副產(chǎn)品：亞氯酸鹽去除亞鐵與亞氯酸鹽反應(yīng)速度極快，亞鐵添加後5min，反應(yīng)即達穩(wěn)定[ClO2-]total=殘餘NaClO+[ClO2-]ClO2去除1mg亞氯酸鹽約需3~3.3mg亞鐵若二氧化氯做為後消毒藥劑，則亞鐵法會造成出水鐵濃度過高問題降低二氧化氯添加濃度可有效降低亞氯酸鹽生成濃度(二氧化氯濃度降低，則處理效能亦會減低)飲用水水質(zhì)標準飲用水水質(zhì)標準30二氧化氯實廠應(yīng)用解析-加藥點建議不同淨水場類型水質(zhì)代表彰化A彰化B雲(yún)林C高雄D123456高氨氮◎◎◎◎◎◎高錳◎◎◎◎◎高鐵◎◎◎◎◎◎高砷◎◎◎高TOC/TTHMs◎◎◎◎◎高微生物◎◎前段加藥建議採用加氯可加二氧化氯或加氯採用加氯，後續(xù)再搭配混凝先加二氧化氯，再加氯可加二氧化氯或加氯，後續(xù)再搭配混凝先加二氧化氯，後續(xù)再搭配混凝先加二氧化氯，再加氯先加二氧化氯，再加氯先加二氧化氯，再加氯採用二氧化氯後段加藥建議可用次氯酸鈉或二氧化氯，選用二氧化氯須控制添加量若為高TOC/TTHMs水質(zhì)，則盡量選用二氧化氯31二氧化氯管制法規(guī)方向評估(1/3)二氧化氯使用之相關(guān)法規(guī)發(fā)展趨勢西元1990~2000西元1980~1990西元2000~2009水龍頭水樣的總氧化劑量（包含二氧化氯、亞氯酸鹽、氯酸鹽）<1mg/L(1983，USEPA)二氧化氯：MRDL=0.8mg/L，MRDLG=0.8mg/L亞氯酸鹽：MCL=1.0mg/L，MCLG=0.8mg/L(1998.12，USEPA)殘餘二氧化氯=0.4mg/L亞氯酸鹽與氯酸鹽=0.7mg/L(2005，WHO)二氧化氯添加劑量≦1.4mg/L二氧化氯殘餘量≦0.7mg/L亞氯酸鹽管制濃度=1.0mg/L(2005，中華民國之飲用水水質(zhì)處理藥劑)亞氯酸鹽限制濃度=1.0mg/L(2008，中華民國之飲用水水質(zhì)處理藥劑)中國大陸山西省批準應(yīng)用於醫(yī)療方面，重慶市批準用於生活引用水水淨化處理(1995，1996)32二氧化氯管制法規(guī)方向評估(2/3)國家澳二氧化氯加藥量(mg/L)二氧化氯殘餘量(mg/L)二氧化氯消毒副產(chǎn)物(mg/L)英國<0.5--荷蘭<0.2--世界衛(wèi)生組織--ClO2-<0.7德國<0.4<0.2ClO2-<0.2美國<1.4<0.8ClO2-<1.0瑞士-<0.05ClO2-+ClO3-<0.3中國--ClO2-<0.2菲律賓--ClO2-<0.2奧地利--ClO2-<0.2俄羅斯--ClO2-<0.2；ClO3-<20澳大利亞--ClO2-<0.3臺灣<1.4<0.7ClO2-<1.0各國二氧化氯法規(guī)項目與限值比較33二氧化氯管制法規(guī)方向評估(3/3)未來法規(guī)可行性方向?qū)喡人猁}的毒性是能肯定的，但對氯酸鹽的毒性還不夠了解我國對亞氯酸鹽與二氧化氯管制較為寬鬆故我國雖有對氣態(tài)二氧化氯明定法規(guī)，或是未來將液態(tài)或固態(tài)二氧化氯視為淨水處理可行藥劑之一，則法規(guī)層面尚有待研修補強方向：考慮亞氯酸鹽生成淺勢：二氧化氯最大添加劑量<0.9mg/L；二氧化氯殘餘量<0.3mg/L；亞氯酸根濃度限值<1.0mg/L原物料藥劑純度會影響氣態(tài)二氧化氯產(chǎn)製效率：氣態(tài)二氧化氯與其原物料藥劑應(yīng)具有不純物檢測項目部分氣態(tài)二氧化氯產(chǎn)製法不適用於淨水處理：採用氣態(tài)二氧化氯須明訂合格許可之產(chǎn)製法(主原料藥劑轉(zhuǎn)化率>80%)固態(tài)或液態(tài)二氧化氯會添加穩(wěn)定劑：採用固態(tài)或液態(tài)二氧化氯則應(yīng)註明產(chǎn)製方式、有效二氧化氯濃度>2.0%、不純物檢測項目34二氧化氯製程工安問題與對策二氧化氯藥劑貯存方式、急救措施、滅火措施、洩漏處理與預(yù)防措施可參考物質(zhì)安全資料表，其重點為：各原物料藥劑分別貯存於不同倉庫藥劑貯存容器附有規(guī)定之分類及危害圖示不慎接觸二氧化氯則須以大量清水沖洗當空氣中濃度>10%會有爆炸危險性若發(fā)生氣體洩漏應(yīng)立即使洩漏氣體逸散若為液態(tài)或固態(tài)洩漏則以大量清水沖洗洩漏區(qū)域防護設(shè)備需包含各種呼吸防護具，包含防二氧化氯之濾罐35工安要求-製造設(shè)備與場地建置二氧化氯產(chǎn)製設(shè)備設(shè)置原物料藥劑倉庫(B)設(shè)備間原物料藥劑倉庫(A)藥劑B藥劑A設(shè)備(1)設(shè)備(2)加藥管線(1)加藥管線(2)場地建置與藥劑使用設(shè)備間應(yīng)設(shè)置防火設(shè)備、地面耐腐蝕處理、通風(fēng)設(shè)備與緊急防護設(shè)備藥劑投加輸送線路不重疊藥劑投加與溶解於封閉設(shè)備或管道內(nèi)自動完成36經(jīng)濟成本-二氧化氯處理單元製造成本(1/2)處理水量(CMD)1萬2.5萬5萬備註直接工程土建儀控機房(元)320萬480萬640萬-藥劑儲槽(元)96萬160萬224萬藥劑接觸池與設(shè)備(元)128萬682萬1,152萬相關(guān)管線工程(元)64萬112萬160萬機電儀控二氧化氯產(chǎn)製器(元)256萬256萬256萬藥劑輸送設(shè)備(元)19萬32萬38萬儀表設(shè)備(元)80萬80萬80萬其它事項雜項工程(元)48萬90萬128萬環(huán)保安衛(wèi)費(元)19萬36萬51萬間接工程(元)206萬386萬546萬按直接工程成本之20%計設(shè)計階段作業(yè)費用(元)41萬77萬109萬按直接工程成本之4%計工程預(yù)備費(元)103萬193萬273萬按直接工程成本之10%計物價調(diào)整費(元)73萬137萬194萬按年平均上漲率3.5%計總建造成本(元)1,454萬2,721萬3,851萬-PS：1.只考慮二氧化氯處理單元相關(guān)設(shè)備，不包含其他淨水場設(shè)施2.二氧化氯產(chǎn)製法選用亞氯酸鹽/鹽酸氧化法37經(jīng)濟成本-二氧化氯處理單元製造成本(2/2)處理水量(CMD)1萬2.5萬5萬備註操作維護費電費(元)2萬6萬15萬電費以每度0.3元計藥劑費(元)84萬211萬422萬按ClO2產(chǎn)生效率95%，水量1萬CMD，加藥濃度1.4mg/L而計，每日約需14kg二氧化氯，等於約須亞氯酸鹽25kg，鹽酸(37%)21kg，市場上亞氯酸鹽約88元/kg，濃鹽酸約5.3元/kg設(shè)備維修費(元)5萬10萬14萬以直接工程費之0.5%計算人事費(元)600萬600萬600萬以10人計算總營運成本(元)691萬827萬1,051萬單位產(chǎn)水建造成本(元/m3)0.380.280.20折舊攤還為20年單位產(chǎn)水營運成本(元/m3)1.890.910.58-單位產(chǎn)水總成本(元/m3)2.271.190.78-PS：1.只考慮二氧化氯處理單元相關(guān)設(shè)備，不包含其他淨水場設(shè)施2.二氧化氯產(chǎn)製法選用亞氯酸鹽/鹽酸氧化法38經(jīng)濟成本-與現(xiàn)行處理藥劑比較次氯酸鈉氯氣臭