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 隨著臺灣產業的發展，工業用水量逐年增加，但因極端氣候影響，澇旱狀況頻繁發生，臺灣又因地勢關係，水資源保留不易，因此為因應產業用水需求，開發新的水資源更形重要，其中使用再生水為重要的一環。依經濟部水利署規劃，民國120年再生水使用量目標將達到每日132萬噸，期望可解決了工業成長所需的用水量，減少與民生爭取用水的問題。

UF搭配RO之雙膜法為目前常用的水淨化技術，其具有佔地空小、產水水質佳及技術成熟等優點，然而薄膜污堵是影響再生水處理穩定操作之重要因素。薄膜污堵(fouling)會降低濾液通量、影響出水水量及穩定性，且會增加薄膜清洗之頻率，並導致薄膜壽命縮短及增加操作成本。薄膜污堵主要是原水中有機物質導致，這些有機物質，隨著分子大小、親疏水性、帶電性等性質，常具生物難分解特性，因此如何有效促進微生物分解這些難分解有機物，可以解決後端RO薄膜污堵之問題。

使用臭氧，可以有效地裂解水中不同分子量之有機物，使之能再被微生物利用，且反應過後臭氧轉換成氧氣及水，不會影響再生水水質，且平均每單位COD的斷鍵僅需要0.25-0.5倍的臭氧劑量，即可有效的促進微生物進行分解。以高雄某工業區放流水進行臭氧搭配生物降解之模廠測試，試驗結果顯示，僅臭氧處理，COD平均去除率僅約7.6%; 然而若以高級生物前處理直接進行生物降解，雖有較高的COD去除率，也僅約16%之去除效果; 結合臭氧與生物前處理程序發現，COD的降解可提昇至約2.2倍，數據顯示原水有機物確實可以經由臭氧處理後提昇生物可利用性，而後端的高級生物前處理單元則能有效再利用部分降解有機物，達到有機物去除效果的提升。

進一步分析，發現會造成薄膜嚴重污堵之有機物-Biopolymer，更可利用結合臭氧與生物程序明顯去除，去除率提昇至73.5%。將前述不同程序的產水進行薄膜污堵分析，使用原水進行測試，當每單位面積的過濾流體超過150 L時，其通量已經衰減至50％以下；單獨使用生物或臭氧系統處理之原水，其通量在同一狀況下，也皆衰減至低於60％；而使用臭氧+生物複合系統，其通量可以有效維持在75-80％。因此，可以證實使用臭氧為前處理單元，先進行難分解有機物的斷鍵及分子轉換， 其產水再經過生物單元，可以大幅度的降低水中TOC以及對於薄膜產生污堵的Biopolymer濃度，藉此減輕薄膜面臨污堵的情形，減緩薄膜過濾通量的衰減，以維持後端RO模組之穩定操作。

以臭氧前處理單元搭配生物系統作為再生水前處理程序
(工研院材化所水科技研究組107年於高雄某工業區再生水示範場域拍攝)
 

參考資料

​1.朱敬平(2016)，工業廢水再生利用技術，工業污染防治，第136期，p 21-41
2. Huber, S.A., A. Balz, M. Abert, W. Pronk, (2011), Water Research, 45, p 879-885.
3. Sharma P. and Joshi H. (2014), Environmental Technology, 35(24): p 3047-3051
4. Wang S., Xiao K. and Huang X. (2019), Separation and Purification Technology, 210: p 1008-1016

撰寫人：李俊錡
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