本期主題:環工設施代操作與管理

發行人 :高志明

總編輯 :習良孝

編輯主任委員 :習良孝

編輯副主任委員:丁力行

本期主編   :游勝傑

編輯工作小組:王志遠、林文宗、

       甯凱璘、陳婉寧

105年3月

桃園北區水資源回收中心MBR系統建置及操作維護

劉國泰專員、李建樺營運處副理、胡念英總經理 / 日鼎水務企業(股)公司

摘要

  於104年10月29日完工運轉之桃園北區水資源回收中心,為國內最大之下水道系統BOT案,全期平均日污水處理容量為200,000CMD,第一期污水處理容量平均日為50,000CMD,其中6,000CMD污水採用膜生物處理系統(MBR)供回收使用。污水經生物反應槽採A2O程序反應後至膜濾池,再經MBR膜濾產水將處理水送至回收水池回收供再利用。

  MBR系統包括微細篩機、MBR模組、產水系統、空氣吹掃系統、化學清洗系統、污泥迴流及廢棄系統以及UV殺菌系統等。淨產水量6,000CMD採用4池膜濾池設計,每池放置2座膜箱,每座膜箱安裝36膜組(最大可安裝48組),薄膜設計膜通量為25.25 lmh,最大膜通量為33.67 lmh。MBR系統採模組化自動控制,每個膜濾池為1套,共計4套,由HMI人機介面啟動,每套均可獨立運轉操作。自完工試車試運轉至今,出流水質狀況均可符合原設計要求,目前供應廠區清洗水、曝氣池消泡水、浮渣沖洗水及廠區景觀澆灌用水等用途,若後段再經適當處理升級,水質可望符合工業用水標準,可配合國家政策成為再生水廠。

關鍵字:水資源回收、MBR、再生水

一、桃園北區水資源回收中心簡介

  桃園北區水資源回收中心為「促進民間參與桃園縣桃園地區污水下水道系統建設之興建、營運、移轉(BOT)計畫」之污水處理廠,日鼎水務企業股份有限公司為本案民間機構,主辦機關為桃園市政府。計畫區位居南崁溪流域,污水處理廠最終放流水之承受水體即為南崁溪。計畫工程完成後,除可提昇桃園市污水下水道用戶接管普及率達33.6%,改善承受水體南崁溪水質、計畫區域的環境衛生、提升居住品質及促進都市更新與發展外,更可讓大桃園區成為友善親水城市,成為各地水資源回收之示範亮點城市。

  已於104年10月29日完成第一期興建之桃園北區水資源回收中心,為一座全期平均日污水處理容量為200,000CMD之水資源回收中心,分四期興建。第一期污水處理容量平均日為50,000CMD,最大日為62,500CMD,最大時為75,000CMD。污水處理廠的主要處理方式係將污水管線收集之污水,經各種物理及生物作用,將污水中大型固型物、有機物、懸浮固體物、氮及磷去除,使符合放流水標準後排放,並且設計6,000CMD污水採MBR生物處理方式供回收再利用,以使回收水能達到更佳的品質。

二、MBR系統概述

  (一)處理流程

    為滿足回收再利用之需求,設置MBR膜濾設備於生物單元,家戶污水經生物反應槽A2O反應後至膜濾池,經MBR膜濾產水將處理水送至回收水池供回收再利用。MBR回收水系統包括微細攔污機、MBR模組、產水系統、空氣吹掃系統、化學清洗系統、污泥迴流及廢棄系統、UV殺菌系統等,處理流程圖如圖一所示。


圖一 MBR回收水系統處理流程圖

  (二)處理水質目標

  MBR回收水系統平均日處理量為6,000CMD,進出流水質設計要求如表一。


三、系統建置說明

  淨產水量6,000CMD之MBR回收水系統採用4池膜濾池設計,每池放置2座膜箱,每座膜箱安裝36膜組,薄膜設計膜通量為25.25 lmh,最大膜通量為33.67 lmh。主要設備如下:

  (一) 微細攔污機:安裝於生物反應槽前,共1組,孔徑為1mm,以水位差控制器及計時器控
    制,滿足任一點立即啟動。

  (二) UF薄膜設備:安裝於薄膜池中,共8座,每池兩座,設備流量需求在膜列之間分配,在
    操作中無需手動輸入流量設定值。

  (三) 鼓風機:主要為膜池提供曝氣以掃除附著於膜絲上之汙泥,採2用1備,手動或自動控制
    運轉,自動時受PLC Timer控制。

  (四) 產水兼反洗泵浦:共4組,手動或自動控制運轉產水或反洗,自動時受PLC Timer控制。
    以變頻方式調整薄膜產水/反洗泵運轉轉速,維持固定產水量或反洗量。

  (五) 迴流污泥泵:將污泥從膜濾池迴流至生物反應槽之厭氧槽及缺氧槽,共4組,手動或自動
    控制運轉,自動時受PLC Timer控制。

  (六) 廢棄污泥泵浦:1用1備,運轉時間依PLC操作設定,適當的排泥可將老化之污泥排除,
    以維持良好的膜性能。

  (七) 次氯酸鈉加藥系統:採用次氯酸鈉去除膜上的有機污染物,運轉時間依PLC操作設定,包
    含NaOCl藥槽1組及NaOCl加藥機4組,用於維護性清洗(200ppm)及恢復性清洗
    (1,000ppm)。

  (八) 檸檬酸加藥系統:定期採用檸檬酸去除膜上的無機污染物,例如碳酸鈣、錳和鐵化合物
    ,運轉時間依PLC操作設定,包含檸檬酸藥槽1組、檸檬酸攪拌機1組及檸檬酸加藥機
    2組,用於維護性清洗(1,000ppm)和恢復性清洗(2,000ppm)。

  (九) 空壓機組:主要為氣動作動的設備提供充足的氣源,包含空壓機2組及乾燥機1組。

  (十) UV消毒設備:共2組,用於出流水消毒之用。

  (十一) 吊車:安裝於薄膜池上方之5噸雙軌吊車,共1組,薄膜設備安裝及維護時吊裝使用。

  (十二) 自動控制設備、液位及流量檢測設施、監控系統、電氣設備及相關設施。MBR回收水
     系統於102年6月19日開工,配合土建進度建置,並經單體試車、系統測試及功能測試
     等程序於104年10月11日完工,現場完成照片如圖二~圖七所示。


圖二 膜濾池

圖三 鼓風機及空壓機組

圖四 產水/反洗泵浦 鼓風機及空壓機組

圖五 迴流污泥泵浦

圖六 管道式UV殺菌機

圖七 MBR動力盤及人機介面

四、操作維護重點

  MBR系統採PLC自動控制,操作維護重點如下:

  (一) 每次只能有一個膜濾池進入反洗模式。當所有膜濾池均處於產水週期時,PLC將在每個週期內交替反洗膜濾池,以確保反洗時間一致。主產水週期計時器為每個膜濾池均設定了一個獨立的固定時間點用於反洗。1號膜濾池指定第一個時間點,2號膜濾池指定第二個時間點,依此類推直至為系統中的所有膜濾池均指定時間點。無論哪一個膜濾池處於產水週期,每個膜濾池均在主產水週期計時器指定的時間點進行反洗。舉例而言,系統中有4個膜濾池,產水週期為15分鐘(900 秒),若第一個時間點為第225秒,反洗第二個膜濾池的第二個時間點為主產水週期上第450秒,依此類推。

  (二) 將污泥迴流讓生物維持一穩定狀態,及讓膜絲藉由顆粒組成產生一定壓差,得到更好之水質。

  (三) 當水中MLSS濃度過高亦會增加系統的負擔,此時適當的排泥可將老化之污泥排除。操作人員須確保污泥濃度不超過10,000mg/L,以保持膜的性能良好。

  (四) 維護性清洗的預設步驟為:1.產水停止2.膜濾池曝氣3.閥門調整4.第一次加藥反洗5.膜濾池浸泡6.閥門調整7.重複性的加藥反洗8.膜濾池浸泡9.閥門調整10.反洗11.膜濾池間歇曝氣12.維護性清洗結束。

  (五) 恢復性清洗的步驟為:1.閥門調整2.膜濾池曝氣3.閥門調整4.膜濾池排水5.操作員手動沖洗膜池內的固體物質6.閥門調整7.反洗8.膜濾池浸泡9.閥門調整10.膜濾池排水11.閥門調整12.重複性加藥反洗13. 膜濾池浸泡14.閥門調整15.膜濾池補水16.膜濾池浸泡17.閥門調整18.膜濾池間歇曝氣19.恢復性清洗結束。

五、結語

  台灣水資源蓄存不易,且隨氣候變遷致降雨不穩定,水資源豐枯分配不均問題日趨嚴重,故水資源運用上目前世界各國均採多元化策略來因應。再生水利用為其重要的一環,如能提高民眾理解再生水甚至願意使用再生水,將有利於我國水資源之永續發展。

  桃園北區水資源回收中心MBR回收水系統自完工試車運轉至今,出流水質狀況均符合原設計要求,目前供應廠區清洗水、曝氣池消泡水、浮渣沖洗水及廠區景觀澆灌用水等用途。若後段再經適當處理升級,水質可望符合工業用水標準,可配合國家政策成為再生水廠。