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  • 109 工業污染防治

    資源化技術

    含 銅 污 泥 資 材 化 回 收 高 純 度 氧 化 銅 與 實 廠 化 可 行 性 評 估 研 究

    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 吳 俊 毅 、 陳 偉 聖 、 林 章 文 、 申 永 輝 、 蔡 敏 行 1

    味 精 醱 酵 母 液 藉 由 海 洋 棄 置 手 段 輔 助 達 成 完 全 資 源 化 歷 程 回 顧

    . . . . . . . . . . . . . . 沈 堯 堅 、 李 克 堂 、 陳 乃 智 、 台 灣 區 胺 基 酸 工 業 同 業 公 會 23

    廢水處理技術

    薄 膜 生 物 反 應 器 (MBR)於 廢 水 處 理 之 技 術 評 析

    . . . . . . . . . . . . . . 范 姜 仁 茂 、 莊 連 春 、 曾 迪 華 、 廖 述 良 、 游 勝 傑 、 梁 德 明 49

    空氣污染

    煉 鋼 業 電 弧 爐 製 程 汞 流 布 分 析 與 探 討

    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 李 秀 霞 、 黃 志 峰 、 席 行 正 、 王 厚 傳 、 陳 旺 97

    本期專題:節能減碳

    國 家 溫 室 氣 體 統 計 之 政 策 啟 發 及 應 用

    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 簡 慧 貞 、 盧 裕 倉 、 呂 鴻 光 、 胡 文 正 111

    工 廠 節 能 減 碳 技 術 實 務 探 討

    . . 余 騰 耀 、 王 登 楷 、 洪 文 雅 、 張 欲 倉 、 林 奇 璋 、 林 振 芳 、 謝 明 濬 145 氣 化 技 術 之 發 展 與 前 景

    . . . . . . . . . . . . . . . . 馬 小 康 、 陳 柏 仁 、 王 明 勇 、 陳 尚 瑋 、 潘 子 融 、 郭 峻 瑋 179

    國 際 間 節 能 減 碳 相 關 新 產 業 之 發 展 狀 況

    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 顧 洋 、 申 永 順 、 周 揚 震 211

    清 潔 發 展 機 制 之 外 加 性 論 證 與 國 內 應 用 觀 點 之 研 析

    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 黃 仕 杰 、 申 永 順 217

  • 工業污染防治 第 109 期(June 2009) 1

    資源化技術

    含銅污泥資材化回收高純度氧化銅 與實廠化可行性評估研究

    吳俊毅*、陳偉聖*、林章文**、申永輝***、蔡敏行****

    摘 要

    本資材化程序將高油脂含銅污泥,酸浸漬氧化反應,形成廢油渣及含銅溶液。

    溶液進行選擇性氨浸漬純化反應,形成鹼式碳酸銅,經水洗後與焙燒,形成高純度

    氧化銅產品。本技術特色(1)酸浸漬氧化程序,將含銅污泥溶為金屬離子,加氧化

    劑除高油脂有機物。(2)選擇性氨純化程序,回收鹼式碳酸銅。(3)循環浸漬提高銅

    回收率。(4)蒸氨程序回收氨水。(5)鹼液導入廢水合併處理,減低液鹼。(6)水洗除

    氯符合氧化銅商品規格。(7)具低操作費用與高經濟效益。工廠每年廢水與污泥費

    用達 248 萬元,若採本技術,不僅不需付費,還因販售高純度氧化銅獲利 300 萬

    元。初估若廠內設置一套 6 噸資材化設備,考量設備、操作維護費用、氧化銅產值

    與污泥費用等因子,僅約 2.5 年後即可回收。

    【關鍵字】含銅污泥、浸漬、氧化銅、經濟評估

    *國立成功大學資源工程學系 博士生

    **國立成功大學資源再生及管理研究中心 研究助理

    ***國立成功大學資源工程學系 教授

    ****國立成功大學資源再生及管理研究中心 研究教授暨台灣資源再生協會 理事長

  • 2 含銅污泥資材化回收高純度氧化銅與實廠化可行性評估研究

    一、前 言

    由於含銅污泥屬人造礦物的耗竭性有限金屬資源,且銅含量明顯高於銅礦可

    開採 0.5%品位下限,值得回收金屬資源。含銅污泥資源化方式分為濕式與乾式冶

    金二類,濕式方法有酸溶、鹼溶將目的金屬溶出後,純化回收有價金屬,將含銅污

    泥經酸浸漬與溶媒萃取等純化,回收製成硫酸銅溶液,但操作成本偏高與再生產品

    單價相對較低,浸漬後殘渣無法符合 TCLP 標準,且過濾脫水也造成業者困擾。相

    較於濕法處理,目前國內大都採集中回收,利用乾式冶煉方式處理含銅重金屬污

    泥,使用大量熱、電能將污泥中的水分蒸發,達到污泥減容、減量,藉以提高有價

    金屬含量,經處理後轉往他國銅冶煉廠進行銅回收,造成處理費用偏高、衍生耗能

    與煙塵等問題及銅金屬資源無法留在國內循環利用,甚為可惜。

    根據調查與統計推估,國內電路板產業含銅污泥每年約 31,000 噸,銅箔廠污

    泥發生量每年約 21,000 噸,電鍍污泥推估量每年約為 94,000 噸,因此金屬表面處

    理業每年污泥量約為 146,000 噸 [1]。一般而製備氧化銅粉法可分為氣相、固相與液

    相法 3 大類,常用合成法為水熱法、化學沈澱法、溶膠-凝膠法與、微乳液法。一

    般常用化學沈澱法,添加化學試藥,控制氨水與氫氧化鈉濃度,合成奈米級氧化銅

    單 晶 合 成 物 (whiskers) , 結 晶 型 態 包 括 花 椰 菜 型 (Cauliflower-like) 、 帶 狀 型

    (nanobelt-shaped)與羽毛狀 (feather-like),其中花椰菜晶體型氧化銅粉比容量 (指單

    位體積或重量的電池所能供給電荷儲存容量,mAh/g,Ah/kg)最高,用於鋰電池儲

    存裝置 [2]。由於奈米級或次微米級氧化銅能作為廣泛的多功能無機材料,具獨特電

    性、磁性、催化活性物質等,廣泛地應用於磁性儲存材料、氣體感測器(由於氧化

    銅相對於其他金屬氧化物具有與硫結合優勢,利用吸附或觸媒機制去除 H2S、

    NOx、SOx 等有害氣體)、太陽能電池、催化劑載體(如固態火箭推進劑燃速催化劑,

    不僅提高均質推進劑燃速,降低壓強指數且具良好催化效果。)及電極活性材料等

    重要領域 [3~5]。本技術目的,將含銅污泥利用酸浸漬與選擇性氨純化二階段回收製

    成高純度氧化銅細粉,並符合商用氧化銅規格,作為電解銅原料,創造高回收經濟

    價值 [6]。

  • 工業污染防治 第 109 期(June 2009) 3

    二、國內外處理技術文獻回顧

    重金屬廢水處理之操作過程中,多以聚氯化鋁(PAC)之 Al3+做為混凝劑,PAC

    為強鹽基性鹽類,一般添加 1mg/LPAC 約消耗廢水中 0.15mg/L 鹼度(以 CaCO3 計

    算基礎),且有效凝集的 pH 值操作條件為 6~9。添加氫氧化鈉與 polymer 後,形成

    金屬氫氧化物 M(OH)n 與氫氧化鋁 Al(OH)3 污泥型態沈澱,由氫氧化鋁對 log[物種

    濃度]之關係圖中顯示鋁金屬氫氧化物溶解性具有兩性特性,因此在強酸與強鹼下

    會增加氫氧化鋁之溶解度 [7]。Jitka 等人 [8]以濕法冶金技術回收銅污泥,並探討浸漬

    液濃度與固液比對回收率的影響,從含銅污泥中回收銅濃縮物之處理方式,先將含

    銅污泥在常溫下以硫酸浸漬添加雙氧水,調整 pH 為 1.0,反應時間為 30min,再

    進行常溫下 NaOH 鹼浸漬,調整 pH 為 6.0,反應時間為 30min,固液分離後,進

    行 800℃焙燒,反應時間 2 小時,再重複進行酸浸漬與鹼浸漬,富集濃縮氫氧化銅

    產物,相較於其他回收處理方式簡單且較為環保。Lee 等人 [9]分別以硝酸(25~85℃)

    與檸檬酸(25~95℃)進行重金屬污泥(主要為銅、鋅、鎘、鉻)浸漬動力之研究,包括

    擴散控制、活化能與攪拌速率、固液比、浸漬液濃度與浸漬溫度等影響因子探討,

    實驗結果以硝酸浸漬效果較好。

    Veglio 等人 [10]探討以浸漬與選擇性電解處理方式回收電子業污泥中的有價金

    屬。以硫酸浸漬探討不同濃度、溫度與反應時間,選擇性電解回收銅,產率約 95%,

    能量消耗=2.13 與 4.43 kWhr,銅鎳陽極回收率約 94~99%,結果顯示具處理可行性。

    Li 等人 [11]將紡織污泥以酸、鹼浸漬方式進行污泥減重、脫水性質分析與鋁回收之

    研究中,發現酸、鹼浸漬分別在 pH=2 與 pH=12 的操作條件下,其鋁回收率超過

    60%。而脫水性、污泥沈降性與固形量減少主要受 pH、表面電荷、Zeta 電位與有

    機物等因素影響。Chang 等人 [12]以氨浸漬處理石化業污泥在 pH 為 10,NH3/Cu 莫

    耳比為 5 之操作條件下,實驗結果浸漬時間在 6hr 完成,銅浸漬率 35%,結果為固

    液比與反應溫度越高,浸漬效果越好,建議選擇性氨浸漬為處理工業污泥回收目的

    金屬之可行性技術。Hu 等研究 [13]將印刷電路板污泥(PCB)以不同加熱範圍(34~700C)

    並曝氣浸漬方式回收濃集銅於殘渣中,藉以提高殘渣中銅含量達到煉銅精礦要求,

    其 CuO-H2O 化學平衡式如式(1)-(4)所示,實驗結果,以加熱 700C,曝氣量為 5L/min

  • 4 含銅污泥資材化回收高純度氧化銅與實廠化可行性評估研究

    操作條件,所得銅溶出率 35%,鋁溶出率 70%,整體污泥減重約 20%效果最好。

    Hu 等研究 [14]曾利用二段式浸漬處理回收鐵系含銅污泥,利用酸浸漬處理過濾後,

    濾液在經選擇性氨浸漬回收銅,並調整 pH 值形成鹼式碳酸銅溶液,烘乾形成氧化

    銅,至於殘渣利用鐵氧磁體法進行礦化處理。Bingol 等人 [15]利用硫酸進行孔雀石

    的酸浸漬動力研究中指出,於 15 分鐘酸浸漬短時間內,回收 85%銅,成本考量為

    酸浸漬最重要依據。影響酸浸漬最重要的因子為酸濃度、浸漬時間、攪拌速率與反

    應溫度,至於顆粒大小於浸漬過程中可忽略不計。同樣 Bingol 等人 [16]在孔雀石

    (malachite)利用氨水與碳酸銨的動力浸漬實驗中提出,影響孔雀石中氧化銅成分的

    溶出重要因子包括:1.浸漬時間;2.氨水與碳酸銨濃度比;3.pH 值;4.固液比;5.

    浸漬溫度;6.顆粒大小,最佳浸漬條件為:(1)浸漬時間 120 分鐘、(2)5M 氨水與

    0.3M 碳酸銨濃度、(3)攪拌速度為 300rpm、(4)固液比為 1:10 g/ml、(5)粒徑大小<

    450μm 與(6)反應溫度為 25℃。由於銅在氨浸漬下形成穩定銅氨錯離子溶液,鐵則

    水合成不溶性的氧化鐵,殘留於固相殘渣中。至於銅平均萃取率的穩定 pH 區間則

    依 Cu-NH3 系統中的 Eh-pH 圖決定。Silva 等人 [17]針對鎳 /鉻電鍍廠產生的重金屬污

    泥,利用硫酸與氨浸漬後採用溶媒萃取與沈降技術分離方法,回收有價金屬。酸浸

    漬條件:酸濃度為 100g/L,液固比 L/S 為 5,粒徑大小

  • 工業污染防治 第 109 期(June 2009) 5

    利用酸浸漬氧化加熱程序於短時間內,將金屬氫氧化物溶為金屬離子態及除油,為

    改善傳統選擇性氨純化缺點,選用氨濃度與銅離子濃度之最佳操作比,添加碳酸銨

    等緩衝藥劑,適當控制溶液 pH,形成穩定銅氨錯離子並採用殘渣循環浸漬方式提

    高銅回收率,及形成氫氧化銅之濾液用於廢水處理,降低液鹼量與廢水成本,提升

    整體回收純化處理效益。

    表 1 重金屬(含銅)污泥資源化回收文獻彙整表

    No 題目/出處/作者 重點內容

    1[8]

    Recovery of Cu-concentrates from waste galvanic copper sludge Hydrometallurgy 57 (2000) pp77-84 Czech, Jitka Jandova 等 3 人

    探討含銅污泥中回收處理方式,先將含銅

    污泥在常溫下以硫酸浸漬添加雙氧水,調

    整 pH=1.0,反應時間 30min,再進行 NaOH鹼浸漬,調整 pH=6.0,反應時間 30min,分離後,進行 800℃焙燒,反應時間 2 小時,再重複進行酸浸漬與鹼浸漬,富集濃縮氫

    氧化銅產物。

    2[10]

    Recovery of valuable metals from electronic and galvanic industrial wastes by leaching and electrowinning Waste Management 23 (2003) pp.245-252 Italy, F. Veglio 等 4 人

    探討以浸漬與選擇性電解處理方式回收電

    子業污泥中的有價金屬。浸漬階段:以硫

    酸探討不同濃度、溫度、與反應時間。選

    擇性電解回收銅,產率約 95%,能量消耗=2.13 與 4.43 kWhr,銅鎳陽極回收率約94~99%,實驗結果顯示具處理流程可行性

    3[12]

    Feasibility of copper leaching from an industrial sludge using ammonia solutions Journal of Hazardous Materials 58 (1998) pp.121-132 Taiwan, C. J. Chang 等 2 人

    利用氨浸漬處理工業含銅污泥的可行性,

    實驗反應時間 6 小時,最佳浸漬率 94%,在 pH=10,結果為固液比與反應溫度越高,浸漬效果越好。

  • 6 含銅污泥資材化回收高純度氧化銅與實廠化可行性評估研究

    表 1 重金屬(含銅)污泥資源化回收文獻彙整表(續 1)

    No 題目/出處/作者 重點內容

    4[16]

    Dissolution kinetics of malachite in ammonia/ammonium carbonate leaching Hydrometallurgy 76 (2005) pp.55-62 Turkey, D. Bingol 等 3 人

    1.探討孔雀石(Malachite:green carbonate of copper)中浸漬行為,8 項影響因子包括(1)浸漬時間 (2) 氨水與碳酸銨濃度(3)pH(4)[NH3]/[NH4+]比值 (5)攪拌速度(6)固液比(7)粒徑大小與(8)反應溫度,但其中最重要的 6 各參數包括(1)浸漬時間(2)氨水與碳酸銨濃度(3)pH(4)固液比(5)粒徑大小與(6)反應溫度。

    2.最佳浸漬條件:(1)浸漬時間 120 分鐘(2)5M 氨水與 0.3M 碳酸銨濃度(3)攪拌速度 300rpm(4)固液比=1:10 g/ml(5)粒徑大小< 450μm (6)反應溫度=25℃。

    5[18]

    Economic evaluation of sewage treatment processes in India Journal of Environmental Management 84 (2007) pp.447-460 Japan, Nobuyuki Sato 等 6 人

    探討印度下水道污泥處理情形之整體經濟

    效益評估,包括處理量、處理與操作費用、

    維護成本等項目。

    6[19]

    Leaching of heavy metals from municipal sewage sludge Environment International 24 No. 4 (1998) pp467-475 Greece, K. Fytianos 等 3 人

    1.浸漬參數包括:(1)L/S 固液比(2)接觸反應時間(3)pH 值(4)浸漬劑種類(5)顆粒大小

    2.金屬浸漬率排名:Cd > Zn > Pb > Fe > Mn

    3.隨 pH 下降,金屬離子被溶出的濃度越高。

    4.浸漬劑種類:鹽酸、氫氧化鈉、EDTA、磷酸。

    5.Cd、Mn、Pb 等金屬浸漬率不受粒徑分佈影響,但 Fe、Zn、Cu 則隨粒徑增大而降低。

  • 工業污染防治 第 109 期(June 2009) 7

    表 1 重金屬(含銅)污泥資源化回收文獻彙整表(續 2)

    No 題目/出處/作者 重點內容

    7[20]

    A study of the extraction of vanadium and nickel in oil-fired fly ash Resource, Conservation and Recycling 22 (1998) pp.163-176 Taiwan, Shang-Lin Tsai 等 2 人

    在台灣每年有將近 43,000 噸的燃油飛灰,其中 13,000噸是由靜電集塵器產生大量硫酸銨,其他旋風集塵器收集的約 30,0 00噸。其組成為孔洞的未燃碳、釩鎳氧化物

    及水溶性硫酸。利用浸漬方式回收有價金

    屬釩與鎳情形。酸浸漬以 0.5N 硫酸浸漬會有 65%釩、60%鎳與 42%鐵溶出,且隨硫酸濃度增加而增加。以 2N 的氫氧化鈉進行鹼浸漬,會有 80%釩溶出,鎳不受影響。若有 4N 氨水進行浸漬,鎳溶出約 60 %,釩溶出低於酸與鹼浸漬。燃油飛灰建議回

    收處理流程為採氨浸漬回收鎳,殘渣載以

    鹼浸漬回收釩。

    8[21]

    Separation technologies for metals recovery from industrial wastes Hydrometallurgy 45 (1997) pp333-344 Poland, A.G. Chmielewski 等 3 人

    1.利用分離技術回收有價金屬,分離技術:(1)溶媒萃取(2)浸漬-沈降(3)電解氧化(4)離子交換。

    2.在珠寶與電子廢料中回收金,利用硝酸去除銀和其他金屬,利用王水溶解金。

    3.釩回收程序中,利用鹼浸漬、過濾、中和為釩酸鈉溶液,形成釩酸銨沈澱,利

    用酸浸漬與選擇性氨浸漬回收硫酸鎳。 4.電鍍污泥主要為鉻與銅,利用電解方式將三價鉻形成鉻酸鹽類回收。

    9[22]

    Sulfidation treatment of copper-containing plating sludge towards copper resource recovery Journal of Hazardous Materials B138 (2006) pp.86-94 Japan, D. Kuchar 等 4 人

    探討浮選硫化處理技術回收銅資源,以

    5min~24hr,添加硫化鈉,調整不同 S/Cu= 1~1.5,S/L=1/50,進行浮選,實驗結果在最初 5min,含銅成分會轉變為不同硫化銅型態,S/Cu=1 時為 CuS 型態,S/Cu=1.25與 1.5時為Cu7S4(Roxbyite)結構物,以ORP為監測依據,CuS 只是前驅物,不受 S2-/ Me2+莫耳比影響。

  • 8 含銅污泥資材化回收高純度氧化銅與實廠化可行性評估研究

    表 1 重金屬(含銅)污泥資源化回收文獻彙整表(續 3)

    No 題目/出處/作者 重點內容

    10[23]

    Dose-mortality assessment upon reuse and recycling of industrial sludge Journal of Hazardous Materials 148 (2007) pp.326-333 Taiwan, Kae-Long Lin 等 2 人

    以致死劑量評估工業污泥回收與再利用,

    顯示,毒害程度為 PCB 污泥>CaF2氟化鈣污泥>皮革污泥,PCB 污泥為有害廢棄物,有毒程度等同於氯化鎘(CdCl2),由於皮革污泥為生物可分解,等同於大腸桿菌

    DH5α。 若 依 大 腸 桿 菌 數 來 衡 量 (ca. EC100/100),安全係數為 9.68、42.1 與 176 mg/L。

    11[24]

    The role of ionic surfactants in compression dewatering of alum sludge Journal of Colloid and interface science 206 (1998) pp.181-188 Taiwan, C. P. Chu 等 3 人

    探討針對鋁系污泥中 2 種離子型介面活性劑對脫水過程的影響,SDS:陰離子型介面活性劑(Sodium dodecyl sulfate)可以明顯增加鍵結水。CATB:陽離子型介面活性劑(Cetyl trimethyl ammonium brom- ide)無法明顯改變污泥含水率的分佈情形。

    12[25]

    Galvanic sludge metals recovery by pyrometallurgical and hydrometallurgical treatment Journal of Hazardous Materials 131 (2006) pp.210-216 Brazil, Gustavo Rossini 等 2 人

    利用火法與濕法二種方式處理回收污泥中

    之銅鋅鎳等有價金屬。利用 XRF 與粒徑分佈和含水率分析污泥基本性質,在乾基

    下,銅含量> 14% (屬於高含銅量),在焙燒過程中控制(1)污泥/pyrite 黃鐵礦比、(2)焙燒溫度與(3)焙燒時間,提出較佳的操作條件為(1)1:0.4 比值(2)550℃與(3)90 分鐘時間,結果有價金屬回收率鋅 60%、鎳 43%與銅 50%。

    13[26]

    Solvent extraction applied to the recovery of heavy metals from galvanic sludge Journal of Hazardous Materials B120 (2005) pp.113-118 Portugal, J. E. Silva 等 5 人

    以溶媒萃取回收污泥中有價金屬,探討酸

    浸漬處理污泥後再以不同萃取劑 D2EHPA與 Cyanex272 進行回收。結果顯示 Cyanex 272 在以硫酸作為反萃時,有比較好的鋅回收率,整體 D2EHPA 萃取鋅效果比較好,參數包括 pH、接觸時間、萃取液濃度、以不同濃度之硫酸作為反萃液之萃取效

    果。

  • 工業污染防治 第 109 期(June 2009) 9

    表 1 重金屬(含銅)污泥資源化回收文獻彙整表(續 4)

    No 題目/出處/作者 重點內容

    14[27]

    Acid mine drainage treatment though a two-step neutralization ferrite-formation process in northern Japan: Physical and chemical characterization of the sludge Minerals Engineering (2007) pp.1309-1314 Japan, Pepe Herrera 7人

    針對位於日本北部的酸性礦區排放水處理

    方式,採用 2 階段中和與鐵氧磁體處理流程,首先第 1 階段添加氧化鎂與碳酸鈣調整pH值至4.8形成氫氧化鋁型態之沈澱污泥。第 2 階段添加 NaOH 調整 pH 至 8.5形成鐵氧磁體污泥。以懸浮固體(SS)與污泥體積指數(SVI)作為衡量標準。

    15[28]

    Factorial experimental design for recovering heavy metals from sludge with ion-exchange resin Journal of Hazardous Materials B120 (2005) pp.113-118 Taiwan, I. Hsien Lee 等 3 人

    探討利用離子交換樹脂進行污泥中重金屬

    的回收之實驗因子設計。在台灣一般廢水

    處理採用化學沈降法,但污泥被歸類為有

    害事業廢棄物,因而衍生出環境問題。以

    Amberlite IRC-718與 IR-120二種樹脂以及50 和 70℃進行吸附,結果顯示越強的浸漬酸液與高溫,在污泥中會殘留較少的重金

    屬,離子交換樹脂在污泥萃取與金屬回收

    扮演重要角色。利用經驗回歸模式預測重

    金屬分佈情形。

    三、處理實例說明

    3.1 銅線材工廠廢水、廢油與廢棄物基本資料

    此家工廠位於南部某工業區,專門生產銅合金線材及各種非鐵金屬材料,主要

    項目包含:磷銅球、白銅線、矽青銅、銅線、70/30 以上黃銅線共 20 多種銅合金、

    氧化銅粉等產品。其中,磷銅球市佔率超過 70%以上,為國內供應電路板電鍍陽

    極生產之主要供應商。

    工廠廢水處理流程如圖 1 所示。廠內廢水處理主要為線上製程產生的高濃度與

    一般流程產生低濃度的含銅廢水,每日放廢水量約 300 噸,利用傳統化學混凝法

  • 10 含銅污泥資材化回收高純度氧化銅與實廠化可行性評估研究

    處理,添加 45%液鹼(NaOH)於 pH 調整槽、10%聚氯化鋁(PAC)於快混槽與陽離子

    型高分子凝集劑 (polymer)藥劑於慢混槽,將含銅重金屬廢水沈澱濃縮收集後,經

    板框壓濾後的濕基鋁系含銅污泥每月產生量約 40 噸,平均含水率約 74~82%,經

    熱風循環烘乾後每月乾基污泥產生量約 15 噸。廠內高、低濃度廢水、放流水、污

    泥 TCLP 與廢油等之分析結果如表 2~表 4 所示,主要廢水處理後的含銅污泥屬有

    害事業廢棄物。

    圖 1 廠內廢水處理流程圖

  • 工業污染防治 第 109 期(June 2009) 11

    表 2 廠內高、低濃度廢水之分析結果

    No. 項目 單位 高濃度廢水 低濃度廢水 放流水 放流水標準 1 pH - 2.0 2.3 7.1 6.0~9.0 2 水溫 ℃ 25.6 26.1 26.9

  • 12 含銅污泥資材化回收高純度氧化銅與實廠化可行性評估研究

    3.2 規劃含銅污泥回收純化氧化銅之處理流程

    取含銅污泥樣品進行基本特性分析,項目包括 pH 值、含水率、水分、灰分與

    可燃分等三成分與金屬離子濃度等,分析結果如表 5 與表 6。由表 5 得知,三成分

    分析中,可燃分比例相當高約 43.4 %,探究其原因,由於製程中需多段添加切削

    油、潤滑油與乳化劑等油品,造成含銅污泥中含大量油泥與有機物,必需先行去除,

    以利後段回收與純化處理程序進行。由表 6 分析結果,含銅污泥含水率平均約

    78%,污泥中銅含量高達 17.3%,明顯高於銅礦可開採之最低品位下限數十倍,值

    得回收此金屬資源;其次鋁含量亦約為 10%,歸類為鋁系含銅污泥。

    表 5 乾基含銅污泥三成分之分析結果

    單位(%) 項目 水分 灰分 可燃分

    乾基含銅污泥 9.8 46.8 43.4 註:取樣日期為 2008 年 7~9 月,取 5 次樣品平均值。

    表 6 含銅污泥基本特性分析彙整 單位(mg/kg)

    項目 pH 含水率 (%) Al Cu Ca Fe Na Ni Pb Zn

    濕基 含銅污泥 8.31 78 104,555 173,570 14,761 2,934 3,924 18 57 133

    註:取樣日期為 2008 年 7~9 月,取 3 次樣品平均值。

    含銅污泥回收高純度氧化銅資材化處理流程如圖 2 所示,將含銅污泥以固液

    比(S/L=1/5)比例與加熱、攪拌條件進行調漿處理程序,待形成均勻漿體後,以工業

    用濃度 60%硫酸與濃度 30%雙氧水(添加比例為 1kg 污泥 /100ml 雙氧水)等藥劑,進

    行酸浸漬氧化程序並控制反應槽中反應溫度為 80℃、攪拌速率為 400rpm 與維持溶

    液 pH 值

  • 工業污染防治 第 109 期(June 2009) 13

    化反應,添加工業用濃度 30%的氨水與碳酸銨藥劑,維持反應槽中溶液 pH 值介於

    9~10,浸漬純化過程中持續加熱攪拌,加速反應進行,反應完成過濾後形成穩定

    的深藍色銅氨錯離子溶液(Cu(NH3)42+)complexes)與殘渣,建議殘渣採取循環浸漬純

    化方式,提高銅回收率,最終殘渣再進行無害化處理。銅氨錯離子溶液中添加液鹼

    藥劑,控制溶液中 pH 值為 11.0、曝氣量為 5L/min、攪拌速率為 400rpm 與反應溫

    度為 80℃等操作因子。依據文獻 [15~16],添加碳酸銨目的在於扮演浸漬溶液的緩衝

    效果,形成穩定的銅氨錯離子型態,避免溶液中 pH 值上升到銅與鎳能共沈降形成

    金屬氫氧化物臨界點,增加浸漬效率。

    待 3 小時加鹼反應後逐步形成鹼式碳酸銅溶液,經過濾後為鹼液與氫氧化銅

    產物,由於鹼液具高 pH 值,建議導入廠內廢水系統合併處理,大幅減低液鹼中和

    之添加量,至於沈澱後固體產物經反覆水洗過濾後,降低溶液中含氯量等不純物,

    濾餅以焙燒溫度為 600℃,焙燒時間 3 小時操作條件,生成黑色氧化銅產物,最後

    經由研磨過篩程序,形成高純度氧化銅細粉再生產品。

  • 14 含銅污泥資材化回收高純度氧化銅與實廠化可行性評估研究

    圖 2 含銅污泥資材化回收高純度氧化銅處理流程圖

  • 工業污染防治 第 109 期(June 2009) 15

    3.3 處理結果

    3.3.1 回收氧化銅產物之分析

    經本資材化處理回收氧化銅細粉再生產物,由 ICP-OES 分析結果如表 7 所示,

    回收的氧化銅細粉中含銅量高達 78.5%以上、換算氧化銅純度高於 98.26%、不純

    物含量 (雜質限制 )與溶解時間皆低於商品規範標準,符合商用氧化銅粉規格。因

    此,能以原物料商品等級進行製程中電解銅應用生產,創造出含銅污泥資材化處理

    回收高純度氧化銅細粉之高附加價值與經濟效益。

    表 7 氧化銅原物料與再生產物之驗收標準值之比較表

    項目 氧化銅粉商品 再生產品氧化銅細粉

    Cu(%) >78.2 >78.5 CuO(%) >97.89 >98.26 Cl(mg/L)

  • 16 含銅污泥資材化回收高純度氧化銅與實廠化可行性評估研究

    物質的衍射峰,因此產物純度高,晶格參數為 a= 0.4684nm,b= 0.3425nm,c=

    0.5129nm,β= 99.47°。

    CuO

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    700

    800

    900

    10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

    2-Theda Scale

    Intensity

    圖 3 含銅污泥資材化處理後回收氧化銅細粉樣品之 XRD 圖

    3.3.3 SEM 分析

    本資材化回收的高純度氧化銅細粉樣品之 SEM 分析影像圖譜如圖 4 所示,證

    明回收的高純度氧化銅細粉型態為塊狀或片狀,粒徑尺寸大小約 200~350 nm 的次

    微米級,藉由 EDS 分析回收的氧化銅樣品只有單純的氧和銅二種成分。

    圖 4 含銅污泥資材化處理回收氧化銅細粉樣品之 SEM 圖

  • 工業污染防治 第 109 期(June 2009) 17

    四、實廠可行性經濟效益初估

    4.1 含銅污泥資材化處理之經濟初估 [29]

    由表 8 顯示廠內廢水處理採用傳統化學混凝法,每年處理費用,包括有害污

    泥委託處理費用、藥劑添加費用合併為 248.1 萬元。若規劃採用本資材化回收高純

    度氧化銅處理程序,不但不需負擔有害污泥處理費用與節省藥劑費用,若以氧化銅

    商品單價 20 萬元 /噸估算,還能因販售高純度高單價的氧化銅細粉,每年獲利 81

    萬元。相較於目前廠內傳統處理方式,兩者有近 329.1 萬元之差距。

    表 8 含銅污泥傳統處理與資材化處理之比較彙整表

    處理方式 費用項目 金額(萬元/年)

    (1)有害污泥處理費用 1 216.0

    (2)PAC 使用費用 2 10.5

    (3)液鹼使用費用 3 21.6

    (A) 廠內處理費用

    (1)+(2)+(3)合計 248.1

    (1)有害污泥處理費用 4 7.2

    (2)硫酸使用費用 5 12.4

    (3)雙氧水使用費用 6 20

    (4)氨水使用費用 7 12

    (5)碳酸銨使用費用 8 36

    (6)液鹼使用費用 9 28.8

    (7)水電與重油燃燒鍋爐費用 10 102.6

    (8)氧化銅產品產值 11 300

    (B) 規劃資材化處理費用

    (8)-[(1)+(2)+(3)+(4)+(5)+(6)+(7)]合計 81

    (A)與(B)二種處理方式差距 329.1 1:板框壓濾機處理後濕基含銅污泥產生量 40 噸/月(含水率約 75%),經由熱風烘乾後之含

    銅污泥(含水率僅約 30%)15 噸/月→180 噸/年,有害污泥委託處理費用 1.2 萬元/噸→216萬元/年。

    2:10%PAC 助凝劑平均使用量 2.5 噸/月,單價 3,500 元/噸,8,750 元/月→10.5 萬元/年。

    3:45%NaOH 液鹼平均使用量 3,000 噸/月,單價 6,000 元/噸,1.8 萬元/月→21.6 萬元/年。

    4:乾基含銅污泥產生量 10 噸/月,經由重複浸漬後重量減少約 70%,殘渣產生量約 3 噸/

  • 18 含銅污泥資材化回收高純度氧化銅與實廠化可行性評估研究

    月→36 噸/年,一般污泥委託處理費用 0.2 萬元/噸→7.2 萬元/年。

    5:濃度 60%硫酸使用量預估 20 噸/年→槽車單價$6,200/噸→12.4 萬元/年。

    6:濃度 30%雙氧水使用量預估 10 噸/年→槽車單價 20,000 元/噸→20 萬元/年。

    7:濃度 30%氨水可利用蒸氨回收系統,僅需補充添加,估計補充量 12 噸/年→單價 10,000元/噸→12 萬元/年。

    8:碳酸銨使用量預估,6 噸/年→單價 60,000 元/噸→36 萬元/年。

    9:液鹼使用量預估,1 噸的含銅污泥需液鹼 400kg→單價 6,000 元/噸,120 噸乾基含銅污泥/年,換算液鹼量 48 噸/年→28.8 萬元/年。

    10:水費:用於調漿水與後段逆滲透清洗水約 12 噸/操作日,150 操作日/年,1,800 噸/年,平均 10 元 /度(噸)→1.8 萬元 /年,電費:8 小時 /日,150 操作日 /年,平均 3 元 /度(KW-Hr)→19.8 萬元/年,重油燃燒鍋爐:重油熱值 9,800 kcal/kg,重油單價 9,000 元/公秉,平均每噸溶液重油消耗量約 100 公升/噸,每次鍋爐重油消耗量 600 公升→81 萬元/年,三者合計 102.6 萬元/年。

    11:乾基含銅污泥產生量 10 噸/月,平均含銅量至少約 12%,回收率 90%,以高純度氧化銅產品產量 1.25 噸/月,平均產品單價 20 萬元/噸,評估氧化銅產品每月收益為 25 萬元/月→300 萬元/年。

    4.2 含銅污泥回收氧化銅之實廠可行性經濟初估

    由表 9 初步評估於廠內設置含銅污泥資材化實廠規模之經濟效益初估結果可

    知,若廠內設置一套 6 噸反應槽設備,考量因子包括硬體設備投資費用、操作維護

    費用、氧化銅再生產品產值與節省有害污泥委託處理費用等,試算投資設備回收時

    期約僅需約 30 個月(2.5 年)後即可回收成本,創造業者更大投資商機。

    表 9 廠內資材化實廠規模營運之經濟效益初估 (16-17)

    項目 金額(萬元)

    (1)硬體設備投資費用 1 320.00

    (2)每月維護費用 2 4.80

    (3)每月操作費用 3 21.25

    (4)每月氧化銅產品產值 4 25.00

    (5)每月污泥委託處理節省費用 5 12.00

    (6)每月資源化節省費用 6 (6)=(5)+(4)-(2)-(3) 10.95

    (7)投資設備回收期(月) (7)=(1)/(6) 29.2(月)

    1:投資硬體設備包括污泥暫存槽、調漿槽、酸浸漬反應槽、加熱曝氣氨浸漬反應槽、壓濾機、

  • 工業污染防治 第 109 期(June 2009) 19

    中繼槽、空壓機、管閥、幫浦、鍋爐、重油儲槽、自動加藥系統、中央控制系統、高溫爐、

    研磨機與過篩裝置,以 6 噸桶槽進行含銅污泥資材化處理,批次操作 1 次(操作日)/2 日,150 操作日/年。

    2:每月維護費用考量總投資金額的 1.5%,約為 4.8 萬元/月。

    3:每月操作費用包括操作藥劑添加(9.1 萬元/月)、重油燃燒鍋爐產生蒸汽(6.75 萬元/月)、人力需求(3.6 萬元/月)與水電(1.8 萬元/月)費用,合計操作費用約為 21.25 萬元/月。

    4:預估高純度氧化銅細粉產品產量 1.25 噸/月,平均單價 20 萬元/噸,產值 25 萬元/月。

    5:若含銅污泥委託清除公司處理,費用為 12 萬元/月。

    6:每月節省費用經計算後為 10.95 萬元/月。

    五、結論與建議

    1.採用二段式浸漬回收高純度氧化銅資材化處理技術,不但將有害含銅污泥無害

    化,更進一步製成高純度次微米級氧化銅商品,創造環保、資源與經濟等三方

    面最大效益。

    2.本資材化處理技術之特色為: (1)添加強氧化劑去除製程所產生高油脂有機物。

    (2)利用選擇性氨純化程序,回收鹼式碳酸銅。(3)利用循環浸漬提高銅回收率,

    改善傳統氨浸漬偏低的銅回收率。 (4)利用蒸氨程序,回收氨水,降低氨浸漬藥

    劑添加量。 (5)生成氫氧化銅的過濾鹼液導入廢水系統合併處理,大幅減低液鹼

    添加量。 (6)利用去氯水反覆水洗方式去除氯等不純物,產物符合氧化銅商業產

    品規格。 (7)相對於其他濕式回收處理方式有較低操作費用與較大的回收經濟效

    益。

    3.本資材化處理回收得到的高純度氧化銅細粉,含銅量高達78.5%以上、換算氧化

    銅純度高於98.26%、不純物含量與溶解時間皆低於產品規範標準,符合商用氧

    化銅粉規格。氧化銅細粉樣品平均粒徑尺寸大小約200~350 nm 的次微米級。

    4.若規劃採用資材化回收高純度氧化銅處理,不但不需負擔有害污泥處理費用與

    節省藥劑費用,還能因販售高純度高單價的氧化銅細粉產品每年獲利81萬元。

    相較於目前廠內傳統處理方式,兩者差距近329.1萬元。

    5.若業者於廠內設置一套6噸反應槽設備,試算投資設廠回收期約僅需約2.5年即可

    回收成本,創造更大投資商機。

  • 20 含銅污泥資材化回收高純度氧化銅與實廠化可行性評估研究

    六、誌 謝

    本研究之進行承蒙經濟部之計畫補助(97-EC-17-A-10-S1-0007)與台南縣政

    府地方型 SBIR「地方產業創新研發推動計畫」,特此誌謝。

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  • 工業污染防治 第 109 期(June 2009) 23

    味精醱酵母液藉由海洋棄置手段輔助達

    成完全資源化歷程回顧

    沈堯堅*、李克堂**、陳乃智*、台灣區胺基酸工業同業公會***

    摘 要

    味精醱酵母液為食品加工業的副產物,是一種來自天然的有機物質,未含有

    毒性化學物質或重金屬。在資源化利用上均有許多正面的再利用價值。20 年前受

    限於當下市場需求不穩定與再製加工成本等因素,無法大規模的有效利用。台灣區

    胺基酸工業同業公會 (原味精工業同業公會 )藉由海洋棄置處理方式與完整的海洋

    環境監測計畫,訂下 15~20 年醱酵母液資源再利用輔助長期計畫。亦因公會與會

    屬廠商多年的自我要求與對海洋環境的資料努力蒐集,行政院環境保護署於 89 年

    11 月 1 日公布「海洋污染防治法」,將海洋棄置物質分為甲、乙、丙 3 類。丙類

    物質中,特別增加味精醱酵母液,主要因味精是國內特有產業,且經過長期完整監

    測並未對海域生態及環境造成顯著不良影響。

    本文係將台灣區胺基酸工業同業公會於味精醱酵母液資源再利用歷經 15 年以

    上的過程中,關鍵議題予以闡述,並就資源化應用方向及推廣進度落實、國內外海

    洋棄置規範演進、海洋棄置作業程序與監測計畫建立及監測結果加以陳述。

    【關鍵字】味精醱酵母液、海洋棄置、資源化

    *泰興工程顧問股份有限公司 資深環境工程師

    **泰興工程顧問股份有限公司 協理

    ***台灣區胺基酸工業同業公會

  • 24 味精醱酵母液藉由海洋棄置手段輔助達成完全資源化歷程回顧

    一、前 言

    味精又名麩胺酸–鈉(monosodium L-glutamate,簡稱 MSG),是一種天然的食

    品調味料,利用糖蜜和葡萄糖漿為原料,經過微生物的醱酵製作而成。味精屬於生

    物產業的一種,也是台灣區胺基酸工業同業公會(原味精工業同業公會,以下簡稱

    公會)會屬各廠商的重要產品之一,1990 年台灣年產量約 10 萬公噸,隨著國內市

    場需求與外貿產量的成長,近 20 年產量約有 15~20%的增加空間 [1]。

    味精的製造過程中會產生高濃度的有機醱酵母液,是醱酵液抽取味精後所殘

    留帶有香甜糖蜜風味之高濃度液體,味精醱酵母液保留有糖蜜中除蔗糖外的所有營

    養成分,且還較糖蜜多了在醱酵過程中產生的胺基酸、維他命、菌體蛋白質和其他

    特殊營養素,是一種高營養的天然有機副產物。由於醱酵母液成分中含有大量之溶

    解性有機成分與微生物蛋白質,與植物所需的氮磷鉀及各種微量元素等,若將其資

    源化利用,可作為農漁牧產業飼料、餌料或有機肥料中的部分營養添加物 [1-4]。20

    年前,雖然味精醱酵母液在資源化議題上,具備多方面的再利用價值,但受限於當

    下市場需求不穩定與再製加工成本等因素,一直無法大規模的有效利用;然公會當

    時還是訂下 15~20 年的醱酵母液資源再利用長期規劃,唯於尚未完全資源化階段,

    應有符合國內外法規、對環境負荷相對較低、技術可行適當處理方法,予以輔助資

    源化作業推動。

    味精醱酵母液含高濃度的固形物及有機質,且屬於高鹽物質,於陸地上無論

    採用焚化或掩埋方式處理,均有操作困難以及轉換成另一種環境污染物的可能。當

    時,公會遂結合所有會員廠商代表,參考鄰近國家日本海洋棄置處置作為。依據廢

    棄物清理法「事業廢棄物貯存清除處理方法及設施標準」第 45 條規定,於 1991

    年 11 月併同「味精醱酵母液海洋棄置對海洋生態影響評估報告及監測計畫書」與

    「味精醱酵母液海洋棄置計畫申請書」向行政院環境保護署(以下簡稱環保署)提出

    味精醱酵母液海洋棄置的申請;自此公會經過申請、試拋、召開漁民說明會、正式

    獲准、再獲展延、加強資源化努力、成立監督小組建立自評機制、持續至 2008 年

    7 月達到味精醱酵母液完全資源化終止海洋棄置工作。味精醱酵母液藉由海洋棄置

  • 工業污染防治 第 109 期(June 2009) 25

    手段輔助達成完全資源化歷程共達 17 年,作業期間歷經環保署「廢棄物清理法」、

    「水污染防治法」與「海洋污染防治法」等相關增訂。

    二、資源化應用方向及推廣進度落實

    依據歐美日等先進國家的應用經驗,味精醱酵母液經過濃縮和成分調配後,

    用在牛、羊等反芻動物的飼養上,是一種營養豐富的液態飼料補充物 (liquid feed

    supplement),可以補充草料中缺乏的蛋白質和胺基酸,具有飼料利用的價值,在歐

    美地區大型畜牧場中使用,甚受歡迎。味精醱酵母液如經添加和調整氮、磷、鉀等

    肥料三要素的比例後,也是一種很好的有機質肥料。

    2.1 資源化再利用的發展方向

    經過公會近 20 年邀請學術研究單位和相關產業的提攜與合作,已穩定發展出

    4 大類資源化再利用的方向,並成功的進行大規模的應用推廣 [4、 5]。如圖 1 所示:

    1. 作為反芻類畜產動物(牛、羊等)的補充飼料。

    2. 作為非反芻類畜產動物(豬、雞等)之配合飼料。

    3. 作為水產養殖(文蛤、草蝦、海水魚、淡水魚、餌料生物等)之配合飼料。

    4. 調配成農業用有機肥料。

    圖 1 味精醱酵母液資源化應用方向

  • 26 味精醱酵母液藉由海洋棄置手段輔助達成完全資源化歷程回顧

    2.2 推廣進度的落實

    味精醱酵母液因含有豐富的營養成分,近 10 年國際物資飆長的推波下,相對

    具有價格低廉的特點,因此在歐美等先進國家將其大量應用於動物飼料中。味精醱

    酵母液在國外飼料的應用大多與糖蜜、酒糟、乳清及其他工業副產品混合成液體飼

    料,直接供牛、羊等反芻動物舔食或添加於芻料及配方飼料中。至今,此項味精醱

    酵母液的外銷工作已是公會會員廠的例行性推廣業務。

    味精醱酵母液在國內反芻動物飼料的應用上,多售予飼料工廠加工後,再賣

    給畜牧業者。在國內動物飼料的推廣方面,銷售予國內各大飼料廠,添加於飼料中,

    作為飼料的補充原料。目前約計已有 30 多家國內飼料廠使用,取代原先飼料中部

    分糖蜜。

    至於農業用途方面,係將味精醱酵母液製成胺基酸液態肥料、固態肥料、有

    機堆肥等推廣於各種水稻、果園、蔬菜、茶園、花卉等各種農作物上。圖 2 為味精

    醱酵母液自 1992~2007 年資源再利用具體落實成果分析圖 [5、 6]。

    因公會早年的遠見與多年於推廣進度的努力,資源化再利用具體落實,相對

    的海洋棄置作業減量成果亦得以展現。如圖 3 與表 1 所示 [5、 6]。

    0

    20,000

    40,000

    60,000

    80,000

    100,000

    120,000

    各類資源化數量

    (公

    噸)

    1992

    1993

    1994

    1995

    1996

    1997

    1998

    1999

    2000

    2001

    2002

    2003

    2004

    2005

    2006

    2007

    年份

    國外飼料 公噸

    國內飼料 公噸

    國內肥料 公噸

    圖 2 味精醱酵母液自 1992~2007 年資源再利用具體落實成果分析圖

  • 工業污染防治 第 109 期(June 2009) 27

    0

    20,000

    40,000

    60,000

    80,000

    100,000

    120,000

    140,000

    160,000

    1992

    1993

    1994

    1995

    1996

    1997

    1998

    1999

    2000

    2001

    2002

    2003

    2004

    2005

    2006

    2007

    年份

    各類統

    計數

    量(公噸

    )

    核准數量 實際棄置量 每年產生量 資源化合計

    圖 3 味精醱酵母液自 1992~2007 年海洋棄置減量成果分析圖

    表 1 味精醱酵母液 1992~2007 年相關統計數據表

    年份

    核准 期限

    核准 數量

    實際 棄置量

    每年 產生量

    國內 肥料

    國內 飼料

    國外 飼料

    資源化

    合計 資源化 比例

    (月) (公噸) (公噸) (公噸) (公噸) (公噸) (公噸) (公噸) (%) 1992 3 15,873 15,873 ~100,000 0 0 3,000 3,000 3.00 1993 6 50,000 50,000 ~100,000 0 0 3,100 3,100 3.10 1994 12 87,500 87,500 ~100,000 0 0 3,200 3,200 3.20 1995 6 50,000 50,000 ~100,000 0 0 3,300 3,300 3.30 1996 12 100,000 100,000 103,496 0 0 3,496 3,496 3.38 1997 12 90,000 90,000 98,680 0 0 8,680 8,680 8.80 1998 12 90,000 90,000 113,824 5,614 1,413 17,177 24,204 21.26 1999 12 80,000 80,000 108,428 4,593 3,454 20,382 28,429 26.22 2000 12 80,000 80,000 116,484 3,043 4,598 29,103 36,744 31.54 2001 12 80,000 80,000 128,870 3,554 6,017 39,298 48,869 37.92 2002 12 75,000 75,000 131,626 3,793 7,447 45,389 56,629 43.02 2003 12 70,000 70,000 130,305 4,645 8,360 47,300 60,305 46.28 2004 12 65,000 60,590 120,496 5,146 9,053 45,708 59,907 49.72 2005 12 60,000 42,910 105,820 5,390 9,424 44,775 59,589 56.31 2006 12 57,500 0 90,868 4,709 10,273 75,886 90,868 100.00 2007 12 55,000 0 119,261 4,854 10,507 103,900 119,261 100.00

  • 28 味精醱酵母液藉由海洋棄置手段輔助達成完全資源化歷程回顧

    三、國內外海洋棄置規範演進

    3.1 倫敦公約

    聯合國 1972 年制定,1975 年 8 月 30 日經認可生效「防止傾倒廢物等物質污

    染海洋公約」,通稱「倫敦公約」,以管制世界各國傾棄廢棄物於海洋。「倫敦公

    約」將海洋棄置物質概分為 3 大類 [7];國際間(84 個締約國)各類海洋棄置活動,依

    此準則加以管制:

    1. 第一類為完全禁止海洋棄置的物質,即所謂的黑名單(black list),其中包括含有

    機鹵素、汞、鎘之物質,及其他不易被消化或石化、軍火工業所產生之廢棄物。

    2. 第二類為需要申請特殊許可的物質,即所謂的灰名單(grey list),其中包括含量

    較第一類少之有害物質或其他物質,但需特別申請評估才可進行海洋棄置者。

    3. 第三類則為需要一般許可執行海洋棄置的物質。

    1996 年訂定「倫敦公約 1996 年議定書」,自 2006 年 3 月 24 日生效施行。該

    議定書已逐漸取代先前「1972 倫敦公約」,隨著越來越多締約國的批准,海洋棄

    置作業規範重心均逐漸轉移到 1996 議定書。該議定書正面表列規範,可以傾倒至

    海洋中的物質如下(除此之外均禁止海洋棄置) [8、 9]:

    1. 疏浚物質。

    2. 污泥。

    3. 漁業垃圾或漁業加工處理過程產生之物質。

    4. 船艦、作業平台或其他海上人造設施。

    5. 無生或無機的地質材料。

    6. 天然有機物質。

    7. 主要由鋼、鐵、水泥或其他類似無害物質所構成的大體積物件。前述所指「無

    害」僅考量其物理性衝擊。

    同時,允許海洋棄置的條件僅限於該物件製造地必須符合以下要件:如孤立

    偏遠的小島,因除了棄置於海上之外無法有其他可行的棄置管道。

  • 工業污染防治 第 109 期(June 2009) 29

    3.2 國內相關法規 [10]

    民國 80 年國內海洋棄置作業規範,因 63 年制定、80 年 5 月 6 日修正公布「水

    污染防治法」相關條款,主要是以防止陸上水體之人為污染為主,並未對廢棄物採

    海洋棄置者有所規範;而是將海洋棄置作業納入 63 年制定,77 修正公布「廢棄物

    清理法」,並依母法第 15 條於 78 年 5 月 8 號訂定發布「事業廢棄物貯存清除處

    理方法及設施標準」相關條款規定。唯依「水污染防治法」於 78 年制定「水體分

    類及水質標準」及 73 年修訂發布「水污染防治法施行細則」於 75 年 2 月 4 日公

    告「台灣地區沿海水區範圍及水體分類」,適用的範圍涵蓋台灣本島及離島領海內

    之水域。

    海洋棄置是國際間廣泛討論課題與海洋環境負荷考量,參考 80 年環保署核定

    「加強推動環境影響評估後續方案」相關內容,進行相關資料蒐集、調查、模擬預

    測與評估等。是故,遵循上述相關法令完成「味精醱酵母液海洋棄置對海洋生態影

    響評估報告及監測計畫書」,併同「味精醱酵母液海洋棄置計畫申請書」向行政院

    環境保護署廢棄物管理處提出申請。

    民國 89 年 11 月 1 日公布「海洋污染防治法」,海洋棄置計畫作業申請,由

    環保署廢管處轉入環保署水質保護處。其中,規定公私場所從事海洋棄置廢棄物

    者,應向環保署申請許可,並依海洋棄置物質成分,將棄置物質分為甲、乙、丙 3

    類。丙類物質特別增加味精醱酵母液,主要因味精是國內特有產業,之前已經核准

    醱酵母液海洋棄置處理達 10 年以上,而且經過長期完整監測並未對海域生態及環

    境造成顯著不良影響,因此加以明列。

    90 年 12 月 26 日環保署訂定「海域環境分類及海洋環境品質標準」,91 年 12

    月 25 日訂定「海洋棄置及海上焚化管理辦法」,國內海洋棄置作業規範,進入一

    個新的里程碑。公會從此即遵循上述法令規定,提送「味精醱酵母液海洋棄置申請

    許可文件」。

    四、海洋棄置作業程序與監測計畫建立

    味精醱酵母液海洋棄置計畫自 81 年起經環保署同意之棄置地點為一正方形海

  • 30 味精醱酵母液藉由海洋棄置手段輔助達成完全資源化歷程回顧

    域如圖 4,其 4 個頂點 A(21°45'N;121°10'E)、B(21°40'N;121°10'E)、C(21°40'N;

    121°15'E)、D(21°45'N;121°15'E)。此海域位在台灣東南側,巴士海峽北方,正為

    黑潮主流流經之處。海流流速強、擴散效力大且極富涵容能力,均為該海域的優點。

    位於棄置地點中心的 E 點(21°42.5' N;121°12.5'E)及距離 E 點正北與正南各 5 浬的

    F 點(21°47.5'N;121°12.5'E)、G 點(21°37.5'N;121°12.5'E),均因黑潮終年由南往

    北的流向,而被選為每次立即監測航次於海洋棄置作業前需進行背景調查的監測

    站。同時,於棄置地點北方,台東與綠島之間,選擇 H、I、J 等 3 個監測站,進行

    持續性長期監測,以了解海洋棄置對於台灣東部海域長久性的影響程度。因黑潮在

    台灣東部海域長年向北流,味精醱酵母液於入海後將被帶往北方擴散。雖然黑潮主

    軸位於台東與綠島之間,但台灣東部表層海水於夏季亦可能因西南季風影響流經綠

    島與蘭嶼之間。故於棄置後表層水團可能流經周界,包括台東與綠島間及綠島與蘭

    嶼間,設置測站可直接監測台灣東部海洋環境可能遭受之影響,自 89 年 9 月起在

    綠島與蘭嶼間增加 M(22°32'N;121°24'E)與 N(22°20'N;121°24'E)2 個長期監測站,

    使長期監測之監測海域涵蓋所有表面流可能流經周界 (3)。

    圖 4 味精醱酵母液海洋棄置範圍與監測站位置示意圖

  • 工業污染防治 第 109 期(June 2009) 31

    4.1 作業流程 [3]

    味精醱酵母液海洋棄置執行,主要分為陸上處理運送與海洋運輸棄置 2 階段。

    陸運階段包括中間處理、陸上運輸計畫及港區母液貯槽作業管理等。海洋棄置階段

    包括海洋棄置作業程序與監測工作執行。其作業流程摘述如下;

    工廠

    於各工廠內先將醱酵母液調整 pH 至 5.0~6.0 間。 中間處理

    以密閉式罐車運載處理完成醱酵母液。 母液輸送車

    以罐車將醱酵母液運送至港區碼頭母液貯槽區,經檢驗 pH 值合格及

    過磅後,再輸入槽內。港區碼頭母液貯槽

    海洋棄置專業船進行海洋棄置作業,並由公會負責海洋棄置作業的管

    理。 海洋棄置專業船

    以海洋棄置專業船之監測設備,自動紀錄航行位置及海洋棄置地點,並以航行中海面下排放之擴散型排放方式進行海洋棄置作業;並依規定進行監測。

    海洋棄置與監測

    由船公司提出海洋棄置作業紀錄表併同運送聯單分送相關機關,並按

    時呈報上述資料至環保主管機關、海巡署及其他有關單位備查。 呈報各主管機關

    海洋運輸棄置

    陸上運送處理

    味精醱酵母液

    4.2 緊急應變計畫 [3]

    味精醱酵母液海洋棄置執行,區分為陸上處理運送與海洋運輸棄置 2 階段。

    依此,於各階段擬定陸上運輸、貯槽作業與海上運輸等作業之緊急應變處理計畫。

    主要內容包括:

    1. 陸上運輸緊急應變計畫:(1)警報、通報方式(2)運輸車輛故障、洩漏與碰撞之操

  • 32 味精醱酵母液藉由海洋棄置手段輔助達成完全資源化歷程回顧

    作異常故障及意外事故排除方法(3)污染物清理及減輕其危害方法(4)必須停止操

    作、棄置或減產情形(5)應變所需器材與設備(6)參與應變人員任務編組及其訓練

    規定。

    2. 貯槽作業緊急應變計畫:(1)警報、通報方式 (2)卸貨管線爆裂、卸料受槽滿溢、

    槽車溢漏或貯槽洩漏之操作異常故障及意外事故排除方法 (3)污染物清理及減輕

    其危害方法(4)必須停止操作、棄置或減產情形(5)應變所需器材與設備(6)參與應

    變人員任務編組及其訓練規定。

    3. 海上運輸緊急應變計畫:(1)警報、通報方式(2)擱淺、火災、碰撞、浸水、洩漏、

    機器設備故障與棄船之操作異常故障及意外事故排除方法 (3)污染物清理及減輕

    其危害方法(4)必須停止操作、棄置或減產情形(5)專業船應變所需器材與設備(6)

    參與應變人員任務編組及其訓練規定 (7)其他經中央主管機關指定之事項,即每

    次出航時填具出船通報表、通報環保署水保處、行政院海岸巡防署、海洋巡防

    總局、海岸巡防署勤務中心及胺基酸公會。

    4.3 監測計畫

    海洋棄置申請提出時,味精醱酵母液對海域環境是否會產生負面影響,是當

    時產學術界與當地政府與漁民關心的議題。公會於 80 年辦理「味精醱酵母液海洋

    棄置對海洋生態影響評估報告及監測計畫書」,進行味精醱酵母液海洋擴散研究予

    以預測與評估其對鄰近環境的潛在影響,並作為後續建立監測計畫規範依據。

    1. 海洋數值模擬研究結果

    味精醱酵母液自專用船排出後,所經過的擴散稀釋過程大致分為跡波擴散、

    重力擴散與中程海域擴散等 3 個過程 [11],如圖 5。

  • 工業污染防治 第 109 期(June 2009) 33

    圖 5 味精醱酵母液海洋棄置擴散過程及影響範圍示意圖

    精醱酵母液海洋棄置擴散模擬,簡述如下;

    (1)跡波擴散:主要是由船尾跡波(wake zone)中紊流作用完成混合。紊流之混合

    作用幾乎是在瞬間完成,所以跡波擴散所需時間僅是醱酵母液自排出口釋出

    後到溶入跡波中的短短數秒內。

    Koh and chang (1973)依據 Naudascher(1967,1968)實驗結果發展出下列公式:

    D = 0.5πY2U/Q

    D :跡波擴散稀釋倍數

    Y :跡波半徑(Y = 2C1C21/3R)

    C1 :船體形狀係數,流線形狀約 0.75

    C2 :在跡波中海流速度分布達到相似性所需的距離 /船體特性長度

    U :船體與海流相對速度

    Q :味精醱酵母液排放流量

    味精醱酵母液排放量 350 公噸 /小時、船速在 8 浬 /小時以上的實驗條件,

    運用上述公式計算,跡波擴散可達到 1,000~5,000 倍的稀釋作用。

    (2)重 力 擴 散 : 海 水 與 醱 酵 母 液 間 的 密 度 差 (density difference)所 造 成 的 相 對 運

    動。跡波擴散完成後,紊度漸受阻力影響消失,此時混合醱酵母液比重仍較

    週遭海水高,比重影響逐漸顯著,醱酵母液開始下沉達成重力擴散。此時擴

    散主要是由捲增(entrainment)造成,由相對運動導致鄰近海水被捲進流團中,

  • 34 味精醱酵母液藉由海洋棄置手段輔助達成完全資源化歷程回顧

    形成流團體積增大,達到稀釋作用。重力擴散持續至某一深度無密度差時,

    達到重力平衡而呈現浮流狀態。此時流團垂直方向運動受阻,水平方向則因

    周圍海水密度差或本身垂直方向密度分布不均而引起向外擴散,直到達成水

    力平衡為止,此一由垂直改為水平方向之擴散過程稱為動量崩潰 (momentum

    collapse)。

    味精醱酵母液海洋棄置重力擴散過程,選用美國環保署適用於單孔拋棄

    之流團擴散模式 UOUTPLM(Muellenhoff,1985)模擬。其稀釋倍數介於 3~18 倍

    間、動量崩潰深度介於 0.4~4 公尺,重力擴散開始至動量崩潰時間約為 150~230

    秒。

    (3)中程海域擴散:重力擴散達動量崩潰後,醱酵母液主要擴散能力均已消失,

    此時醱酵母液擴散僅受棄置區之海洋環流主宰。中程海域的擴散輸送主要決

    定於海流大小與紊流強度及味精醱酵母液流團之分子擴散程度。

    運用 Brooks(1960)的 4/3 次方定理,加以分析推估在均勻海流狀況下,側

    向混合之遠程海域擴散結果。顯示,歷經 1 日稀釋倍數約為 110 倍,2.7 日約

    為 490 倍。

    味精醱酵母液經棄置後垂直沉降的深度 0.4~4 公尺間。若海洋棄置船船速

    維持在 8 浬 /小時以上,棄置後經 35 分鐘 3 個擴散作用過程,即可使醱酵母液

    水團稀釋達環保署訂定「海域環境分類及海洋環境品質標準」之甲類海域水

    體水質標準限值。

    2. 監測計畫擬定 [6、 11]

    味精醱酵母液海洋棄置監測計畫擬定,係依據前述擴散模擬結果,分別在

    預定航行軌跡的預測海流中,利用不同監測站觀測海洋棄置後,其濃度隨時間

    的變化趨勢,以達到模擬結果與實際情況驗證。歷年監測目的尚包括:(1)執行

    環保署審查以及歷次監督小組會議決議之要求事項,以保護海洋環境。(2)藉由

    海洋棄置期間環境監測計畫之執行,持續觀測台灣東部海域環境背景資料,建

    立長期環境品質資料系統,並回饋至海洋棄置作業計畫。(3)落實環境影響評估

    報告與持續申請之承諾事項,並作為胺基酸公會(原為味精公會 )持續申請依據。

  • 工業污染防治 第 109 期(June 2009) 35

    3. 監測計畫內容

    味精醱酵母液海洋棄置環境監測計畫,涵蓋每季 1 次長期監測與每年 1 次

    立即監測(含棄置地點環境背景),監測位置如前所述。長期監測內容包括海洋化

    學、海洋生物、漁港現地漁業調查紀錄(並依據農委會漁業署公告資料作統計分

    析);立即監測著重於海水短時間內與母液混合情況的了解,僅進行海洋化學(現

    場電子儀器測定為主)測定。主要內容如表 2。

    表 2 監測項目與採樣深度

    監測工作 監測項目 採集深度

    海洋化學

    溫度、pH1、鹽度 1、氨氮、DO、SS2、BOD5、濁度 1、葉綠素甲 1、酚類、硝酸鹽、亞硝酸鹽、磷酸鹽、矽酸鹽2、銅 3、鋅 3

    植物性浮游生物 水平分布與垂直分布

    海水表面、-3m、-10m、-25m、-50m

    動物性浮游生物(包括魚卵及仔稚魚)

    個體量與生體量 (水平分布與垂直分布)

    海水表水層、-50m 深以內海水縱向水層

    長期 監測

    海洋 生物

    漁業資源 現地調查紀錄與農委會漁業署公告資料作統計分析 立即 監測 海洋化學 溫度、鹽度、DO、濁度、葉綠素甲 海水表面~-50m

    備註:「1」表示自 89 年 4 月開始增加監測項目;「2」表示自 81 年至 89 年 1 月測值多為 ND 或穩定,委員同意取消;『3』表示自 81 年至 91 年 10 月測值均為 ND,委員同意取消。

    五、監測結果與討論

    5.1 立即監測結果

    立即監測工作自 81 年至 94 年,於海洋棄置地點先後完成 13 次的〝棄置地點

    海水背景監測〞與 12 次的〝海洋棄置後海水立即監測〞。自民國 89 年開始測定

    濁度以來,依據歷次立即監測資料,濁度與 pH、氨氮及 BOD5 等參數之線性關係

    圖如圖 6~圖 8 所示。濁度分別與 pH、氨氮及 BOD5 等參數之線性關係顯著。

  • 36 味精醱酵母液藉由海洋棄置手段輔助達成完全資源化歷程回顧

    y = -0.0995x + 8.2321

    R2 = 0.6314

    6.0

    6.5

    7.0

    7.5

    8.0

    8.5

    0 2 4 6 8 10 12 14 16

    濁度 (NTU)

    pH

    N=185、p

  • 工業污染防治 第 109 期(June 2009) 37

    y = 1.1304x + 0.4629

    R2 = 0.539

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    0 2 4 6 8 10 12 14 16

    濁度 (NTU)

    生化

    需氧

    量 (

    mg/

    L)

    N=185、p

  • 38 味精醱酵母液藉由海洋棄置手段輔助達成完全資源化歷程回顧

    83/3 83/5 86/4 86/5 87/3 87/4 87/5 88/5 89/4 91/4 92/4 93/5 94/4 95/5 96/4 96/5 97/5H

    M7.57.67.77.87.9

    8.0

    8.1

    8.2

    8.3

    8.4

    8.5

    pH

    監測年月

    測站

    春季

    HIJMN

    82/7 83/8 87/8 88/8 89/6 90/6 91/6 92/8 93/7 94/7 95/9 96/7H

    J

    N7.57.67.77.87.9

    8.0

    8.1

    8.2

    8.3

    8.4

    8.5

    pH

    監測年月

    測站

    夏季

    HIJMN

    82/10 84/9 85/10 89/9 90/10 91/10 92/10 93/11 94/10 95/11 96/10H

    J

    N7.57.67.77.87.98.08.18.28.38.4

    8.5

    pH

    監測年月

    測站

    秋季

    HIJMN

    85/2 85/12 87/12 88/2 89/1 89/12 90/2 91/1 92/1 93/2 94/1 95/1 97/1H

    JN7.5

    7.67.77.8

    7.9

    8.0

    8.1

    8.2

    8.3

    8.4

    8.5

    pH

    監測年月

    測站

    冬季

    HIJMN

    圖 9 歷次各季長期監測海水氫離子濃度指數平均值變化圖

    83/3 83/5 86/4 86/5 87/3 87/4 87/5 88/5 89/4 91/4 92/4 93/5 94/4 95/5 96/4 96/5 97/5H

    M33.00

    34.00

    35.00

    36.00

    鹽度(psu)

    監測年月

    測站

    春季

    HIJMN

    82/7 83/8 87/8 88/8 89/6 90/6 91/6 92/8 93/7 94/7 95/9 96/7H

    JN33.00

    34.00

    35.00

    36.00

    鹽度(psu)

    監測年月

    測站

    夏季

    HIJMN

    82/10 84/9 85/10 89/9 90/10 91/10 92/10 93/11 94/10 95/11 96/10H

    J

    N33.00

    34.00

    35.00

    36.00

    鹽度(psu)

    監測年月

    測站

    秋季

    HIJMN

    85/2 85/12 87/12 88/2 89/1 89/12 90/2 91/1 92/1 93/2 94/1 95/1 97/1H

    J

    N33.00

    34.00

    35.00

    36.00

    鹽度(psu)

    監測年月

    測站

    冬季

    HIJMN

    圖 10 歷次各季長期監測海水鹽度平均值變化圖

  • 工業污染防治 第 109 期(June 2009) 39

    83/3 83/5 86/4 86/5 87/3 87/4 87/5 88/5 89/4 91/4 92/4 93/5 94/4 95/5 96/4 96/5 97/5H

    JN

    0

    0.5

    1

    1.5

    2

    生化需氧量(mg/L)

    監測年月

    測站

    春季

    HIJMN

    83/8 87/8 88/8 89/6 90/6 91/6 92/8 93/7 94/7 95/9 96/7H

    J

    N0

    0.5

    1

    1.5

    2

    生化需氧量(mg/L)

    監測年月

    測站

    夏季

    HIJMN

    82/10 84/9 85/10 89/9 90/10 91/10 92/10 93/11 94/10 95/11 96/10H

    J

    N0

    0.5

    1

    1.5

    2

    生化需氧量(mg/L)

    監測年月測站

    秋季

    HIJMN

    85/2 85/12 87/12 88/2 89/1 89/12 90/2 91/1 92/1 93/2 94/1 95/1 97/1H

    J

    N0

    0.5

    1

    1.5

    2

    生化需氧量(mg/L)

    監測年月

    測站

    冬季

    HIJMN

    圖 11 歷次各季長期監測海水 BOD5 平均值變化圖

    89/4 91/4 92/4 93/5 94/4 95/5 96/4 96/5 97/5 H

    J

    N0.0

    0.5

    1.0

    1.5

    2.0

    2.5

    3.0

    濁度(NTU)

    監測年月

    測站

    春季

    HIJMN

    89/6 90/6 91/6 92/8 93/7 94/7 95/9 96/7 H

    J

    N0.0

    0.5

    1.0

    1.5

    2.0

    2.5

    3.0

    濁度(NTU)

    監測年月

    測站

    夏季

    HIJMN

    89/9 90/10 91/10 92/10 93/11 94/10 95/11 96/10 H

    J

    N0.0

    0.5

    1.0

    1.5

    2.0

    2.5

    3.0

    濁度(NTU)

    監測年月

    測站

    秋季

    HIJMN

    89/12 90/2 91/1 92/1 93/2 94/1 95/1 97/1 H

    J

    N0.0

    0.5

    1.0

    1.5

    2.0

    2.5

    3.0

    濁度(NTU)

    監測年月

    測站

    冬季

    HIJMN

    圖 12 歷次各季長期監測海水濁度平均值變化圖

  • 40 味精醱酵母液藉由海洋棄置手段輔助達成完全資源化歷程回顧

    91/4 92/4 93/5 94/4 95/5 96/4 96/5 97/5 H

    J

    N0

    20

    40

    60

    80

    100

    硝酸鹽(μg/L)

    監測年月

    測站

    春季

    HIJMN

    91/6 92/8 93/7 94/7 95/9 96/7 H

    J

    N0

    20

    40

    60

    80

    100

    硝酸鹽(μg/L)

    監測年月

    測站

    夏季

    HIJMN

    91/10 92/10 93/11 94/10 95/11 96/10 H

    J

    N0

    20

    40

    60

    80

    100

    硝酸鹽(μg/L)

    監測年月

    測站

    秋季

    HIJMN

    91/1 92/1 93/2 94/1 95/1 97/1 H

    J

    N0

    20

    40

    60

    80

    100

    硝酸鹽(μg/L)

    監測年月

    測站

    冬季

    HIJMN

    圖 13 歷次各季長期監測海水硝酸鹽平均值變化圖

    89/4 91/4 92/4 93/5 94/4 95/5 96/4 96/5 97/5H

    J

    N0.0

    0.5

    1.0

    1.5

    2.0

    葉綠素甲(μg/L)

    監測年月

    測站

    春季

    HIJMN

    89/6 90/6 91/6 92/8 93/7 94/7 95/9 96/7 H

    J

    N0.0

    0.5

    1.0

    1.5

    2.0

    葉綠素甲(μg/L)

    監測年月

    測站

    夏季

    HIJMN

    89/9 90/10 91/10 92/10 93/11 94/10 95/11 96/10 H

    J

    N0.0

    0.5

    1.0

    1.5

    2.0

    葉綠素甲(μg/L)

    監測年月

    測站

    秋季

    HIJMN

    89/12 90/2 91/1 92/1 93/2 94/1 95/1 97/1 H

    J

    N0

    0.5

    1

    1.5

    2

    葉綠素甲(μg/L)

    監測年月

    測站

    冬季

    HIJMN

    圖 14 歷次各季長期監測海水葉綠素甲平均值變化圖

  • 工業污染防治 第 109 期(June 2009) 41

    2. 海洋生物

    植物性浮游生物細胞數平均含量,以矽藻及藍綠藻為優勢種。自 82 年至

    97 年,歷年總平均細胞數含量與季節性變化上,以春季較高、冬季最低,圖 15

    與圖 16 分別為平均細胞數含量變動趨勢與變動分析。在種類組成上,在高含量

    的 5、6 月份矽藻及藍綠藻均曾經成為優勢種類,但較低含量的 1、2 月則以矽

    藻出現的數量較多;植物性浮游生物密度含量高低變化主要屬於生物間的食物

    攝食關聯現象 [1、 6、 12]。

    動物性浮游生物個體量季節性變化,水平及垂直採樣均以夏季含量較高,春

    季含量較低,個體量變動趨勢與變動分析如圖 17 與圖 18。種類組成均以橈腳類占

    較多比率。此外動物性浮游生物優勢種類的密度含量比率於民國 89 年 1、4 及 6

    月較低,應為尾蟲類、毛顎類及水母類大量出現所造成,優勢種類的密度含量並未

    大量減少。

    圖中橫線為全期的平均含量

    圖 15 植物性浮游生物平均細胞數含量變動趨勢圖

    浮游植物

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    700

    800

    82/0

    7

    83/0

    3

    84/0

    9

    85/1

    0

    86/0

    4

    87/0

    2

    87/0

    5

    87/1

    2

    88/0

    5

    89/0

    1

    89/0

    6

    89/1

    2

    90/0

    6

    91/0

    1

    91/0

    6-E

    L

    92/0

    1-E

    L

    92/0

    8

    93/0

    2

    93/0

    7

    94/0

    1

    94/0

    7

    95/0

    1

    95/0

    9

    96/0

    2

    96/0

    7

    97/0

    1

    月份

    細胞

    數含

    量 (

    102

    cell

    s./L

    )

  • 42 味精醱酵母液藉由海洋棄置手段輔助達成完全資源化歷程回顧

    浮游植物-總數

    0.5

    1.0

    1.5

    2.0

    2.5

    3.0

    3.5

    82/0

    7

    83/0

    3

    84/0

    9

    85/1

    0

    86/0

    4

    87/0

    2

    87/0

    5

    87/1

    2

    88/0

    5

    89/0

    1

    89/0

    6

    89/1

    2

    90/0

    6

    91/0

    1

    91/0

    6

    92/0

    1

    92/0

    8

    93/0

    2

    93/0

    7

    94/0

    1

    94/0

    7

    95/0

    1

    95/0

    9

    96/0

    2

    96/0

    7

    97/0

    1

    調查月份

    Log

    (密度

    ,x100

    cells/

    L)

    R+2SD

    R-2SD

    R

    圖 16 植物性浮游生物變動性分析

    浮游動物-垂直採樣

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    700

    800

    900

    82/0

    7

    83/0

    3

    84/0

    9

    85/1

    0

    86/0

    4

    87/0

    2

    87/0

    5

    87/1

    2

    88/0

    5

    89/0

    1

    89/0

    6

    89/1

    2

    90/0

    6

    91/0

    1

    91/

    06-E

    L

    92/

    01-E

    L

    92/0

    8

    93/0

    2

    93/0

    7

    94/0

    1

    94/0

    7

    95/0

    1

    95/0

    9

    96/0

    2

    96/0

    7

    97/0

    1

    個體

    數含

    量 (

    103

    ind.

    /100

    0m

    3 )

    浮游動物-水平採樣

    0

    50

    100

    150

    200

    250

    300

    350

    82/0

    7

    83/0

    3

    84/0

    9

    85/1

    0

    86/0

    4

    87/0

    2

    87/0

    5

    87/1

    2

    88/0

    5

    89/0

    1

    89/0

    6

    89/1

    2

    90/0

    6

    91/0

    1

    91/0

    6-E

    L

    92/0

    1-E

    L

    92/0

    8

    93/0

    2

    93/0

    7

    94/0

    1

    94/0

    7

    95/0

    1

    95/0

    9

    96/0

    2

    96/0

    7

    97/0

    1

    月份

    個體

    數含

    量 (

    103

    ind./1

    000m

    3 )

    註:圖中橫線為全期的平均含量

    圖 17 動物性浮游生物個體量變動趨勢圖

  • 工業污染防治 第 109 期(June 2009) 43

    浮游動物-垂直採樣

    0.5

    1.0

    1.5

    2.0

    2.5

    3.0

    82/0

    7

    83/0

    3

    84/0

    9

    85/1

    0

    86/0

    4

    87/0

    2

    87/0

    5

    87/1

    2

    88/0

    5

    89/0

    1

    89/0

    6

    89/1

    2

    90/0

    6

    91/0

    1

    91/0

    6

    92/0

    1

    92/0

    8

    93/0

    2

    93/0

    7

    94/0

    1

    94/0

    7

    95/0

    1

    95/0

    9

    96/0

    2

    96/0

    7

    97/0

    1

    調查月份

    Log(

    個體

    量,1

    03in

    d./1

    03m

    3 )

    R+2SD

    R-2SD

    R

    浮游動物-水平採樣

    0.0

    0.5

    1.0

    1.5

    2.0

    2.5

    3.0

    82/0

    7

    83/0

    3

    84/0

    9

    85/1

    0

    86/0

    4

    87/0

    2

    87/0

    5

    87/1

    2

    88/0

    5

    89/0

    1

    89/0

    6

    89/1

    2

    90/0

    6

    91/0

    1

    91/0

    6

    92/0

    1

    92/0

    8

    93/0

    2

    93/0

    7

    94/0

    1

    94/0

    7

    95/0

    1

    95/0

    9

    96/0

    2

    96/0

    7

    97/0

    1

    調查月份

    Log(

    個體

    量,1

    03in

    d./1

    03m

    3 ) R+2SD

    R-2SD

    R

    圖 18 動物性浮游生物變動性分析

    魚卵密度含量變動,水平與垂直含量全期平均 277 與 283 個 /1,000m3;仔稚魚

    密度含量變動,水平與垂直含量全期平均 84 與 235 尾 /1,000m3。密度含量 95 年起

    出現較低量,季節變動多以夏季含量較高,冬季含量較低。統計資料如圖 19 與圖

    20。

  • 44 味精醱酵母液藉由海洋棄置手段輔助達成完全資源化歷程回顧

    魚卵--水平採樣

    0

    1000

    2000

    3000

    4000

    5000

    6000

    82/0

    7

    83/0

    3

    84/0

    9

    85/1

    0

    86/0

    4

    87/0

    2

    87/0

    5

    87/1

    2

    88/0

    5

    89/0

    1

    89/0

    6

    89/1

    2

    90/0

    6

    91/0

    1

    91/0

    6-E

    L

    92/0

    1-E

    L

    92/0

    8

    93/0

    2

    93/0

    7

    94/0

    1

    94/0

    7

    95/0

    1

    95/0

    9

    96/0

    2

    96/0

    7

    97/0

    1

    月份

    密度

    含量

    (個

    /1000m

    3 )

    魚卵--垂直採樣

    0

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000

    3500

    4000

    4500

    82/

    07

    83/

    03

    84/

    09

    85/

    10

    86/

    04

    87/

    02

    87/

    05

    87/

    12

    88/

    05

    89/

    01

    89/

    06

    89/

    12

    90/

    06

    91/

    01

    91/0

    6-E

    L

    92/0

    1-E

    L

    92/

    08

    93/

    02

    93/

    07

    94/

    01

    94/

    07

    95/

    01

    95/

    09

    96/

    02

    96/

    07

    97/

    01

    密度

    含量

    (個

    /1000m

    3 )

    圖 19 魚卵個體量變動趨勢圖

    0

    50

    100

    150

    200

    250

    300

    350

    400

    450

    500

    82/0

    7

    83/0

    3

    84/0

    9

    85/1

    0

    86/0

    4

    87/0

    2

    87/0

    5

    87/1

    2

    88/0

    5

    89/0

    1

    89/0

    6

    89/1

    2

    90/0

    6

    91/0

    1

    91/0

    6-E

    L

    92/0

    1-E

    L

    92/0

    8

    93/0

    2

    93/0

    7

    94/0

    1

    94/0

    7

    95/0

    1

    95/0

    9

    96/0

    2

    96/0

    7

    97/0

    1

    密度

    含量

    (尾

    /100

    0m3 )

    仔稚魚--水平採樣

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    700

    800

    900

    1000

    82/0

    7

    83/0

    3

    84/0

    9

    85/1

    0

    86/0

    4

    87/0

    2

    87/0

    5

    87/1

    2

    88/0

    5

    89/0

    1

    89/0

    6

    89/1

    2

    90/0

    6

    91/0

    1

    91/0

    6-E

    L

    92/0

    1-E

    L

    92/0

    8

    93/0

    2

    93/0

    7

    94/0

    1

    94/0

    7

    95/0

    1

    95/0

    9

    96/0

    2

    96/0

    7

    97/0

    1

    密度

    含量

    (尾

    /100

    0m3 )

    仔稚魚--垂直採樣

    圖 20 仔稚魚數量變動趨勢圖

  • 工業污染防治 第 109 期(June 2009) 45

    3. 漁業資源

    旗魚為台東海域之重要經濟魚種,包括劍旗魚、黑皮旗魚、紅肉旗魚、白

    皮旗魚及雨傘旗魚等種類。歷經 89 年至 96 年連續 7 年調查,漁獲產量變動如

    圖 21。此外;亦長期觀察台灣地區及東部地區沿岸定置網與重要經濟鬼頭刀漁

    獲量統計分析如圖 22 與圖 23。台東海域長年漁獲量變動趨勢與大環境互相比較

    結果並無差異。

    0

    50

    100

    150

    200

    250

    300

    89年

    1月 4月 7月 10月

    90年

    1月 3月

    90年

    6月 9月

    90年

    12月 3月

    91年

    6月

    91年

    9月

    91年

    12月 3月

    92年

    6月

    92年

    9月

    92年

    12月 3月

    93年

    6月

    93年

    9月

    93年

    12月 3月

    94年

    6月

    94年

    9月

    94年

    12月 3月

    95年

    6月

    95年

    9月

    95年

    12月

    96年

    3月

    96年

    6月

    漁獲

    量(公

    噸)

    黑皮旗魚 白皮旗魚 雨傘旗魚

    圖 21 89 年至 96 年連續 7 年台東旗魚漁獲量變動趨勢圖

    02000400060008000

    1000012000140001600018000

    79年 80 81 82 83 84 85 86

    87

    88

    89

    90

    91

    聖嬰結

    -92

    93

    94

    95年

    漁獲量(公噸

    ) 台灣地區

    宜蘭縣

    台東縣

    花蓮縣

    圖 22 歷年台灣地區與東部三縣沿岸定置網漁業漁獲量比較

  • 46 味精醱酵母液藉由海洋棄置手段輔助達成完全資源化歷程回顧

    0

    2000

    4000

    6000

    8000

    10000

    12000

    14000

    16000

    1800079

    年 80 81 82 83 84 85 86

    87

    88

    89

    90

    91

    聖嬰

    結-9

    2

    93

    94

    95年

    漁獲

    量(公

    噸) 台灣地區

    宜蘭縣

    花蓮縣

    台東縣

    屏東縣

    圖 23 歷年台灣地區與東部三縣及屏東縣鬼頭刀漁獲量比較

    六、參考文獻

    1.台灣區味精工業同業公會、泰興工程顧問股份有限公司,味精醱酵母液海洋棄

    置環境監測工作總結報告(自民國81年10月至90年10月),民國91年4月。

    2.楊榮芳、李邦淦,製糖副產品及味精工廠醱酵廢液作為部份飼料對生長肥育豬

    發育及飼料利用率之影響,畜產研究,第15卷1期,p9~16,民國71年。

    3.台灣區胺基酸工業同業公會暨會屬之會員廠,味精醱酵母液海洋棄置申請許可

    文件(定稿本),民國95年12月。

    4.郭廷瑜、張守中、白書禎,台灣蘭嶼間醱酵廢液海拋即時監測之研究,工業污

    染防治,第67期,p177~p190,民國87年7月。

    5.吳銘興,味精醱酵母液資源化推廣進度簡報,民國97年4月22日。

    6.台灣區胺基酸工業同業公會(原台灣區味精工業同業公會),味精醱酵母液海洋棄

    置環境監測工作,自民國81年10月至97年7月各季監測報告。

    7.陳乃智、沈堯堅、鄭普仁,廢棄物海拋的現況與展望,工業污染防治,第51期,

    p125~p135,民國83年7月。

    8.Stronger Rules to Govern Dumping of Wastes at Sea LONDON, UK, March 10,

    2006 (ENS),http://www.londonconvention.org/。

    9.莫聞、李育琴,「新海洋公約上路 嚴格規範海拋」報導、因應倫敦公約環保署

  • 工業污染防治 第 109 期(June 2009) 47

    修訂海拋廢棄物分類規定報導,民國95年3月14日與民國95年11月2日,台灣環

    境資訊中心。

    10.環保法規查詢系統,http://ivy3.epa.gov.tw/epalaw/index.aspx,民國97年12月17

    日,中華民國行政院環境保護署。

    11.味王股份有限公司、味全食品工業股份有限公司、東海醱酵工業股份有限公司

    與冠軍股份有限公司,味精醱酵母液海洋棄置對海洋生態影響評估報告及監測

    計畫書,p6-1~6-16,民國80年11月。

    12.黃哲崇,味精醱酵母液海洋棄置監督小組第十次會議海域生態監測簡報資料,

    97年4月22日。

  • 工業污染防治 第 109 期(June 2009) 49

    廢水處理技術

    薄膜生物反應器(MBR)於廢水處理 之技術評析

    范姜仁茂*、莊連春**、曾迪華***、廖述良***、

    游勝傑****、梁德明*****

    摘 要

    薄膜生物反應器結合活性污泥程序與薄膜科技,為近年新興的廢水處理及回

    收技術。本文主要從薄膜生物反應器原理及分類為出發點,彙整現階段的研究與應

    用現況、重要的效能與薄膜積垢影響因子,探討後續相關研究需求,期能對國內未

    來之研發、操作或應用面,提供適切之參考方向。

    【關鍵字】薄膜生物反應器、薄膜積垢、生物膠羽、臨界通量

    *國立中央大學環境工程研究所 博士班研究生

    **萬能科技大學環境工程系 教授

    ***國立中央大學環境工程研究所 教授

    ****中原大學生物環境工程學系 副教授

    *****工業技術研究院能源與環境研究所 研究員

  • 50 薄膜生物反應器於廢水處理之技術評析

    一、前 言

    傳統活性污泥程序相較於物化程序,一直都保有經濟性的優點。然而,傳統

    活性污泥程序存在處理水質受膠羽沉澱性質影響和污泥流失的缺點,更重要的是,

    隨著廢水組成的多樣化,及對放流水質影響生態環境與人體健康的重視,在 BOD、

    COD 的