2013/12/06 廢水使用微生物製劑的效益
 
  廢水使用微生物製劑的效益
 

台灣傳統之水質管制項目包含如生化需氧量、化學需氧量、懸浮固體等處理標的,然而隨著隨著工業多元性發展,生產製程及使用原物料眾多,廢水特性日益繁雜,因此在法規管制逐漸地納入其他水質監測項目,如106年將啟動的30ppm新舊廠氨氮管制規範。國內產業具氨氮污染潛勢事業諸多,如都會區污水系統、畜牧業廢水、肥料廠廢水、紡織業廢水、電子業廢水。依據環保署調查數據顯示,我國2012年氨氮排放總量約為162,157 kg/day,工業廢水氨氮排放量為47,667 kg/day,佔總排放量29.2%,僅次於生活污水46.9% (表一.) 。

表一. 我國101年氨氮排放量一覽表

排放類型氨氮排放量 (kg/day)百分比 (%)
生活污水 (已納管)13,6118.3
生活污水 (未納管)62,90938.6
畜牧業 (申報)16,32310.0
畜牧業 (未申報)22,50413.8
工業廢水47,66729.2
總計162,157100

過多含氮物質進入環境中,將造成環境衝擊。氮在廢水中以分子態氮、有機態氮、氨態氮、硝態氮、亞硝態氮、硫氰化物和氰化物等多種形式存在,而氨氮是最主要的存在形式之一。當氨氮排入水體後,直接或間接引起許多危害,如:過多含氮物質進入水體中,易造成富營養水體,使水中藻類及其他微生物大量生長而形成優養化,將使自來水處理廠運行困難,造成飲用水的品質降低,嚴重時會使水中溶氧下降,魚類大量死亡,甚至會導致湖泊的死亡;水消毒和工業水資源回收利用時,水中氨氮會造成氧殺菌處理過程中之氯使用量;對某些金屬,特別是對銅具有腐蝕性;當水資源再利用時,水中氨氮可以促進輸水管道和用水設備中微生物的繁殖,形成生物垢,堵塞管道和用水設備,並影響換熱效率。為降低氨氮對環境之衝擊及滿足公眾不斷提高的環境品質要求,歐美各國對於氨氮之管制已有對應之相關法規,台灣亦於106年開始對氨氮制訂相關排放標準 (表二.) ,因此除氮處理技術已成為水污染控制工程領域研究的重點。

表二. 科學工業園區污水下水道系統放流水標準

管制項目排放限值 (mg/L)施行時間限定區域新設/既設限制
NH3-N10(原限值)發佈日起水源水質保護區內
20發佈日起水源水質保護區外新設廠
75自102年7月1日起水源水質保護區外既設廠
自104年1月1日起水源水質保護區外涉及工程等改善,如於102年3月31日前提出放流水污染物削減管理計畫,得延後實施
30自106年1月1日起水源水質保護區外既設廠

工業廢水中氨氮大多來自有機質或含氮化學藥品,對於廢水中含氮物質之處理技術亦趨於純熟,新技術亦不斷演進及普及,但相關處理模式不外乎為物理法 (氣提法、離子交換法、逆滲透法、電透析法) 與化學法 (氯系的氧化劑,如Cl2、NaOCl)。雖然物理法與化學法建設費與管理費用相對便宜、程序簡單、且可去除高濃度含氨態氮之廢水,但相對上衍伸出不少問題,如處理設備管線氨氣逸出,造成二次公害、水垢產生腐蝕管路、低溫下效能降低、管理費用高昂、亦可能生成有害致癌物「氯胺」。另外處理過程中所產生的高濃度酸廢液亦是一大問題,且目前國內並無合法相關回收處理業者,因此後續處理成本難以估算。

微生物對於含氮廢水的處理已在許多文獻中出現,處理原理為,利用污廢水中培養適當之微生物,藉由微生物之代謝作用將氨氮去除。其代謝步驟經由亞硝酸菌與硝酸菌(AOB或NOB)氧化成硝酸氮,後由脫氮菌將硝酸氮還原成氮氣釋放回大氣層中將之去除。目前文獻中已發現之亞硝酸菌與硝酸菌包含有Nitrosomonas、Nitrosococcus、Nitrosopira、Nitrosovibrio、Nitrosolobus、Nitrospira、Nitrospina、Nitrococcus、Nitrocystis等;脫氮菌則有Pseudomonus、Alcaligenes、Paracoccus、Thiobacillus等,且目前有一些國際期刊已發表出含氮廢水之微生物處理應用。微生物處理法其優點為無後續化學衍生物處理費用、效率高、專一性與系統穩定、操作容易、成本較低及持續降解水中氨氮物質。因此生物技術比起物理化學程序處理氨氮廢水被認定為環境友善且較具經濟規模。

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