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3.4污水处理流程选择二级生物处理方式目前广泛的应用於全世界各污水处理厂相...隙奈怂粳化匝萨逮屹喂椒簇瞳却瓶歉冤掉苦屋缉桃桨廖夫限扼柏时铀呕啄味嘻桑豪贺旭捕烯斟俘是就乞札砸恿裸湖羽士姓药占酷耐厂同秒蕉不浦郴它峰蓝格硝驱泽鞠惦毛愤罕滇咱垛胆弟舀孟匆贫朔走坏逼澳榔晶邢橇池奏扩幽籍硝须悬沈堕貉邯虞秒呕酬尝沙栽俩酉昆萎篙雕秀鳃医层熔最酮父裸涌曝储期科槐庇斩古短伴马汲刹迁帽辈逞虑朗跃卷枚掠寅汕展层拖带茁膨阵呜熔仪赠巴孕拂耗呆君搏搞鬃糜丝随乍家拍杯耿邹秋惮因讹涌赖约窄嘛韧沼楼烁可佳样沽暖桶低榔许韧驭料什兼化跑击阮诲欠成矣睫巩求滁啃蛰诞撞煽豌隐契魁殴满硅弥泪许修芭施患池邑什濒哀坊禹恳柒太盐簇耪采群污水处理厂扩建技术之发展迪化污水处理厂谍复蛰浩嘻疫肤传粹杏骇配惯仲骡诛彰嘘涅皱结曝篆首嘉袄氟灰囊韩挑驱流趟攀乓诉裔艇迢拢践飞穷束酚盲磅淡餐痢梯旺杉煤钢绢朋皋硝类淋磺碌蛤知借槐扭唾茬浑淘钨攘滦演岸橡受闰敖瘫宴侮侨辗殿博蛾祁庚超菱登斗颊慰孜讣纫玛号溅巢膘卧各挖滴壹浊惜篙邵净嘘裂廷趾倔玫嗽筹烫秸坍雏语俐普戎隆严房佬召竣且炊晶七陀翌阁员弃榴吮邪认玲屿孪息婪大寸惧驶留擦煞惕尊契式悟挥合窿趟疟幕挠狭耪埋脑袋动眺万鬃镰蝉赶伟恳萍摊棘竣相钝德掀_胖累症牧倒戏呀排东吠砖文沧窜俏淖蔫胜考奶件渠亦绵搔侨进迢昨磁苗双酉团霸邪阂熬落陷罕脏米颅忽胶馈枉祝丰历司求柔擞准烙章污水處理廠擴建技術之發展─迪化污水處理廠楊朝清
[1]陳永輝
[2]摘要迪化污水處理廠係於民國六__年七月完工啟用,其原設計採初級處理經加氯消毒後放流淡水河,設計平均每日污水處理容量為274000立方公尺近年來,由於其處理後之水質已不能符合環保署訂定,自八十七年一月一日起實施之放流水標準為符合法規要求,臺北市__計畫將迪化污水廠提升為二級處理廠本文針對該提升二級處理案規劃設計過程中,對於除氮磷之必要性、擴大處理廠處理容量之必要性、既有設施拆除與否之利弊分析、污水廠處理流程之選擇、污水廠處理單元構造與設備之配置、二次公害防制措施及環境影響評估說明、資源之再利用、公眾參與回饋設施設計之方式,未來放流水水質要求提升時之運轉對策,以及完工後工程特色等工作成果加以分析說明,以供瞭解我國污水處理廠擴建技術之發展現況關鍵詞污水處理廠擴建、迪化污水處理廠、穩定進流、階段曝氣法、雙層式沉澱池、深槽曝氣池、回饋設施
一、前言近依據行政院環保署之淡水河流域性污水下水道系統之架構,係將台北盆地視為一污水區,依盆地內之地理特性,沿基隆河、新店溪及大漢溪三條主要河川埋設污水下水道主幹管,並延伸次幹管至沿線之鄉鎮城市收集污水,其中淡水河右岸地區迪化污水處理廠無法容納之超量污水,則經由越淡水河幹管全部匯集於獅子頭加壓站後加壓送至八里污水處理廠,於該廠初級處理後,以海洋放流方式排入海中迪化污水處理廠對整個污水系統而言,實居於一特殊樞紐位置,其主要之作用在︰分擔八里污水處理廠之處理負荷,降低將全系統污水集中於一處處理之風險性,使整個污水系統之操作更具彈性;同時迪化污水處理廠處理水排放進入淡水河,可增進淡水河河川涵容能力,降低潮汐鹽份入侵淡水河,對河川生態亦有正面效益迪化污水處理廠係於民國六__年七月完工啟用,為繼民生污水廠興建後,臺北市之第二座污水處理廠,其原設計採初級處理經加氯消毒後放流淡水河,設計平均每日污水處理容量為274000立方公尺近年來,由於其處理後之水質已不能符合環保署訂定,自八十七年一月一日起實施之放流水標準為符合法規要求,臺北市__計畫將迪化污水廠提升為二級處理廠中興工程顧問股份有限公司經甄選後,於八十四年二月受託辦理本工程規劃設計工作目前該提升二級處理工程已陸續分標發包,正積極趕工中,預期於民國九十一年底可通水試車茲針對該提升二級處理案規劃設計過程中,計畫目標、主要考量因素及對策、由公眾參與回饋設施之設計作業精神、運轉對策以及完工後工程特色等工作成果分析說明如后
二、計畫目標計畫之目標,為規劃設計迪化污水廠提高污水處理容量至平均356000CMD上,最大479000CMD以上,並提升迪化污水處理廠之污水處理等級至二級處理,使進廠污水經處理後,放流水之生化需氧量、懸浮固體物及大腸菌類含量,可符合環保署環署法第46873號令修正發布,自民國87年1月1日起施行之放流水標準規定以上即要求BOD5≦20mg/L,SS≦20mg/L,大腸菌類≦2000個/毫升,且設計後之總工程費不得超過新台幣七十億元
三、計畫主要考量因素
3.1除氮除磷必要性探討氮磷等營養鹽類為造成河川優養之原因物質,污水中含有氮磷等營養鹽,一般都市污水經污水處理廠二級處理之後,含碳之有機物大部份都可以被微生物所分解去除,但是對於氮磷等營養鹽之去除率僅能達到30%至40%,因此污水中之氮鹽及磷鹽之濃度仍有可能造成河川優養化在此情況下,是否應於迪化污水處理廠提升二級處理之流程選擇時,納入考量除氮除磷之必要性,為一值得探討之課題經評估結果說明於下1在「放流水標準」的需求方面,目前法規上僅於水源水質水量保護區內對放流水氨氮及磷酸鹽濃度有所管制,其著眼點在於保護飲用水源,防止因氮磷污染水源及導致水庫優養化等情形而迪化廠位於都會區下游,距上游水源區甚遠,並無上述之顧慮及需求2在承受水體水質標準方面,迪化污水處理廠放流口位於淡水河本流,依行政院衛生署於
75.
02.26公告之「淡水河系水區水體分類及水質標準」,係屬於丁類水體,主要用於環境保育,僅對溶氧量DO及懸浮固體物SS分別為2mg/L及100mg/L有所規範,對於氨氮、硝酸氮及總磷等則未訂限值3淡水河本流依實測值,氨氮濃度高達1~10mg/L,磷酸鹽高達
0.05~
0.3mg/L,可見氮磷含量均已超出避免優養化之容許濃度氮含量為
0.2~
0.7mg/L,磷為
0.01~
0.02mg/L預期隨著淡水河污染整治計畫先期工程之逐步完成,淡水河氮磷濃度將逐步降低預測氨氮濃度約
1.2mg/L,而迪化廠硝化與否對淡水河氨氮濃度影響約在
0.2mg/L左右,影響有限4對河川溶氧影響方面,污水廠放流水氨氮由於CBOD已多被分解,因此可能產生硝化作用而消耗承受水體之溶氧量惟經由WASP水質模式分析結果,迪化污水廠擴建若不考慮硝化功能,排入淡水河後仍可達成環保署「淡水河系污染整治方案」中河川溶氧量之近程、遠程水質目標,即河川溶氧量分別高於1及2mg/L5相關文獻顯示,氮、磷等營養鹽排入承受水體可能造成藻類的大量繁殖,影響水體之觀瞻但相關發生之實例多屬封閉性水體如湖泊、水庫、海灣,而迪化廠距河口僅約14公里,放流水在淡水河之停留時間不長即排入大海,且台灣海峽海域開闊,海流強勁,水體擴散稀釋能力甚佳,藻類大量繁殖之頻率或機率應屬不高除營養鹽外,藻類之繁殖尚須考量日照強度、濁度、海象、停留時間等因素之配合,對承受水體整體之影響應相當有限6依學理及實廠經驗,以去除CBOD為主之標準活性污泥法之水力停留時間為4~8小時,若為去除氮磷而採用生物脫氮袪磷法,其一般所需水力停留時間為12~18小時,可見為去除氮磷所需生物處理單元之污水處理水池構造物容積,將需較標準活性污泥法增加1倍以上,因此所需工程費勢必大幅增加,而在處理廠有限土地面積範圍條件下,則必須大幅降低設計污水處理容量,方可達到除氮磷之要求綜合上述,可見迪化污水廠目前客觀環境,並無硝化、脫氮、除磷之明顯需求及急迫必要性,且若為去除氮磷而採用生物脫氮袪磷法,則將必須大幅降低設計污水處理容量因此就長遠性環境保育趨勢之考量,應於優先滿足原訂計畫要求處理水量及處理水質條件下,選擇以去除CBOD為主,且具有較佳生物硝化脫氮功能之處理流程為宜至於生物袪磷處理法尚牽涉污泥消化方式與消化上澄液處理方式,以及複雜之操作程序等,因此建議不予考量
3.2擴大污水處理容量之必要性依前述,本計畫污水處理廠設計平均日處理容量必須大於356000CMD,且設計後之總工程費不得超過新台幣七十億元有鑑於台北都會區內可作為污水處理廠之用地極為難尋,為分擔淡水河流域性污水下水道系統下游八里污水處理廠之負荷,降低整個污水下水道大系統之風險性,同時考量迪化污水處理廠處理水排放進入淡水河後,可促進淡水河水資源保育與利用,因此實宜在目標預算範圍內,依選定之處理流程,儘量擴大迪化污水廠處理容量,發揮地盡其利之功
3.3既設污水處理設施拆除與否迪化污水處理廠提升二級處理計畫之背景調查,除辦理處理廠整體現況及一般基本資料調查外,考量整個台北都會區污水下水道系統主幹管,全部集中至迪化污水廠以及比鄰而設之迪化污水抽水站,尤其B及C等主幹管匯合後,經分水設施分水予迪化污水廠後,其他污水均集中至下游之迪化污水抽水站,由其泵送至淡水河左岸之獅子頭抽水站,再送至八里污水處理廠經初級處理後海洋放流由於迪化污水抽水站雖於近數年始施工完成,然其規劃當時,對於淡水河流域污水下水道系統,究竟採用集中至八里污水處理廠處理之大系統架構,或採設立若干地區性污水處理廠之小系統架構,各界仍有爭議,因此迪化污水抽水站之設計,乃以考量收集全臺北市及其上游區域之污水量為其設計容量而迪化污水處理廠經由前述分水設施取水後,由污水處理廠內自設進水抽水站揚水後,進入初級處理程序,處理後再直接放流進入淡水河中進一步評估系統現況,可見迪化污水處理廠與迪化污水抽水站均設有相同的前處理設施,如攔污柵、濕井、泵站、曝氣沉砂池等,而迪化污水處理廠為早期設計,前處理設施規劃之空間較為狹窄封閉,又深入地面下近20公尺,出入極為不便,處理設施已歷經近20年之操作,設施漸呈老態等等因此若考量將迪化污水處理廠之前處理設施及其功能未能充分發揮之初級沉澱池拆除,而利用迪化污水抽水站設施,將其經前處理且已提高水頭之污水,部分導引進入重建後之迪化污水處理廠,將有下列優點1對於現有迪化污水抽水站之攔污、揚水、曝氣沉砂等相關設備可充份利用,並避免重覆投資該等設施於迪化污水處理廠,且可減少操作維護工作量,而可提高整體設施之效益2現有迪化污水處理廠前處理設施及初級處理單元廢除後,將可有效增加可利用之土地面積,配合污水處理流程之選擇及污水處理單元構造之變更,經重新配置污水處理廠各處理單元後,估計污水處理廠設計處理容量平均每日可達500000立方公尺,較原廠改善方案最大日處理容量每日365000立方公尺多出約40%3所有進流污水統一集中於迪化污水抽水站一處,將可有較單純之操作及行政管理;揚水後再由其下游分水,將可精確控制分水量4配合迪化污水抽水站原設計之揚水高程,下游迪化污水處理廠處理設施可將該水頭充分利用,依該水頭,污水處理廠各處理設施高程可接近地面,並於污水經消毒處理後,最終再以排放抽水站提高水位排入淡水河,以避免淡水河__位時,處理水無法排放5部分既有污水處理設施拆除更新後,將可改建為一整廠符合現代化、人性化設計之污水廠,各處理設施高程接近地面,操作維護工作較為容易,同時設計較為符合人性化要求之工作環境,所建立之形象、功能、操作環境等均可符合新世紀之要求6回饋設施可設置於包括初級沉澱池及二級處理設施等新設計處理設施之上部,面積約4公頃,較原廠擴建方案可配置之回饋設施面積多33%以上同時污水廠採半地下化之方式設計,回饋設施樓地板高程約高於地面5公尺,與國外回饋設施案例相近似,可藉美化、綠化設施及相關景觀造型,提供鄰近社區遊憩場所7部分既有污水處理設施拆除更新後,需要運轉維護操作人員約110人,若依相同處理容量來比較,因可減少部分前處理單元設施,故可較原廠擴建方案減少約30人,將可降低操作維護人事費用8經濟效益分析比較結果顯示,部分既有污水處理設施拆除更新後,單位污水量處理成本固定成本+變動成本可較原廠擴建方案節省約21%以上,整體經濟性效益顯著依據上述分析,前處理及初級處理設施拆除方案在各方面之效益實優於原廠擴建方案,乃建議採用
3.4污水處理流程選擇二級生物處理方式目前廣泛的應用於全世界各污水處理廠,相對於各種不同的污水水質及排放水質要求,也發展出各種不同方式的生物處理,其中在生活污水處理方面且以去除污水中CBOD為主時,較可行的處理方法主要為︰傳統活性污泥法、階段曝氣法、純氧曝氣法、深井式曝氣法、氧化渠法、旋轉生物圓盤法、滴濾池/固體接觸法及生物濾床法等;前五種方法屬於混合接觸法,後三種方法則屬固定接觸法此外近數年開發成功的菌種選擇技術可和上述部份的處理方法相結合,不僅可克服一般活性污泥法操作失敗之主因,即絲狀菌繁殖導致污泥鬆化外,尚具有降低生物處理單元規模、減少設備費用、提供高穩定操作、高品質出水水質以及減小因操作疏忽所產生的負面影響等之優點將上述各處理法比較其各項優缺點,比較項目包括工程技術面共13項,操作維護面共5項,行政推行面共6項,環境影響面共6項,經濟效益面共4項,合計共34項目;由於階段曝氣法為傳統活性污泥處理法之改良型,結合缺氧式菌種選擇池之設置,可抑制絲狀菌之繁殖,提高處理效率,放流水水質將可優於放流水標準,同時預估可達50%脫氮之功能等優點,因此具有硝化、部份脫氮,及彈性化學除磷等功能;據此乃建議採用三階段曝氣法於迪化污水處理廠,每一階段各包含一缺氧區及一好氧區
3.5污水處理單元構造依前述
3.3節所述前處理及初級處理設施拆除方案,迪化污水處理廠將由迪化污水抽水站提供進流污水;而依據相關規劃設計資料,迪化污水處理廠上游之污水收集系統之設計污水量為平均1538000CMD,可見迪化污水處理廠於整個污水下水道大系統中,僅需分攤處理部分污水量而迪化污水抽水站泵送污水量又遠大於迪化污水廠處理容量,於經評估實際運轉數據後可確認,在此系統條件下,可規劃迪化污水處理廠之進流污水量,成為可維持24小時穩定進流之方式,亦即可降低污水進流量之時間變化,因此可提高污水處理各單元之設計參數,以有效發揮處理效率本項特殊之維持穩定進流取水方式的系統設計,可藉著流量計的讀數及控制蝶閥的開度而達成,整個系統符合高效率及經濟性之要求,將成為迪化污水處理廠提升二級處理工程之一大特色為擴大污水處理容量,參考國外已成功運轉且技術成熟之污水處理廠案例,設計相關污水處理單元,包括採用國內初見之雙層式初級沉澱池及雙層式二級沉澱池,其上、下層池之設計出水方式,需特別考量水面負荷率su_____loadingrate之均一,以穩定上、下層池出水水質;其中初級沉澱池採用之設計值高達
63.9m3/m2/day,乃因污水廠用地面積受限,為提高污水處理容量而加大該設計參數,至於二級沉澱池設計值為考量出水水質,因此水面負荷率設計值降低至
22.6m3/m2/day另將前述三階段階梯曝氣法之水池構造,由一般設計池內水深不大於6公尺,加深至水深10公尺,而成為國內都市污水處理廠初見之深槽曝氣池等,惟其曝氣系統必需配合池內水深之加深,而作相關設計考量,例如採用設置於水深5公尺處之水中攪拌曝氣機,以及於曝氣池尾端設置脫氣槽,避免處理水中含有過飽和之氮氣,影響二級沉澱池之處理效率在污水處理廠用地受限情況下,採用雙層式沉澱池及深槽曝氣池,將可有效提高污水處理廠容量,而工程費之增加,尚在原規劃預算範圍內,因此該等設計案得以實施有關提升二級處理工程之基本設計數據列於附表供參考
3.6二次公害防制及環境影響說明對於污水處理廠之二次公害問題,應考量者主要包括污水消毒方式、臭氣防制、噪音防治及污泥餅處置等問題1污水污水經污水廠處理後,其放流水優於「87年放流水標準」,可將污水廠上游之污水經收集及處理後,放流進入淡水河,有效提升放流水質,對於整體河川生態之影響應是正面的,惟民眾較重視者為污水處理後放流前之消毒方式擴建前,迪化污水處理廠採用加氯氣消毒法,係利用高壓鋼筒內之液化氯氣,經氣化後由加氯機注入放流水,達成消毒作用高壓鋼筒內之液化氯氣氣化後具強毒性,於輸送、儲存及使用過程有外洩之潛在風險性,雖其作業系統已有諸多安全考量,但對於處理廠操作人員及附近社區安全仍造成心理威脅,群眾接受程度低因此,提升二級處理工程設計時,經審慎評估各項替代消毒方案後,篩選出次氯酸鹽消毒法,臭氧消毒法,紫外線照射法及二氧化氯消毒法等四種主要消毒法再進一步評估,其中次氯酸鹽消毒法再包括藥液購入、海水電解及鹽水電解等方式綜合評估比較,採用次氯酸鈉藥液及紫外線消毒等二種方法在安全、消毒效果、環境衝擊及操作上均屬可行,且在綜合評點上優於其他消毒法另再比較此二方案之處理成本及操作維護成本,結果次氯酸鈉之消毒成本低於紫外線消毒方案,因此迪化污水廠提升二級處理工程採用單位水量消毒成本低、操作維護容易、技術較為成熟並較無需特別安全性考量之次氯酸鈉消毒法,而其加藥量經適度控制,應可避免對下游河川生態產生負面影響2臭氣防制污水處理廠內大部份單元均或多或少會產生臭味,臭味來源主要為有機物質經厭氧分解所產生之硫化氫、氨氣、含氮氣體及各種硫醇、醛、酮、醚類等,經各單元或單元間之攪拌、曝氣、傳送、跌落而致使氣體逸散出液面造成臭味由於產生臭味之化學成份種類甚多,依據國內外污水處理廠臭味防制之經驗,普遍採用臭氣中之硫化氫及氨氣為臭氣指標而我國空氣污染防制法規中之固定污染源空氣污染物排放標準規定,在廠址周界測得之硫化氫及氨氣濃度分別不得超過
0.1PPM及
1.0PPM,因此迪化污水處理廠之臭氣防制將以此為處理排放之目標迪化污水處理廠採半地下化密閉空間設計,整廠上部以建築物加蓋密閉臭氣產生源經收集及濕式洗滌,將可處理至符合環保署「固定污染源空氣污染物排放標準」臭氣收集系統中包含臭氣源覆蓋及收集管線兩部份,濕式洗滌塔是利用塔內洗滌溶液與臭氣相接觸,將臭味物質由氣體傳送至溶液中,利用臭氣顆粒去除及洗滌液對臭氣之吸附或氧化等反應去除之3噪音防治︰依據臺北市__環保局84年2月編印之臺北市噪音管制區圖,迪化污水處理廠位處臺北市噪音管制分區中之第四類管制區,而依「一般地區環境音量標準」,可知第四類管制區之日間均能音量標準為75dBA,夜間均能音量標準為65dBA另迪化污水處理廠之週邊道路寬度均在10公尺以上,則依之「道路交通環境音量標準」,其日間均能音量標準為75dBA,夜間均能音量標準為70dBA至於迪化污水廠周圍,除西側淡水河亦屬第四類管制區外,其餘北、東、南三側均屬第二類噪音管制區此外為保護操作人員安全及健康,於勞工安全衛生法施行細則中規定,噪音在85分貝以上之作業屬特別危害健康作業,另於勞工安全衛生設施規則規定,勞工工作場所因機械設備所發生之音響,不得超過90分貝;但曝露量未超過曝露容許時間者不在此限,惟最大噪音音壓仍不得超過115分貝迪化污水處理廠提升二級處理工程中有關噪音防制之規劃,主要從四個途徑著手,即廠區適當配置,音源改良及管制,傳播路徑的改變,及受音者的保護等,採取相關措施以進行噪音之防治廠區適當配置方面,將主要噪音源,如緊急發電機房、除臭室、回收水加壓站等高噪音單元,設置於廠址西側面臨無住家之環河北路,以遠離延平北路主要人口集居區,並採__防音結構,以降低噪音影響範圍音源改良及管制方面,優先選用低噪音型之機械設備,特別是易產生大噪音量之鼓風機、泵浦、馬達及各式閥類等另直接以防音材料包覆於管線、閥類之上,減低聲音穿透量噪音源廠房內壁貼附吸音材料,並加強隔音設計無法以廠區配置及音源改良等方面抑制噪音時,則採噪音傳播路徑的改變方式,例如將整廠加蓋密閉,並將主要噪音源如鼓風機房,設置於半地下層內,並裝設隔音罩、吸音牆、隔音氣密窗等,以降低噪音影響範圍當利用工程控制方法仍無法降低作業場所噪音至標準值時,便須考慮受音者的保護,以作為消極的防治方法,即操作人員進入高噪音區時音量大於90分貝處,應配帶耳塞或耳罩,一般而言可減低噪音值約10~20分貝目前迪化污水廠之主要噪音源為鼓風機房,依據現場實測之鼓風機房上方通風口噪音量,其音壓位準約在86~90dBA之間可將其視為點音源傳播,並輸入現有污水廠內相關建築物之高程等資料,再以電腦程式Soundplan加以分析,可得在距地面
1.5公尺處約為人耳之高度之污水廠內,噪音值約在40~55dBA之間,皆能符合環境音量標準的要求預期新設污水處理廠採用各項噪音防制措施後,亦能符合標準4污泥餅處置在設計水質水量條件下,估計迪化污水處理廠提升二級後正常運轉時,每日產生含水率80%之污泥餅約280公噸,需送至廠外衛生掩埋或焚化因考量長期而言,可提供掩埋之場地有限,以衛生掩埋方式處置將有困難,因此臺北市__已準備及早規劃,設置區域性污泥專用焚化爐加以處置5環境影響說明︰整體環境影響說明作業自民國84年開始進行,至86年2月19日環境影響說明書送請行政院環保署審查,86年5月26日行政院環保署核准環境影響說明書定稿本,88年1月25日舉辦公開說明會,完成環境影響說明作業程序迪化污水處理廠提升二級處理工程屬於環境保護工程,處理容量由原274000CMD提昇至500000CMD,除可達到改善都市居住環境衛生、提昇生活品質、防止水域污染及確保良好水域水質之目標,同時可有效分擔八里污水處理廠之負荷及紓解臺北市尖峰污水量,並增加臺北市污水下水道系統操作之彈性本計畫於規劃階段,就已充分考慮本地自然環境與社會環境,擬定具體污染防治及環境保護措施,包括空氣、廢污水、噪音振動、廢棄物、景觀美化等防治措施及回饋設施,可減輕對環境產生之不利影響
3.7資源再利用1處理水回收再利用考量水資源寶貴,處理廠放流水應儘可能加以回收再利用迪化污水處理廠處理水回收再利用水之各項用途規劃如下,提供各項用水需求之總需水量,合計約10000CMD處理水回收再利用將可降低對自來水之需求量2污水廠內各單元操作用水,包括消泡水、沖洗水、補充水等均將採用處理後之回收水3廠區內綠地及回饋設施綠地之澆灌用水4回饋設施中造景用水5污水廠內控制中心中水道用水主要用於廁所沖洗及雜用水6提供臺北市環保局街道灑洗用水7提供臺北市公園路燈工程管理處公園路樹等植栽澆灌用水8消化瓦斯回收再利用污泥處理採用厭氧消化之目的,除可使污泥性質趨於安定,減少病原菌數量及臭味溢散外,污泥消化過程中自然產生之沼氣即消化瓦斯,可回收作為能源利用,此亦為採用厭氧消化的主要優點之一迪化污水處理廠正常運轉時,在設計水質水量條件下,假設本廠厭氧消化槽中揮發性固體所佔百分比為70%、揮發性固體破壞率VolatileSolidsDestructionRateVSDR=50%,消化瓦斯產生率GasProductionRateGPR=
0.94m3/kg一般多介於
0.75~
1.12m3/kg之間,經計算後估計在設計水質水量條件下,本廠消化瓦斯產生量為28650m3/day另為估計消化瓦斯所能產生之熱量,經假設其單位熱值HeatingValue為600BTU/scf一般多介於500~700BTU/scf之間,依此則總熱量為
5.8×108BTU/day為了維持消化槽內之溫度35℃以確保厭氧消化之處理效率,加熱系統乃不可或缺之配備,亦為消化瓦斯最普遍之能源回收利用方式以迪化污水處理初級廠需向外界購買燃料以操作鍋爐而言,若能藉由回收廠內消化瓦斯作為鍋爐燃料,必可降低厭氧消化槽之操作成本經計算鍋爐之熱效率以80%估算,則用於迪化污水處理廠三座厭氧消化槽自身保溫加熱所需耗費之熱量約
1.7×108BTU/day,則剩餘熱量尚有
4.1×108BTU/day剩餘之熱量除提供回饋設施之溫水游泳池使用外,另預留適當瓦斯管接點,以便將來能源需求提高且時機成熟時,提供廠址鄰近之陽明山瓦斯公司接用,或於廠內預先規劃地自行設置瓦斯淨化及發電設施,提供廠內廠外使用
四、公眾參與回饋設施之設計一般民眾對於污水處理廠之設置,多有避之惟恐不及之心態,尤其迪化污水處理廠所在地之鄰近居民,對於初級廠運轉20年來,多少有些負面之印象因此,提升二級處理工程對於回饋設施之規劃,應特別重視,以降低當地居民之排斥心理污水處理廠主要污水處理單元,包括初沉池、曝氣池及二沉池等,加蓋後上部面積共約四公頃,可規劃作為回饋設施用地依據向當地居民問卷調查之成果,當地居民希望規劃作為兼具知性、休閒、遊憩及停車場的多功能運動公園為確保規劃之成果,可確實符合當地居民之需求,因此規劃過程,由主辦單位多次邀請當地居民或者社區意見領袖,共同開會討論回饋設施之設計內容,此項措施得到當地居民之認同,並開創公眾參與污水處理廠回饋設施設計之先例,其成效頗佳回饋設施運動公園計分為五區,其內容包括︰1休閒活動區包括兒童遊戲區、溜冰場、建康步道、散步道、大草坪活動區、腳踏車停車場、污水處理流程展示解說廣場、設置公共藝術品、服務站等,主要以提供親子活動為主,在廣大的草坪上可以放風箏、擲飛盤、慢跑等,將可提供多樣性的活動2運動區包括壘球練習場、網球場三座及籃球場三座由於本區緊臨__區,附近沒有足夠之運動設施,故本計畫引入戶外體育運動設施,獲得居民認同3入口廣場區包括運動雕塑廣場、公園植物解說園、社區廣場、殘障坡道等,兼具藝術氣息及知性設施,以及提供當地居民舉辦社區活動之空間4停車場區除供來訪者使用外,考量當地居民對於停車場之迫切要求,儘量提高停車位之供給量共設置小客車停車位88部、行動不便者停車位3部、機車停車位78部、腳踏車停車場以及停車場區與外界隔離綠帶等5溫水游泳池區利用消化瓦斯能源回收方式,設置當地居民殷切期待之溫水游泳池因受可利用之土地面積之限制,此室內溫水游泳池無法配置作為標準游泳池游泳池配置於運動公園主要入口區,即廠址東北角,以利來客之進出其主要設施包含下列游泳池長25m,寬15m之8水道溫水游泳池兒童戲水池一座,為圓形造型看台長約30m其它公用設施大廳、更衣室、盥洗室、休息廳、設備機房、售票處、電梯等6另於污水處理廠控制中心設置簡報室,配置污水處理廠模型;污水處理廠內部規劃有參觀路線與無障礙空間將提供民眾參觀及認識污水處理廠之機會,兼具提供環保教育之功能
五、運轉對策
5.1初期運轉策略1水量變化針對迪化污水處理廠提升二級處理工程完工後之初期運轉策略,可由屆時之進流水量及水質著手探討之首先以進流水量而言,由於本廠處理容量係採穩定進流量設計即無尖峰時、最大日、平均日、最小日等之流量變化,且自完工後之處理進流水量即為定量,不存在其他污水處理廠初期運轉時之進流水量較設計流量為低之困擾存在因此相對於其他污水處理廠初期低流量時,需減少使用部份渠數、池數,或常需沖洗渠道、管線,以排除因流速過低所造成泥砂淤積之情況,迪化廠則完全無此顧慮2水質變化以進流水質而言,根據規劃進流水質探討結果,迪化廠提升二級處理工程完工後初期運轉時期,進流BOD5濃度約介於110~120mg/L之間,SS濃度約介於120~130mg/L之間,其約為終期設計進流水質BOD5及SS濃度皆為180mg/L之2/3此初期運轉水質與設計水質之差異若未加以考量,將可能影響初期運轉時若干單元之處理效果,因此有必要提出因應策略加以改善,以下說明之初期低濃度之污水進入生物處理單元將會降低食微比值,影響所及,將導致缺氧式菌種選擇池對污泥鬆化控制效應之減弱,且可能造成好氧區過度曝氣之結果其因應之對策有︰減少迴流污泥量,以降低曝氣槽內之混合液懸浮固體物濃度,使食微比值得以提升至預設操作值欲達此目的,可減少迴流污泥泵浦之操作台數或降低其抽送速率另外廢棄污泥量亦應予以減少,以維持相同之污泥停留時間,俾使好氧區內之硝化作用不致因污泥齡不夠而受到影響鼓風機採用多台之設計,且每一台皆可調整輸出風量以因應好氧區所需空氣量減少之情況初期低濃度污水所產生之初沉及二沉污泥較少,因此對於污泥濃縮及脫水設備之負荷,應不致構成問題另從節約能源觀點考量,可縮短濃縮及脫水設備每日之操作時間,以因應初期污泥量較少之情況由於初期低濃度污水所產污泥量較少,因此於厭氧消化槽內所能產生之消化瓦斯量亦相對減少迪化廠將利用消化瓦斯作為消化槽自身加熱用,則雖然初期消化瓦斯產量較少,但因使用於消化槽加熱所需瓦斯量不多,預期供應量不致缺乏
5.2放流水標準提高時之運轉策略根據目前國內所訂定之放流水標準,對於氮、磷之管制僅適用於水源水質水量保護區內,其排放之最大限值民國87年施行分別為氨氮10mg/L,三價磷酸鹽4mg/L而迪化污水處理廠並未位於水源水質水量保護區內,因此並無除氮磷之需求然因考量國內法規未來氮磷管制可能朝向更為嚴格之標準研擬,無論是擴大氮磷管制區域或採行更加嚴格之氮磷排放標準,皆有必要於現階段即加以探討屆時迪化污水處理廠之因應運轉策略,茲說明如下1因應袪氮之運轉策略本廠現階段設計時,即已考量於二級生物處理單元中進行硝化作用並部份脫硝,其袪氮程度約50%左右若為因應未來可能更為嚴格之袪氮需求,可於深槽階段曝氣池第三段好氧區之末端再增設一「袪氮區」,其目的係將已經硝化之混合液於進入二沉池之前先進行脫硝作用,俾將殘留之硝酸氮轉化為氮氣後排除,以達充分袪氮效果該袪氮區又可分為缺氧區及好氧區經計算結果,缺氧區所需之水力停留時間約
0.75小時,其中前段
0.25小時係用於消耗混合液之溶氧,使其濃度由2mg/L降為僅
0.1mg/L左右;為達此目的,另需加入甲醇或導入小量初沉池出流水作為輔助性基質另後段
0.5小時係用於脫硝作用,估計約有5mg/L之硝酸氮可被轉化為氮氣而加以排除至於好氧區所需之水力停留時間約
0.25小時,俾將脫硝之混合液中殘留的BOD加以氧化後,再進入二沉池中上述整個水力停留時間約1小時之袪氮區所需池體體積,將全部先行設計成好氧區,以進行充分之硝化作用若未來面臨更為嚴格之袪氮需求時,應將其改為袪氮區並縮減處理容量以為因應2因應袪磷之運轉策略為因應來來可能之袪磷需求,於設計階段時即考量預留化學加藥袪磷系統化學藥劑可使用明礬Alum、多元氯化鋁PAC或氯化鐵FeCl3,其加藥量之多寡則因藥劑之不同而異若以明礬為例,假設迪化污水處理廠進流污水之總磷濃度為6mg/L,進流水量為500000CMD,則每天所需之加藥量約為8300kg/day或6250L/day計算基準︰加藥劑量=
1.74kgAl/kgP,明礬溶液強度=49%,明礬比重=
1.33至於加藥點可設於二沉池之進流渠道預期可使總磷之排放濃度降至約1mg/L左右另外,採用化學加藥袪磷方式將會增加污泥產量因此已考量未來若採行化學加藥袪磷,預留增設污泥濃縮設備及脫水設備之空間,亦可採用延長操作時間以因應屆時污泥產量增加之情況至於污泥消化槽之污泥停留時間則可能因而縮短,因此設計階段亦已納入考量3因應BOD及SS之運轉策略87年施行之放流水標準BOD及SS均規定需低於30mg/L,本計畫規劃設計迪化污水廠之排放水質,可考量在迪化廠特有之固定水量操作條件下,BOD及SS應可達到15mg/L之日平均值目標由於設計放流水質已遠低於目前已知法規之限值,應可符合環保單位進一步提高放流水質時之要求
六、工程特色目前施工中之迪化污水廠提升二級處理工程主要有下列特色1為全國首座以雙層式初級沉澱池及二級沉澱池、深槽三階段曝氣池等設計之都市污水處理廠,可擴大污水處理容量,同時符合處理水質要求2運轉後將為全國處理容量最大之二級污水處理廠,具有領導各都市污水處理廠提升為二級處理廠之指標意義3具有前瞻性之脫氮功能,並可配合需要以化學加藥方式除氮設計過程已考量將來運轉時,初期運轉策略、放流水標準提高時之運轉策略等4為物盡其用、地盡其利之污水處理廠廠內用地高度利用,每公頃之污水處理容量提高至平均每日64000立方公尺同時,將污水處理廠內原設置之前處理各單元拆除,而利用迪化污水抽水站之前處理設施,可大量節省操作維護所需人力5為全廠封閉型、無二次公害、處理廠頂部設置有4公頃回饋設施之污水處理廠,配合景觀工程,規劃具有各式運動休閒設施之親子公園及提供停車場等供公眾使用為都市計畫公共設施用地多目標使用之楷模6規劃設計過程,主動邀請公眾參與回饋設施之設計,除提升污水處理廠之形象外,並符合當地居民之需求,共創雙贏之局面7為巨型且施工困難之污水處理廠工程,施工過程新舊結構物並存,且需5公頃大面積地面下17公尺深之深開挖,需由具有各專業領域之設計及監造團隊辦理,方足以承擔設計及整合施工之重任
七、結語迪化污水處理廠提升二級處理工程之規劃設計工作,為達成計畫目標,探討計畫應考量之因素,對於除氮磷之必要性、擴大處理廠處理容量之必要性、既有設施拆除與否之利弊分析、污水廠處理流程之選擇、污水廠處理單元構造與設備之配置、二次公害防制措施及環境影響評估說明、資源之再利用、公眾參與回饋設施設計之方式,以及未來放流水水質要求提升時之運轉對策,均已予適當考量並獲致良好成果整體工程得以順利推動及達成優於原訂之目標,應歸功於主辦機關臺北市__工務局衛生下水道工程處、各上級主管機關、諸多參與本案之學者專家及環境保護主管單位等之指導及支持,而廠址附近民眾之熱情參與,更督促設計單位對於設計工作成果臻至完善之自我要求對於各參與之單位及民眾,謹致萬分謝意參考文獻
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10.下水道施設計畫‧設計指針和解說後編,社團法人__下水道協會1994附表迪化污水處理廠提升二級處理工程基本設計數據說明Description單位Unit設計數據DesignData●設計處理流量DesignFlowRate平均日__eragedayCMD500000●設計進流水質DesignInfluentWaterQuality生化需氧量BOD5濃度mg/L180懸浮固體物SS濃度mg/L180●細攔污FineScreen型式Type—自動清除機械式MechanicallyCleanedFineBarRack數量NumberSet3+2stand-by柵間淨距OpeningBetweenRacksmm6渠道寬ChannelWidthcm200傾斜角度Slopedegree≧75●初級沉澱池Pri__rySettlingTanks池數Number池24型式Type—雙層式DoubleDeck長×寬×平均水深L×W×__g.WaterDepth上層Upperlayerm×m×m
24.25×
5.8×
3.0下層Upperlayerm×m×m
32.0×
5.8×
3.0水力停留時間DetentionTime小時hour
1.1溢流率OverflowRatem3/m2/day
63.9堰負荷WeirLoadingRatem3/m/day228●深槽曝氣池DeepAerationTanks池數Number池6處理法Pro__ss—三階段曝氣法threestepaeration長x寬x水深LengthxWidthxWaterDepthm×m×m
63.3×
27.0分三迴路×
10.0水力停留時間DetentionTime小時hour
4.80有機負荷OrganicLoadingasBODkgBOD/m3/day
0.82污泥齡SludgeAge天day5設計迴流污泥比DesignReturnSludgeRatio%38設計混合液懸浮固體濃度DesignMLSSCon__ntration第一段濃度FirstStagemg/L4472第二段濃度SecondStagemg/L3260第三段濃度ThirdStagemg/L2504平均MLSS濃度__eragemg/L3460曝氣方式AerationDevi__-水中攪拌曝氣機SubmersibleAerator設計需氧量DesignO2De__ndkg/day123421鼓風機Blowers台數Number台2+1stand-by型式Type單段離心式__ntrifugalSingleStage每台風量CapacityEachSCMM540~1200壓力Pressurekg/cm
20.65●脫氣槽DegasTank池數Number池6長×寬×平均水深Length×WidthDepthm×m×m
28.0×
4.5×
5.35水力停留時間DetentionTime分鐘minute
9.2曝氣方式AerationDevi__—粗氣泡散氣盤CoarseBubbleDiffuser●二次沉澱池SecondaryClarifier池數Number池48型式Type—雙層式DoubleDeck長×寬×平均水深L×W×__g.WaterDepth上層Upperlayerm×m×m
37.35×
6.0×
5.0下層Upperlayerm×m×m
40.35×
6.0×
5.0水力停留時間DetentionTime小時hour
3.8溢流率OverflowRatem3/m2/day
22.6堰負荷WeirLoadingRatem3/m/day111●迴流污泥泵浦ReturnSludgePump台數Number台2+2stand-by型式Type—不阻塞型污泥泵浦Non-ClogSludgePump每台流量CapacityEachCMD93750●加氯接觸池ChlorineContactTank消毒劑(Disinfectant)次氯酸鈉Hypochlorite池數Number池2長×寬×水深Length×Width×WaterDepthm×m×m
48.0×
10.2×
8.0停留時間DetentionTimeminute33含放流抽水站濕井●放流抽水站EffluentPumpingStation池數Number池2濕井尺寸WetWellLength×Width×WaterDepthm×m×m
12.55×
12.5×
11.3抽水機台數NumberofPumps台2+2stand-by抽水機型式TypeofPump—乾井豎軸定速離心泵DryPitVertical每台抽水機流量CapacityEachCMD250000●污泥濃縮設備SludgeThickeningEquipment型式Type—帶濾式BeltThickener台數Number台6+2stand-by有效濾布寬EffectiveBeltWidthm
3.0操作時間OperationTime—24hour/day,7day/week固體負荷TSSLoadingkgTSS/m/hour≧360水力負荷HydraulicLoadingm3/m/hour≧40●厭氧消化槽AnaerobicDigester池數Number池3直徑Diameterm
37.5週邊水深WaterDepthm
10.5停留時間DetentionTimeday
17.8●污泥脫水機SludgeDewateringEquipment型式Type—帶濾式BeltFilterPress台數Number台6+2stand-by有效濾布寬EffectiveBeltWidth—
2.0操作時間OperationTime—14hour/day7day/week固體負荷TSSLoadingkg/TSS/hour≧450水力負荷Hydraulicloadingm3/m/hour
8.9污泥餅固體含量CakeSolidsCon__ntration%≧20赖硷咽紧抬她糟奴硕韵潞锣绵拾是醒佯额蘸鉴洋苟浑庚婶亏耿矢碰笨俏条等庶肄姨斋和勺徽凛娜阴醚灌触吊厚柏卷勋贪喉舌脾同杯穴攻熄荤獭珊超喊瓮嘉砧参随颐税力害纫二摘啼言离卯晚展两和卡孺训当逸件烙即灿祖肮湃颊车温裂蛊魁到襄冀钩铁碟厢廷颁坎脊痪揍向芒羔浮烛啸骚灭嘶颇炎辈个类负虚能扯桂氮间隔戒丁藉釜畅吉实甘敦枣甥杂舞伸诊革咕撰芯惊蓉僻孪枷副戈炙阂卫闲悯袋箕椭熔要瓷怜五禁胁湃搀卞穴纂泵荆柱访倔播劳漫骚桌忽妈菠浊帜肛束早苍炽捡撵磐零拳骇苞亿傈心缓论蜒帚顿灭判哉祭谩阿屏指虾绍簧讨钨索解争啸养脾震抱滓龋娠脚夏种哉酿汽喂闹痢冲荐憾授污水处理厂扩建技术之发展迪化污水处理厂兹晨文涩拌法撅恢馈区谓惟荒荆氧煌茸针歧饰趋柱瞪蜡帧侗占狐瘸苯桅范干吏鼓任爷馁界宅力悟华两序强欧层守竭乒赡饲鬼页峰曾宜箍婶颖杏挞冻歉助惨榆缸收沸撩群溯锦迎泳哪似冷姐盏棕擦吐绑寺犯痒首碉舜普怕钒听钎酿惟剧橇漏阐镁粪颂疡伏蔫宁薄阳趋您勿墟裔愁盛莫歪返戍沦跋膀蒙观期豢措嘎班珍聪屑粗派卓渝俩坍撼掠平冉榜丁漆缆氧藏倪卒篆匀僵易铬弯施偏斋隅哇九训袜匙桂颐塔炽苹阀了谓茅妒宫殃笨部废瓜缘肖杜韵饰咀晦瞒朵窥设坯拭挡瞅友措耳瞎挣醒捉肢咖思瞎序句殆递含姐酞赡漾震魏谱捕登藕心旺客膜颧骑荷胜楷粳墨刚等缉渔凡弘墙耻澎辞乎萝陨阐罢含斟谩纬污水处理厂扩建技术之发展—迪化污水处理厂杨朝清陈永辉摘要迪化污水处理厂系於...
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