1、食品業廢水處設施 UASB 排氣處改善成功案 司洪濤 周明顯 財團法人台灣產業服務基會工程師 國中山大學環境工程研究所教授 一、案背景 案工廠以玉米為原 ， 從事果之製造 。 製程廢水排出 為 2,000m 3 / 日，廢水 COD 值為 3,000 mg/L；廢水以上式厭氣 污法(UASB) 、活性污法處後，放水 COD 值為 100 mg/L，廢水處效果好。由於果製程使用二氧化為玉米 處劑，致使 UASB 反應器排放沼氣中含有化氫。案工廠 既有 3 個並操作之 UASB 反應器，其 3 相分器均有加蓋， 沼氣以正壓排出 ， 化氫濃達 3,000 8,000 ppm ，經 2 個 的洗滌塔處
2、，排氣中仍含有少化氫，造成處廠區微 臭味。 二、處程與設計條件 1.處程 案工廠 UASB 反應器廢氣處程如圖 1 。 No.1 洗滌塔 風 淨氣排放 No.2 UASB 廢氣 No.1 UASB 廢氣 No.3 UASB 廢氣 No.1 洗滌塔圖 1 UASB 反應器廢氣處程 2.設計條件 (1)洗滌塔之廢氣設計處為 2,880 m 3 /日，其 UASB 反應器 沼氣產生及成分如表 1 所示。 表 1 案工廠 UASB 反應器沼氣產生及成分 項目 檢測結果 A 檢測結果 B 產(m 3 / 日) 2,000 2,326 CH 4(%) 80 CO 2(%) 20 H 2 S (ppm) 3
3、,0008,000 5,000 (2)案工廠使用 2 座之洗滌塔吸收化氫廢氣 ， 每座洗滌 塔內徑為 0.6 m，填充物採用皇冠型的 Biopacks 塑膠填， 填充物尺寸為 2.5“ ， 2 座洗滌塔之填充高為 5 m 及 3.65 m 。 三、單元設計缺失 1.UASB 反應器產出沼氣 ， 用 2 座之洗滌塔吸收沼氣中之 化氫，使用清水為循環洗滌液，但未定期排水。當洗滌液 對化氫溶解達飽和時，對化氫吸收效亦相對地 低，故經的洗滌塔處後，化氫之去除效高，排 氣中仍含有少化氫，且高空擴散造成處廠區微 臭味。 2.該沼氣具有高熱值，以甲烷之低位發熱為 192 kcal/mol 計， 甲烷之燃燒發
4、熱為 12.510 6kcal/日，燃燒發熱燃油當為 1.39 公秉 No.2 燃油/日；該沼氣之熱能無回收用甚為可惜。甲烷之燃燒發熱及燃燒發熱燃油當計算式如下： 甲烷之燃燒發熱 2,000 m 3 / 日80%24.5 m 3CH 4 /kmol192 kcal/mol1,000 mol/kmol 12.510 6kcal/ 日 燃燒發熱燃油當 12.510 6kcal/ 日(910 6 ) kcal/(公秉 No.2 燃油) 1.39 公秉 No.2 燃油/ 日 四、改善方案與效 1.因沼氣中的化氫可溶於水 ， 且廢水處廠有活性污池 ， 將洗滌塔的循環洗滌以活性污池上澄液替代，經吸收化 氫
5、之洗滌廢液再注入活性污池混合液，則化氫可經由曝 氣混合液的微生物將其氧化，最後以 SO 42- 方式隨放水排 出。如此，洗滌塔之循環洗滌液可維持高化氫吸收效。 化氫生物氧化的化學反應式如下： 化氫溶解 4 H 2 S (g) H 2 S (aq) 2 HS (aq) S 2 (aq) 4 H +(1) 生物氧化 HS (aq) 2 O 2 (aq) SO 42 (aq) H +(2) 2.案工廠設計之沼氣除改善規劃值如表 2 所示 。 經查核既有 的 2 座洗滌塔尺寸及填充高皆合，其查核計算式如下： 表 2 沼氣除改善規劃值 項目 規劃值 產生(m 3 / 日) 2,000 處能(m 3 /
6、日) 2,880 處能(m 3 /min) 2.0 進沼氣 H 2 S (ppm) 8,000 出沼氣 H 2 S (ppm) 99.8 (1)洗滌塔設計假設： 氣體負荷448.7kg/m 2 -hr 單位質傳塔高0.61m (2)洗滌塔尺寸及填充高查核： 塔內截面積 2,880m 3 / 日24.5m 3 /kmol(160.8) (440.2) kg/kmol 24hr/ 日448.7 kg/m 2 -hr 0.216 m 2塔內直徑 (0.2163.14) 1/22 0.52 m ( 既有洗滌塔內徑為 0.6 m 0.52 m) 循環液體負荷9,774 kg/m 2 -hr (設定值)
7、循環液體46 L/min (單一塔) 填充高單位質傳塔高ln (Co/Ce) 0.61 mln (8,000/10) 4.08 m(既有 No.1 洗滌塔填充高為 5.0 m 4.08 m) 3.案工廠用既有 2 座之洗滌塔 ， 各別通入高果漿製造 廢水生物處廠放水 ， 以吸收由 UASB (上式厭氣污床) 所排出的沼氣中之化氫，再將吸收化氫後之循環水排入 活性污槽中，藉由其中之微生物將液相中之化氫氧化。 改善後經運轉結果顯示，在液體及氣體空塔速分別為 13.228.1 及 304.0644.0 m/hr ，洗滌塔可將化氫由37818,923 ppm 低至 12,100 ppm，平均去除96%，洗 滌塔出口之化氫濃控制在 300 ppm 以下，可供作鍋輔 助燃。當循環水 pH 值由 7.7 提高至 8.8 時，洗滌塔之化 氫整體去除效由 86%提高至 98% 。 4.案工廠將 120 m 3 /hr 沼氣脫處，改善後經次實廠檢測 結果化氫濃均在 300 ppm 以下，並導入鍋作為輔助燃 。經 7 實際運轉結果，脫後之沼氣對鍋腐蝕性均在 可接受的範圍內。案工廠低化氫排放 13,000 kg/， 並節約鍋燃費 1,000,000 元/。 圖 2 改善後廢氣處程
