熱門專利組合—水處理技術專利組合

 

刊登日期:2019/7/5
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■ 除氯淨水裝置
為了使民生用水在輸出至用水端時能達到使用的標準,通常在水體中投入次氯酸鈉或通入氯氣,確保水體在用水端使用前沒有細菌滋生及後續危害。雖然在水體中的確需要存在適量的自由餘氯,以達到對水體產生殺菌與消毒的作用,但在水體經由輸水管線輸送至用水端時,則需儘可能的使水體中所含的自由餘氯及其他氧化性物質的濃度降至最低或自水體中移除,以避免對人體產生危害。一般習知過濾裝置的使用上,除了受限於體積外,在操作上也需額外提供操作電源,進而使裝置成本增加以及能源過度損耗。本專利組合提供不需額外電力以及添加化學藥劑,即可移除水中所含的自由餘氯。
專利組合技術特色
自發電能力之水體電解還原模組,包括中空管、自發電單元及電解單元,自發電單元配置於中空管內,且自發電單元耦接於電解單元。當水體流通於中空管時,一併帶動自發電單元產生電力並傳送至電解單元,電解單元於接收電力後即對流通至電解單元之水體進行電解作用,使水體中之氧化性物質產生還原反應。此模組的自發電特性及簡易結構,可廣泛的裝設(應用)於各種缺乏電源的環境,具無耗能、低維耗、無添加化學藥劑、反應快速及無有害副產物殘留等技術特色。
應用領域
淨水與衛浴設備業、家居用水與建築業、溫泉/飯店/泳池/觀光業、庭園造景業、工業及水質處理業

■ 工業廢水處理技術
台灣地區由於特殊之地理環境,蓄水量不足,水資源開發不易,而各項標的之用水量卻逐年增加,尤其隨著半導體產能之擴充,需水量更是倍數成長,如半導體產業中大約有40%的水用於CMP製程中,也產生了大量的廢水,約占製程總廢水量的15~25%。半導體製程排放廢水以總有機物(TOC)為回收的指標之一,主要原因為影響半導體及LCD製程良率的微量污染90%以上來自有機物質。本專利組合以不同技術的處理方式來提高工業廢水
的回收率或降低廢水量。
專利組合技術特色
① 利用緻密性或無孔洞性複合膜分隔廢水室與滲透室,同時配合於該滲透室中添加適量擔體,經由有效控制操作參數,可提升廢水中有機污染物之薄膜傳輸速率,並達到分離無機離子及有機污染物的效果。
② 因化學機械研磨(CMP)廢水中的懸浮顆粒過小,且廢水中含有分散劑,為了解決傳統混凝沉澱處理效果不佳,利用一種水中微粒之去除裝置及方法,可使CMP混合廢水之出流水濁度平均降至1 NTU以下,而中、高濁度之原水經本裝置處理後,出流水濁度最佳可降至1.3 NTU,可有效去除微粒,解決傳統薄膜槽常發生之薄膜阻塞問題。
③ 利用臭氧注入廢水中再經紫外光輻射(UV/Ozone)之氧化去除流程與裝置,以處理半導體及LCD製程排放TOC廢水或含有機污染物之廢水中的有機物氧化去除。
應用領域
半導體產業、LCD產業、超純水系統製造、設備業者

■ 水回收再利用技術
目前常使用於脫鹽的水處理與回收技術主要包括離子交換樹脂法、逆滲透法、電透析(ED)法及倒極式電透析(EDR)法等。以水回收再利用而言,電透析法之應用需視原水之水質而定。倒極式電透析技術因具有可控制較高之脫鹽率與回收率,且EDR膜也具有壽命長、不易結垢與易清洗之特點,適合應用在工業廢水導電度去除與回收之水再生技術。本專利組合提供水回收處理系統及方法,可達到具經濟效益及提升原水回收再利用之品質。
專利組合技術特色
① 將冷卻系統之循環水導入電透析裝置脫鹽處理後導回冷卻系統中,藉由去除循環水之硬度來減少冷卻系統的結垢,以延長冷卻系統中各元件之壽命,達到降低替換薄膜所需成本,更進一步減少循環水用水量。
② 由於單純利用電透析法或裝置來脫鹽後的產水,仍會含有相當多的非離子性物質(如二氧化矽),會使其產水不適合再利用。發明一種水回收處理系統及方法,除了可有效去除原水中之二氧化矽,並還可在不影響電流去離子裝置脫鹽運作之前提下來提升原水回收再利用之品質。
應用領域
地下水脫鹽、河川水脫鹽、冷卻循環水脫鹽、RO濃縮水脫鹽、製程廢水脫鹽回收再利用等,對於水中鹽類濃度500~3,000 mg/L尤其適合

■ 水回收過濾膜技術
全球水資源缺乏,除不斷開發水資源增加供水外,水回收再利用被視為水資源永續發展必要手段之一,但受處理水導電度或鹽類濃度影響,水回收率並無法有效提升。倒極式電透析(Electrodialysis Reversal; EDR)進一步改良電透析處理技術,利用直流電正負極和內部導流的切換來延長薄膜使用壽命。隨著薄膜材質不斷的改良,薄膜透析之性能、化學穩定性皆能大幅提升。本專利組合以不同材料的薄膜及裝置搭配,以達到優化的廢水處理系統。
專利組合技術特色
① 為克服薄膜蒸餾在水回收再利用時,因溫度極化現象造成通量的衰減問題,以一種低導熱薄膜製造方法,包括提供經改質且具有疏水性之複數中孔洞粒子;以及混合該經改質之複數中孔洞粒子於具有聚合物之溶液中得到電紡溶液,並靜電紡絲該電紡溶液以得到該低導熱薄膜。以此低導熱薄膜進行測試,可控制並降低薄膜材料之導熱性質,將有效提升通量且能維持優異的脫鹽率。
② 薄膜蒸餾(Membrane Distillation; MD)技術係控制薄膜兩側流體的溫度梯度以形成之蒸氣壓差為驅動力,使高溫側進水的水蒸氣分子經由薄膜孔洞傳輸到低溫側並凝結成液體,以分離進水中溶鹽。薄膜蒸餾其所使用之薄膜材料,需兼顧高孔隙率與疏水性,以混合含氟高分子、多功能性造孔劑與溶劑,形成多孔疏水性含氟高分子膜,可有效提高MD通量。
應用領域
純水系統預處理、廢水回收、電鍍廢水回收/處理、飲用水處理

■ 水質監測技術
水質自動監測之目的在於提供有效、即時且完整的水質特性資訊,以作為廢水自動控制及自動化之用。傳統之水質監測設備存在著設置經費較高、設備體積較大等缺點,因此不適用於未來大量設置之應用情境。本專利組合以光學與電化學分析為基礎,提供因應各種不同情境之水體監測系統之需求。
專利組合技術特色
① 水質偵測設備及其水樣進流裝置,其中包括水樣傳輸模組、水樣準備模組以及水樣量測模組。其中,廢水水樣經由廢水流入口進入槽體中,並且利用水樣量測模組取得水樣之光譜,而清水流入口導引清水進入槽體中以清洗槽體,當清水流入槽體時,超音波震盪裝置會被啟動,以增進清洗效果。此發明除可提供廢水水質監測外,更利用無化學藥劑之超音波清洗方式,達到線上自動清洗以及自動裝置空白校正之功能,不但不會對環境造成二次污染,更提供較精準之廢水檢測結果。
② 解決惡劣環境下對於量測水位及水質易造成量測設備損壞及量測品質不佳,以非接觸式的雷射光學影像水位量測裝置、校正方法及量測方法,能夠有效、精確的量測水體的水位高度,並且該雷射光學影像水位量測設備經過校正後即可在不同場所或位置進行水位量測,省去重複校正的程序。
應用領域
淨水處理廠、淨水處理設施、廢污水處理廠、廢污水處理設施、高科技廠廢水處理設施、廢水排放渠道口

■ 氨氮生物處理技術
氨氮處理不管是在都市污水或工業廢水皆為相當重要的課題。都市污水中氮多以氨氮與有機氮形式存在,無論是好氧或厭氧生物處理,有機氮容易被代謝轉化為氨氮。傳統的生物脫氮程序,即是利用微生物在好氧條件下,將氨氮氧化成硝酸態氮,於厭氧條件下,將硝酸態氮還原成氮氣逸散出水體,達到污水脫氮的目的。傳統氨氮生物處理方式必須經過一連串之生物反應,包含硝化菌,如氨氮氧化菌(Ammonia Oxidation Bacteria; AOB)將氨氮氧化成亞硝酸氮;後接續由亞硝酸氮氧化菌(Nitrite Oxidation Bacteria; NOB)將亞硝酸氮氧化成硝酸氮;最後則由脫氮菌接手將硝酸氮還原成氮氣處理完成。本專利組合開發一新穎的氨氮廢水處理系統及方法,提高氨氮廢水的處理效率。
專利組合技術特色
在自然界中,銨離子(NH4+)會被氨氮氧化菌(AOB)轉化為亞硝酸根離子(NO2),然後被亞硝酸氮氧化菌(NOB)轉化為硝酸根離子(NO3),此轉化的過程可稱為硝化作用。在低氧環境下,亞硝酸氮可經由脫氮微生物轉化為氮氣釋放至大氣中。以一種氨氮廢水的處理系統,藉由生物擔體之作用,以累積生長速度較慢之硝化菌數目來提高硝化效率,也就是利用控制硝化反應槽中的碳/氮比,以促進硝化菌的生長,進而促進硝化作用。本發明之氨氮廢水處理系統可有效地去除氨氮,去除率為約80%。
應用領域
高科技如光電、半導體與科學園區、石化以及化工等產業之廢水處理/回收系統

專利洽詢:材料與化工研究所智權加值推廣室
趙弘儒 電話:03-5913737 、E-mail: kevin_chao@itri.org.tw
康靜怡 電話:03-5916928 、E-mail: kang@itri.org.tw


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