李茂松、邱聖壹、黃韻璇 / 工研院材化所
燃煤發電廠排煙脫硫(FGD)廢水中，硼的去除透過化學處理方式，使用化學氧化沉澱法或螯合劑混凝法，都能有效去除主要硼污染物至40~80 mg/L，後段再以硼離子交換樹脂進行硼吸附，以達到放流水硼濃度低於5 mg/L以下之標準。本研究利用實際燃煤電廠FGD廢水進行化學處理模型廠試驗，以取得實廠操作參數，最終於實廠FGD廢水處理操作與測試。以化學氧化沉澱法結果顯示，當pH值控制於10.5，雙氧水/鈣/硼莫爾比 3/3/1的兩段加藥操作條件下，具有較佳除硼效能，其處理後硼濃度約在90~150 mg/L範圍內；而以螯合劑混凝法操作，兩段1%加藥下，可穩定出水硼濃度<50 mg/L。在實廠應用上，透過化學氧化沉澱或螯合劑混凝整合硼離子交換樹脂，為一可行之排煙脫硫廢水除硼程序。
【內文精選】
前 言
火力發電廠排煙脫硫(FGD)，主要係針對煙道氣中SOx透過空氣污染防制設備去除，形成石膏後回收再利用。而透過空氣污染防制設備之排水即形成排煙脫硫廢水(Flue GasDesulfurization Wastewater)，其基本特性主要為：①含鈣和鎂等高硬度特性；②含大量氯離子高導電度；③含有微量重金屬、氟、氨氮、硝酸鹽氮與硼等污染物質。因排煙脫硫廢水組成複雜，其中氨氮與硝酸鹽氮需透過生物處理方式去除，而其餘部分污染物如氟、硼(Boron)與微量重金屬則適合以化學處理方式去除，方能達到國家放流水標準。
圖一、硼於(a)不同pH值下之組成；(b)雙氧水添加下之平衡常數與組成比例相關圖
B發電廠FGD廢水螯合劑混凝法試驗
以B發電廠的排煙脫硫廢水為主要處理對象，搭配現有廢水場混凝沉澱處理流程，進行處理程序的改善，提供實廠化操作模式，提升廢水處理能力。此案廠之排煙脫硫廢水經現有廢水場混凝沉澱去除部分污染物與重金屬處理後，將水排入新設廢水場進行硼的去除。其設計水量為480 CMD，水質硼濃度是600 mg/L，其流程包含三大單元，分別為化學前處理單元、硼離子交換樹脂單元以及污泥脫水單元。
透過案廠實際水質水量分析，如圖三所示，分成連續定時定量排放的FGD廢水和SCR廢水、定期定量排放的空熱廢水、不定期定量排放的工檢廢水和底灰廢水，以及不定時不定量排放的廠內其他清洗水和雨水。此6種廢水經既有廢水處理廠處理後，平均出水量250~300 CMD，硼濃度平均值為298 mg/L。此案廠水質較A案廠水質變化大，又以空熱廢水部分為一季排放大宗量，使廢水中含硼量亦具相當變異性。
圖四、B發電廠原水(TK-017)硼濃度水質變化
1. 螯合劑混凝處理操作流程
現場於調整池後段進行加藥與液鹼pH值調整，其pH值控制於9.0±0.5的區間，後接續反應槽，其設計水力停留時間約1小時，再以Polymer根據螯合劑加藥段數不同與膠凝池膠羽狀況做調整，如圖五所示，此膠凝狀態為較佳狀態，有利於污泥沉降與脫水機脫除。根據螯合劑作用機制與不同pH值下硼的型態，當系統pH值低於8，除硼效率會急遽低下，最終加藥後去除率僅有50%。此外，在低pH值之條件下，Polymer加藥將無法有效聚集混凝，後續脫水機脫除污泥的效率亦低，將會造成後端進樹脂系統懸浮污泥過高，而導致…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
★本文節錄自《工業材料雜誌》421期，更多資料請見下方附檔。