陳幸德、黃政中、孫瑞聰、謝欣如、黃雯婕 / 工研院材化所
污泥清運費用日益增加，造成業者營運與投資的極大壓力，因此，高效率的污泥減量技術，將有助於降低廢棄污泥造成的問題。污泥水解技術有很多種，包括：機械水解、熱水解、化學或熱化學水解和生物水解等，如何選擇合適與有效率的污泥水解技術，將會影響最終污泥減量的效果。工研院開發的超音波污泥水解系統，經過不同產業的廢棄污泥實證，可達到高效率的污泥減量，極適合國內產業無法提供太多額外空間的需求。
【內文精選】
污泥減量技術
污泥減量技術或污泥處理技術是為減少廠內廢棄污泥量所開發。在美國，S. Jeyanayagam提出可依照不同的處理位置(Location)來分類污泥減量技術，包括：源頭減量(At the Source)、管末處理(After the Fact)與加強消化槽效率(Enhanced Digestion)等三種。
上述的污泥前處理技術一般是用於減少污泥質量或改善污泥特性的處理過程，此過程是先利用前處理技術將污泥結構破壞或重組改變污泥特性，後續再由其他的處理技術(例如厭氧消化槽)來完成污泥減量的目的。污泥的前處理技術可稱之為「污泥水解(Sludge Hydrolysis; Sludge Disintegration)技術」，是整個污泥減量過程中的技術瓶頸階段(速率限制步驟)，需要花費更多能量或時間才能達成污泥水解效果，也是影響污泥減量效果好壞的決定因素。一般而言，污泥水解技術可分為機械分解、熱分解、化學或熱化學分解，以及生物分解。
圖三為三種不同污泥水解技術的使用情境，依照不同的應用位置而使用不同的水解技術。圖三中的①是指用於污泥處理單元中的濃縮污泥，流進入厭氧消化槽之前；②是指用於污泥處理單元中的消化污泥，再與未經預處理的污泥混合後，循環進入到厭氧消化槽中；③是指用於污泥處理單元中的消化污泥，然後再循環到厭氧消化槽中，而不與未經預處理的污泥混合。
圖三、污泥水解技術在污泥處理程序可能的應用情境
工研院超音波污泥水解技術
由於國內污泥清運費節節高升，導致業者在經營上增加很多的操作費用，形成營運上的壓力。有鑑於此，工研院投入經費開發污泥水解技術，由於國內土地面積小，無法使用較大空間需求的技術，因此，選擇以高效率的超音波水解技術作為開發的標的。經過實驗室、模廠試驗與實廠驗證，已經將適用於國內業者的超音波污泥水解技術相關規格確立，此系統已經過不同產業(化工業、材料業、食品業、科技業、石化業、光電業等)產生的廢棄污泥實廠驗證與應用，目前正在推廣中。
工研院污泥減量實績案例介紹
某一南部食品廠，使用澱粉當原料，生產相關的產品。製程所使用的澱粉會經由清洗而流入廢水中，該廠廢水處理是以上流式厭氣污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed; UASB)結合活性污泥單元進行處理(如圖五所示)。由於澱粉顆粒在廢水處理程序中不易分解(停留時間太短)，因此，在出流水中偶爾會發現殘留的澱粉顆粒，導致出流水質惡化。有鑑於此，工研院在該廠的廢水處理程序中，將調整池後的排放水，先導入超音波處理系統，經由超音波破壞澱粉顆粒後，再排入UASB進行後續處理。經過現場採樣，分析廢水中澱粉顆粒粒徑大小，超音波使用前的有效粒徑為18,455 nm，超音波使用後顯示的有效粒徑為1,914 nm，前後差異達89.6%，可看出超音波具有破壞澱粉顆粒的效果。
圖五、食品廠廢水處理程序(含澱粉顆粒破碎與污泥水解單元)
此外，該廠廢棄污泥委請污泥清運業者清運，每公噸脫水後污泥餅收費新台幣6,000元，每年需支付約新台幣220萬元的污泥清運費用。為減少污泥清運費用支出，在廠內進行污泥減量，於廢棄污泥增設超音波污泥水解系統(如圖五所示)，先藉由超音波將污泥水解，水解後的污泥再導入UASB進行厭氧分解。經過三個月的水質分析與資料收集，該系統的污泥減量效果可達50~54%，此結果確認，超音波污泥水解技術對於污泥的減量具有高效率---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》433期，更多資料請見下方附檔。