柱体流体化床于课件

1研究大綱n研究背景n研究目的n實驗設備n預期成果n研究動機n研究方法n研究結果n參考文獻2研究背景（5-1）n流體化結晶床(fluidized-bed crystallizer,FBC)針對於無機性廢水具有強大的處理能力,且具資源化回收之利益。尤其在氟化物、重金屬、磷之回收處理及硬水軟化上。n不同除磷技術比較。3研究背景（5-2）n結晶程序-圖圖1流體化床結晶程序流體化床結晶程序4研究背景（5-3）n原理利用砂為擔體，而廢水可和廢水中某種或某些可形成結晶之無機性反應物自FBC底部進流，控制迴流量使擔體流體化。n並在相對過飽合度狀態下控制在介穩區範圍內操作，使結晶物能在擔體上形成，較大結晶則自底部排出並補充擔體，處理後廢水自床頂排出，採用連續流的作法操作。5研究背景（5-3）n FBC反應槽之不同的幾何形狀圖圖2FBC之四種不同反應槽之四種不同反應槽6研究背景（5-4）圖圖4FBC之示意圖之示意圖 FBC使用之藥劑n自製廢水：KH2PO4n藥劑：CaCl2n鹼劑：0.05N NaOH7研究動機(2/1)n初步的實驗結果，由CFBC中取出部分晶體顆粒，以顯微鏡觀察晶體的外觀，由其晶體外觀可推知CFBC之顆粒碰撞頻率及水流之擾動情形，但仍需進一步的研究觀察。n且不同幾何形狀之反應槽，對於晶體結晶處理效率也是研究重點之一。8研究動機(2/2)圖圖5Photographs(50X)為為CFBC頂部為球形且表面較為膨鬆頂部為球形且表面較為膨鬆圖圖6Photographs(50X)為為CFBC底部晶體外觀呈針柱狀底部晶體外觀呈針柱狀9研究目的（2-1）n在介穩區的範圍內，針對不同的pH值、CaP比、鈣濃度、磷濃度及表面進流負荷率條件下進行試驗。nCFBC選定pH及進流相同條件下，改變迴流量進行不同比能量損耗速率之結晶成長速率試驗，並量測床高、壓差、出流水質及晶體顆粒特性參數。10研究目的（2-2）n建立CFBC之晶體成長數學模式，並將比能量損耗速率參數納入該數學模式中。n並利用所試驗條件及結果，求出CFBC適合之數學模式，以提供FBC反應槽幾何形狀之選擇、與設計及操作上之參考。11研究方法（5-1）建立一組等斷面流體 化結晶床CFBC規格：6.0(L)6.0(W)185(H)cm材質：反應器均為雙 層透明壓克力，內層為結晶顆粒，外層為循環之保溫水層。圖圖7柱體流體化床柱體流體化床CFBC 12研究方法（5-2）n每一組FBC均有液體流量測定裝置、進出流及迴流裝置、pH調整裝置、採樣孔、晶體排出之操控裝置、床高量測之米尺及壓差量測系統。n需考慮Ca及P流量進流之稀釋作用，以CaCl2及KH2PO4配置適當濃度之進流溶液後以定量抽水機由FBC底部送入。13研究方法（5-3）n採用擔體石英砂為美國標準篩50號(0.297mm)篩選後洗淨烘乾後，取1500克石英砂投入反應槽中。n水質分析採維生素丙法圖圖8Photographs(500X)擔體的裸相擔體的裸相14研究方法（5-4）n進行960小時試程，每24小時測定出流水之pH值、Ca濃度、濁度、壓差、總磷濃度、溶解性正磷酸鹽、床高。n並檢查進流量及迴流量，並採CFBC之上、中、下層隨機抽取適量結晶顆粒進行特性分析。15研究方法（5-5）廢水進流量(L/hr)4.8迴流量(L/min)2.5擔體固定床高(cm)40溫度()301擔體粒徑(mm)0.297 pH值9CaCl2(mg/L)155KH2PO4(mg/L)60表表1試程一操作條件試程一操作條件nCFBC試程一進行960小時之操作條件16實驗設備（2-1）n流體化結晶反應槽n蠕動幫浦：主要為精確控制進流廢水、結晶藥劑及酸鹼藥劑之流量。n迴流幫浦：可使槽內呈現流體化狀態。n壓差傳送儀：監測反應槽內部之壓力降。n可程式控制器：將所測得壓力降之數值統合數據化。17實驗設備（2-2）npH控制器：控制反應槽內部之酸鹼值。n保溫水層定溫裝置及沉水馬達。n溫度計：台製，數字型。n液體流量計：控制反應槽內部迴流量。n米尺。18研究結果（4-1）圖圖9 CFBC9 CFBC試程一之床高試程一之床高19研究結果（4-2）圖圖10 CFBC10 CFBC試程一之壓差試程一之壓差20研究結果（4-3）n試程於320小時採樣，測擔體之乾濕密度。960試程濕密度乾密度結晶物乾密度結晶物濕密度CFBCppdcdcw0度上層2.959091 2.5136363.3090910.20度中層2.291228 1.9263161.3280.1040度下層1.628571 1.3610390.7288890.075556表表2 CFBC2 CFBC試程一之乾濕密度試程一之乾濕密度21預期成果預期成果（2-1）n完成CFBC之起動與較佳結晶條件試驗，計18組試程。(詳表3)n完成CFBC不同比能量損耗速率之結晶試驗，計13組試程，其中3組試驗各960小時。n完成建立CFBC結晶速率數學模式。n分析項目包括晶體顆粒特性分析、水質分析。22預期成果預期成果（2-2）n深入探討CFBC幾何形狀之水動力學對其結晶效率之影嚮效應。n釐清CFBC之結晶效率之差異。n創新建立包括比能量損耗速率之結晶動力模式。23參考文獻(2-1)1.楊萬發譯，水及廢水化學處理，茂昌出版社，台北(1991)2.李茂松，流體化床結晶技術在無機廢水處理上應用性研究，碩士論文，中原大學(1992)3.李明政，流體化床結晶處理技術應用於養豬廢水之研究，碩士論文，國立台灣大學(1998)4.邵信，加拿大環境技術研討會，(Post Globe)台北(2002)24參考文獻(2-2)5.行政院環保署，水中磷檢測分析www.epa.gov.tw/main/index.asp-報告完畢謝謝各位26維生素丙法n水中磷檢測方法分光光度計維生素丙法。n中華民國92年8月25日環署檢字第0920061770號公告。n自中華民國92年11月25日起實施。27維生素丙法n適用範圍適用於地面水體、地下水、海域水質及廢(污)水中磷之檢驗。採用1公分樣品槽時檢量線範圍為 0.02 0.50 mg P/L；採用 5 公分樣品槽則為 0.005 0.050 mg P/L。方法偵測極限為0.006 mg P/L。28維生素丙法n 方法概要 水樣以硫酸、過硫酸鹽消化處理，使其中之磷轉變為正磷酸鹽之形式存在後，再加入鉬酸銨、酒石酸銻鉀，使其與正磷酸鹽作用生成一雜多酸 磷鉬酸(phosphomolybdic acid)，經維生素丙還原為藍色複合物鉬藍(molybdenum blue)，以分光光度計於波長 880 nm 處測其吸光度定量之。水樣如未經消化處理，所測得僅為正磷酸鹽之含量。29表3 計18組試程不同PH及Ca/P濃度30n13組試程預計採用之迴流量為2.5、2.6、2.8、3.0、3.2、3.4、3.6、3.8、4.0、4.2、4.4、4.6及4.8L/min計13組n其Ca及P之進流量均固定為4.8L/hr31磷化合物介紹n磷酸鹽類是一種多型態的質子酸，其解離種類受到pH值之影嚮，而呈現不同的離子態。n廢水中磷酸根如需產生磷酸鈣，需要在飽和溶液中才會形成結晶，它可由加入鈣或氫氧根離子，影嚮溶解度積，產生單種或多種磷酸鈣化合物，加入氫氧根效果最佳，可增加其結晶動力。32方法原理優點生物處理法利用微生物厭氧狀態釋放磷，在好氧狀態攝取磷的特性，來去除磷。可利用現有的處理設施，不需要注藥，可以同時去除氮、磷。化學處理法原水或二級處理水中添加混凝劑與凝聚劑，使磷化合物沉澱去除。磷的去除能力高，可以彈性操作。FBC結晶技術磷酸鹽與陽離子析出結晶，在結晶物附著在擔體上去除。無污泥生成、可回收磷酸鈣、反應速率快、去除效能高、投資成本低、能源耗損低、操作簡單、適用範圍大。不同除磷方法之比較（Metcalf and Eddy,1991;歐陽嶠暉,1994)33不同除磷方法之比較（Metcalf and Eddy,1991;歐陽嶠暉,1994)方法缺點處理單元或程序生物處理法產生大量有機污泥，且磷的蓄積量有限，故對於排泥量必須加以適當控制。A/O、A2O、Bardenph Process,控制暴氣式分批活性污泥法、連續進流式分批活性污泥法。化學處理法化學污泥產量多，藥品等操作費用高。Slurry循環型凝聚沉澱法、Sludge-Blanket循環型凝聚沉澱法。FBC結晶技術無法同時除氮。處理廢污水、鹼基與陽離子直接在流體化床擔上生成結晶物。