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煉油廠低鹽廢水回收改善塑化麥寮廠區煉油廠

壹、前言

煉油廠於 85年建廠初期即依製程特性，及對六輕的環境影響考量，將節水及減少廢水等列入建廠之規劃設計。並於

91年度成立『節水小組』，全面進行用水的整合與單位用量管理。製程開車後，並藉由各製程用水的組織盤查、排放水

品質監管與改善，建立整廠的用水平衡圖，強化自主節水管

理能力。

本次提出之改善案例，為煉油廠評估將廢水經生物處理

後，在符合冷卻水塔之入水水質下（避免發生腐蝕、沉積及

損壞等情況），直接回用到冷卻水塔製程作為補水，以確保

煉油廠換熱設備之操作穩定與安全，並進一步達到開發新水

源，減少工業用水的目的。

煉油廠產生的廢水，有脫鹽廢水、汽提酸水、水塔排放

水（含砂濾槽逆洗水）、濕式排煙脫硫 (FGD)洗滌廢水及油品洗滌廢鹼水等五類。比較各類廢水的水質，及參考近年來世

界工業廢水回收處理實績，選定以汽提酸水等低鹽類（電導

度）與低污染 (COD)的廢水進行回收規劃，並採用現有廢水場生物薄膜 (MBR, Membrane Bio Reactor; GE-ZENON 500D)處理製程，進行規劃設計，修改局部設施與配管，來減少投

資成本。以期能成功的回收廢水，並降低廢水排放之環境污

染問題。

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貳、製程介紹

( 一 ) 廢水場處理

塑化廢水處理場依各廢水源之廢水特性，如氯離子、含

油及 COD濃度大小，分為低鹽類廢水、高鹽類廢水及生物薄膜 (MBR)廢水處理等主要系統（圖一）。各處理系統流程概述如下：

1. 低鹽類廢水處理系統 (Cl-濃度≦ 5,000 ppm)：主要處理含有油之製程廢水、暴雨污水，經生物處理及砂濾槽過濾等

設施後，使水質達到 COD≦ 100 ppm、SS＜ 20 ppm及其他規定排放濃度之放流水標準，再與其他排放水合併放流。

處理設施包括油水分離器、調節槽、空氣浮除槽、曝氣槽、

終沉槽、多層過濾槽及污泥處理系統等。

2. 高鹽類廢水處理系統 (Cl-濃度≒ 10,000 ppm)：主要處理水質中含有較高氯鹽濃度及 COD的製程廢水，因此規劃生物塔及活性污泥曝氣槽等二階段的生物處理設施，確保廢水

經二階段生物處理後水質能夠趨於穩定，後再經砂濾槽過

濾處理，使水質達到 COD≦ 100 ppm、SS＜ 20 ppm及其他規定排放濃度之放流水標準，再與其它類排放水合併排

放，處理設施包括 調節槽、沉澱槽、生物反應塔、曝氣槽、溶解空氣浮除槽、多層過濾槽及污泥處理系統。

3. 生物薄膜 (MBR)廢水處理系統 (Cl-濃度≒ 11,000 ppm)：主要處理含有油脂及高氯鹽濃度的製程廢水，經生物處理

及薄膜槽過濾等設施後，使水質達到 COD≦ 100 ppm、SS＜ 20 ppm及其他規定排放濃度之放流水標準，再與其他排放水合併放流。處理設備包括 油水分離器 (CPI)、調節槽、

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空氣浮除槽、曝氣槽及薄膜槽等。

▲圖一 塑化廢水處理場廢水處理流程

( 二 ) 回收廢水來源

煉油廠產生的廢水種類，有脫鹽廢水、汽提酸水、水塔

排放水（含砂濾逆洗水）、濕式排煙脫硫 (FGD)洗滌廢水及油品洗滌廢鹼水等五類，各類廢水的水質如表一。本次針對

「汽提酸水」廢水主要發生來源，簡述如下：

1. 各類濕式蒸餾塔在使用蒸汽注入蒸餾塔內，進行蒸餾過程中，蒸汽與塔內油品接觸後，帶出酸性物質於塔頂經冷凝

與冷卻設備，而於塔頂受槽冷凝分離出的酸水。

2. 各類汽提塔於蒸汽汽提過程中，在塔頂受槽以塔頂冷卻系統冷凝下來的酸水。

3. 製程氣濕氣壓縮機中段壓縮過程中，於除液槽前注入沖洗水，以洗滌製程氣中的酸性物質，避免腐蝕管線及設備所

產出的酸水。

4. 反應器後的蒸餾主塔，於塔頂冷卻系統前注入沖洗水，以

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洗滌反應過程中產生的腐蝕性氨鹽，而產出的沖洗水。

前述產出的冷凝分離廢水（又名酸水）因與製程氣或油

品接觸，而含有硫化氫 (H2S)、氨氮化合物等成份，須進一步由汽提塔利用蒸汽加熱，以去除硫化氫與氨氮化合物，而汽

提後產出的次級水稱為「汽提酸水」。該股製程次級水經多

年努力節水回用，已可廣泛應用於製程用水的替換。

表一 塑化煉油廠各類製程廢水品質彙總表

參、操作及規劃說明

由原 MBR系統規劃出來的一列 5,000噸／日生物薄膜處理設施，須進行修改配管與原處理系統隔離，以避免與原

高鹽系統的廢水交叉汙染。另外，在儀電控制邏輯、反沖洗

(Backpulse)、真空幫浦 (Vaccum)及加藥 (CIP)系統等也須同步進行修改，以使規劃的低鹽廢水能獨立操作，並符合回收標

準。

規劃的處理流程說明如下：

(一 ) 低鹽的汽提酸水配管分流，進入由原MBR廢水處理系統隔離出的緩衝槽 (B/C，2槽 )，以穩定曝氣槽的入料品質。

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(二 ) 緩衝槽內混合均勻之低鹽廢水再泵送至曝氣槽 (A，8,000 M3)，低鹽廢水在此進行生物曝氣處理來去除COD，並維持最適化的食微 (F/M)比。各項設計處理參數，詳如表二，重點說明如下：

1. 低鹽廢水曝氣槽的反應停留時間為 38.4小時，均較現況高鹽與低鹽廢水處理系統的25.6與27.6小時長。

2. 單位曝氣槽 COD處理負荷（體積負荷）為 0.36噸／M3-日，也均較現況高鹽與低鹽廢水處理系統的0.42與 0.62噸／M3-日小，同時也較原先 MBR高鹽系統的 0.84噸／M3-日小。（以低鹽廢水入水量5,000噸／日、COD 569 ppm，相對 8,000 M3曝氣容積計算）。

表二 高鹽、低鹽及生物薄膜 (MBR) 低鹽廢水 ( 回收 ) 系統 設計處理參數

(三 ) 生物處理曝氣後之廢水，在送入生物薄膜槽 D，除去廢水中的 SS後，流入排放水質監測槽，並配設 12"專管回收入煉油廠的冷卻水塔，作為水塔補水（圖二）。

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▲圖二 薄膜系統 (MBR) 低鹽廢水回收系統修改流程簡圖

肆、改善過程

( 一 ) 水量及水質設計

煉油廠低鹽廢水之生物薄膜處理回用設施，設計入水量

為 5,000噸／日，回收水量 4,500噸／日（扣除逆洗用水用量10%），設計的 COD及 SS去除率要求在 85%以上。

( 二 ) 設備改造

低鹽廢水回收處理系統完全採用既有的生物薄膜處理設

備，並進行設備與系統的修改，改造後之低鹽廢水回收處理

流程及規劃回收路線圖，詳如圖三、圖四。主要改造內容說

明如下：

1. 緩衝槽

隔離系統前段兩個緩衝槽 B/C (10,000 M3／槽×2槽 )，並進行配管修改，作為煉油廠入流低鹽廢水緩衝與調節廢水

品質使用，以利後段活性污泥曝氣槽能穩定處理。

2. 曝氣槽

修改曝氣槽 A（8,000 M3，停留時間約 38.4小時），並

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與原高鹽廢水系統進行隔離，改為低鹽廢水處理專用，曝氣

槽污泥濃度控制於 3,000~5,000 ppm（相對 COD負荷大小），維持於較低的食微比 (F/M)下，有效處理 COD濃度（去除率＞ 85%，＜ 90 ppm）並降低污泥產出量。3. 薄膜槽

考量操作場址位置，選擇薄膜 D槽（設計過濾水量 5,000噸／日），與前段曝氣 A槽進行連接，並與其他薄膜槽隔離。經薄膜槽有效過濾後，可有效去除廢水中 SS濃度，低鹽回收水濁度預期可控制於≦ 3.0 NTU。4. 排放水質監測槽

薄膜槽出口設置一低鹽排放水質監測槽 (500 M3)，作為回收水緩衝功能，並於出口端設置線上分析儀（含 PH、電導度及油水分析儀），以即時監控處理後低鹽排放水的回收水

質狀況，以確保回收用水設施（冷卻水塔）的安全與操作的

穩定。

5. 配設低鹽回收專管

低鹽排放水監測槽出口配設一 12"回收專用管線，將生物薄膜處理後之低 鹽排放水送往煉油廠冷卻水塔，以專管方式進行回用，以有效控制回收水的補水量及品質。

▲圖三 低鹽生物薄膜 (MBR) 處理系統之製程流程圖

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▲圖四 塑化廢水場之低鹽生物薄膜處理系統規劃回收路線圖 ( 紅線 )

伍、改善結果

生物薄膜之低鹽廢水回收系統經改造完成後，隨及引入

其他廢水製程之曝氣槽汙泥進行植種與馴養作業，完成馴養

後進行入水測試，處理後水質於符合冷卻水塔回收標準 (COD＜ 90 ppm、SS＜ 5 ppm)後，開始進行回收至冷卻水塔，作為補水節省工業用水。

103年第四季開始進行實際回收測試，回收水量已逐步提升，至 104年第四季，已由 1,116噸／日提升至 1,667噸／日（如圖五）；水質部分於 104年第四季，處理前 COD由 419 ppm降至 55 ppm，去除效率 87%（如圖六），懸浮固體 SS由 35 ppm降至 2 ppm，去除效率 94%（如圖七）。

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依每噸回收水替代工業用水成本（11.5元／噸），效益如下（請參照表三）：節水效益：1,667噸／日 x 11.5元／噸 x 365日／年／ 1,000 ＝ 6,997仟元／年。

表三：低鹽廢水回收冷卻水塔之節省效益彙整

▲圖五 低鹽廢水回收水量趨勢圖

▲圖六 低鹽廢水回收水質 COD 趨勢圖

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▲圖七 低鹽回收水質 SS 趨勢圖

由於本改善僅以原生物薄膜 (MBR)處理製程，進行配管修改，生物薄膜屬超過濾薄膜（UF，孔隙度 0.036 μm）等級，僅能阻隔過濾污泥、藻類及泥砂等，但對水中氯鹽、SiO2等離子並無法有效阻絕過濾，故無法去除該等離子，當下游回

用水製程須管制該類離子時，將會限制低鹽廢水的回用量。

陸、結論及推廣

本次塑化煉油廠提出之廢水回收節水改善案，主要為選

定煉油廠廢水中鹽類最低（電導度）且 COD低的廢水，來進行規劃回收。利用既有的生物薄膜 (MBR)廢水處理系統，進行配管與相關儀控設備之改造後，回收冷卻水塔，取代部份

工業水進行節水。

現況低鹽廢水平均回收量 1,667噸／日，已達到設計值

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（4,500噸／日）之 37%。主要為廢水場並未設置氨氮處理設施，以致無法有效去除廢水含的氨氮濃度，而影響回收量。依

本廠實際處理經驗，處理後之低鹽廢水於氨氮濃度 < 30 ppm時，可由冷卻水塔加藥系統有效降解處理，氨氮控制於 < 1.0 ppm以下。後續將進一步改造低鹽回收之曝氣槽為移動生物床 (MBBR, Moving Bed Bio-film Reactor)，來進一步降低低鹽廢水中之氨氮濃度，以期達到設計目標 4,500噸／日。

本廢水回收改善案例，除可回收廢水進行節水外，並可

進一步減少廢水排放，降低環境汙染發生。藉此機會提供企

業各廢水場參考，以期能發揮最大成效。

柒、參考資料

1. C. H. Chen, H. C. Chen, Y. C. Lin (2007)., “Development of MBR Technology in Industrial Wastewater Treatment and Reclamation in Taiwan with Case Studies”, The 4th IWA International Membranes Conference, Harrogate UK, pp 15~17, May 2007.

2. C. H. Chen et. “The MBR Technology – It’s application and development”, Environment Asia 2003 + WaterAsia 2003 International Conference, Singaport, Dec. 2~5, 2003.

3. G. Tchobanoglous, F. L. Burton, “3-4 Biological Characteristucs: Definition and Application”, WASTEWATER ENGINEERING Treatment, Disposal, and Reuse, Third Edition, METCALF & EDDY, INC., P. 99, INTERNATIONAL EDITION 1991.

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