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台灣高科技產業的新希望 南部科學工業園區

行政院國家科學委員會. 100 年度自 行研究計畫. 台灣高科技產業的新希望 南部科學工業園區. 南科園區事業廢水特定成分 銦、鉬、鎵特性研究暨因應策略研訂. 95.07.17. 研究人員：郭本正、郭崇文. 101 年 5 月. 簡報大綱. 壹、計畫緣起及目的 貳、園區產業廢水特性 參、研究內容與設備 肆、結果與討論 伍、結論與建議. 壹 、 計畫緣起及目的. 計畫緣起 科學園區光電產業及半導體產業快速發展 ，相關原物料及化學品眾多複雜，相關排放廢水特定成份對環境可能衝擊影響，應管制減量。

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台灣高科技產業的新希望 南部科學工業園區

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  1. 行政院國家科學委員會 100年度自行研究計畫 台灣高科技產業的新希望南部科學工業園區 南科園區事業廢水特定成分 銦、鉬、鎵特性研究暨因應策略研訂 95.07.17 研究人員：郭本正、郭崇文 101 年 5 月

  2. 簡報大綱 壹、計畫緣起及目的 貳、園區產業廢水特性 參、研究內容與設備 肆、結果與討論 伍、結論與建議

  3. 壹、計畫緣起及目的 • 計畫緣起 • 科學園區光電產業及半導體產業快速發展，相關原物料及化學品眾多複雜，相關排放廢水特定成份對環境可能衝擊影響，應管制減量。 • 環保署基於污染預防及風險管理，推動放流水新增管制標準，增加銦、鉬、鎵等三項新興產業特殊重金屬管制，需研究因應。 • 現有產業調查指出光電產業排水含有銦、鉬、鎵成分，需進行園區銦、鉬、鎵來源調查及特性研究，掌握污染來源及研擬管制策略。

  4. 壹、計畫緣起及目的 • 計畫目的 • 建構園區產業銦、鉬、鎵貢獻度分佈，並提供試驗結果給園區廠商參考，協助廠商選擇最佳化操作方案來進行銦、鉬、鎵減量處理。 • 探討污水廠現有銦、鉬、鎵處理單元(化學混凝沉澱系統)最佳操作條件，以供建立污水廠緊急應變機制。 • 研擬園區銦、鉬、鎵管制策略，最終達到確保污水廠放流水質符合標準目的並減輕環境水體負荷。

  5. 貳、園區產業廢水特性 • 園區含銦、鉬、鎵產業製程廢水特性分析 • TFT-LCD產業製程使用含銦、鉬原物料，排放水質銦、鉬濃度較高 • LED產業製程使用含鎵、銦原物料，排放水質鎵、銦濃度較高 • 半導體產業排放水質亦含有低濃度之銦、鉬、鎵

  6. 污水廠進流廢水化學混凝沉降去除銦、鉬、鎵試驗污水廠進流廢水化學混凝沉降去除銦、鉬、鎵試驗 鋁鹽 (PAC) 鐵鹽 (氯化鐵) 調整不同pH值 (pH：6、7、8、9) 調整不同pH值 (pH：6、7、8、9) 調整加藥劑量 調整加藥劑量 最佳化操作參數 (pH、混凝劑種類及加藥量) 園區事業廢水化學混凝沉降 去除銦、鉬、鎵試驗 LED廢水 (含鎵廢水) TFT-LCD廢水 (含鉬廢水) 鋁鹽 PAC(10%Al2O3) 鐵鹽 氯化鐵(39%Fe2O3) 調整加藥劑量 調整pH值 (pH：6、7、8) 最佳化學混凝加藥量 參、研究方法及實驗設備 • 研究方法 ▲污水廠進流廢水化學沉降實驗流程 ▲園區事業廢水化學沉降實驗流程 • 研訂南科園區對事業排水之銦、鉬、鎵因應方案及緊急應變策略 • 建立南科園區事業排水銦、鉬、鎵管理機制，維持園區污水廠正常穩定操作

  7. 參、研究方法及實驗設備 • 實驗設備 ▲瓶杯試驗器 ▲感應耦合電漿原子發射光譜

  8. 肆、結果與討論 • 園區各產業銦、鉬、鎵濃度及貢獻度 ▲園區各產業銦貢獻比例圖 ▲園區各產業鉬貢獻比例圖 ▲園區各產業鎵貢獻比例圖

  9. 肆、結果與討論 • 廠商排放特性分析 • 銦排放特性 • TFT-LCD及LED廠商排水平均值均低於0.1mg/L • 廠商可採均流混合排放 • 鉬排放特性 • TFT-LCD局部廠商均值高於0.6mg/L • 廠商需進行相關減量工作 • 鎵排放特性 • LED局部廠商均值高於0.1mg/L • 廠商需進行相關減量工作 ▲TFT-LCD及LED排放水質銦濃度範圍 ▲TFT-LCD排放水質 鉬濃度範圍 ▲LED排放水質鎵濃度範圍

  10. 肆、結果與討論 • 100年園區污水廠銦、鉬、鎵處理及排放情況說明 • 污水處理廠檢測分析 • 100年1~10月平均處理水量： 74,305CMD • 化學處理單元操作參數 • 10 ％ PAC加藥量：150mg/L • 助凝劑加藥量：2mg/L • 處理效率統計 • 統計100年1~10月銦平均去除率為27.0％ 、鎵平均去除率為33.3％ ，對鉬則不具處理效果，平均去除率僅為2.4％。 • 分析園區以鉬排放量最大，為園區未來管制重點。

  11. 肆、結果與討論 • 化學混凝程序對污水廠進流水銦、鉬、鎵去除試驗 • 最佳pH值探討(PAC) • 設定條件 • PAC：250mg/L • 助凝劑：2mg/L • 調整pH=6.0、7.0、8.0、9.0 • 混凝沉降實驗結果 • 銦濃度為0.0122mg/L，在 pH=8.0時，銦去除率較佳為43.2％。 • 鉬濃度為0.4690mg/L，在pH=6.0~9.0範圍時，鉬去除效果均不理想，在pH=7.0時鉬去除率最高僅為3.6％。 • 鎵濃度為0.0311mg/L，在pH=6.0時，鎵去除率較佳為85.4％ • 考量處理後水質須符合放流水標準，同時為減少酸鹼調整藥劑量，本研究設定pH值為7.0進行後續不同加藥劑量之試驗。

  12. 肆、結果與討論 • 化學混凝程序對污水廠進流水銦、鉬、鎵去除試驗 • 最佳混凝劑量探討(PAC) • 設定條件 • 設定pH=7.0 • 調整PAC加藥量： • 混凝沉降實驗結果 效果不佳 原水濃度 差異較大

  13. 肆、結果與討論 • 化學混凝程序對污水廠進流水銦、鉬、鎵去除試驗 • 最佳pH值探討(氯化鐵) • 設定條件 • 氯化鐵：800mg/L • 助凝劑：2mg/L • 調整pH=6.0、7.0、8.0、9.0 • 混凝沉降實驗結果 • 銦濃度為0.0153mg/L，在pH=7.0時，銦去除率較佳為19.5%，隨著pH值變化，銦去除效果均有較低情事。 • 鉬濃度為0.2837mg/L，在pH=6.0時，鉬去除效果較佳為54.6%，隨著pH值上升，鉬去除效果會有下降趨勢。 • 鎵濃度為0.0098mg/L，在pH=7.0時，鎵去除率較佳為42.9％，其餘pH值變化，銦去除效果均有較低情事。 • 考量處理後水質須符合放流水標準，同時為減少酸鹼調整藥劑量，本研究設定pH值為7.0進行後續不同加藥劑量之試驗。

  14. 肆、結果與討論 • 化學混凝程序對污水廠進流水銦、鉬、鎵去除試驗 • 最佳混凝劑量探討(氯化鐵) • 設定條件 • 設定pH=7.0 • 調整氯化鐵加藥量 • 混凝沉降實驗結果

  15. 肆、結果與討論 • 化學混凝程序去除銦、鉬、鎵之成本分析（污水廠）

  16. 肆、結果與討論 • 事業廢水銦、鉬、鎵化學混凝程序試驗 • 化學混凝程序對TFT-LCD廠商含鉬廢水去除試驗 • 設定條件(混凝劑為氯化鐵) • 廢水來源：廠商蝕刻製程稀排含鉬廢水(鉬:8.999mg/L) • 調整pH=6.0 、7.0 、8.0 • 調整氯化鐵加藥量：400~2,400mg/L • 混凝沉降實驗結果與討論 • 不同pH條件下試驗結果均呈現隨著加藥量上升，可提高鉬去除效果。 • 在pH=7.0條件，加藥量增加已達2,400mg/L，鉬去除率最佳仍僅38.3％ ，鉬去除效果並不理想。 • ▲不同pH及加藥量鉬去除率變化圖 高磷酸塩耗用FeCl3，減少鉬去除效果 • 註：使用氯化鐵35.2％去除率，估算每噸廢水之操作成本增加約22.7元，不合經濟效益。

  17. 肆、結果與討論 • 事業廢水銦、鉬、鎵化學混凝程序試驗 • 化學混凝程序對LED廠商含鎵廢水去除試驗 • 設定條件(混凝劑為PAC) • 廢水來源：廠商混合之酸鹼調勻池含鎵廢水 (鎵:0.278mg/L) • 設定pH=7.0 • 調整PAC加藥量：50~300mg/L • 混凝沉降實驗結果與討論 • 加藥量為100mg/L時，鎵去除率均可達到95％以 • 上，隨著加藥量增加，鎵去除效果無明顯上升情形。 • ▲不同加藥量鎵去除率變化圖 • LED含鎵廢水使用PAC為混凝劑時，在PAC加藥量 • 為50mg/L時，去除率可達到96.7 ％ ，每噸廢水增加之成本約0.6元。 • 使用PAC去除鎵具有較佳之處理效果，且增加之加藥成本及污泥清運 • 費用尚屬合理，故使用化學混凝程序處理鎵廢水合宜。

  18. 伍、結論及建議 • 化學混凝程序對銦、鉬、鎵去除功能試驗結果 • 污水廠進流廢水混凝試驗最佳條件 去除效果不佳 • TFT-LCD及LED廠商廢水混凝試驗最佳條件 建議使用離子交換樹脂濃縮回收處理

  19. 伍、結論及建議 • 管制策略研擬

  20. 伍、結論及建議 • 建議事項 • 檢討園區污水下水道容許標準暨收費標準之管制項目，研議增訂銦、 鉬、 鎵納管及異常收費標準。 • 建立污水廠緊急應變機制，若遇緊急狀況可迅速調整加藥量來因應，達到確保污水廠放流水100％符合標準。 • 本次研究主要以園區排放現況研訂因應對策，建議未來研究方向： • 添加調配不同濃度廢水進行化學混凝研究，並探討銦、鉬、鎵去除機制。 • 低濃度銦、鉬、鎵經加藥混凝沉澱產生之污泥，後續相關累積及溶出情況，是否會造成環境生態之有害影響。

  21. 報告完畢 敬請指教

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