光电产业废水特性研究

台灣高科技產業的新希望南部科學工業園區95.07.1797年4月1日行政院國家科學委員會南科台南園區光電產業廢水特性研究暨管制策略研訂96年度自行研究計畫研究項目：南科台南園區光電產業廢水特性研究暨管制策略研訂研究單位：南部科學工業園區管理局研究人員：鄭華安、郭崇文、陳郁良、林永壽指導人員：國立成功大學環境工程學系溫清光教授研究期程：96年3月至96年10月簡報大綱壹、計畫緣起及目的貳、園區光電廢水特性說明參、研究方法及實驗設備肆、研究結果分析伍、結論與建議2壹、計畫緣起及目的計畫緣起近年來南科園區光電產業快速發展，該產業所排放之廢水量已佔園區總廢污水排放量七成以上。光電產業製程使用大量有機溶劑，高濃度廢液於製程端回收再使用，低濃度廢液排入園區污水下水道系統，增加污水廠有機負荷及處理複雜性。光電產業廢水所含特殊有機化合物，無法以環保署公告之化學需氧量(COD)及生化需氧量(BOD5)水質指標檢測方法反應實際污染程度。3計畫目的探討光電產業排放廢水之有機物質種類、特性及適當之檢測方法。分析園區光電廠商排放廢水之BOD5、COD及總有機碳(TOC)等水質污染檢測指標的關聯性。研擬台南園區光電產業有機廢水之管制建議方案。4壹、計畫緣起及目的貳、園區光電廢水特性說明光電產業TFT-LCD製程常見之有機物原料種類中文名稱英文名稱氫氧化四甲基銨Tetra-MethylAmmoniumHydroxide，TMAH二甲基亞碸DimethylSulphoxide，DMSO乙醇胺Monoethanolamime，MEA1-甲基-2-砒咯啶酮N-Methyl-2-Pyrrolidinone，NMP單甲基醚丙二醇醋酸酯PropyleneGlycolMonoethylEtherAcetate，PGMEA異丙醇Isopropylalcohol，IPA丙酮Acetone光電產業TFT-LCD製程/原料光阻塗布程序/光阻劑顯影程序/顯影劑去光阻程序/去光阻劑相關清洗作業/特用溶液光電產業製程廢水/處理程序含鉻廢水/還原處理含氟廢水/添加氯化鈣，產生氟化鈣結晶去除酸鹼廢水/中和處理染料廢水/電化學聚合及加藥混凝膠凝浮除有機廢水/接觸氧化法5參、研究方法及實驗設備研究方法光電產業廢水中有機污染物質分析以GC-MS分析光電廢水有機污染物質，初步掌握有機污染物之種類及濃度。光電產業廢水所含特殊有機污染物種以環保署公告之COD及BOD5檢測方法分析，並將分析值與理論值比對探討。分析光電產業廢水TOC水質指標濃度，並將TOC分析值與COD及BOD5之分析值作相關性比對。以離子層析儀(IC)分析易離子化之有機物質，建立準確及經濟之分析方法，快速檢測光電廢水中有機物種含量濃度。根據光電廢水特殊有機物種生物分解性模廠試驗結果，研擬園區光電產業有機廢水管制建議方案。6參、研究方法及實驗設備檢測方法及實驗設備檢測項目檢測方法(儀器)方法說明(使用儀器)方法編號二甲基硫(DMS)GC/MS(VarianGC/Massspectrometer)－二甲基亞碸(DMSO)GC/FID(ShimadzuGC-14B/FlameIonizationDetector)－氫氧化四甲基銨(TMAH)離子層析儀(陽離子管柱)－總有機碳(TOC)水中總有機碳檢測方法－燃燒/紅外線測定法(TOC分析儀)NIEAW530.51C化學需氧量(COD)水中化學需氧量檢測方法－密閉迴流滴定法(COD分析設備)NIEAW517.51B生化需氧量(BOD5)水中生化需氧量檢測方法(BOD5分析設備)NIEAW510.54B懸浮固體物(SS)水中總溶解固體及懸浮固體檢測方法－重量法(SS分析設備)NIEAW210.57A7肆、研究結果分析光電產業廢水有機污染物質分析及水質指標探討光電產業廢水有機污染物質分析結果檢測項目DMS(mg/L)DMSO(mg/L)TMAH(mg/L)廠商製程代號第一次採樣第二次採樣第三次採樣第一次採樣第二次採樣第三次採樣平均值最大值最小值樣品數A-ND2.3－4.27.431.759.514.824B-NDND－9.76.910.730.8ND24C0.7ND0.435.320.923.532.350.7ND24D4.3ND2.115.720.321.318.133.9ND24E1.2NDND8.810.711.510.125.1ND24F0.1ND3.8－8.38.814.085.3ND248肆、研究結果分析環保署公告之COD、BOD5及TOC檢測方法分析特殊有機物種TMAH及DMSO針對光電產業廢水而言，TOC水質指標於處理實務上應用較BOD5及COD具參考價值。註：1.單位為mg/L。2.”＊1”以馴養後菌種測試值，若以市售一般菌種之標準植種水分析則BOD5為ND。3.”＊2”分別以市售一般菌種標準植種水及馴養過後菌種進行分析。9物質TMAHDMSO簡式C4H13NOC2H6SO濃度200180理論COD420實測值/理論值1.1%370實測值/理論值12%實測COD4.745理論TOC105實測值/理論值115%55.4實測值/理論值109%實測TOC12160.2BOD5358＊1ND＊2肆、研究結果分析光電產業TFT-LCD製程廢水中TOC、COD、BOD5測值之關連性TOC與COD測值相關性回歸R2介於0.61~0.84TOC與BOD5測值相關性回歸R2介於0.24~0.79廢水種類代號TOC與COD相關性回歸R2值TOC與BOD5相關性回歸R2值A0.810.79B0.840.63C0.830.48D0.830.74E0.610.66F0.830.54污水廠進流水0.620.24註：統計期間96年1~7月。10肆、研究結果分析探討廢水中TMAH濃度檢測方法之適用性品質管制離子層析儀檢量線空白分析查核樣品分析重複分析添加標準品分析11分析方法：離子層析儀(IC)分析法實廠驗證園區某科技廠依原物料用量及排放水量所推估之水質濃度61.0mg/L排放水實測平均濃度60.3mg/L肆、研究結果分析以94~95年間本局污水廠進行光電產業廢水之有機污染物生物分解性測試結果資料，探討去除效率及最佳化操作參數MBR系統對各水質項目處理效率：期程/控制參數第一期程第二期程第三期程第四期程進流水TMAH濃度,mg/L45457070曝氣槽水力停留時間,hr9.04.54.59.0平均處理效率(%)020406080100TMAHCODBOD5SS項目(%)第一期程第二期程第三期程第四期程台南園區光電產業有機廢水可行之管制方案探討TMAH濃度45mg/L水力停留時間為9hr去除率100﹪12肆、研究結果分析光電產業有機廢水管制方案研擬參考前述模廠試驗結果，並考量實際事業廢水特性、前處理設施功能條件及其他產業廢水稀釋效應，建議排放水TMAH管制濃度可再彈性擬訂，以兼顧經濟與環保效益。建立光電產業有機性原物料之種類、特性及使用量資料庫，以掌握管制重點與方向。輔導鼓勵採行減量或回收再使用之措施。研究建置光電產業廢水中特殊性有機污染物之檢測分析方法，即時掌握廢水狀況採取適當之處置作為。專案研究特殊性有機污染物之可行處理方式，建置最佳處理程序及操作參數，提供園區事業及污水廠參考使用檢討園區污水下水道容許標準暨收費標準之管制項目，研議增訂廢水中特殊性有機污染物之管制濃度及收費之可行性。13伍、結論與建議結論光電產業原料有機物質會隨廢水排出者主要包括TMAH及DMSO(分解衍生物為DMS)，其中以TMAH之使用量為大宗。依廢水中有機物質成份分析結果顯示，TMAH平均濃度介於10.1~32.3mg/L，DMSO檢測濃度介於ND~35.3mg/L，DMS檢測濃度介於ND~4.3mg/L。TMAH及DMSO溶液之TOC實測值較理論值略高，實測值與理論值比值依序為115%、109%；COD實測值較理論值明顯偏低，實測值與理論值比值依序僅為1.1%、12%。TMAH及DMSO有機成份溶液之BOD5測值無法測得，改以經馴養菌種檢測仍僅TMAH溶液可檢出BOD5測值。由此發現，總有機碳(TOC)測定法於光電廢水處理實務上應用較COD及BOD5具參考價值。14伍、結論與建議園區光電產業製程廢水與污水處理廠進流水之TOC與COD測值相關性回歸R2介於0.61~0.84，TOC與BOD5測值相關性回歸R2介於0.24~0.79。以離子層析儀(IC)分析法檢測水中TMAH濃度，可作為快速檢測廢水中TMAH成份濃度之分析方法。MBR生物系統處理廢水中TMAH之分解性測試結果，於進流水TMAH濃度45mg/L、水力停留時間9小時條件下，其處理效率可達100﹪，惟縮短水力停留時間及增加TMAH濃度，則無法完全去除。建議目前園區光電產業廢水TMAH成份檢測，環檢所尚無公告檢測分析方法，建議TMAH以離子層析儀(IC)分析法進行檢測分析。逐步推動園區光電產業有機廢水管制方案。1516