水及废水处理厂设计

本教材僅供教學使用，實際進行廢水處理廠設計時，應由專業人員參考相關準則或設計手冊為之水及廢水處理廠設計1.概論1-1常用術語1-2廢水處理廠與下水道系統1-3廢水處理廠的基本構成1-4相關法規與政策1-5規劃與設計文件1-1常用術語下水道及相關設施定義下水道法下水：排水區域內雨水、家庭污水及事業廢水下水道：為處理下水而設之公共及專用下水道公共下水道：指供公共使用之下水道專用下水道：指供特定地區或場所使用而設置尚未納入公共下水道之下水道下水道用戶：依法接用下水道者用戶排水設備：用戶接用下水道之管渠設備下水道工程設施標準下水道工程設施：管渠、抽水站、污水處理廠及其相關設施1-1常用術語廢(污)水處理廠中文常見用法污水處理廠(污水廠)廢水處理廠(廢水廠)水資源回收中心英文常見用法WastewaterTreatmentPlant(WWTP)MunicipalWWTPWaterReclamationPlantWaterPollutionControlPlantPubliclyOwnedTreatmentWorks(POTWs)1-1常用術語廢水處理常用術語(1/4)(Metcalf&Eddy)生物固體(biosolids)：有機性半乾狀之廢水處理殘餘物，經生物或化學方法穩定，適合再生利用ClassAbiosolids：致病微生物(包括腸病毒、致病菌及活的蟲卵等)減少至低於偵測極限ClassBbiosolids：生物固體物中致病微生物減少至無害(不可以袋裝或桶裝方式出售或贈予，或是用於草地或家戶庭園)廢水特性(characteristics)：廢水中成份的大致分類，如物理、化學及生物等組成(composition)：構成廢水的物理、化學及生物成份1-1常用術語廢水處理常用術語(2/4)(Metcalf&Eddy)成份(constituents)：廢水中單一類物質、元素或生物物種，例如懸浮固體物、氨氮污染物(contaminants)：使用過程中加至自來水的成份消毒(disinfection)：以物理或化學方法降低微生物的致病能力放流水(effluent)：從某一處理步驟中排出的液體雜質(impurities)：使用過程中加至自來水的成份非點源(nonpointsources)：在一相當大面積的污染源中有多個排放來源1-1常用術語廢水處理常用術語(3/4)(Metcalf&Eddy)營養鹽(nutrient)：通常指廢水中的氮及磷，可能引起水體中藻類或植物的過量生長參數(parameter)：一項可度量的因子，例如溫度點源(pointsources)：自特定地點如管線或放流口排出的污染負荷污染物(pollutants)：使用過程中加至自來水的成份再生(reclamation)：為了再利用而處理廢水，或是將處理過的廢水加以再利用回收(recycling)：為有利的目的而再利用處理過的廢水或生物固體1-1常用術語廢水處理常用術語(4/4)(Metcalf&Eddy)再淨化(repurification)：將廢水處理至適合各種用途，包括間接或直接飲用再利用(reuse)：有利地使用再生廢水、再淨化廢水或穩定之生物固體污泥(sludge)：廢水處理過程中所移除的固體物，經過適當處理物才會成為生物固體固體物(solids)：可以重力方式(如沉澱、濃縮等)自廢水中分離的物質，或是污泥脫水操作中產生的固態殘餘物1-1常用術語處理層級定義(下水道工程設施標準)初級處理利用物理方法分離、去除水中大部分懸浮固體、油脂及少部分之膠體、溶解固體與生化需氧量之處理過程；通常為廢(污)水處理之最先處理過程二級處理：經初級處理後之廢(污)水之後續處理，以去除溶解性、膠狀性之有機物為目的之處理過程高級處理：利用獨特生物處理過程，獲得二級處理程度以上或相當三級處理水質之處理過程三級處理：利用物理、化學或生物方法將經二級處理後之廢(污)水中之營養物質、低濃度懸浮固體等去除之處理過程1-1常用術語處理層級定義(1/2)(Metcalf&Eddy)前處理(preliminary)：去除廢水中會引發操作維護問題的成份，如破布、樹枝、漂浮物、砂礫及油脂初級處理(primary)：去除廢水中部份懸浮固體物及有機物強化初級處理(enhancedprimary)：強化懸浮固體物及有機物之去除，通常使用化學加藥或過濾二級處理(secondary)：去除生物可分解之有機物(溶解或懸浮)及懸浮固體物，傳統二級處理定義中通常也包括消毒1-1常用術語處理層級定義(2/2)(Metcalf&Eddy)可去除營養鹽之二級處理(secondarywithnutrientremoval)：去除生物可分解有機物、懸浮固體物以及營養鹽(氮或磷或二者同時去除)三級處理(tertiary)：去除二級處理之殘餘懸浮固體物(通常為濾料過濾或微篩)或營養鹽，消毒也可視為三級處理之一部份高級處理(advanced)：去除一般生物處理後殘餘之溶解及懸浮物質，以因應各種用途之水再利用1-2廢水處理廠與下水道系統下水道管渠主次幹管、分支管網、用戶接管人孔中繼抽水站截流站廢水處理廠其他廢水處理相關設施(Metcalf&Eddy)1-3廢水處理廠的基本構成1-3-1廢水處理廠的功能1-3-2廢水處理廠的硬體組成1-3-3廢水處理廠的軟體組成1-3-4廢水處理廠的形成過程1-3-5新世代的廢水處理廠觀念1-3-1廢水處理廠的功能污水的輸送與水位揚升抽水站(pumpingstation)：進流(influent)、放流(effluent)、中繼(intermediate)管線(pipingoryardpiping)污水的淨化處理(treatment)前處理(preliminarytreatment)初級處理(primarytreatment)二級處理(secondarytreatment)消毒(disinfection)1-3-1廢水處理廠的功能高度淨化(purification)或再生利用(reuse)三級處理(tertiarytreatment)或高級處理(advancedtreatment)污泥處理(sludgetreatment)濃縮(thickening)消化(digestion)脫水(dewatering)乾燥(drying)1-3-1廢水處理廠的功能污水處理廠的單元與流程(1/3)因應污水或污泥性質及處理功能需求，設置處理單元(unit)單元的組成池槽(tankorbasin)及其構造物機械設備(equipment)管線(pipeline)控制裝制：閘門(gate)、閥(valve)……電氣儀錶設施其他1-3-1廢水處理廠的功能污水處理廠的單元與流程(2/3)例如－初沉池(primaryclarifier)單元池槽：初沉池、浮渣槽、溢流堰機械設備：刮泥機、刮渣機、污泥泵、浮渣泵管線：污泥管、浮渣管控制裝置：進流閘門電氣儀錶設施：馬達控制中心(MCC)、污泥泵定時器、浮渣槽液位開關為使處理單元發揮正常功能，廠內須設置輔助單元數個處理單元構成處理程序(process)初沉池(八里污水處理廠)1-3-1廢水處理廠的功能污水處理廠的單元與流程(3/3)例如：活性污泥(activatedsludge)程序單元1：曝氣池(aerationtank)單元2：二沉池(secondaryclarifier)單元3：迴流污泥抽送站(returnedsludgepumpingstation)單元4：鼓風設備室(blowerroom)全廠所有處理程序構成污水處理廠的處理流程(flowdiagram)處理流程可簡單區分為污水處理流程(liquidstream)及污泥處理流程(solidstream)活性污泥程序(安平污水處理廠)1-3-2廢水處理廠的硬體組成土建工程池槽、機房、管廊……多為RC或鋼構構造物機械工程機械設備固液分離：攔污柵、刮泥機、脫水機流體輸送：泵、鼓風機質量傳送：散氣器、攪拌機熱傳送：污泥熱交換器其他閘門及閥類1-3-2廢水處理廠的硬體組成機械工程管線鑄鐵管：污水、污泥鋼管：清水、空氣塑膠管：化學藥劑實驗室設備電氣工程受電及配電MCC緊急發電機電話、CCTV、照明等弱電系統1-3-2廢水處理廠的硬體組成儀錶控制工程中央控制／分散控制現場儀錶其他HVAC大地工程放流水工或放流管道路工程景觀工程生態保育工程1-3-3廢水處理廠的軟體組成人員組織污水廠主管操作人員維護人員實驗室分析人員行政人員操作維護方法操作控制策略操作維護手冊管理制度排班出勤維修計畫與備品庫存管理1-3-4廢水處理廠的形成過程法令及政策(lawandpolicy)下水道法(施行細則、下水道工程設施標準)國家發展計畫規劃(planning)下水道系統/廢水處理廠規劃實施計畫BOT可行性評估工程設計(design)概念設計(conceptualdesign)基本設計(basicdesign)(初步設計)細部設計(detaildesign)1-3-4廢水處理廠的形成過程工程招標(bidding)統包(turn-key)BOT／BOO施工(construction)試運轉(commissioning)操作營運(operation)功能提升(upgrading)、更新改善(retrofitting)、容量擴建(expansion)1-3-5新世代的廢水處理廠觀念廢水處理未來課題設施老化問題程序分析與控制方法的更新處理程序效能與可靠度(reliability)廢水消毒新技術合流污水溢流(combinedseweroverflows,CSOs)、衛生污水溢流及非點源控制迴流廢液處理臭味及VOC逸散控制廢水處理廠更新與提升(retrofittingandupgrading)1-3-5新世代的廢水處理廠觀念資源再生利用水資源再生三級處理集中處理vs.分散處理污泥資源再生多功能利用景觀生態教育親水休閒蛋形消化槽(八里污水處理廠)迪化污水處理廠上部空間利用內湖污水處理廠親水公園1-3-5新世代的廢水處理廠觀念高效率高效率的處理程序或設備高效率設備自動化控制省能源省能源的處理程序或設備省能源的操作方法安全考量減少工安事故後911時代的省思1-4相關法規與政策下水道法下水道法下水道屬地方自治事項，應由直轄市或縣(市)主管機關負責規劃、實施及管理下水道法施行細則下水道工程設施標準下水道政策污水下水道發展方案挑戰2008國家發展重點計畫新十大建設促進民間參與污水下水道系統建設推動方案1-4相關法規與政策水污染防治法水污染防治法基本措施排放廢(污)水於地面水體者，應符合放流水標準污泥應妥善處理依水體之涵容能力實施總量管制水污染防治費防治措施設立許可及排放許可設置專責單位或人員申報操作記錄及放流水水質水量放流水標準1-4相關法規與政策其他環境影響評估法空氣污染防制法噪音管制法廢棄物清理法資源回收再利用法促進民間參與公共建設法建築法、建築技術規則消防法1-5規劃與設計文件1-5-1污水下水道規劃成果1-5-2廢水處理廠設計成果1-5-3污水下水道BOT規劃1-5-1污水下水道規劃成果污水下水道系統實施計畫(1/2)計畫緣起計畫範圍環境背景及污染現況調查基本數據(目標年、人口推估、污水量與污染量推估)定案方案定案計畫工程內容分期分區實施計畫工程進度1-5-1污水下水道規劃成果污水下水道系統實施計畫(2/2)工程經費概估財務計畫計畫原則建設費籌措計畫營運費籌措計畫工程效益營運管理計畫用戶接