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
Wastewater Treatment Plant (WWTP)
Municipal WWTP
Water Reclamation Plant
Water Pollution Control Plant
Publicly Owned Treatment Works (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
Class A biosolids: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
Class B biosolids: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 (nonpoint sources):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 (point sources):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 (enhanced primary):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 (secondary with nutrient
removal):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 (pumping station):進流 (influent)、放流
(effluent)、中繼 (intermediate)
管線 (piping or yard piping)
污水的淨化處理 (treatment)
前處理 (preliminary treatment)
初級處理 (primary treatment)
二級處理 (secondary treatment)
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 (tertiary treatment)或高級處理 (advanced
treatment)
污泥處理 (sludge treatment)
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 (tank or basin)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 (primary clarifier)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 (activated sludge)程序
單元 1:曝氣池 (aeration tank)
單元 2:二沉池 (secondary clarifier)
單元 3:迴流污泥抽送站 (returned sludge pumping
station)
單元 4:鼓風設備室 (blower room)
全廠所有處理程序構成污水處理廠的處理流程 (flow
diagram)
處理流程可簡單區分為污水處理流程 (liquid stream)
及污泥處理流程 (solid stream)
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 (law and policy)
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 (conceptual design)
基本設計 (basic design) (初步設計 )
細部設計 (detail design)
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 (combined sewer overflows,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 (retrofitting and upgrading)
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
用戶接管工作計畫
1-5-2 廢水處理廠設計成果
概念設計報告
計畫概述
地形測量成果
設計準則
處理流程 (處理流程圖 )
質量平衡計算
功能計算
廠站與管線佈置 (廠區平面配置圖 )
水力計算 (水力剖面圖 )
電力容量與供電方式
概估工程經費
1-5-2 廢水處理廠設計成果
基本設計報告
計畫概述
地質鑽探及試驗成果
處理流程圖及各單元平面配置圖
各單元處理流程控制說明
電氣設計說明
總工程經費估算
主要設備資料及規範
功能計算書、質量平衡計算書、水理詳細計算書及水力剖面圖
景觀及環境整理平面圖
工程計畫
1-5-2 廢水處理廠設計成果
細部設計報告 (1/2)
各單元處理設施設設計圖說
一般圖 (G)
流程及儀錶圖 (I)
機械管線圖 (M)
結構及地工圖 (S)
土木圖 (C)
建築圖 (A)、景觀圖 (L)
電氣工程圖 (E)
消防圖 (F)
空調及通風圖 (V)
1-5-2 廢水處理廠設計成果
細部設計報告 (2/2)
環境影響說明及對策
施工規範 (PCCES)
工程預算書 (PCCES)
計算書 (數量計算書、結構計算書、水理計算書 )
主要設備器材型錄與估價單
工程施工預算進度
施工計畫 (含工程分標計畫 )
1-5-2 廢水處理廠設計成果
招標文件
招標公告
投標須知及補充說明
設計圖說
施工規範
工程契約草案
標單與標封
1-5-3 污水下水道 BOT規劃
污水下水道 BOT(建設 -營運 -轉移 )之法源依據
促進民間參與公共建設法
第 42條:經主辦機關評估得由民間參與政府規劃之公共建設,主辦機關應將該建設之興建、
營運規劃內容及申請人之資格條件等相關事項,
公告徵求民間參與
第 46條,民間自行規劃申請參與 公共建設者,
應擬具相關土地使用計畫、興建計畫、營運計畫、財務計畫、金融機構融資意願書及其他法令規定文件,向主辦機關提出申請
促進民間參與污水下水道系統建設推動方案
1-5-3 污水下水道 BOT規劃
污水下水道系統 BOT可行性評估 (1/2)
興辦目的
市場可行性分析
市場供需現況調查及預測分析
市場競爭及投資意願調查
法律可行性分析
適用促參法之可行性
工程技術可行性分析
初步工程規劃
經費概估及時程規劃
1-5-3 污水下水道 BOT規劃
污水下水道系統 BOT可行性評估 (2/2)
財務可行性評估
計畫成本與收益
民間參與之可行性分析
土地取得可行性分析
用地取得方式及成本
多目標使用
環境影響分析 (確認是否需進行環境影響評估 )
招商說明會及廠商意見調查
1-5-3 污水下水道 BOT規劃
污水下水道系統 BOT先期計畫 (1/3)
可行性評估成果彙整
許可範圍與許可期限
興建之規劃
工程調查及規劃
工程細部設計
工程發包施工
工程施工管理
工程督導、稽核及控管
1-5-3 污水下水道 BOT規劃
污水下水道系統 BOT先期計畫 (2/3)
營運之規劃
營運計畫辦理方式
營運監督及管理
設施移交
辦理時程
土地取得規劃
用地劃定
用地取得方式及時程
地上物拆遷及補償
1-5-3 污水下水道 BOT規劃
污水下水道系統 BOT先期計畫 (3/3)
財務規劃
超額污水處理費率規劃
融資計畫
風險分擔原則
風險因素及可能影響
各參與主體之風險配置
風險管理措施
政府承諾與協助事項