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1、Introduction to Pollution Preventationand Treatment污染防治概論 莊清榮 2/25/2004,課程目的：了解環境保護、如何減少污染物的產生及化工原理在污染防治上的應用，以推展污染防治技術及觀念於化工教育。 授課老師：錢建嵩 莊清榮,污染防治概論,課程大綱,子題 授課時數 授課日期 授課老師 1. 緒論.2hr 2/25;3/3 莊清榮 環保問題 污染防治觀念的演進 工業減廢 2. 水污染防治法與廢水處理原則.1hr 3/3 莊清榮 3. 廢水物理處理單元 5hr 3/10,17,31 莊清榮 4. 廢水化學處理單元 2hr 3/31;4/14
2、莊清榮 5. 廢水生物處理單元 3hr 4/14, 21 莊清榮 期中考(暫訂4/28 ，原上課時段) 6. 廢氣處理 . 6hr 5/5, 12, 19 錢建嵩 7. 固體廢棄物處理 . 6 hr 5/26; 6/2, 9 錢建嵩 期末考(暫訂6/17，原上課時段) *上課時間: 星期三(D.E節) 地點：工學304 授課教材：以講義為主 成績評定: 期中考50%，期末考:50%,化學工程師之定位,能 源,原料,技術,經濟的觀點,(安全、衛生、環保),產品,安全：Safety 衛生：Health 環保：Environment,SHE,化工四大領域,高科技材料與製程的開發(如生物科技與電子材料
3、) 傳統工業的改良 清淨製程的開發 化工安全、衛生與環保 電腦輔助設計與程序控制,環保問題的產生,工業化的大量生產 都市化造成人口集中,環境保護,公害防治 偏重技術 防止人的行為污染環境介質，而間接危害環境中的生物及植物。 自然維護 偏重教育 防止人的行為直接破壞環境，如濫墾、濫伐等。,當前全球環境問題,熱帶雨林之濫伐 土壤沙漠化 海洋與海岸區污染 跨國性的工業污染 *有害廢棄物擴散 開發中國家環境污染,先進國家環境政策三階段,健康及生命安全之保障 財產保障及追求舒適生活環境 尋求生態系統平衡,台灣的環保問題,環境負荷沉重 人口密集、車輛快速增加、河川污染、土壤重金屬污染 公共建設不足，產業界
4、長期忽視污染防治 *工廠設立缺乏規劃 *大眾捷運系統不足 *衛生下水道系統嚴重缺乏 環保知識與教育推廣不足,工業污染發生之先後次序,第一代：原料的開採與產品之製造過程引起的污染，污染範圍較為局部。 第二代：產品的分配、輸送及使用產生的污染，範圍甚廣。 第三代：使用過的產品造成的污染。,工廠產生污染問題之主因,規劃建廠時，忽視污染防治與工業安全之考量。 工廠管理人對相關法規及製程污染潛因欠缺了解。 製程選用、程序設計及污染防治設備設計不當。 污染防治設備欠缺專責單位或人員，致操作維護不良。 污染控制技術及工廠內部管理不確實。 外在刺激誘因不足，包括取締管制之疏漏、未遭鄰近居民的督促等。 內在條件
5、不良，包括技術能力不足、財務結構不佳等。,企業何去何從？,環保問題解決之道,污染防治技術的開發 企業家的良心 (社會道德) 政府公權力的行使 民眾教育水準的提高,預防 與 治療,污染物處理,污染防治,污染預防,污染防治觀念之演進,管末處理(end-of-the-pipe treatment) 設置設備處理或處置廢棄物至法規標準，不僅所費不貲，往往只能將廢棄物(或汙染物)由一個媒介體轉移至另一媒介體而已，且可能導致二次污染 治標 製程中處理(in-line treatment) 從產源減量及回收再利用等減廢(waste minimization)方法著手，既可減輕污染處理廢用，又可達資源有效利用
6、 治本,預防勝於治療之觀念-健康,預防勝於治療之觀念-環保,污染防治3P概念,計畫構想提案人林作砥博士 Pollution Prevention Pays (3P) 汙染防治有回報。 污染物即為未被利用之原料及污染加上創新技術等於有價資源。,污染預防,日本產業廢棄物10年減量目標,1999年12月提出 “產業環境自主行動計畫”，以2010年為目標年限。 * 針對各行業別，提出2010年廢棄物削減目 標，及所採取之因應對策。 *至2001年1月，和1990年相比較，廢棄物約減少60%，成果相當的卓越。,導向工業減費的先決條件,污染者付費 污染成本,產品生命週期成本(Life Cycle Cost
7、),傳統成本(開發、製造及銷售) 十 報廢及最終處置之費用,美國“污染預防法”(Pollution Prevention Act)之精神,在污染源應儘可能預防或減少污染物的產生。 無法預防或污染的污染物應予回收。 無法預防、減少或回收的污染物必須儘可能的利用符合環境安全的方式加以處理。 污染物的最終處置或排放到環境中，應視為最終不得已的手段，且必須確保其對環境的安全性。,杜邦公司五R之工業減廢手段,Reduce 減量 Reuse 再利用 Recovery 回收 Recycle 再生 Research 研發,Reduce,不需花大成本的基本措施，以減少無謂的浪費 良好的操作管理。 技術改進。 原
8、料改變。 例如：針對工廠廢液作全盤定性及定量之分析，分類收集後再個別處理。,良好的操作管理,調整操作步驟 廢棄物分流收集 物料庫存管理 製造時程更改 損失預防 紀錄保存 員工訓練,操作條件之最佳化,案例 印染工廠於染料配製時，多會準備過剩的染料以確保布匹印染的品質均一，這些殘餘的染料倒入廢水溝中形成一嚴重廢水問題。 傳統思維：如何直接解決此環境問題 *將殘餘的染料倒入收集桶當成固體廢棄物處理。 *將設備上殘餘廢液以廢布擦拭後再進行清洗。 先進思維：如何由污染源頭去解決 *使用電腦配色，精確的計算所需的染料，既可減少污 染的產生，亦可減少物料資源。,原物料之改變,案例 化學反應 A+BC 原設計
9、使用過量A以獲得較高之反應轉化率，但未反應完全而排放之A成分，生物不易分解，造成其放流水質有時達到法定標準。 將反應調整為過量B成分，雖然略犧牲了反應率，但B成分極易生物分解，因而解決放流水問題，也增加了整廠之經濟效益。,廠內改善措施,改良製造程序與方法。 尋找替代原料。 員工適當之教育訓練。 建立嚴格之污染物管理程序制度。 定訂工業安全及衛生準則。 建立製程設備之預防保養與維護制度。 依污染物性質差異及處理難易，考慮分離或合併收集及處理。 擬訂緊急應變計畫。 。,製造時程更改,例如： 配合定單，適當的排定生產時程進度，可減少設備清洗頻率，因而減少廢水量。 在不影響產品品質及產量下，適當的延長
10、電鍍物件之停留滴液時間(Drainage Time) ，來減少帶出液，因而增加後續清洗效率，減少槽液排棄頻率，以及減少原物料使用量。,工廠內部污染源之調查、分析,調查各部門使用原料、數量及加工後產品之去向，對污染性原料及污染物須特別注意。 清查全廠有關水、氣、物料進出系統，若數量無法平衡，即表示有所漏失。 所有調查數據及資料，均可作為計算各製程中，污染物質之種類、數量，據以定出預防重點及管理措施。,廢水之分類與分離,程序廢水有時因數量、濃度、毒性不同，需加以分類收集處理。 CN-+ H+HCN (毒性) 油脂+OH- 皂化 (不易分離) SO42- +Ca2+ CaSO4 (沉澱堵塞管路) 廢
11、水污染低者，如冷卻水，可不必處理。 廢水經簡單處理後可再用，如洗滌廢水 廢水可回收有價值成分者，如電鍍鉻酸,Reuse,製程中所產生之廢料，有可能成為其它製程的燃料、原料或其它應用等。 透過 “廢棄物資訊交換中心”，使廢棄物可充份的再使用。 例如：發電廠及煉鋼廠產生之飛灰、爐石， 酌 量與水泥混合後，可用作建材或填土材料，如填海新生地等。,事業廢棄物交換中心流程,廢棄物交換中心作業方式,Recovery,在製程中回收有用資源，使其不直接排於廢料中，以減少污染源。 例如：電鍍液的重金屬、電子業的溶劑，以及紡織廠的漿液等的分離回收。,Recycle,廢棄物經處理可作為其它應用品原料。 例如：寶特瓶
12、回收處理成塑膠粒子，其它 如鋁罐、玻璃、廢紙及廢輪胎等都可再生。,鋁渣處理為高級鋁質保水磚,廢玻璃纖維樹脂製造之建材,橡膠瀝青示範道路,Research,以創造性的方法來減低或除去污染源，往往可導致整個製程減廢的大幅改良。 例如：杜邦公司的二氧化鈦製造，以氯化法取代舊有的硫酸法，而減少百分之九十的廢水。,為什麼要做 “工業減廢”?,資源有限原料成本急速攀高 環保排放標準的提高處理廢棄物的有 形(財力付擔)及無形(社會責任)成本急 速增加 國際公約的約束 1987 蒙特樓公約 1989 巴爾賽公約 1997 京都議定書,居家減廢,垃圾處理 掩埋-傳統方法 用地取得不易、地下水污染、沼氣溢散 焚化
13、-現代方法 空氣污染、灰燼處理 減量-治本之道,工業減廢之先決條件,污染者付費 污染成本 當業者發現必須花費成本處理工廠排放的廢棄物時，在節省成本的可行性下，自然會尋求各種減廢的途徑。,工業減廢之誘因-經濟方面,節省原物料，降低生產成本，可提高生產力。 減少廢棄物處理、處置或貯存、清除的成本。 減少符合法規要求之許可、偵測或其它應實施規定之成本。 來自廢棄物交換或回收再利用所得之利益。 較低意外或緊急事故等環境責任風險或保險成本。,工業減廢之誘因-責任方面,可減少廢棄物產生者對公司或工廠附近環境之社會責任。 可減少廢棄物於貯存、清除、處理及處置上之環境風險。 可減少對員工安全、衛生上之危害。,
14、工業減廢之誘因-其它方面,可增進公司或工廠之公眾(尤其是附近居民)行象。 可提高員工對公司或工廠之向心力，以及對環境的認知。 具體的對環境的改善，善盡回饋社會之義務。 可減少來自無足夠掩埋場地處置的壓力。,減廢的效益,降低生產成本 節省廢棄物處理及管理費用 廢料或廢棄物回收增加額外收入 確保環境品質保護員工健康與安全提昇公司形象 提昇經營管理效率增加生產量促進工業昇級 達成資源永續利用之最終目標,減廢經濟效益分析,廢棄污染物資源化的利潤 原廢棄污染物的成本支出 減廢及資源化的設備成本 操作及維護成本 經濟評估指標=原廢污物資源化後的利潤 + 空污節省 的成本 + 水污節省的成本 + 固廢減量的
15、成本 減廢及資源化的設備成本 操作及維護成本 能源成本,減廢策略,工業減廢評估規劃,第一階段：減廢政策之落實與減廢組織之成立。定 出減廢政策與目標。 第二階段：調查評估單元製程、原物料和廢棄物 管理。找出可能減廢的機會。 第三階段：確認相關之減廢技術方案。 第四階段：評估減廢技術方案之可行性。 第五階段：執行最佳之計畫方案，並追蹤、考核,製程設備技術改進,程序改善 設備改善 操作改善 自動化 。,洩漏及濺溢等損失之預防,例如： 定期換修填充材料(packings)或相關零件，可減少逸散性有機揮發物(VOC)從閥、flange、泵、攪拌器等設備洩漏出 收集洩漏或濺溢的物料使之回收再利用。,清潔生產改善製程、消除污染源,清潔生產就是：1.改用無毒的原料。2.改善製程，減少廢棄物的排放。3.盡量回收再利用。以達到節省資源、節省能源、保護環境的終極目標。,製程的改變 -傳統製程流程,能源,原料,工業廢棄物 (廢液、廢氣、固體廢棄物),製程 產品 產品使用 一般廢棄物(掩埋、堆肥或焚化),能源,廢棄物處理,能源 、資源,其它種型態之污染物,製程的改變 -減廢製程,能源有效使用,綠色原料,工業廢棄物 (廢液、廢氣、固體廢棄物),綠色製程 產品 產品使用 一般廢棄物處理,能源有效使用,回收再
