高科技產業在製程中使用四甲基氫氧化銨(Tetra-methyl ammonium hydroxide, TMAH)，這種廢(污)水含高有機碳及氮不易處理造成。本研究在實驗室以上流式厭氧污泥槽(UASB)及薄膜生物反應槽(MBR)的處理模組，控制在各種不同的操作條件下，探討以下操作條件對於水中TMAH去除效率之影響。改變操作條件包含入流TMAH濃度(10、20、50、100、200、500 mg/L)、入流水pH值(6、8、10)、入流水溫度(25、30、35、40˚C) 及UASB之空床停留時間(0.5、1、2、3.2、4hr)，分析出水水質。研究發現本生物處理系統對於TMAH有85%以上之去除率，對於TOC、氨氮、COD等副產物去除率分別93%、52%、64%，當溫度提升到30、35和40˚C之下在UASB之後MBR出水去除率到達100%。當空床停留時間(EBCT)為2個小時，提升停留時間對於TMAH的去除效率達100%，TOC、氨氮、COD、BOD、SS去除率都提升，相較於過去文獻所提到去除TMAH的空床停留時間需要4~8小時的更為減少。本成果可提供處理TMAH的參考。

Tetra-methyl ammonium hydroxide (TMAH) is used commonly for manufacturing in high-tech industry. The effluent containing TMAH in this kind of wastewater was found not easy to treat for containing high organic carbon and high nitrogen. This study is focused to investigate removal of TMAH and effect on different operation conditions by up-flowed UASB and MBR. The varied operation conditions were including concentrations of TMAH(10、20、50、100、200、500 mg/L)、pH(6、8、10)、reaction temperatures(25、30、35、40˚C) and empty bed residence time (EBCT) of UASB (0.5、1、2、3.2、4hr).Results showed the removal of TMAH was over 85 % , and the removal of rest items (TOC, NH3-N, and COD) were 93%、52%、and 64% respectively. When temperature was raised to 30、35and 40˚C, the removals of TMAH were achieved to 100 % in effluent of UASB combined MBR.The removal of TMAH increased with increasing EBCT. When the EBCT was fixed at 2 hours, the removal of TMAH by UASB combined MBR was near 100 % and the removals of rest items (TOC, NH3-N, COD, BOD, and SS) were showed increased as well. The EBCT for treating TMAH containing wastewater by this system of UASB combined MBR is lower than many researchers’ work by UASB. This highlighted founding is a good reference to treat wastewater containing TMAH.

目　錄
論文審定書……………………………………………………………………………... i
謝　誌………………………………………………………...…….…………………...ii
中文摘要………………………………………………………….…….………………iii
Abstract...………………………………………………………….…….………………iv
目　錄…………………………………………………………...…….………………...v
圖　次………………………………………………………………….………………..x
表　次………………………………………………………………….……………...xiv
第一章 前 言……………………………………………………..….…………………1
1-1 研究緣起………………………………………………………..……...….…1
1-2 研究目的..………………..…………………………………………………2
1-3 研究內容….………………….……………………………..………………2
第二章 文獻回顧……………….………………………………………………………3
2-1半導體與光電產業廢水特性……….………………………………………...3
2-1-1半導體產製程…………………………………………………………..3
2-1-2光電相關產業………………………………………………………….7
2-2 四甲基氫氧化銨(Tetramethylammonium Hydroxide ,TMAH)特性……....13
2-3 生物除氮機制….………………………………………………...…………15
2-3-1 氮危害….…………………………………………………………….15
2-3-2 去除含氮污染物之方法….………………………….………………16
2-3-3 硝化作用(Nitrification)….………………………………………...…17
2-3-4 脫硝作用(Denification)….…………………………….…………….19
2-4 上流式厭氧污泥生物反應槽(UASB)原理及反應方程式………..……….20
2-4-1 降解機制、原理….…………..……………………………………….21
2-4-2 槽池設計參考...….…………………………………………………..22
2-4-3反應動力方程式………………………………………………………23
2-4-4 UASB處理廢水之文獻.......…………………………………….…...25
2-5 生物薄膜反應器(MBR)架構原理….…………………..…………………..29
2-5-1架構原理….…………………………………………….…..…………29
2-5-2薄膜阻抗動力方程式….…………………………………….………..32
2-5-3 MBR處理廢水之文獻………………………………………………..33
第三章　研究方法…………………………………………………………………….37
3-1　研究架構與流程…………………………………………………………..37
3-1-1實驗流程…………………………………………….………………..37
3-1-2 實驗規劃……………………………………….…….………………38
3-2模組系統之建立……………………………………………...…………40
3-3水質實驗項目與分析方法……………………………………………...44
3-3-1 水溫與pH值………………………...……………………………….45
3-3-2 溶氧量(DO )……………………………...…………………………..45
3-3-3 鹼度…………………………………………………………………..45
3-3-4 懸浮固體物 (SS).………………………………………………..…..46
3-3-5 總菌落數……………………………………………………………..46
3-3-6 四甲基氫氧化銨 (TMAH).………………………………………….46
3-3-7 氨氮 (NH3-N)……………………..…………………………………47
3-3-8 總有機碳 (TOC).……………………………..……………………..47
3-3-9 生化需氧量 (BOD).……………………….……..………………….48
3-3-10 化學需氧量 (COD)………………………………………..……….48
3-3-11 食微比 (F/M)……………………………………………………….48
3-3-12 化學需氧量負荷量………………………...……………………….49
3-3-13 氨氮負荷量………………………………...……………………….49
3-4 使用藥品與儀器設備………………………………………………………50
3-4-1 實驗藥品來源………………………………………………..………50
3-4-2配置TMAH廢水………………………………………..……………50
3-4-3研究儀器設備…………………………………………………………51
第四章　結果與討論………………………………………….………………………54
4-1各單元水質隨日期變化:第一階段……………………………...…………..54
4-1-1溫度……………………………..……………………………………..54
4-1-2 DO………………………...………………………………………...54
4-1-3 pH…………………………..……………………………………….55
4-1-4 鹼度…………………………………………………………………..56
4-1-5 TOC………………………………………………...……………….57
4-1-6 NH3-N……………………………………………………………….58
4-1-7 BOD…………………………………………………………………58
4-1-8 COD……………………………….…………………………….…..59
4-2 UASB及MBR馴養狀況………………...………………………..………60
4-2-1 UASB之TMAH去除率監測………………………………………60
4-2-2 UASB液相之總菌落數監測…………………………………….…61
4-2-3 UASB之NH3-N濃度監測…………………………………………62
4-2-4 缺、好氧MBR槽F/M監測…………………………………………62
4-3人工廢水在不同入流TMAH濃度下對UASB及MBR出水水質去除率之影響……...…………………………………………………..…………64
4-3-1對UASB及MBR之TMAH去除率影響……………………...…..64
4-3-2對UASB及MBR之TOC去除率影響……………………………65
4-3-3對UASB及MBR之 NH3-N去除率影響…………………………66
4-3-4對UASB及MBR之BOD去除率影響…………………………..68
4-3-5對UASB及MBR之COD去除率影響…………………..………69
4-3-6對UASB及MBR之SS去除率影響……………………….…….70
4-4人工廢水在不同溫度下對UASB及MBR出水水質去除率之影響………72
4-4-1對UASB及MBR之DO影響………………………………………72
4-4-2對UASB及MBR之TMAH去除率影響……………………………73
4-4-3對UASB及MBR之TOC去除率影響……………………………….74
4-4-4對UASB及MBR之NH3-N去除率影響…………………………….75
4-4-5對UASB及MBR之BOD去除率影響…………………………….77
4-4-6對UASB及MBR之COD去除率影響……………………………..78
4-4-7對UASB及MBR之SS去除率影響………………………………….79
4-5人工廢水在不同pH值下對UASB及MBR出水水質去除率之影響……...80
4-5-1對UASB及MBR之TMAH去除率影響…………………………….81
4-5-2對UASB及MBR之TOC去除率影響……………………………..82
4-5-3對UASB及MBR之NH3-N去除率影響……………………………83
4-5-4對UASB及MBR之BOD去除率影響……………………………..84
4-5-5對UASB及MBR之COD去除率影響………………………………85
4-6人工廢水在不同EBCT下對各單元出水水質去除率之影響……………..87
4-6-1對UASB及MBR之TMAH去除率影響……………………………87
4-6-2對UASB及MBR之TOC去除率影響…. …………………….…….88
4-6-3對UASB及MBR之NH3-N去除率影響……………………………89
4-6-4對UASB及MBR之BOD去除率影響………………………………91
4-6-5對UASB及MBR之COD去除率影響……………………………..92
4-6-6對UASB及MBR之SS去除率影響………………………………….94
4-7 本研究之UASB槽反應動力方程式建立……………………………...…..95
第五章　結論與建議……………………………………………..………………….101
5-1結論…………………………………………………………………………101
5-2建議……………………………………………………………………..…..101
參考文獻…………………………………………………………………………...…102
附錄……………………………………………………………………………….…..105
1.人工廢水在不同pH下對UASB及MBR之鹼度影響……………………105
2. 光電材料及元件製造業放流水標準……..……………………………...…106
3. 改變溫度條件下之溫度係數計算……..……………………………..…….109

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