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研究生: 羅峻承
Luo, Jyun-Cheng
論文名稱: 應用旋流漏斗排砂器去除面板製程廢水固態顆粒之試驗研究
Experimental Study on Removing Solid Particles from Panel Manufacturing Wastewater Using a Vortex-Chamber-Type Sediment Extractor
指導教授: 詹錢登
Jan, Chyan-Deng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 水利及海洋工程學系
Department of Hydraulic & Ocean Engineering
論文出版年: 2026
畢業學年度: 114
語文別: 中文
論文頁數: 71
中文關鍵詞: 旋流排砂粒徑大小沉降速度懸浮濃度旋流漏斗排砂器
外文關鍵詞: Vortex chamber, Particle size, Settling velocity, Suspension concentration, Vortex sedimentation
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  • 本研究應用旋流漏斗排砂器於面板製程所產生之含氟廢水,探討固液分離之效果,評估廢水回收再利用的可能性。含氟廢水經化學混凝處理後,氟離子多轉化為氟化鈣顆粒,該固態顆粒經旋流漏斗排砂器後的顆粒去除效率為本研究之核心。本研究透過設置單桶式與雙層桶式旋流漏斗排砂器,並比較不同操作條件及三種水樣(包含導流板設置與否及助凝劑添加)對顆粒去除效率之影響。
    試驗以化學混凝處理後的含氟廢水為對象,控制進流量為10 L/min,分析入水、溢流與底排水之懸浮固體濃度,並透過沉降試驗與雷射粒徑濃度分析探討顆粒粒徑。結果顯示,單桶漏斗與雙層桶漏斗的入水顆粒粒徑為影響去除效率之關鍵因素,粒徑較大之水樣A去除率最高可達90%以上,而細顆粒水樣B去除率僅約7%~13%。加入助凝劑後,細顆粒可凝聚成較大絮體(水樣C),去除效率顯著最高提升至約25%~30%。
    在設備性能方面,單桶式旋流漏斗整體去除效率優於雙層桶設計,顯示較長沉降距離有助於顆粒分離;而雙層桶入水口位置設計不良發生流場短流現象,導致顆粒尚未沉降即隨溢流排出。導流板對漏斗顆粒去除效率影響具差異性,在單桶式中未顯著提升去除率,甚至因顆粒沉積與再擾動降低顆粒去除效率;但於雙層桶中則可改善流場並提升去除率。此外,長時間運轉下觀察到氟化鈣於桶壁及管路產生結晶沉積,可能影響流況與顆粒去除率。
    綜合而言,旋流漏斗排砂器對於粗顆粒具有良好去除效果,但對細顆粒之處理仍需仰賴助凝技術提升效率。本研究成果可作為旋流排砂設備應用於工業含氟廢水處理之設計與操作參考,並有助於提升廢水回收效率與降低處理成本。

    This study applied a Vortex-Chamber-Type Sediment Extractor to fluoride-containing wastewater generated from the TFT-LCD manufacturing process to investigate the effectiveness of solid-liquid separation and evaluate the potential for wastewater recycling. After chemical coagulation treatment, most fluoride ions were converted into calcium fluoride particles, making the particle removal efficiency of the extractor the core focus of this study. Single-barrel and double-layer barrel extractors were designed and tested to compare the effects of different operating conditions, including the presence of baffles, particle size, and coagulant aid addition, on particle removal efficiency. Experiments were conducted using an influent flow rate of 10 L/min. The results showed that influent particle size was the key factor affecting removal efficiency in both systems. For sample A, which contained larger particles, the removal efficiency exceeded 90%, whereas for sample B, consisting mainly of fine particles, the removal efficiency was only about 10%. Adding a coagulant aid aggregated fine particles into larger flocs (sample C), significantly increasing removal efficiency to approximately 30%. The single-barrel extractor demonstrated better overall removal efficiency than the double-layer barrel design, indicating that a longer settling distance was beneficial for particle separation. Baffles did not significantly improve removal efficiency in the single-barrel system and even reduced performance due to particle deposition and re-suspension. However, in the double-layer barrel system, baffles improved the flow field by preventing short-circuiting and enhanced removal efficiency. Long-term operation led to calcium fluoride crystal deposition, requiring maintenance.

    摘要 I Extended Abstract II 誌謝 VI 目錄 VII 表目錄 IX 圖目錄 X 第一章 緒論 1 1.1研究動機 2 1.2研究目的 2 第二章 文獻回顧及探討 3 2.1薄膜電晶體液晶顯示器(TFT-LCD)面板業製程 3 2.2含氟廢水簡介 3 2.3氟化物的危害 8 2.4旋流漏斗排砂器 8 2.5水中顆粒的運動特性 15 第三章 研究方法 17 3.1研究配置 17 3.1.1漏斗設置 17 3.1.2進水與控制方式 19 3.1.3漏斗固體顆粒物去除率 22 3.2實驗設備介紹 22 3.3實驗規劃及步驟 27 3.3.1漏斗運轉 27 3.3.2取樣 27 3.4樣品分析 28 3.4.1密度量測 28 3.4.2水樣總固體物量測 29 3.4.3沉降實驗 30 3.4.4雷射粒徑濃度分析 31 3.4.5助凝劑加入 32 第四章 結果與討論 34 4.1漏斗測試與水樣量測結果 34 4.1.1漏斗清水測試結果 34 4.1.2含氟顆粒物密度量測結果 34 4.1.3水樣顆粒沉降結果 35 4.1.4水樣助凝劑加藥測試結果 37 4.1.5水樣顆粒雷射結果分析 37 4.2漏斗分離結果 40 4.2.1單桶式漏斗分離結果分析 41 4.2.2雙層桶漏斗試驗結果分析 45 4.3管壁結晶問題相關紀錄 52 第五章 結論與建議 54 5.1結論 54 5.2建議 55 參考文獻 56

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