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應用創新電催化技術整治受石油碳氫化合物污染之土壤
分類:國科會工程處產學計畫成果專文
發行期別:
發佈日期:2021-06-26
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科技部工程司109年度產學計畫優良成果|民生化材領域

 

應用創新電催化技術整治受石油碳氫化合物污染之土壤

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計畫基本資料

編號:MOST 108-2622-E-110-006-CC3

執行單位:國立中山大學環境工程研究所

主持人:高志明

參與人員:王致傑、卓禹杉

合作企業:增誠科技股份有限公司

 

文/圖:計畫團隊   採訪撰稿/攝影:張萬珍

 

計畫主持人高志明教授(左)與卓禹杉同學(右)受訪合影

 

有山、有海、有工業的高雄,面臨著伴隨工業而來的污染,所幸,這裡也有中山大學環工所的高志明教授,駐守在山海工業城,帶領著團隊,為環境整治與復育而奉獻。

 

高教授專長於土壤與地下水污染整治,為人溫和,處事堅毅,留學美國期間,他積極參與社團活動,開拓專業視野,亦建立學術人脈,回國後持續進行國際合作,保持領先,備受認可,贏得國內外多項重要之專業獎項和榮譽。

 

增誠科技股份有限公司的總公司位於高雄,經由政府單位引薦而與高教授結識,希望將公司已有的電催化技術應用於土壤及地下水的整治。

 

這套電催化系統原應用於空氣處理,高教授認為,這或可用於土水方面,於是帶領學生重新設計,進行了系列實驗研究,並選擇一處污染場址測試之後,成效符合預期。公司後續已將系統放大,亦接洽於幾處污染場址施用。

 

高教授表示,電催化技術是較新穎的氧化技術,過程中產生大量的自由基和微氣泡,可降解及去除目標污染物。這種方法不需添加化學藥品,不需調整pH值,費用低,速度快,且電催化過程產生的微氣泡高氧水及酸性和鹼性水,可做為現地土壤復育的添加及調整液,應用範圍較廣,可同時處理土壤與地下水。

 

團隊選擇一加油站污染場址進行現地模場試驗,評估電催化水以離地的方式處理TPH污染土壤的效率,處理前土壤TPH濃度介於1,196至3,530 mg/kg,地下水TPH濃度介於19.46至40.14 mg/L。現地整治試驗結果得知,經過3個批次的電催化水處理,土壤TPH可達到80%的去除率。地下水經過1.5噸(3個pore volume)的電催化水注入後,注入井TPH可達到62%的去除率,濃度已降低到10 mg/L(法規標準)以下。

 

高教授說,模場試驗的結果證實此計畫發展的創新電催化水系統可有效處理TPH污染的土壤和地下水,在短時間內達到整治的目標。他分析,電催化水用於實場整治僅需花費電力及實場灌注設備,由模場試驗的結果可推算離地泥漿相每噸的污染土壤需使用240度電,現地淋洗灌注3次的耗電量為15.9度,加上其他相關花費,每噸污染土壤處理操作費用初估在1.5~2.5千元。

 

高教授說:「我們開發的技術整治效益和成果非常好,經費和操作維護成本非常低,因此未來在市場的開發有競爭性,也有外溢性。」

 

碩士班學生王致傑參與這項計畫,訓練整治技術純熟,畢業後到環境復育公司擔任工程師。卓禹杉同學深度參與計畫,她在國高中時期就喜歡地理和地科,大學選擇能結合地理的環工科系,修習土水處理的科目,而能進入高志明教授的實驗室,從理論到實務,接受紮實訓練,以駕馭環工職場的多重挑戰。

 

卓禹杉同學簡報計畫執行的情形

 

參與計畫期間,卓同學自學電學知識,設計實驗,跟老師、同儕、行政人員及業主合作與商談,推動研發作業的進展,與鑽井公司接洽,在模場配合鑽探地下水監測井,又在實驗室跟團隊完成土水樣品的研究分析,高教授說:「很多是超越碩士班階段的作業」。

 

高教授和團隊秉持「守護環境、復育健康」的心念,研發出這套新穎的電催化土水整治技術,符合當前國內外推動的現地、無二次污染與無化學藥劑添加的綠色整治要項,可降低整治成本,是更具經濟效益,突破傳統設計思維的節能及環境友善工法,團隊將申請1至2項專利,增誠科技股份有限公司將以這項技術來爭取石油碳氫化合物污染土壤及地下水的整治作業。

 

高志明教授以中山大學環工所為據點,駐守在山海工業城高雄,他心心念念,協助環工產業整治伴隨工業而來的污染,鍛鑄從理論到實作全方位的環工人才。他說:「業者關切整治經費,因此,我們未來能開發經濟、有效的技術,就有競爭力。」

實場整治建議規劃示意圖