Design and Development of Multi-Treatments System for Salty Water of Pickled Cabbage

目前在大埤酸菜專業區的一年鹽水產量為1044.48 -1443.84 m3，而在專業區內現場處理鹽水的單元測試設備，經長期觀察其一年可以處理75 m3，其為一可行辦法，因此依環境評估通過之規範規劃設計擴大建置處理設備，期望處理每年的鹽水量。擴大建置設備規劃鹽水依大蒸發階段、小蒸發階段、以及結晶階段，循序蒸發水分及提高濃度，並在結晶階段結晶裝袋。 為了使新規劃之設備能容易操作控制，本研究專注在鹽水蒸發控制方法，藉由實驗找到其趨勢公式 (〖Evap.〗_(NaCl(aq))=0.02e^(0.0186T_E )×t_total)，且與熱平衡推導之簡化公式 (h_(NaCl(aq))=〖0.00049×t〗_total×H_unit) 作比較，發現在短天數蒸發量評估時，兩公式計算結果經線性回歸校正後，即接近實際蒸發量。在年處理量評估方面，實驗趨勢公式則不需要經過校正即符合實際蒸發量，而熱平衡公式計算結果則須再經線性回歸校正。因此在操作上，以實驗趨勢公式較為容易且接近實際值。 本研究亦透過實驗趨勢公式規劃新設備簡易操作方法，在建議擴大建置設備各階段座數，以及控制環境溫度、濕度之下，操作人員只需將每階段鹽水，完整流向下一階段即可。A base in the Specialized Pickled Cabbage Producing Area of Dapi Township, Yunlin County, Taiwan, processing pickled cabbage, yields high concentration of salty water of 1044.48 to 1443.84 m3 each year. There is already a unit tested system treating approximately 75 m3 salty water a year. By this observation, there is a project to expand current unit tested system, and based on Environmental Impact Assessment. The flow of salty water of expanded system will go through multiple large evaporation pools and small evaporation pool to increase the concentration of salty water. And then, the final process was into crystalizing pool for crystallization. Therefore, in order to keep the treatment steady and easy operation, this research is focus on the control method of treatment flow of salty water. There are two equations in the thesis：Experiment-basic equation (〖Evap.〗_(NaCl(aq))=0.02e^(0.0186T_E )×t_total) based on the experiment data, and the equation ( h_(NaCl(aq))=〖0.00049×t〗_total×H_unit) based on thermal equilibrium. In calculating evaporation of short-term period, the evaporation values from both of them need to be corrected by linear regression. And while in calculating annual evaporation, only the value from thermal-basic equation needed to be corrected by linear regression. Hence, the experiment-basic equation would be easier operated and calculate a more similar evaporation value. In short, this research used experiment-basic equation to develop an easy way to operate the expanded system. If used the device of the numbers of each parts of expanded system in this research and in the controlling of environmental temperature and relative humidity, the operator only need to make sure the salty water flows to the next part completely.摘要 i ABSTRACT ii 目錄 iii 圖片目錄 vi 表格目錄 ix 第一章 前言 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究目的 2 1.3 研究項目 2 第二章 文獻探討 3 2.1 前言 3 2.2 酸菜王國─雲林縣大埤鄉 3 2.2 酸菜簡介 4 2.3 酸菜醃漬方法 5 2.4 鹽水利用及處理方法 6 2.4.1 高溫處理法 7 2.4.2 離子交換法 19 2.4.3 薄膜處理法 20 2.5 鹽水蒸發相關研究 20 2.6 鹽水工程設備探討及材料選用 21 第三章 材料與方法 23 3.1 酸菜專業區現況 23 3.1.1酸菜醃漬鹽水量 23 3.1.2現有循環結晶設備處理狀況 23 3.1.3 雲嘉南地區歷史環境條件因素分析 29 3.2 擴大建置酸菜鹽水處理系統設計 31 3.2.1 擴大建置規範及規劃設備功能性配置 31 3.2.2處理設備鹽水流程及流動方向設計 33 3.2.3酸菜鹽水處理系統各單元機構規劃與設計 35 3.3 酸菜鹽水設備處理評估及計算 40 3.3.1 熱平衡原理 40 3.3.2 水分蒸發試驗 44 第四章 結果與討論 48 4.1 酸菜鹽水處理量計算之方法 48 4.1.1 水分蒸發試驗結果 48 4.1.2 理論與實際蒸發量比較 51 4.2 酸菜鹽水處理設備評估及計算 58 4.2.1 酸菜鹽水處理流程 58 4.2.2 酸菜鹽水擴大設備預期處理量 60 第五章 結論與建議 63 5.1結論 63 5.2建議 64 參考文獻 65 附錄I 氯化鈉(NaCl)溶液的密度(20℃) 68 附錄II 實驗數據紀錄 69 附錄III EXCEL之實驗趨勢公式計算之蒸發量 70 附錄IV EXCEL之熱平衡公式計算之蒸發量 7