隨著環保意識的抬頭及生活品質逐漸的提升，為達到能有效去除廢污水中之污染物，並且能保持美好生態環境，世界各國均有學者專家紛紛投入研究如何使用最自然的技術來處理廢污水。其中研究最廣泛的就是利用人工溼地系統來處理廢污水中的污染物質，該技術不但在操作維護成本上比一般的廢污水處理設備要低廉，且所耗的能源又少，不需添加額外的化學藥劑，因此也較無二次公害問題的產生，是一種相當經濟且實惠的水質淨化技術。在本研究中，將採用模廠型（pilot plant）之人工溼地廢水處理系統，並以南部某煉油廠及煉鋼廠做為本研究的研究對象。針對此煉油廠及煉鋼廠在分別經過高級及二級處理過後所產生的放流水，再排入人工溼地處理系統進行再淨化的處理。研究中將採用A、B、C三組人工溼地系統，其中A、B兩組模型槽規格為長4公尺、寬1公尺及高1公尺的長方體；C槽之規格則為長3.6公尺、寬1公尺及高1公尺之長方槽體。煉油廠人工溼地系統在經過不同階段之水力條件控制試驗分析後，其控制的水力停留時間依序為7天及5天，因此進流量A槽分別控制在210 mL /min及290 mL /min，而B槽則控制在115 mL/min及160mL/min；至於煉鋼廠之人工溼地系統則分別種植蘆葦及香蒲，其水力停留時間則控制在7天（進流量為135mL/min）。經分析溼地處理過後之水質變化情形，以找尋此溼地處理系統之較佳水力操作條件。透過兩種不同的介質（海砂及礫石）、不同型態（自由表面流及地下水流）及不同之濕生植物（蘆葦及香蒲）之人工溼地系統，以期能比較其處理成效及優劣性。研究結果發現，因煉油廠高級處理過後之放流水其變化甚大且無規則可依循，因此較不易判斷何階段為其最佳之水力操作條件。整體來說，人工溼地系統對於煉油廠經高級或二級處理後之放流水仍具有水質再淨化的效果，其中又以自由表面流系統表現似乎較佳；而煉鋼廠廢水在經過二級處理過後，其水質變化亦與煉油廠廢水相似，呈現出不規則的變化性，且污染物含量皆比煉油廠要高出許多，使得人工溼地系統對去除煉鋼廠水中污染物的效果大打折扣，不過其仍具有淨化水質的潛力。

In recent years, interest in wastewater treatment through constructed wetlands has been significantly increased because of their low cost and energy requirement. In this study, pilot-scale constructed wetland systems were developed to evaluate the efficacy and effectiveness on the treatment of oil-refining and steel-milling wastewater. The constructed wetland used to treat the oil-refining wastewater included one free water surface system (FWS) filled with sandy media and one subsurface flow system filled with gravel media. The plants grown on the wetland were Phragmites communis. The hydraulic retention time for the two systems was approximately 7 and 5 days, respectively. A two-stage subsurface flow constructed wetland system was used to treat steel-milling wastewater. This system, which filled with gravel media were planted with Phragmites communis (the first stage) and Typha orientalis (the second stage). The hydraulic retention time for this system was approximately 7 days.
Experimental results showed that the two constructed wetland systems for the oil-refining wastewater treatment could remove most of the wastewater pollutants. Moreover, the first system (FWS) played a more important role on the wastewater treatment. The efficiency of the first stage of the wetland system, which was used for steel-milling wastewater treatment was not significant due to the inhibition of the plant growth by the wastewater. However, the treatment efficiency was increased at the second stage after planting new plants. Results from the two-stage treatment system indicate that higher treatment efficiencies were observed except for ammonium. Results from this study would be very useful in the design of constructed wetlands for practical application to treat oil-refining and steel-milling wastewaters.

摘要……………………………………………………………………….. I
目錄………………………………………………………………………... III
表目錄……………………………………………………………………... V
圖目錄……………………………………………………………………... VI
第一章 前言……………………………………………………………... 1
1.1 研究動機…………………………………………………….... 1
1.2 研究目的及方向……………………………………………… 3
第二章 文獻回顧………………………………………………………. 5
2.1 溼地概論……………………………………………………… 5
2.1.1 溼地的定義……………………………………………. 5
2.1.2 溼地的貢獻……………………………………………. 5
2.1.3 溼地的種類……………………………………………. 6
2.2 人工溼地概論………………………………………………… 9
2.2.1 人工溼地的優缺點與研究應用………………………. 9
2.2.2 人工溼地的型態………………………………………. 11
2.2.3 人工溼地去除污染物之機制…………………………. 15
2.2.4 人工濕地水生植物的根區作用………………………. 19
2.2.5 人工溼地應用於工業廢水之處理……………………. 20
2.2.6 人工溼地規劃因素……………………………………. 21
2.3 工業用水概論………………………………………………… 23
2.3.1 工業用水之重要性…………………………………… 23
2.3.2 工業用水之分類……………………………………… 23
2.3.3 工業用水之水源……………………………………… 24
2.4 鋼鐵業概述…………………………………………………… 25
2.4.1 鋼鐵廠製程……………………………………………. 26
2.4.2 鋼鐵廠廢水來源………………………………………. 28
2.4.3 鋼鐵廢水的性質………………………………………. 29
2.4.4 鋼鐵廢水的處理………………………………………. 29
2.5 煉油廠概述…………………………………………………… 33
2.5.1 煉油廠用水……………………………………………. 33
2.5.2 煉油廠廢水來源………………………………………. 33
2.5.3 煉油廠廢水的處理……………………………………. 34
2.5.4 煉油廢水之回收再利用………………………………. 36
第三章 研究方法與步驟………………………………………………. 37
3.1 研究概述……………………………………………………… 37
3.2 實驗研究方法………………………………………………… 37
3.2.1 模廠型人工溼地之建立………………………………. 37
3.2.2 人工溼地模型槽之操作方法…………………………. 40
3.2.3 植物種類………………………………………………. 45
3.2.4 介質特性………………………………………………. 46
3.3 水質分析方法………………………………………………… 46
3.3.1 採樣方法與保存方法…………………………………. 46
3.3.2 水質分析項目與分析方法……………………………. 47
3.3.3 設備及儀器……………………………………………. 49
3.4 實驗分析之品管品保工作…………………………………… 50
第四章 結果與討論……………………………………………………. 51
4.1 水質變化……………………………………………………… 51
4.2 煉油廠與煉鋼廠之水質變化………………………………… 51
4.2.1 溫度變化………………………………………………. 51
4.2.2 pH值變化………………………………………………. 54
4.2.3 水中懸浮固體物(SS)濃度及去除率變化……………… 57
4.2.4 水中化學需氧量(COD)濃度及去除率變化…………… 61
4.2.5 水中磷濃度及去除率變化……………………………... 65
4.2.6 水中氮濃度及去除率變化……………………………... 73
4.2.7 油脂、重金屬濃度及去除率變化……………………. 94
4.3 煉油廠各階段去除率之探討………………………………… 97
4.3.1 懸浮固體物(SS)在各階段平均去除…………………… 97
4.3.2 化學需氧量(COD)在各階段平均去除率之比較……… 97
4.3.3 磷在各階段平均去除率之比較………………………... 99
4.3.4 氮在在各階段平均去除率之比較……………………... 102
4.3.5油脂在在各階段平均去除率之比較…………………….. 105
4.4 煉油廠與煉鋼廠去除量之探討……………………………….. 107
4.5 煉鋼廠氮去除率之探討……………………………………….. 108
第五章 結論與建議……………………………………………………... 110
5.1 結論…………………………………………………………….. 110
5.2 建議…………………………………………………………….. 112
參考文獻………………………………………………………………… 114
附錄

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