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博碩士論文 etd-0830106-142020 詳細資訊
Title page for etd-0830106-142020
論文名稱
Title
以人工濕地處理生活污水之研究
Application of Constructed Wetland System for Domestic Wastewater Treatment
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
126
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2006-07-27
繳交日期
Date of Submission
2006-08-30
關鍵字
Keywords
人工濕地、廢水處理
wastewater treatment, Constructed wetland
統計
Statistics
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中文摘要
   人工濕地處理系統為生態工程技術應用於水及廢水管理及處理上的一種自然淨化程序。在淨化水質過程中並不需額外添加化學藥劑,亦無需依賴機械設備及能源電力,是一低成本、操作維護簡單、建造容易且頗具潛力的水質淨化處理生態工法技術。其在國內能源有限及水資源缺乏的環境下,具有發展與應用的空間。
   台灣地處亞熱帶氣候,水溫適中、日照充足,環境條件相當適合人工濕地技術的發展,此推論可由這幾年國內人工濕地研究成果得到驗證。唯人工溼地技術之缺點為需較大的土地面積,因此較不可能應用在人口密集之都市環境。然而,台灣許多鄉村因工業化發展或產業外移,出現許多休耕之農地及漁塭或閒置廠房;再者,台灣地區(尤其鄉村)污水工程建設落後,主要原因是政府建設經費不足,而都市污水未經處理排放又造成水體污染及水源缺乏。因此,鄉村地區若能規劃適當地點(如公園預定地或低價呈租休耕農地)設立人工濕地,可在較低的建設經費下提供污水工程建設、保育水資源,而該濕地在適當的規劃管理後,亦可提供鄉民景觀、休憩、生態教育之多功能用途。
   為探究以人工濕地處理生活污水的可行性,本研究選取台南縣境內三座生態工程處理系統:二行社區自然淨水系統、港尾社區自然淨水系統及大甲土壤滲濾系統,針對上述三個處理系統的處理水質、處理功能進行研究調查。在收集了一年以上的各項水質監測的分析數據後,進行系統之處理效能評估,二行社區自然淨水系統自2004年7月至2005年10月間,平均處理污水量為52CMD,BOD5的平均去除效率為72±22%,去除速率為1.68±1.12 kg/day,單位面積去除速率為2.65±1.76g/m2/d;港尾社區自然淨水系統自2004年7月至2006年3月間,平均處理污水量為61.6CMD,BOD5的平均去除效率為33±40%,去除速率為0.14±0.19 kg/day,單位面積去除速率為0.02±0.05g/m2/d;大甲土壤滲濾系統自2004年7月至2006年3月間,平均處理污水量為21.92CMD,BOD5的平均去除效率為79±16%,去除速率為0.9±0.5 kg/day,單位面積去除速率為0.55±0.3g/m2/d;結果顯示,此三個處理系統均能有效地削減進流污水中的主要污染物,處理後之放流水水質並時常符合國家放流水標準,亦即總懸浮固體物(TSS)<30mg/L,生化需氧量(BOD5)<30 mg/L。本研究證實自然淨水系統為經濟上及技術上可行現地處理方式,且此三座系統處理後之生活污水均不予以放流棄置,而是在利用於鄰近景觀、園藝及農地澆灌,以增加水資源再利用。
Abstract
Constructed wetland system is a natural purifying procedure of management and disposal of water and wastewater by means of Ecological Engineering Technology. Neither additional chemical agent nor mechanical equipments and electrical power are needed in the procedure of water quality purifying. It is also a potential Ecological Engineering Technology with advantages of low-cost, easy operation and management, and easy construction. However, the limitation of this technology is the requirement of larger land space for wetland construction.
Taiwan features in a subtropical climate, moderate water temperature, abundant sunlight, so its environmental condition is a good fit for constructed wetland technology, which has been verified by numerous pilot and field scales studies in recent years. Due to the necessity of large land space, it is impossible to apply it in the urban environment that is densely populated. In the rural area of Taiwan, however, with the industry development or industry moving outside, there appears a lot of fallow lands, idle lying factories. Moreover, the undeveloped construction of sewage work in Taiwan (especially in rural areas) results from inadequate construction expenditure supported by government, while discharge raw sewage in urban causes water pollution and water shortage. Hence, if we could establish constructed wetlands in the programmed proper places (such as presumptive address in parks or low-rent fallow lands), less construction expenditure could be used to construct sewage work and to protect water resource. After the proper programming and management, constructed wetland has multiple functions such as sightseeing, recreation, and ecology education.
In order to explore the possibility of domestic wastewater disposal by constructed wetlands, the research adopted three ecological engineering treatment systems: Erhang constructed wetland system, Gangwei constructed wetland system, and Dajia soil filtration system. In this study, the treatment efficiencies and effectiveness of water quality improvement via these three systems were investigated.
Results from the monitoring results of the influents and effluents of these systems were evaluated. In the Erhang constructed wetland, results were collected from July 2004 to October 2005. During this investigation period, the average flow rate was 52 CMD, and the observed biochemical oxygen demand (BOD) removal efficiency and removal rate were 72±22% and 1.68±1.12 kg/day, respectively. In the Gangwei constructed wetland, results were collected from July 2004 to May 2006. During this investigation period, the average flow rate was 61.6 CMD, and the observed BOD removal efficiency and removal rate were 33±40% and 0.14±0.19 kg/day, respectively. In the Dajia constructed wetland, results were collected from July 2004 to May 2006. During this investigation period, the average flow rate was 21.92 CMD, and the observed BOD removal efficiency and removal rate were 79±16% and 0.9±0.5 kg/day, respectively. Results from this study indicate that the three systems could effectively remove the main pollutants in inflow water and the treated water is able to meet the discharged standards. Thus, the constructed wetland scheme has the potential to be developed into an environmentally and economically acceptable domestic wastewater treatment technology. Results from this study will be useful to assist environmental professionals in designing a scale-up system for future application.
目次 Table of Contents
目 錄
謝誌………………………………………….…………………………………………Ⅰ
中文摘要………………………………………………….…………………....…… Ⅱ
英文摘要…………………………………………….………………….…… … .….Ⅳ
目錄…………………………………………………………….… ……...Ⅵ
表目錄………………………………………………………………………………. Ⅸ
圖目錄………………………………………………………………………………. XI
第一章 前言
1.1 研究緣起................................................................……………………………1
1.2 研究目的………………………………………………………………………2
第二章 文獻回顧
2.1 溼地概論……………………………………………………………………….4
2.1.1 溼地的定義……………………………………….……………………..4
2.1.2 溼地的種類及特性………………………………….…………………..5
2.1.3 溼地的功能與價值………………………………….…………………..5
2.2 人工溼地系統概論…………………………………………………………….6
2.2.1 人工溼地系統的定義…………………………………………………..7
2.2.2 人工溼地系統的種類…………………………………………………..7
2.2.3 人工濕地的優缺點………………………………….………………….8
2.2.4人工溼地技術的原理………………………………………………..9
2.2.5人工溼地技術的應用……………………………………………………9
2.3現地處理污水之方式…………………………………………………….……10
2.3.1 傳統式污水處理方式……………………………………………...……11
2.3.2 自然淨化系統………………………………………………...…………14
2.3.3 自然淨化適用性及處理效益評估……………………………………...24
2.4 國內外自然淨化系統應用經驗……………………………………………...28
第三章 場址背景概述
3.1 二行社區場址……………………………………………….………………...45
3.1.1場址特性………………………………………………………………..45
3.1.2 場址設備配置…………………………………………………………46
3.2 港尾社區場址…………………………………………………………………47
3.2.1場址特性………………………………………………………………..47
3.2.2場址設備配置…………………………………………………………..47
3.3大甲社區場址…………………………………………………………………..50
3.3.1場址特性………………………………………………………………..50
3.3.2場址設備配置…………………………………………………………..51
第四章 研究設備與方法
4.1 採樣與分析方法……………………………………………………………..55
4.1..1 採樣方法及保存方法……………………………...………………….55
4.1.2 分析項目與分析方法……………………………...…………………..55
4.1.3 植體採樣分析項目與分析方法…………………...…………………..57
4.2 處理效益操作參數………………………………………………………58
第五章 結果與討論
5.1水質分析結果…………………………………………………………………59
5.1.1 二行社區自然淨化系統之水質變化……………..…………………59
5.1.2 港尾社區自然淨化系統之水質變化…………………..……………70
5.1.3 大甲社區自然淨化系統之水質變化………………………………..84
5.2自然淨化系統效益評估
5.2.1 二行社區自然淨化系統之效益評估……………………………..…98
5.2.2 港尾社區自然淨化系統之效益評估……………………..………..100
5.2.3 大甲社區自然淨化系統之效益評估………………………………102
5.3自然淨化系統植體分析
5.3.1 二行社區自然淨化系統植體分析…………………..…………… 104
5.3.2 港尾社區自然淨化系統植體分析………………..……………….105
5.3.3 大甲社區自然淨化系統植體分析………………………………...106
第六章 結論與建議
6.1結論……...……………………………………………………………….108
6.2建議……………………………………………………………………… 108
參考文獻……………………………………………………………………………..110







表目錄
表2-1  溼地的分類………………………………………………………………………..5
表2-2 溼地之功能與價值………………………………………………………………..6
表2-3. 人工溼地系統與傳統廢水處理技術之優缺點………………………………….8
表2-4 污水下水道系統及建築物污水處理設施放流水標準…………………………12
表2-5 土地處理場址應用之特性………………………………………………………18
表2-6 土地處理系統之設計準則………………………………………………………18
表2-7 土地處理系統之預期處理水質…………………………………………………18
表2-8 自然淨化系統適用性分析表……………………………………………………26
表2-9 污水處理系統效益比較…………………………………………………………27
表2-10 美國境內各類自然淨水處理之數量……………………………………………28
表2-11 北美地區溼地處理資料庫(NADB)中溼地型態………………………………..29
表2-12 美國及加拿大人工溼地處理成效表……………………………………………30
表2-13 日本標準生活污水水質…………………………………………………………35
表2-14 一段厭氧、好氧土壤濾床流程…………………………………………………35
表2-15 二段厭氧、好氧土壤濾床流程…………………………………………………35
表2-16 日本地區地下滲濾處理之案例…………………………………………………37
表2-17 日本多摩川流域各支流礫間處理場址處理效能………………………………38
表2-18 中國大陸土地處理技術發展案例………………………………………………38
表2-19 大陸地區土壤地下滲濾之應用實例……………………………………………39
表4-1 水質分析項目及檢測方法………………..……………………………………..55
表4-2 植體分析項目及檢測方法…………………………..…………………………..57
表5-1 二行社區自然淨化系統每日污水處理流量紀錄…………………..………..…60
表5-2 二行社區自然淨化系統水質採樣分析結果(2004/7-9)………………………...64
表5-3 二行社區自然淨化系統水質採樣分析結果(2004/10-12)……...………………65
表5-4 二行社區自然淨化系統水質採樣分析結果(2005/5-7)……………………...…66
表5-5 二行社區自然淨化系統水質採樣分析結果(2005/8-10)…………………….…67
表5-6 港尾自然淨化系統每日污水處理流量紀錄……………………………………71
表5-7 港尾社區自然淨化系統水質採樣分析結果(2004/7-9)………………………..75
表5-8 港尾社區自然淨化系統水質採樣分析結果(2004/10-12)……………………..76
表5-9 港尾社區自然淨化系統水質採樣分析結果(2005/5-7)………………………..77
表5-10 港尾社區自然淨化系統水質採樣分析結果(2005/8-11)………………………78
表5-11 港尾社區自然淨化系統水質採樣分析結果(2005/12-2006/3)………………...80
表5-12 大甲自然淨化系統每日污水處理流量紀錄…………………………………...86
表5-13 大甲社區自然淨化系統水質採樣分析結果(2005/7-9)…………………….….89
表5-14 大甲社區自然淨化系統水質採樣分析結果(2005/10-12)………………….….90
表5-15 大甲社區自然淨化系統水質採樣分析結果(2005/5-7)…………………….….91
表5-16 大甲社區自然淨化系統水質採樣分析結果(2005/8-11)………………………92
表5-17 大甲社區自然淨化系統水質採樣分析結果(2005/12-2006/3)………………...94
表5-18 二行社區自然淨水系統之污染物一階去除速率常數………………………...98
表5-19 二行社區自然淨水系統效益評估……………………………………………...99
表5-20 港尾社區自然淨水系統之污染物一階去除速率常數………….……………100
表5-21 港尾社區自然淨水系統效益評估…………………………………………….101
表5-22 大甲社區自然淨水系統之污染物一階去除速率常數……………………….102
表5-23 大甲社區自然淨水系統效益評估…………………………………………….103
表5-24 二行社區自然淨水系統植體分析…………………………………………….104
表5-25 二行社區自然淨水系統植體重金屬分析…………………………………….105
表5-26 港尾社區自然淨水系統植體分析…………………………………………….105
表5-27 港尾社區自然淨水系統植體重金屬分析…………………………………….106
表5-28 大甲社區自然淨水系統植體分析…………………………………………….106
表5-29 大甲社區自然淨水系統植體重金屬分析…………………………………….107



圖目錄
圖2-1  慢速滲濾法之水力路徑圖…………………………………………………..15
圖2-2  快滲法之水力路徑圖………………………………………………………..16
圖2-3   地表漫流法之水力路徑圖…………………………………………………..17
圖2-4  地下滲濾系統之處理流程…………………………………………………..19
圖2-5  各類型地下滲濾系統示意圖………………………………………………..20
圖2-6  FWS型人工溼地主要淨化機制示意圖……………………………………..22
圖2-7  三段式FWS型人工溼地剖面圖……………………………………………..22
圖2-8   SSF型人工溼地水力路徑示意圖…………………………………………. .23
圖2-9  水生植物處理系統剖面圖…………………………………………………..24
圖2-10  日本地下滲濾系統應用形式剖面圖………………………………………..31
圖2-11  地下滲濾系統之流程………………………………………………………..33
圖3-1 二行社區人工溼地系統流程圖……………………………………………..45
圖3-2 二行社區自然淨化系統現地照片…………………………………………..46
圖3-3 港尾社區自然淨化系統流程圖……………………………………………..49
圖3-4 港尾社區自然淨化系統現地照片…………………………………………..50
圖3-5 大甲社區自然淨化系統流程圖……………………………………………..51
圖3-6 大甲社區自然淨化系統現地照片…………………………………………..54
圖5-1 二行社區人工溼地系統配置與採樣點……………………………………..59
圖5-2 二行社區自然淨化系統BOD5進出流濃度……………………...………….68
圖5-3 二行社區自然淨化系統SS進出流濃度………………………………….…68
圖5-4 二行社區自然淨化系統NH3-N進出流濃度…………………………..……68
圖5-5 二行社區自然淨化系統TP進出流濃度……………………………………69
圖5-6 二行社區自然淨化系統DO進出流濃度…………………………………...99
圖5-7 港尾社區人工溼地系統配置與採樣點……………………………….……70
圖5-8 港尾社區自然淨化系統SS進出流濃度………………………………….…82
圖5-9 港尾社區自然淨化系統BOD5進出流濃度………………………….……..82
圖5-10 港尾社區自然淨化系統NH3-N進出流濃度…………………………….…82
圖5-11 港尾社區自然淨化系統TN進出流濃度…………………………………...83
圖5-12 港尾社區自然淨化系統TP進出流濃度……………………………………83
圖5-13 大甲社區地下滲濾自然淨化系統配置與採樣點…………………………84
圖5-14 大甲社區自然淨化系統SS進出流濃度……………………………………96
圖5-15 大甲社區自然淨化系統BOD5進出流濃度………………………………..96
圖5-16 大甲社區自然淨化系統NH3-N進出流濃度………………………………96
圖5-17 大甲社區自然淨化系統TN進出流濃度…………………………………..97
圖5-18 大甲社區自然淨化系統TP進出流濃度…………………………………...97
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