污水處理過程中『生物處理』是污水廠普遍採用方法之一，生物處理可因應不同的污水條件及特質，來調整該廠所期望達到的水質標準。利用微生物之代謝轉化作用，使污染負荷高的污水得以淨化，達到維持海洋河川生態平衡、提升生活環境品質及水資源有效地保護與利用。
本研究以目前運轉操作中，污水下水道系統之污水處理廠進行污水處理研究探討。該廠污水主要來源為生活污水，其次為逕流雨水、工業廢水，採用的生物處理系統為「生物去氮除磷法（ Biological Nutrient Removal, BNR ）」，為防止含大量氮磷等營養鹽物質之污水直接排放至承受水體，使得水體優養化。因此，設計將氮磷去除的生物處理為傳統活性污泥法中，加設厭氧、無氧之混合流程以同時去除污水中之有機碳、氮磷、BOD，該處理流程為「A2O活性污泥法」。
本研究過程歷經莫拉克風災、多晶矽產業，氣候變遷與工業發展之衝擊；進而，促成研究之探討。運用該廠於正式營運操作期間，彙整2009年1月至2011年12月水質水量數據，統計數值及繪製圖表，探討實廠之生物處理系統後，污染物之去除率及變化。
結果顯示，從2010年8月迄，放流水之導電度異常突增，污染物去除率逐漸下降。而在颱風或豪雨季節，因下水收集方式採合流式，進流水雖受到截流站流量控制，但污水受到雨水的稀釋作用，進而影響生物處理之效率與品質，前述種種因素，促成該研究之探討，期望提升廠內生物處理之成效、穩定控制污水淨化之功能，達到處理目的。

The biological treatment is one of the commonly methods of wastewater treatment plant in wastewater treatment processes. The biological treatment can meet water quality standards required by the plant in response to different sewage conditions and qualities. It can purify high pollution loading sewage through the use of microbial metabolic transformation. Through effectively protecting and using water resources, the ecological balance of ocean and river can be maintained and environmental quality can be improved in consequence.
This study analyzes the operations of a wastewater treatment plant, which is part of an urban sewage system. The major sources of inflow to the plant are domestic sewage, followed by rainfall runoff and industrial wastewater. The biological treatment system adopted in the plant is "Biological Nutrient Removal (BNR)". The reason for using BNR is to prevent eutrophication of downstream water bodies due to untreated nitrogen, phosphorus and other nutrient substances in discharged sewages. The design of BNR, which is called "A2O activated sludge method", would increase the anaerobic-anaerobic mixing process for simultaneous removal of the sewage of organic carbon, nitrogen, phosphorus and BOD.
The study collected the data to analyze the impacts of extreme weather event, i.e. Typhoon Morakot, and the effects of newly developed industrial, i.e. polysilicon industry. Water quality data of inflow and outflow sewages starting from January 2009 to December 2011 were compiled to perform statistical analyses. By plotting various time series figures, the study can effectively explore the variations of pollutant removal under the two designated situations in the biological treatment system.
The results show the abnormal increase in conductivity of effluent which has decreased pollutant removal since August 2010. Besides, the confluence of rainwater and sewage has severely affected the efficiency and quality of the biological treatment process during a typhoon or heavy rain event. This study has identified the potential impacts on a BNR plant which can provide the administration to enhance the effectiveness of the biological treatment plant and the function of sewage purification stability control.

章節目錄
論文審定書 i
致謝 ii
中文摘要 iii
英文摘要 iv
章節目錄 v
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究目的 1
1.3 研究範圍及限制 1
第二章 文獻回顧 2
2.1 下水道之概述 2
2.1.1 下水道之組成 2
2.1.2 下水道之功能 4
2.2 污水處理廠 5
2.2.1 前言 5
2.2.2 簡介 7
2.3 污水處理流程概述 9
2.4 各處理單元操作流程說明 11
2.4.1 進流抽水站 11
2.4.2 前處理系統 ( pre-treatment system ) 12
2.4.3 初沉池系統 13
2.4.4 二級處理系統 ( secondary [biological]) treatment systems ) 15
2.4.5 終沉池系統 17
2.4.6 消毒及回收水系統 18
2.5 活性污泥法沿革與發展 20
2.5.1 早期城市污水處理方法 20
2.5.2 活性污泥法之發現 21
2.5.3 活性污泥之馴養 22
2.5.4 活性污泥法之環境變異特性 23
2.6 生物處理 24
2.7 生物去氮除磷處理 28
2.7.1 氮循環 28
2.7.2 生物去氮之原理與機制 30
2.7.3 硝化作用與影響因素 33
2.7.4 脫硝作用與影響因素 36
2.7.5 生物除磷之原理與機制 38
2.7.6 除磷作用與影響因素 41
2.7.7 生物處理及氮磷合併去除程序之沿革 42
2.8 多晶矽產業之污染來源與特性 48
2.8.1 多晶矽製造概述 48
2.8.2 污染來源 49
2.8.3 廢水種類與處理 49
第三章 研究方法與步驟 51
3.1 研究計畫 51
3.2 實驗設備與儀器 51
3.3 採樣過程與代表性 52
3.3.1 水樣採集與保存 53
3.3.2 採樣位置與分析項目及頻率 53
3.4 分析方法及項目 53
3.4.1 數據統計分析方法及圖表分析製作 53
3.5 各單元操作控制參數 58
第四章 實驗結果與討論 60
4.1 污水處理廠運作初期特性概要 60
4.1.1 污水處理廠初期污水性質 64
4.1.2 污水處理廠初期放流水水質狀況 66
4.2 BNR污水廠之水質處理原理與特性 68
4.3 降雨對BNR處理之水質水量變化 71
4.4 多晶矽產業前處理放流水對BNR處理之去氮之影響 75
4.4.1 導電度變化與因素 75
4.4.2 高導電度廢水對氮去除之影響 78
第五章 結論與建議 84
5.1 結論 84
5.2 建議 86
參考文獻 87
附　　錄 93
表目錄
表 2.6 1 微生物之營養形式 26
表 2.7 1 無機氮─氧化態形式 29
表 2.7 2 生物去氮作用環境與反應機制 (Chuang et al. 1998) 32
表 2.7 3 生物除磷作用環境與反應機制 (Jenkins 1992) 40
表 3.4 1 儀器設備 54
表 3.4 2 水樣保存規定 55
表 3.4 3 採樣位置及分析項目頻率 56
表 3.4 4 分析項目及公告方法編號 57
表 3.5 1 各單元操作控制參數功能評估表 58
表 4.1 1 初期污水進流月平均水質比較表(2008年~2009年) 64
表 4.1 2 初期放流水月平均水質比較表(2008年~2009年) 66
表 4.2 1 營養鹽及氮磷月平均總去率比較(2009年 ~ 2011年) 69
表 4.4 1 硝化率與脫硝率之月平均值比較(2009年~2011年) 79
圖目錄
圖 2.2 1 都市污水下水道系統涵蓋區域 6
圖 2.2 2 都市污水下水道已設置截流井區域 8
圖 2.2 3 加工區產業類別分佈統計圖 8
圖 2.3 1 污水處理系統流程圖 10
圖 2.3 2 生物去氮除磷系統流程示意圖 10
圖 2.4 1 生物去氮除磷系統之組成與功能 16
圖 2.6 1 細菌代謝模式─光合自營菌之合成與分解作用 27
圖 2.6 2 細菌代謝模式─化學異營菌之合成與分解作用 27
圖 2.6 3 細菌代謝模式─化學自營菌之合成與分解作用 27
圖 2.7 1 自然界之氮循環 29
圖 2.7 2 廢污水中之總氮及凱氏氮之組成與分類 31
圖 2.7 3 氨去除程序之轉換機制 32
圖 2.7 4 生物除磷機制 39
圖 2.7 5 厭氧/缺氧/好氧程序對氮磷去除特性示意圖 39
圖 2.7 6 Wuhrman系統示意圖 43
圖 2.7 7 MLE程序示意圖 43
圖 2.7 8 Phostrip程序示意圖 43
圖 2.7 9 Bardenpho程序示意圖 44
圖 2.7 10 Barnard A2O程序示意圖 44
圖 2.7 11 Modified Badenpho程序示意圖 45
圖 2.7 12 UCT程序示意圖 46
圖 2.7 13 MUCT程序示意圖 46
圖 2.7 14 SBR程序示意圖 46
圖 2.7 15 TNCU程序示意圖 47
圖 2.8 1 高純度三氯矽烷( TCS )形成示意圖 50
圖 2.8 2 改良式西門子法製造多晶矽流程示意圖 50
圖 4.1 1 污水處理量與曝氣槽MLSS月平均變化圖(2008年) 61
圖 4.1 2 營養鹽、氮磷總去除率與曝氣槽MLSS月平均比較圖(2008年) 61
圖 4.1 3 【總磷】總去除率月平均變化圖(2009年) 62
圖 4.1 4 【總磷】總去除率月平均變化圖(2010年) 62
圖 4.1 5 【總磷】總去除率月平均變化圖(2011年) 62
圖 4.1 6 【總氮及氨氮】總去除率月平均變化圖(2008年、2009年) 63
圖 4.1 7 【總氮及氨氮】總去除率月平均變化圖(2010年) 63
圖 4.1 8 【總氮及氨氮】總去除率月平均變化圖(2011年) 63
圖 4.3 1 降雨量日變化圖(2009年) 72
圖 4.3 2 原水BOD日變化圖(2009年) 72
圖 4.3 3 日累計原水進流量與BOD總去除率比較圖(2009年) 72
圖 4.3 4 降雨量日變化圖(2010年) 73
圖 4.3 5 原水BOD日變化圖(2010年) 73
圖 4.3 6 日累計原水進流量與BOD總去除率比較圖(2010年) 73
圖 4.3 7 降雨量日變化圖(2011年) 74
圖 4.3 8 原水BOD日變化圖(2011年) 74
圖 4.3 9 日累計原水進流量與BOD總去除率比較圖(2011年) 74
圖 4.4 1 【放流水】導電度日變化圖(2009年~2011年) 76
圖 4.4 2 【原水進流口】導電度日變化圖(2010年~2011年) 77
圖 4.4 3 硝化率與脫硝率之月平均變化圖(2009年~2011年) 80
圖 4.4 4 【原水進流口】TN月平均變化圖(2009年~2011年) 81
圖 4.4 5 【曝氣槽】TN月平均變化圖(2009年~2011年) 82
圖 4.4 6 【放流水】TN月平均變化圖(2009年~2011年) 83

Bitton Gabriel, (2010). Wastewater microbiology, Fourth edition. Wiley, ebook.
Chan Yi Jing, Chong Mei Fong, Law Chung Lim, Hassell D.G., (2009). A review on anaerobic-aerobic treatment of industrial and municipal wastewater. Chemical Engineering Journal, Vol. 155.
Chuang S. H., Ouyang C. F., Yuang H. C., You S. J., (1998). Phosphorus and polyhydroxyalkanoates variation in a combined process with activated sludge and biofilm. Wat. Sci. Technol. Vol. 37, Issues. 4-5, p.593-597.
Coso G. del, Tobı’as I., Can˜izo C., Luque A., (2007). Temperature homogeneity of Polysilicon rods in a Siemens reactor. Journal of Crystal Growth 299, p.165-170.
Dawson R. N. and Murphy K. L., (1972). The temperature dependency of biological denitrification. Water Research Pergamon Press. Vol. 6, p.71-83.
Daigger G. T., Polson S. R. (1991). Design and operation of biological phosphorus removal facilities, In: Phosphorus and nitrogen removal from municipal wastewater-principles and practice, R. I. Sedlak (ed), 2rd edn, Lewis publishers, New York, p.167-198.
Dincer Ali R., Fikret K., (2001). Salt inhibition kinetics in nitrification of synthetic saline wastewater. Enzyme and Microbial Technology 28, p.661-665.
Eckenfelder, Wesley W., Grau, Petr (1998). Activated Sludge Process Design and Control : Theory and Practice. In Water Quality Management Library. Technomic Pub. eBook, p.1-50.
Ekama G.A., Wentzel M.C., (1999). Denitrification kinetics in biological N and P removal activated sludge systems treating municipal wastewater. Water Sci. Technol. Vol. 39(6), p.69-77.
Grady, Leslie C.P. and Daigger, Glen T and Lim, Henry C., (1999). Biological Wastewater Treatment. In: Environmental science and pollution control series; 19. 2nd ed. rev. and expanded. CRC Press. eBook, p.377-667.
Hu Zhi-rong, Wentzel M.C., Ekama G.A., (2002). Anoxic growth of phosphate-accumulatiog organisms (PAOs) in biological nutrient removal activated sludge systems. Water Research. p.4927-4937.
Jenkins D., (1992). Handout for the workshop of operation and control in activated sludge systems. Graduate Institute of Environment Engineering, National Central University.
Masters Gilbert M., (1998). Introduction to environmental engineering and science; 2nd ed. Prentice Hall Upper Saddle River, New Jersey 07458, p.163-287.
Peng Yong-zhen, Wang Xiao-lian, Li Bai-kun, (2006). Anoxic biological phosphorus uptake and the effect of excessive aeration in biological phosphorus removal in the A2O process. Desalination 189, p.155-164.
Rodriguez Mora F., Ferrara de Giner G., Rodriguez Andara A., Lomas Esteban J., (2003). Effect of organic carbon shock loading on endogenous denitrification in sequential batch reactors. Bioresource Technology 88. p.215-519.
Smolders G. J. F., Loosdrecht M. C. M. van & Heijnen J. J., (1996). Steady-state analysis to evaluate the phosphate removal capacity and acetate requirement of biological phosphorus removing mainstream and sidestream process configurations. Wat. Res. Vol. 30, No. 11, p.2748-2760.
Tyagi R. D., Du Y. G. and Bhamidimarri R., (1996). Dynamic behavior of the activated sludge process under shock loading : Application of the Floc model. Wat. Res. Vol. 30, No. 7, p.1605-1616.
Uygur A., Fikret K., (2004). Salt inhibition on biological nutrient removal from saline wastewater in a sequencing batch reactor. Enzyme and Microbial Technology, Vol. 34, Issues 3-4, p.313-318.
Gilbert M. 著；葉欣誠 譯 (2004)，Introduction to environmental engineering and science 環境工程與科學概論。台灣培生教育出版股份有限公司、五南圖書出版股份有限公司。第187-328頁。
Hong Xiao 著；羅正忠、張鼎張 譯 (2003) Introduction to Semiconductor Manufacturing Technology 半導體製程技術導論。台灣培生教育出版股份有限公司、學銘圖書有限公司。第91-98頁。
朱校興 (2004) 以攝氧率量測AO程序異營/硝化族群質量及動力參數之研究。朝陽科技大學環境工程與管理系碩士論文。
朱鐵群 (2009) 活性污泥法生物學原理(III)。西安地圖出版社。
李孟聰 (2003) 高雄地區愛河水環境生態復育及水污染防治策略分析。國立中山大學海洋環境及工程學系碩士論文。
李宙耕 (2005) 活性污泥生成溶解性微生物產物特性之研究。朝陽科技大學環境工程與管理系碩士論文。
沈裕智 (2000) 變動負荷特性與殘留基質對缺氧釋磷攝磷現象之探討。國立中央大學環境工程研究所碩士論文。
林正祥 (1998) 德國都市污水與工業廢水合併處理案例與國內現況比較，中技社綠色技術發展中心，經濟部工業局。
林正祥、陳見財、林文川 (2002) 工廠排放水電導度管制現況與處理技術研析，產業環保工程實務技術研討會論文集，經濟部工業局。
林正祥、陳見財、林文川 (2002) 工廠排放水電導度管制現況與處理技術研析。產業環保工程實務研討會論文集。
林佳谷、陳叡瑜 (2007)。善待氮氣：哈伯氮肥、氮循環與氮反撲。工業衛生安全月刊。
林建三 (2007) 環境工程概輪。鼎茂書局，第七版。
林進源 (2006) 農藥廢水對TNCU3程序異營菌族群質量及動力參數之影響。朝陽科技大學環境工程與管理系碩士論文。
林顯光 (2009)。太陽能電池多晶矽材料及密閉迴路連續式流體化床製程，工業材料雜誌，摘要，第270期。
邱柏仁 (2001) 單槽連續進流回分式或興污泥系統溶氧控制之研究。國立中央大學環境工程研究所碩士論文。
孫逸民、陳玉舜、趙敏勳、謝明學、劉興鑑 主編 (2002) 儀器分析。全威圖書有限公司，第五版。第171-172頁。
張錦松、黃政賢 主編 (2005) 環境工程概論。高立圖書有限公司，第四版。
莊恭旭 (2000) 利用界面活性劑與PAHs分解菌處理廢水中PAHs之研究。國立中山大學海洋環境及工程學系碩士班碩士論文。
莊順興 (2011) 工業廢水新生水源再生技術及評估。工業污防治，經濟部工業局編印，第119期，第101-123頁。
許宇興 (2007) 多晶矽原料清洗含氟酸性廢水的處理。江蘇冶金，第35卷第6期。
陳信宏 (2008) 淨水廠廢水處理單元之成效與廢水回收再利用及現場污泥脫水之研究─以鳳山場為例。國立中山大學環境工程研究所碩士在職專班碩士論文。
陳國蔚 (2004) 重金屬鎘對A2O系統微生物反應動力特性及菌相之影響。國立暨南國際大學土木工程學系碩士論文。
陳睿斌 (2001) 應用分子生物技術進行生物處理程序菌相分析之研究。國立中央大學環境工程研究所碩士論文。
黃台琪、何達能 (1994) 六塊厝污水處理廠規劃設計概況，第六屆下水道研討會論文集，第99-107頁。
黃如薏 (2006) 重金屬鉛、鎳、鎘對SBR實廠與A2O模廠活性污泥去氮能力之影響。國立暨南國際大學土木工程學系碩士論文。
黃家輝 (2006) 動態進流對A2O系統去除碳、氮、磷生物營養鹽影響之研究。國立暨南國際大學土木工程學系碩士論文。
黃雅琪 (2003) 低磷負荷厭氧選種系統pH、溫度效應與菌群結構之研究。國立雲林科技大學環境與安全工程所碩士班碩士論文。
楊振成 (2002) 台南科技工業區廢水於生物反應槽之活性與放流水排放於河川和海域環境水影響之研究。國立中山大學海洋環境及工程學系碩士論文。
劉俊志 (2006) 以攝氧率及碎形維度分析A2O系統膨化潛勢之研究。朝陽科技大學環境工程與管理系碩士論文。
歐陽嶠暉 (2004) 污水處理廠操作與維護。詹氏書局。第1-213、343-352頁
歐陽嶠暉 (2008) 下水道工程學。長松文化，第五版。第1-7、235-467、593-633頁。
歐陽嶠暉、楊萬發等人工業污染防治技術服務團隊 (1994) 活性污泥法新技術，工業污染防治技術手冊，第32期。
蔡文賢 (2006) 缺氧─好氧生物除氮程序之操作特性研究。輔英科技大學環境工逞與科學系碩士班碩士論文。
鄭靜、陳敏、錢飛 (2011) 單、多晶矽生產廢水處理工程實例。淮海工學院學報(自然科學版)，第20卷第1期。
盧師敏 (2007) 人工濕地水質淨化與能值分析之研究─以高屏溪舊鐵橋人工濕地為例。國立中山大學海洋環境及工程學系碩士論文。
駱尚廉 審訂、游振桁 譯、栗田工業株式會社 編著 (2010) 圖解水處理技術。世茂出版有限公司。第66-124頁。
簡淑娟 (2005) 人工溼地系統處理污水污染物去除和氧化還原電位關係之探討。嘉南藥理科技大學環境工程與科學系碩士論文。
六輕四期擴建計畫第六次環境影響差異分析報告 (2011) 環境影響保護對策及環境管理計畫之檢討修正，第四章，第1-4頁。
屏東縣政府 (1992) 整體發展計畫，內政部營建署 指導。國立臺灣大學建築與城鄉研究所。
經濟部工業局 (2006) 廢水處理單元設計及異常對策參考手冊更新版。
http://service.lib.nsysu.edu.tw 中山大學電子資料庫、電子書、博碩士論文。
http://law.moj.gov.tw/ 全國法規資料庫。
http://gisapsrv01.cpami.gov.tw 屏東縣綜合發展計畫書。
http://www.niea.gov.tw/ 行政院環境保護署環境檢驗所。
http://gic.wra.gov.tw/ 水利署地理資訊倉儲中心。
http://www.cpami.gov.tw/ 內政部營建署下水道工程設施標準。
http://www.cwb.gov.tw/ 交通部中央氣象局。
http://www.epza.gov.tw/ 經濟部加工出口區。
http://ngis.moea.gov.tw 經濟部國土資訊系統自然環境整合供應倉儲系統(NGIS)
http://proj.moeaidb.gov.tw 經濟部產業製程清潔生產與綠色技術資訊網。