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博碩士論文 etd-0911101-112829 詳細資訊
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論文名稱
Title
以二階段人工濕地去除生活污水中之營養鹽
Nutrient Removal in Two-stage Constructed Wetland for Treating Domestic Wastewater
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
135
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
2001-06-07
繳交日期
Date of Submission
2001-09-11
關鍵字
Keywords
營養鹽、水生植物、生活污水、人工濕地
hydrophyte, nutrients, sewage, constructed wetland
統計
Statistics
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中文摘要
人工濕地已是一種廣被應用與接受的成熟技術,其可被視為以日光為能源的人造生態單元,利用各種自然的處理機制將許廢水中污染物質轉化為無害產物。儘管國內已有許多學者投入人工濕地的研究,但由於相關部門對法規的解釋與限制無法將之視為處理單元,加上人工濕地土地密集的特性,使得其應用難以推行。然而以法規對廢污水中氮、磷管制日嚴,以及海岸地區管理將臻完善的趨勢來看,人工濕地適足以兼雇廢污水處理以及生態、景觀、護岸、遊憩等不同面向的要求。因此,將這項低耗能的處理方式應用於海岸地區二級放流水再淨化的可行性,實值得加以探討。
本研究中利用岸沙做為介質,以二個4L ×1W ×1.2H m3的槽體模擬表面流動式系統與水平地下流動式系統,將之串連成為二階段式人工濕地模型。期望藉由兩種不同狀態的系統串連配置,以提高系統對污染物的去除效果。表面流動式系統與地下流動式系統介質皆為0.5 m,水深維持為0.2 m與0.05 m,利用生活污水廠之二級放流水做為進流。藉由控制營養鹽進流濃度及水力停留時間等參數,同時分析水質變化及植體、介質中氮磷含量,探討系統對於點源或非點源的氮、磷之去除效率及對水質的改善效果。各槽理論水力停留時間皆約2天,操作期間其氮、磷的平均負荷率分別為槽一:凱氏氮4.5 g m-2 day-1、總磷 0.8 g m-2 day-1;槽二:凱氏氮2.3 g m-2 day-1、總磷 0.6 g m-2 day-1。
研究結果發現,在不對植體採收的操作情況下,植體僅是氨態氮短暫的貯留處。介質本身對磷的吸附量在操作前、後沒有明顯差異,顯示介質無吸附效果。去除效果推測主要由沈降、微生物及沈積層的吸附、以及透過微生物的代謝過程來完成。各分析項目之去除率利用在流經系統後總質量的變化除以進入系統之總質量來表示,氮、磷的平均去除率分別為TKN:80%、NH3-N:85 %、NO2-N:99 %、NO3-N:90 %,以及TP:79 %、PO4-P:77 %。實驗終了前,系統脫氮的效果仍顯著,出流中含氮濃度變化不大。含磷濃度則在實驗終了前仍有持續上升趨勢,推測系統中生質量的累積與介質吸附等主要去除機制的量能(capacity)已趨飽和。
Abstract
none
目次 Table of Contents
目錄

摘要 Ⅰ
目錄 Ⅱ
圖目錄 Ⅳ
表目錄 Ⅵ

第一章 前言 1

第二章 文獻回顧 6
2.1 濕地的定義與分類 6
2.2 濕地的結構 12
2.2.1 簡介 12
2.2.2 濕地水文 13
2.2.3 濕地土壤 15
2.2.4 濕地植物 18
2.3 氮磷在濕地中的宿命 24
2.3.1 氮 24
2.3.2 磷 30
2.4 人工濕地 33
2.4.1 發展背景與應用 33
2.4.2 人工濕地的水質淨化 46
2.4.3 氮的去除 55
2.4.4 磷的去除 59
第三章 研究設備與方法 62
3.1 模場建立 62
3.1.1 設備配置 62
3.1.2 植物種類 65
3.1.3 介質特性 66
3.1.4 實驗條件 67
3.2 採樣分析 70

第四章 結果與討論 78
4.1 現場監測 78
4.2 水質變化 88
4.3 介質與植體 102
4.4 水生植物 103
4.5 氮、磷的去除 106

第五章 結論與建議 117
5.1 二階段人工濕地模型的操作表現 117
5.2 實場建構、操作與維護評估 119
5.3 非點源污染控制評估 122

參考文獻 125
附錄:模場照片 132
圖目錄

圖2.1 貫流式通氣(一) 21
圖2.2 貫流式通氣(二) 22
圖2.3 非貫流式通氣 23
圖2.4 氮在濕地中的宿命 29
圖2.5 漂浮植物表面流動式系統 43
圖2.6 挺水植物垂直下流動式系統 44
圖2.7 沈水植物表面流動式系統 45
圖2.8 多階段水生植物處理系統 45
圖3.1 模場設置圖 63
圖3.2 系統流量及停留時間變化 67
圖3.3 土壤採樣管 75
圖4.1 水溫變化 80
圖4.2 酸鹼值變化 82
圖4.3 溶氧變化 84
圖4.4 比電導度變化 86
圖4.5 總懸浮固體物變化暨平均去除率 93
圖4.6 化學需氧量變化暨平均去除率 94
圖4.7 生化需氧量變化暨平均去除率 95
圖4.8 總磷變化暨去除率 96
圖4.9 正磷酸鹽變化暨去除率 97
圖4.10 凱氏氮變化暨去除率 98
圖4.11 氨態氮變化暨去除率 99
圖4.12 亞硝酸態氮變化暨去除率 100
圖4.13 硝酸態氮變化暨去除率 101
圖4.14 進/出流水中BOD5、COD濃度變化 111


圖4.15 BOD/COD值變化情形 112
圖4.16 進/出流水中無機氮與BOD5的濃度變化 113
圖4.17 總氮濃度變化及去除率 114
圖4.18 進/出流水中磷與懸浮固體物的濃度變化 115
圖5.1 反傾管出流口略圖 124




表目錄

表2.1 國科會濕地對水資源之保育管理及永續利用計畫及主持人 36
表2.2濕地應用發展里程之代表事件 39
表2.3 人工濕地的去除機制 47
表2.4 人工濕地的去除機制與影響之污染物質 48
表2.5 大型水生植物在濕地中的主要功能 50
表3.1 系統初設時水質分析結果 63
表3.2 系統初設時現場監測結果 64
表3.3 西子灣溼地的土壤特性 66
表3.4 系統平均流量與平均停留時間 68
表3.5 不同時期氮、磷之進流濃度 69
表3.6 現場監測方法及使用儀器種類 70
表3.7 水樣分析項目及方法 70
表4.1 污染物平均負荷率 88
表4.2 各階段進出流濃度及去除率 89
表4.3 累積於介質中之總磷含量 102
表4.4 植體分析結果 102
表4.5 二階段人工濕地對廢水中總氮/總磷的去除效果 116
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