臺灣博碩士論文加值系統

本研究使用金屬表面加工業的二級放流水，進行模場試驗，透過自然處理系統，以不同的濾材介質淨化工廠化學混凝槽之放流水，工法類型為表面下流動式人工濕地(Subsurface Flow System, SSF)。
在人工溼地系統各污染物去除效率探討中，重點著重於金屬去除效率的探討，其中依其廢水屬性進行包含鋅、鎳、鉻三種金屬的採樣分析，以及在不同介質的SSF系統對於含金屬廢水的水質淨化成效，並探討不同植物的SSF系統對於含金屬廢水的處理差異。實驗之水力停留時間為1.5天，期間每週採樣一次，進行分析，研究中所使用的濾材介質包括了中聯爐石、活性碳及石英砂，植物包括蘆葦及香蒲。
金屬水質分析結果顯示出，模擬試驗中使用爐石系統對於Cr有極佳的去除效率(爐石系統88.92%＞爐石蘆葦組85.26%＞爐石香蒲組82.08%)；使用活性碳的系統對於Ni有良好的去除效率，(活性碳蘆葦曝氣組96.84%＞活性碳曝氣組93.15%＞活性碳系統90.64%＞活性碳香蒲組90.29%＞活性碳蘆葦組89.53%)；使用石英砂的系統，可能因組成成分複雜，所以金屬去除效果不是太顯著。從整體實驗結果而言，不同植物的SSF，種植蘆葦的系統對於金屬廢水的處理大致上皆優於種植香蒲的系統。以爐石去除Cr、Zn；活性碳去除Ni、Zn；石英砂去除Ni，都發現無植物的系統，相較其他有植物的系統，反而有較佳的表現。
關鍵字：表面下流動式人工濕地、爐石、活性碳、石英砂、蘆葦、香蒲。

This study used of heavy metal in metallic industrial secondary wastewater, actual field simulation test conducted by natural treatment system, used different filter media, purification plant chemical coagulation tank effluent, type of construction method for the subsurface flow constructed wetland.
In the constructed wetland system, the emphasis focused on the metal removal efficiency of the pollutant removal, and according to the wastewater properties to conduct metal sample analysis contain with three metals zinc, nickel, and chromium, and SSF system in different media for the quality of the wastewater metal purification effectiveness, and to explore the differences for different plant in SSF metal wastewater treatment system. Study used the filter media includes the CHC slag, activated carbon and quartz sand, plants including reeds and cattails. The sampling and analysis of Hydraulic Retention Times (HRTs) tested were 1.5 days per week.
In metal water quality analysis, system used slag has a good removal efficiency of chromium（slag system 88.92%＞slag reed group 85.26%＞slag cattail group 82.08%）,and has a good removal efficiency of nickel by system used activated carbon（aeration activated carbon reed group 96.84%＞aeration activated carbon group 93.15%＞activated carbon system 90.64%＞activated carbon cattail group 90.29%＞activated carbon reed group 89.53%）. In system used quartz sand, the complex composition did not have a good removal for metals.
Overall, in different plants of SSF, reed systems were better than cattail systems for metal wastewater treatment. system used slag has a good removal efficiency of chromium and zinc, and has a good removal efficiency of nickel and zinc by system used activated carbon, quartz sand removal efficiency of nickel, we found unplanted system has better removals.

第一章　前言 01
1.1研究背景與動機 01
1.2研究目的 02
1.3研究架構流程圖 04
第二章　文獻回顧 05
2.1 高污染的工業廢水 05
2.1.1 工業廢水中的金屬污染 05
2.1.2 金屬的來源與含量 06
2.2濕地 08
2.2.1濕地的定義 08
2.2.2 濕地種類 08
2.2.3 濕地的功能 13
2.2.4 濕地的構造 15
2.2.5水質淨化的機制與原理 16
2.2.6人工濕地 19
2.2.7 表面流動式人工濕地 20
2.2.8表面下流式人工濕地 22
2.3基本吸附理論 24
2.3.1物理吸附 24
2.3.2化學吸附 24
2.3.3氧化物的特定與非特定吸附 25
2.3.4等溫吸附模式 26
2.4主要影響吸附特性之因子 28
2.4.1 吸附劑的特性 28
2.4.2操作條件 30
2.5濾材性質 33
2.5.1爐石slag 33
2.5.2活性碳activated carbon 36
2.5.3石英砂Quartz sand 37
2.6金屬在濕地的累積及宿命 38
2.6.1濕地植物對金屬的作用 38
2.6.2濕地基材對金屬的作用 39
2.7國內外人工濕地處理案例 40
第三章研究方法與器材 44
3.1 事業廢水的屬性與處理 44
3.1.1 事業廢水屬性 44
3.1.2廢水處理廠的操作 45
3.1.3 排放水性質 51
3.2人工濕地系統的建立與操作 52
3.2.1系統基本資料 54
3.2.2環境背景 54
3.2.3處理效能的評估 55
3.3水質自然淨化削減量採樣與分析 57
3.3.1水質分析 57
3.3.2 金屬分析 59
3.4實驗材料 62
3.5水生植物的選擇 62
3.5.1蘆葦 62
3.5.2香蒲 63
第四章結果與討論 64
4.1水質分析 64
4.1.1其他水質的變化 64
4.2金屬進流濃度之時間變化 69
4.3原水經不同處理程序之比較 70
4.3.1個別金屬去除率比較 70
4.3.2不同介質的SSF，含金屬廢水的水質淨化成效 74
4.3.3不同植物的SSF，含金屬廢水的處理差異 76
4.4 SSF溼地各系統，隨時間變化去除率之表現 80
4.4.1爐石系統隨時間變化，金屬去除成效 81
4.4.2活性碳系統隨時間變化，金屬去除成效 84
4.4.3石英砂系統隨時間變化，金屬去除成效 87
4.5問題研討 90
4.5.1爐石鹼度過高 90
4.5.2植物死亡 91
4.5.3水體滲漏現象 91
4.5.4流量控制與管線塞管 91
4.5.5進流水源不穩定 96
4.5.6爐石出現膠羽 96
4.5.7石英砂濁度和SS愈來愈高 96
第五章　結論與建議 97
5.1結論 97
5.2建議 99
第六章　參考文獻 100
附錄 ----------------------------------------------------------------------106

1.A.GROSS. 2007. Recycled vertical flow constructed wetland (RVFCW) anovel method of recycling greywater for irrigation in small communities and households.
2.Alloway B. J.Cadmium. 1995 a. In B.J. Alloway (ed.) Heavy metals in soils. p.122~147. John Wiley＆Sons, New York .
3.Arda Yalcuk. 2009. Comparison of horizontal and vertical constructed wetland systems for landfill leachate treatment.
4.Ayala, J., F. Blanco, P. Garcia, P. Rodriguez and J. Sancho. 1998.” Asturia Fly Ash as a Heavy Metals Removal Material,” Fuel, Vol.77, No.11, pp.1147-1154.
5.Bailey, S. E., T. J. Olin, R. M. Bricka and D. D. Adrin. 1999.”A Review of Potentially Low-Cost Sorbents for Heavy Metals,” Water Research, Vol.33, No.11, pp.2469-2479.
6.Baker, D.E. 1995. Copper. In B.J.Alloway (ed.) Heavy metals in soils.p.179-202.John Wiley＆Sons, New York.
7.Davies, B.E. 1995. Lead. In B.J.Alloway (ed.) Heavy metals in soils.p.206-220.John Wiley＆Sons, New York.
8.Dimitrova, S. V. and D. R. Mehanjiev. 1998. “Lead Removal from Aqueous Solutions by Granulated Blast-Furnace Slag,” Water Research, Vol.32, No.11, pp.3289-3292.
9.Dorgelo J, Meester H, Vanvelzen C. 1995. Effects of diet and heavy metals on growth rate and fertility in the deposit-feeding snail Potamopyrgus jenkinsi. Hydrobiologia, 315:199– 210.
10.Doyle MO, Otte ML. 1997. Organism-induced accumulation of iron, zinc and arsenic in wetland soils. Environ Pollut, 96:1–11.
11.Drifmeyer JE, Redd B. 1981. Geographic variability in trace element levels in Spartina alterniflora. Estuar Coast Shelf Sci , 13:709– 16.
12.Fitzgerald EJ, Caffrey JM, Nesaratnam ST, McLoughlin P. 2003.Copper and lead concentrations in salt marsh plants on the Suir Estuary, Ireland. Environ Pollut, 123:67– 74.
13.Gupta, G. and N. Torres, ”Use of Fly Ash in Reducing Toxicity of and Heavy Metals in Wastewater Effluent,” Journal of Hazardous.
14. http://people.chu.edu.tw/~ljc/d/1/3.files/frame.htm
15. http://www.gwill.com.tw/t_chinese/sil_tc.htm
16.IWA Specialist Group on Use of Macrophytes in Water Pollution Control. 2000. Constructed Wetlands for Pollution Control. Processes, Performance, Design and Operation. IWA Publishing, London, UK.
17.Jing, S.R., Lin, Y.F., Shih, K.C., and Lu, H.W. 2008. Applications of Constructed Wetlands for Water Pollution Control in Taiwan－Review. ASCE Journal - Practice Periodical of Hazardous, Toxic, and Radioactive Waste Management, October, 249-259，
18.Judith S. Weis. 2003. Review Metal uptake, transport and release by wetland plants: implications for phytoremediation and restoration.
19.Kadlec RH, Knight RI.1996. Treatment wetlands. Boca Raton, FL: CRC Press.
20.Kadlec, R. H. and Knight, R. L. 1996. Treatment Wetlands. CRC Press/Lewis Publishers, Boca Raton, Florida, pp.892.
21.Kiekens, L. 1995. Zinc.In B.J.Alloway (ed.) Heavy metals in soils.p.284-303.John Wiley＆Sons, New York.
22.Kosopolov, V.D., Kuschk, P., Vainsthein, M.B., Vatsourina, A.V., Wiebner, M., Kastner, M., Muller, R.A., 2004. Microbial processes of heavy metal removal from carbondeficit effluents in constructed wetlands. Eng. Life Sci. 4, 403.
23.M.A. Maine. 2007. Influence of vegetation on the removal of heavy metals and nutrients in a constructed wetland.
24.MacFarlane GR, Burchett MD. 2000. Cellular distribution of copper, lead andzinc in the grey mangrove, Avicennia marina (Forsk.) Vierh. Aquat Bot 68:45– 59.
25.MacFarlane GR, Burchett MD. Toxicity, growth and accumulation relationshipsof copper, lead and zinc in the grey mangrove, Avicennia marina (Forsk.) Vierh. Mar Environ Res 2002.54:65 – 84.Materials.1998. Vol.57, pp.243-248.
26.McGrath S. P. and Smith S. 1995. Chromium and nickel. In B. J. Alloway (ed.) Heavy metals in soils. p.152-179.John Wiley ＆ Sons, New York.
27.Mitsch, W. J., Gosselink, J. G. 1993. “Wetlands 2 ed,” Van Nostrand Reinhold , N. Y.
28.Moorhead KK, Reddy KR. Oxygen transport through selected aquatic macrophytes. J Environ Qual 17:138– 42.
29.Ornes WH, Sajwan K, Loganathan BG, Chetty CH. 1998. Comparison of selected element concentrations in tall and short forms of Spartina alterniflora. Mar Pollut Bul.36:390–5.
30.Reay PF. 1972. The accumulation of arsenic from arsenic-rich natural waters by aquatic plants. J Appl Ecol .9:557– 65.
31.Tchobanoglous, G. 1993. “Constructed wetlands and aquatic plant system: research, design, operational, and monitoring issues.” In G. A. Moshiri, Ed., Constructed wetlands for water quality improvement. Lewis.
32.Vymazal,Jan. 2005.‵Removal of Heavy Metals in a Horizontal Sub-Surface Flow Constructed Wetland′,Journal of Environmental Science and Health, Part A,40:6,1369－1379.
33.Watson, J.T., Reed, S.C., Kadlec, R.H., Knight, R.L., Whitehouse, S.E. 1989. “Performance expectations and loading rates for constructed wetlands.” In: Hammer, D.A. (Ed.), Constructed wetlands for wastewater treatment.municipal, industrial and agricultural. Lewis Publishers, Chelsea, pp.319-358.
34.Watson, J.T., Reed, S.C., Kadlec, R.H., Knight, R.L., Whitehouse, S.E. 1989. “Performance expectations and loading rates for constructed wetlands.” In: Hammer, D.A. (Ed.), Constructed wetlands for wastewater treatment.municipal, industrial and agricultural. Lewis Publishers, Chelsea, pp.319-358.
35.Weng, C. H. and C. P. Huang. 1994.”Treatment of Metal Industrial Wastewater by Fly Ash and Cement Fixation,” ASCE Journal of Environmental Engineering, Vol.120, No.6, pp.1470-1487.
36.吳堅瑜、林瑩峰、荊樹人、李得元、施俊宏、宋金樹、張天化，2002，二行社區人工溼地—全國首座社區污水自然淨化示範實場，第七屆水再生及再利用研討會，pp.214-223，台北。
37.林建榮，2001，「燃煤飛灰去除水中污染物行為之研究」，國立成功大學環境工程研究所，博士論文。
38.林敬智，2001，「下水汙泥灰渣應用於銅離子去除之初步探討」，國立中央大學環境工程研究所，碩士論文。
39.林瑩峰、荊樹人、張翊峰、魏德明、施凱鐘，2009，人工濕地處理加工業廢水處理場出流水之研究，第二屆海峽兩岸人工濕地研討會，高雄。
40.林瑩峰、荊樹人‧2006‧回收海產廢棄物作為人工濕地介質之開發研究‧國科會專題研究計畫成果報告。
41.邱文彥，2001，人工溼地應用規劃與法制課題，台灣溼地，第二十三期，四月號。
42.邱文雅、章盛傑譯，William J.Mitsch and James G. Gosselink 著，1998，「溼地」，地景企業股份有限公司。
43.張立弘，2001，「生活污水之濕地處理及再利用研究」，屏東科技大學環境工程與科學系，碩士論文。
44.張鈞維，2005，「以淨水汙泥及鐵氧化物吸附劑去除水庫水體含磷之研究」，國立成功大學環境工程研究所，碩士論文。
45.陳偉傑，2005，「多變量分析應用於河川人工溼地之水質淨化研究」，立德管理學院資源環境學系，碩士論文。
46.程淑芬、劉仁煜，2003，污染場址中不同作物對重金屬累積吸附特性之研究，朝陽科技大學環境工程與管理系，中華民國環境工程學會之研討會。
47.黃政賢，1995。污水工程，高立圖書有限公司:227-276。
48.經濟部水利署，2009，「人工濕地淨化處理利用之可行性先期研究計畫」，執行單位:高苑科技大學。
49.蔣本基、謝永旭等人，廢水處理專責人員訓練教材，廢水處理單元—化學處理，pp.41-45。
50.盧鴻偉，2008，「自然淨化系統永續經營與社區發展相關性之研究—以台南縣市設置自然淨化系統之社區為例」，嘉南藥理科技大學環境工程與科學系，碩士論文。
51.魏德明，2008，「以人工溼地處理金屬加工業廢水處理廠出流水之研究」，嘉南藥理科技大學環境工程與科學系，碩士論文。
52.羅奕晟，2009，利用「處理污水之生態淨化處理設備」處理生活污水之試驗研究，國立高雄海洋科技大學環境工程研究所，碩士論文。
53.羅良慧，1997，「應用地理資訊系統於土壤鎘污染危害評估方法之研究」，國立中興大學資源管理研究所，碩士論文。
54.羅瑋琪，2001，「以人工溼地處理煉油及煉鋼廢水研究」，中山大學海洋環境及工程研究所，碩士論文。