隨著經濟快速成長以及科技日新月異，水，為人類日常生活的重要資源之一，隨著生活品質的提升，人民用水量也隨之增加，相對也伴隨著大量的生活廢水處理問題，因此自民國81年起國內便積極推動下水道工程之建設。然而隨著下水道的普及，污泥產量也逐年增多，處置龐大的污泥是即將面臨的環境問題。為了尋求污泥的再利用可行技術，本研究針對台灣中部地區福田水資源回收中心污泥餅及厭氧消化污泥進行重金屬之含量及生物有效性進行分析，並將厭氧消化污泥進行高分子聚合物之無添加與添加，再以不同處理條件之污泥進行污泥清洗試驗，藉此評估清洗污泥去除重金屬污染及再利用之可行性。

清洗試驗顯示，污泥餅中重金屬之清洗效率都以氯化鐵為最佳，且重金屬鉛經氯化鐵清洗後會導致其生物有效性提高。厭氧污泥部分，有添加高分子聚合物污泥之清洗效率比無添加高分子聚合物污泥之清洗效率較佳，且會導致其重金屬銅、鎘、鉛以及鋅之生物有效性提高。

For the face-pace growth of economy and technology, water, as an essential resource in our daily lives, the consumption of such has increased along with the improvement of quality of life and brought relatively numbers of polluted water issues. Thus, the government has executed the construction of sanitary sewer actively since 1992. The universal of sewer, however, increased the amount of silt every year. The disposition of quantity silt is an expected environmental issue. To seek for the applicable technology of reusing silt, the study aimed at Futen Water Recycling Center of Central Taiwan and analyzed sludge cakes and anaerobic digestion sludge with content of heavy metals and bioavailability, performed the non-additive and additive of Polymer in anaerobic digestion sludge and made the test of cleaning sludge with different condition in order to evaluate the applicability of removing heavy metal pollution and reusing by cleaning.
The cleaning test showed that it has the highest efficiency to clean heavy metals in sludge cakes with FeCl3, and cause increment of bioavailability. In the aspect of anaerobic digestion sludge, the clean efficiency of anaerobic digestion sludge with Polymer is higher than without Polymer. The bioavailability of heavy metal copper, cadmium, lead and zinc of such also increase.

摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VII
圖目錄 VIII
第一章 前言 1
研究緣起 1
研究目的 2
第二章 文獻回顧 3
國內公共污水處理現況 3
國內公共污水污泥處理現況 5
福田污水處理廠操作營運情況 7
重金屬來源及危害 8
污泥之重金屬鍵結型態 11
高分子聚合物 14
清洗技術 16
酸劑萃取 17
交換性試劑萃取 19
螯合劑萃取 22
清洗技術相關研究 24
清洗技術優缺點 27
第三章 研究內容與方法 28
研究內容 28
研究設備與材料 30
實驗儀器設備 30
實驗藥品及試劑 31
分析方法 33
實驗污泥採集以及前處理 33
污泥含水率測定 33
有機質 34
清洗試驗 34
污泥中重金屬全量分析 36
污泥中重金屬存在型態分析 37
第四章 結果與討論 39
污泥特性、重金屬含量及生物有效性 39
福田水資源回收中心污泥特性 39
福田水資源回收中心污泥重金屬含量 40
福田水資源回收中心污泥重金屬生物有效性 41
不同清洗劑對污泥餅中各種重金屬之清洗效率 46
污泥餅中重金屬Cu之鍵結型態 46
污泥餅中重金屬Cr之鍵結型態 47
污泥餅中重金屬Pb之鍵結型態 48
污泥餅中重金屬Ni之鍵結型態 49
污泥餅中重金屬Zn之鍵結型態 50
不同清洗劑對厭氧消化污泥中各種重金屬之清洗效率 51
污泥中重金屬Cu之鍵結型態及總量 51
污泥中重金屬Cr之鍵結型態及總量 55
污泥中重金屬Cd之鍵結型態及總量 59
污泥中重金屬Pb之鍵結型態及總量 63
污泥中重金屬Ni之鍵結型態及總量 67
污泥中重金屬Zn之鍵結型態及總量 71
第五章 結論與建議 76
結論 76
建議 79
參考文獻 80


表目錄
表2.1污水處理廠污泥處理流程 5
表2.2 使用FeCl3清洗前後Cd鍵結型態變化 21
表2.3 地球地殼的主要元素分布 21
表2.4 清洗技術調查 25
表2.5 清洗技術於應用層面的優缺點 27
表3.1 實驗儀器設備名稱 30
表3.2 實驗藥品及試劑名稱 31
表3.2 實驗藥品及試劑名稱(續) 32
表4.1 福田水資源回收中心污泥基本特性 39

 
圖目錄
圖2.1 全國公共污水下水道普及率及污水處理率歷年成長圖 3
圖2.2 台中市公共污水下水道普及率成長圖 4
圖2.3 台中市整體污水處理率成長圖 4
圖2.4福田水資源回收中心污水污泥處理流程圖 7
圖2.5 不同藥劑清洗Cd污染土壤之萃取Cd量 20
圖3.1 實驗研究架構流程圖 29
圖4.1 污泥中六種重金屬含量 40
圖4.2 污泥餅中六種重金屬鍵結型態分佈情形 41
圖4.3 高分子聚合物對厭氧污泥中重金屬Cu之鍵結型態分佈情形 42
圖4.4 高分子聚合物對厭氧污泥中重金屬Cr之鍵結型態分佈情形 42
圖4.5 高分子聚合物對厭氧污泥中重金屬Cd之鍵結型態分佈情形 43
圖4.6 高分子聚合物對厭氧污泥中重金屬Pb之鍵結型態分佈情形 43
圖4.7 高分子聚合物對厭氧污泥中重金屬Ni之鍵結型態分佈情形 44
圖4.8 高分子聚合物對厭氧污泥中重金屬Zn之鍵結型態分佈情形 44
圖4.9 污泥餅中重金屬Cu之鍵結型態分佈 46
圖4.10 污泥餅中重金屬Cr之鍵結型態分佈 47
圖4.11 污泥餅中重金屬Pb之鍵結型態分佈 48
圖4.12 污泥餅中重金屬Ni之鍵結型態分佈 49
圖4.13 污泥餅中重金屬Zn之鍵結型態分佈 50
圖4.14 不同清洗劑對添加高分子聚合物消化污泥中Cu之鍵結型態 52
圖4.15 不同清洗劑對無添加高分子聚合物消化污泥中Cu之鍵結型態 53
圖4.16 不同清洗劑對添加高分子聚合物消化污泥中Cu之清洗效率 54
圖4.17 不同清洗劑對無添加高分子聚合物消化污泥中Cu之清洗效率 54
圖4.18 不同清洗劑對添加高分子聚合物消化污泥中Cr之鍵結型態 56
圖4.19 不同清洗劑對無添加高分子聚合物消化污泥中Cr之鍵結型態 56
圖4.20 不同清洗劑對添加高分子聚合物消化污泥中Cr之清洗效率 57
圖4.21 不同清洗劑對無添加高分子聚合物消化污泥中Cr之清洗效率 58
圖4.22 不同清洗劑對添加高分子聚合物消化污泥中Cd之鍵結型態 60
圖4.23 不同清洗劑對無添加高分子聚合物消化污泥中Cd之鍵結型態 61
圖4.24 不同清洗劑對添加高分子聚合物消化污泥中Cd之清洗效率 62
圖4.25不同清洗劑對無添加高分子聚合物消化污泥中Cd之清洗效率 62
圖4.26 不同清洗劑對添加高分子聚合物消化污泥中Pb之鍵結型態 64
圖4.27 不同清洗劑對無添加高分子聚合物消化污泥中Pb之鍵結型態 64
圖4.28 不同清洗劑對添加高分子聚合物消化污泥中Pb之清洗效率 65
圖4.29 不同清洗劑對無添加高分子聚合物消化污泥中Pb之清洗效率 66
圖4.30 不同清洗劑對添加高分子聚合物消化污泥中Ni之鍵結型態 68
圖4.31 不同清洗劑對無添加高分子聚合物消化污泥中Ni之鍵結型態 69
圖4.32 不同清洗劑對添加高分子聚合物消化污泥中Ni之清洗效率 70
圖4.33 不同清洗劑對無添加高分子聚合物消化污泥中Ni之清洗效率 70
圖4.34 不同清洗劑對添加高分子聚合物消化污泥中Zn之鍵結型態 73
圖4.35 不同清洗劑對無添加高分子聚合物消化污泥中Zn之鍵結型態 74
圖4.36 不同清洗劑對添加高分子聚合物消化污泥中Zn之清洗效率 75
圖4.37 不同清洗劑對無添加高分子聚合物消化污泥中Zn之清洗效率 75

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