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崑山科技大學 環境工程系 學生專題製作報告 以水生植物淨化中水水質之研究 指導教授：林龍富 專題組員：蔡坤廷 學號： 4980N091 陳冠諭 4980N045

崑山科技大學 環境工程系 學生專題製作報告 以水生植物淨化中水水質之研究 指導教授：林龍富 專題組員：蔡坤廷 學號： 4980N091 陳冠諭 4980N045 中華民國 102 年 06 月. 崑山科技大學 環境工程系 學生專題製作報告 以水生植物淨化中水水質之研究 指導教授：林龍富 專題組員：蔡坤廷 學號： 4980N091 陳冠諭 4980N045 中華民國 102 年 06 月. 前言.

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崑山科技大學 環境工程系 學生專題製作報告 以水生植物淨化中水水質之研究 指導教授：林龍富 專題組員：蔡坤廷 學號： 4980N091 陳冠諭 4980N045

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  1. 崑山科技大學環境工程系學生專題製作報告以水生植物淨化中水水質之研究指導教授：林龍富專題組員：蔡坤廷學號：4980N091陳冠諭 4980N045中華民國 102 年 06 月 崑山科技大學 環境工程系 學生專題製作報告 以水生植物淨化中水水質之研究 指導教授：林龍富 專題組員：蔡坤廷學號：4980N091 陳冠諭 4980N045 中華民國 102 年 06 月

  2. 前言 污染物在人工溼地系統中被去除的機制複雜，多種淨化作用可同時發生，但由於靠自然淨化，因此速率較緩慢；去除機制除了物理性、化學性、生物性及有機性處理外、還包括了植物的吸收攝取作用。 而在整體形成循環穩定，不需能源輸入，亦不需經常維修之系統。具有省能源、低成本、無二次污染、操作維護簡單、不破壞生態等優點；又可 以提供生態棲息空間、土地復育、自然景觀等多重功能，故具有十分大的發展空間。 本研究經過長時間的觀察及試驗性培養，發現槐葉蘋及水芙蓉這二種浮水性植物在以中水為原水的培養箱中，生長情形頗為良好，所以本研究選擇做為中水淨化的研究對象。進流水(中水)用連續流方式，來探討水生植物在中水生長過程中，吸收中水營養鹽的效能。

  3. 摘要 • 本研究利用浮水性水生植物，用來淨化校園內生活汙水經由活性污泥系統處理後之中水，探討水生植物淨化水質的效能。水生植物選用槐葉蘋及水芙蓉，將校園內汙水處理廠所排出之中水儲存到水塔內，在經由蠕動馬達抽到水族箱內，水力停留時間控制為84 hr，進出流水水質分析每週二次，分析項目分別有︰氨氮、硝酸氮、總氮、正磷酸鹽、總磷、化學需氧量及pH。研究結果顯示，槐葉蘋及水芙蓉之氨氮去除率分別為76％及70％；硝酸氮去除率分別為62％及68％；總氮去除率分別率為58％及53％；正磷酸鹽去除率分別為76％及71％；總磷去除率分別為67％及58％；平均pH值分別為8.91及9.43，兩者均比進流水之平均pH值7.18高。顯示本研究可有效淨化中水，降低水中氨氮、硝酸氮、總氮、正磷酸鹽、總磷，提高水資源之利用效率。

  4. 溼地的簡介 • 一、溼地的定義 • 通常溼地的定義包括三個主要因素：水域、溼土、水生植群。可以透過水的分佈狀況來區別濕地；溼地土壤通常有與附近高地不同的特殊土壤條件；唯有水生植物可在溼地生存。也可以藉此三個主要因素來判別是否為溼地。

  5. 二、溼地的重要性 • 溼地淨化水質的功能 • 因溼地除具有生態保育及休閒遊憩的功能外，還包括有涵養水分、調節洪水及淨化水質等作用，其淨化水質的作用，係由於溼地系統中能去除廢污水中的BOD(生化需氧量)、COD(化學需氧量)、SS(懸浮固體物質)及營養鹽物質(含氮及含磷物質)，甚至連廢水中含有的金屬物質、微量有機物質及病原菌等皆可利用溼地系統去除之，而達到淨化水質的目的。溼地淨化水質的功能包含：污染物過慮、沉殿物去除、污染物分解、製造氧氣、營養鹽循環、化學物質及營養鹽的吸收

  6. 水生植物的種類 • （一）水生植物的類型 • 溼地中的植物相很複雜，一般是因土壤中水份的含量或水面的高低，而從高地向溼地，呈現由林相轉為灌木叢再轉為草本再轉為水生植物的狀態，形成梯度生長及成層分佈相（Guntensperent，1989），但是也有林澤、草澤的溼地存在。然而，在眾多植物種類中，最有效去除污染物質的植物，通常都採用水生植物作為其中的優勢物種。 • 一般而言，溼地中的水生植物可依葉片與水面的相對位置及其生活習性，可分為以下四種類型（林春吉，民89）： • 1.       沉水性植物 • 2.       挺水性植物 • 3.       浮葉性植物 • 4.       漂浮性植物

  7. 研究方法 • 本研究以崑山科技大學校園所產生之生活汙水做為水源，校園生活汙水以活性汙泥系統處理後儲存於儲存槽，未消毒之放流水，以抽水機抽送至一不銹鋼水塔，做為本研究之進流水(中水)。 • 水生植物均取自高雄市原生植物園。系統反應器為水生植物培養箱，長120cm，寬45cm及深45cm之玻璃容器，出水高度為10cm，水體有效深度為30~32cm，箱底鋪上3cm厚採自曾文溪河口之溪沙，上面再加一些直徑1~3cm的鵝卵石。為抑制藻華現象，培養箱外側遮35cm高的黑色中空板，以減少陽光滲透量(Al-Omari et al., 2003) ；為避免黑色中空板吸熱，造成水體溫度過高，最外面同尺寸再圍一層白色中空板，來反射側面光線。培養箱兩端以多孔板整流，讓進流水都能有效的經過反應器。而進流水以定量幫浦控制水力停留時間為3.5天(84hrs) ，相當於每週換水2次。 • 俟水生植物生長穩定後，每週採收2次，每次採收總面積之20％。採收後之植物體以多孔濾網瀝水1 hr，再置於棉紙上吸水5min後，以分析天平稱重，得到植物體之鮮重(fresh weight)。稱完鮮重之植物體取適量置於105℃烘箱隔夜乾燥(Xu, J. et al., 2011)，移入乾燥器冷卻至室溫後，以分析天平稱其乾重，並求其固體物含量。經乾燥之植物體進行元素分析(C，N，H，S)及熱值分析，藉以求得水生植物之生質能源產生量。 • 進出流水水質分析每週進行二次，分析項目包括︰氨氮、硝酸氮、總氮、正磷酸鹽、總磷、化學需氧量及pH(顏宛珍，2006；高瑋蓮，2008)。配合生長量探討淨化中水水質之效能。

  8. 本校汙水特性 • 本校汙水特性與家庭汙水相似，以宿舍排出生活汙水、餐廳汙水、 • 洗滌汙水為主，而實驗室所排出之高濃度實驗廢液則另外收集處理。 • 汙水處理廠設計容量以建築物汙水處理設計技術規範推估，住宿生每 • 人每日汙水量為 250 lpcd（公升/人-日），BOD 與 SS 濃度皆為 200 mg/L， • 由汙水量與濃度相乘積即得 BOD 與 SS 汙染產生量皆為 50 gpcd（公克 • /人-日）；而總氮總磷汙染產生量一般估計均為 10.2 gpcd；教職員與非 • 住宿生之汙水量及汙染量以住宿生 25％估計

  9. 水中化學需氧量檢測方法─密閉式重鉻酸鉀迴流法水中化學需氧量檢測方法─密閉式重鉻酸鉀迴流法 • (一)本方法之測定程序為消化試管(16 × 100 mm)中依序加入過量之重鉻酸鉀(1.5mL)，硫酸銀(3.5mL)及水樣(2.5mL)。 • (二)於密閉消化管中在設定150 ± 2℃加熱器上加熱；待反應完成後，取出試管置於試管架上，冷卻至室溫。 • (三)打開蓋子，將溶液倒入三角瓶中，以去離子水淋洗消化管，再將淋洗液收集於三角瓶中溶液中。 • (四)滴加 2 至 3 滴菲羅啉試劑，在磁石攪拌下以 0.025 M 的硫酸亞 • 鐵銨溶液滴定，滴定終點會從藍綠色改變成紅棕色。 • (五)同時以試劑水進行空白試驗。 • (六) 同時以鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液做查核樣品分析，以用來評估分析技術及試劑品質。

  10. 槐葉蘋水族箱出流水pH值介於6.92 ~ 7.40(n=11,RSD=42.9%)之間，平均值為8.91，水芙蓉水族箱出流水pH值則介於6.94 ~ 10.58(n=11,RSD=42.9%)之間，平均值為9.43 ，進流水pH值介於6.92 ~ 7.40之間，平均值為7.18，兩者平均pH值均比進流水之平均pH值7.18高

  11. 化學需氧量：槐葉蘋水族箱出流水化學需氧量介於14mg/L至66mg/L (n=11,RSD=42.9%)之間，平均值為37mg/L，水芙蓉水族箱出流水化學需氧量則介於14mg/L至70mg/L (n=11,RSD=42.3%)之間，平均值為34mg/L ，進流水化學需氧量介於7mg/L至44mg/L (n=11,RSD=46.6%)之間，平均值為22mg/L，兩者化學需氧量平均值均比進流水之化學需氧量平均值22mg/L高(圖1)，可能是水生植物枯死下沉所致。

  12. 總磷：槐葉蘋去除中水正磷酸鹽的效率介於45%至89%(n=6,RSD=28.9%)之間，平均值為67%；水芙蓉去除中水正磷酸鹽的效率則介於38%至93%(n=6,RSD=22.1%)之間，平均值為58%總磷：槐葉蘋去除中水正磷酸鹽的效率介於45%至89%(n=6,RSD=28.9%)之間，平均值為67%；水芙蓉去除中水正磷酸鹽的效率則介於38%至93%(n=6,RSD=22.1%)之間，平均值為58%

  13. 正磷酸鹽：槐葉蘋去除中水正磷酸鹽的效率介於40%至94%(n=8,RSD=24.1%)之間，平均值為76%；水芙蓉去除中水正磷酸鹽的效率則介於54%至87%(n=8,RSD=20.7%)之間，平均值為71%正磷酸鹽：槐葉蘋去除中水正磷酸鹽的效率介於40%至94%(n=8,RSD=24.1%)之間，平均值為76%；水芙蓉去除中水正磷酸鹽的效率則介於54%至87%(n=8,RSD=20.7%)之間，平均值為71%

  14. 氨氮：槐葉蘋去除中水氨氮的效率介於40%至96%(n=9,RSD=26.5%)之間，平均值為76%，水芙蓉去除中水氨氮的效率則介於42%至90%(n=9,RSD=26.8%)，平均值為70%氨氮：槐葉蘋去除中水氨氮的效率介於40%至96%(n=9,RSD=26.5%)之間，平均值為76%，水芙蓉去除中水氨氮的效率則介於42%至90%(n=9,RSD=26.8%)，平均值為70%

  15. 總氮：槐葉蘋槐葉蘋去除中水總氮的效率介於46%至64%(n=4,RSD=14.6%)，平均值為58%，水芙蓉去除中水總氮的效率則介於40%至62%(n=4,RSD=20.0%)，平均值為53%總氮：槐葉蘋槐葉蘋去除中水總氮的效率介於46%至64%(n=4,RSD=14.6%)，平均值為58%，水芙蓉去除中水總氮的效率則介於40%至62%(n=4,RSD=20.0%)，平均值為53%

  16. 硝酸氮：槐葉蘋去除中水硝酸氮的效率介於44%至74%(n=6,RSD=21.4%)之間，平均值為62%；水芙蓉去除中水硝酸氮的效率則介於41%至73%(n=6,RSD=7.0%)，平均值為68%硝酸氮：槐葉蘋去除中水硝酸氮的效率介於44%至74%(n=6,RSD=21.4%)之間，平均值為62%；水芙蓉去除中水硝酸氮的效率則介於41%至73%(n=6,RSD=7.0%)，平均值為68%

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