現在位置首頁 > 博碩士論文 > 詳目
論文中文名稱:串連式濕地系統淨化效率現地試驗之研究 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Study of An On-Site Trial of Water Purification Efficiency of Combined Constructed Wetlands System [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:環境規劃與管理研究所
中文姓名:闕乃羚
英文姓名:Nai-Ling Chueh
研究生學號:93608514
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2007-07-09
論文頁數:86
指導教授中文名:林鎮洋
口試委員中文名:康世芳;張添晉;朱子偉
中文關鍵詞:濕地系統淨化效率濃度削減率效率比流通率
英文關鍵詞:Constructed Wetlands SystemWater Purification EfficiencyRemoval RateEfficiency Ratioflux rates
論文中文摘要:水質自然淨化系統係以營造一個理想的生態系統,使系統自行將能量與物質發揮至最大量並轉化為系統內之生物質量及有機物,以達到去除污水之目的,目前大多應用於污水下水道未及地區、削減非點源污染、或搭配一般傳統污水處理廠設置。
本研究以翡翠水庫管理局於2005年在北勢溪沿岸渡南橋旁所建置之串連式濕地系統為例,該系統設置主要串連不同單元之生態溼地,以處理該集水區內之降雨非點源污染與地面逕流,將場址周邊營養物質滯留於系統內而降低污染物質流至水庫中之流達率。本研究主要以不同之淨化效率分析方法,針對本研究場址建置完成後至今之淨化效率進行探討評估。在5次降雨事件中,系統氨氮及總磷之效率比(ER)分別為61.9%、87.5%,均高於平均濃度削減率(RR)45.1%及43.8%,另外,加上15次晴天水質採樣資料統計發現,本系統不論降雨或晴天,入流濃度越高淨化效率越顯著,且經由效率比(ER)、濃度削減率(RR)或流通率(flux rate)計算分析,均可得知本系統降雨期間之淨化效率較晴天之淨化效率高,並證明本系統以串連不同單元型式生態溼地所營造之生態系統,其加乘出之淨化效率百分之百超越各單元淨化理論相加預計值,有效滯留營養物質,每年削減非點源污染之總磷入庫量約8.7 kg,進而改善水庫優養化之情形。
本研究亦發現本串連式濕地系統之總磷流通率或去除量之變化比濃度削減率更明顯可以表示系統是否遭受損壞或破壞,提供系統操作者或工程師判定執行維護修復最佳時機及工作項目之參考,以確保投資效率之維持。
論文英文摘要:The Natural Treatment Systems (NTS) is building an ideal ecosystem, which are elaborated to energy and substances the most a large number of and convert into organism mass and organic matters as far as possible of itself, in order to achieve the goal of clean Water. NTS have been applied to treatment wastewater in unsewered areas, and decrease non-point source (NPS) pollution, and have been set up with the traditional sewage treatment plant at present.
The research is a case of combined constructed wetlands system, which was built on the side of near Donan Bridge and located on the bank of Peishih Creek by Taipei Feitsui Reservoir Administration in 2005. The systems that were considered to link the various units of ecological wetlands have dealt with NPS of the rainfall and surface runoff of the watershed in which the surrounding nutrition is remained on the system to decrease the flux rate that the pollutants flow to the reservoir. The study is to research purification efficiency using different kinds of analytical method from the time of the system was set up to the present. In the 5 times rainfall events, ER of the ammonia nitrogen and the total phosphorus in the system are 61.9%, 87.5% respectively, higher than 45.1% and 43.8% of average RR. Add up the 5 times rainfall events and the 15 times water quality sampling data in sunny day and get the result, which is purification efficiency is more and more apparent with the concentration of inflow higher. Furthermore, after accounting and analyzing the ER, the RR, and the flux rate of the data, the result which the purification efficiency during the rainy day is higher than sunny day, and proved that the system which build the ecosystem in linking various units of ecological wetlands bring about the purification efficiency can surmount the theory estimated value of all unit summation over 100% .The system hold up the nutrition effectively, and decreased the amount of the total phosphorus which flowed into the reservoir is 8.7 kg in each year, and then to retard eutrophication of the reservoir.
The study also showed that the variation of flux rate or mass rate more conspicuous than RR to indicate that whether the systems were damaged or destroyed, providing the references for the system operators and engineers can decide what are the best timing of repairing and what are the work projects in order to maintain the income on investment.
論文目次:目 錄

中文摘要.................................................i
英文摘要................................................ii
誌謝....................................................iv
目錄.....................................................v
表目錄..................................................vi
圖目錄................................................viii
第一章 緒論.............................................1
1.1 研究動機........................................1
1.2 研究目的........................................1
1.3 研究流程........................................2
第二章 文獻回顧.........................................4
2.1 自然淨化系統....................................6
2.1.1 淨化機制...................................6
2.1.2 淨化工法...................................7
2.1.3 濕地中磷與氮轉換..........................18
2.1.4案例介紹...................................21
2.2 評估方法.......................................23
第三章 研究場址基本資料................................32
3.1 場址環境.......................................32
3.2 場址設施.......................................42
第四章 研究方法........................................52
4.1 現場水質監測...................................52
4.2 水質淨化效率分析方法...........................54
第五章 研究成果........................................60
5.1 水質監測結果...................................60
5.2 水質分析.......................................65
5.3 結果與討論.....................................78
第六章 結論與建議......................................82
6.1 結論...........................................82
6.2 建議...........................................83
參考文獻................................................84

表目錄

表2.1 各類污染物在濕地中的處理機制.................... 9
表2.2 水生植物種類及適應條件...........................14
表2.3 ENR去除水中低濃度總磷的設置與水力操作............23
表2.4 ENR去除總磷效率..................................24
表2.5 草溝之平均去除效率...............................25
表2.6 結構性BMPs針對懸浮固體量、總磷及氨氮去除效率.....27
表3.1 流域之河川特性...................................33
表3.2 流域之月平均流量.................................34
表3.3 翡翠水庫集水區之面積與人口數統計表...............36
表3.4 翡翠水庫集水區土地利用分布.......................36
表3.5 翡翠水庫集水區各流域點源與非點源推估污染量比例...38
表3.6 翡翠水庫集水區近10年月降雨量統計.................38
表3.7 2005年北勢溪坪林水質數據.........................40
表3.8 2005年魚逮魚崛溪水質數據.........................41
表3.9 2005年金瓜寮溪水質數據...........................41
表3.10 本研究場址串連式濕地淨化系統各單元設計參數.......46
表3.11 各單元植栽配置表.................................50
表4.1 水質監測項目及分析方法...........................53
表5.1 本研究場址之流量監測結果.........................61
表5.2 本研究場址降雨事件之水質監測資料.................62
表5.3 本研究場址晴天之水質監測資料.....................63
表5.4 本研究場址污染物質濃度削減率分析結果.............67
表5.5 本研究場址總磷質量去除率分析結果.................69
表5.6 本研究場址效率比分析結果-氨氮....................70
表5.7 本研究場址效率比分析結果-總磷....................71
表5.8 本研究場址效率比分析結果-化學需氧量..............71
表5.9 本研究場址效率比分析結果-懸浮固體量..............71
表5.10 本研究場址營養物質流通率分析結果.................72
表5.11 本研究場址不同氣候之氨氮及總磷淨化效率...........79
表5.12 本研究場址總磷累計平均效率比較...................80


圖目錄

圖1.1 研究流程圖....................................... 3
圖2.1 河川續動理論示意圖............................... 5
圖2.2 自然濕地與人工濕地系統示意圖..................... 9
圖2.3 人工濕地系統.....................................11
圖2.4 自由表面流動式系統...............................12
圖2.5 植栽濾床系統.....................................14
圖2.6 人工浮島工程.....................................15
圖2.7 草帶(植物性緩衝帶系統)示意圖...................15
圖2.8 草溝結構圖.......................................17
圖2.9 接觸氧化法示意圖.................................17
圖2.10 FWS溼地中磷的循環................................19
圖2.11 FWS溼地中氮的循環................................20
圖2.12 ENR之系統佈置....................................24
圖2.13新海橋人工濕地各處理單元入出流濃度-出流機率法圖示..29
圖2.14 新海橋人工濕地入出流濃度盒鬚圖圖示...............30
圖3.1 翡翠水庫地理位置圖...............................33
圖3.2 翡翠水庫土地利用分佈圖...........................37
圖3.3 金瓜寮溪與魚逮魚崛溪主流土地利用分佈圖...........37
圖3.4 翡翠水庫水位歷線圖...............................39
圖3.5 翡翠水庫入庫溪流水質監測位置圖...................40
圖3.6 場址地理位置圖(一).............................43
圖3.7 場址地理位置圖(二).............................43
圖3.8 研究場址單元流程圖...............................44
圖3.9 研究場址現況照片圖...............................48
圖3.10 系統單元水力剖面圖...............................49
圖3.11 淨化系統之總磷質量平衡關係圖.....................49
圖3.12 現地植栽配置照片圖...............................51
圖4.1 本研究場址水質採樣點位置圖.......................53
圖4.2 盒鬚圖示法示範圖.................................58
圖4.3 出流機率法示範圖.................................59
圖5.1 系統進流流量變化圖...............................62
圖5.2 系統進出流水質-氨氮濃度與削減率變化圖(降雨)....64
圖5.3 系統進出流水質-總磷濃度與削減率變化圖(降雨)....64
圖5.4 系統進出流水質-氨氮濃度與削減率變化圖(晴天)....66
圖5.5 系統進出流水質-總磷濃度與削減率變化圖(晴天)....66
圖5.6 系統實際操作之質量去除變化圖.....................70
圖5.7 本研究場址進出流水質污染物濃度盒鬚圖(原始樣本).74
圖5.8 本研究場址進出流水質氨氮及化學需氧量
濃度盒鬚圖(有效樣本)...........................75
圖5.9 本研究場址進出流水質氨氮及總磷濃度削減率盒鬚圖...75
圖5.10 本研究場址水質氨氮機率分布圖.....................76
圖5.11 本研究場址水質總磷機率分布圖.....................77
圖5.12 翡翠水庫總磷變化圖...............................79
圖5.13 翡翠水庫卡爾森指標變化圖.........................80
圖5.14 本研究場址總磷累計平均效率變化圖.................81
論文參考文獻:參考文獻

[1] Vannote, R.L., G.W. Minshall, K.W. Cummins, J.R. Sedell, and C.E. Cushing., 〝The river continue concept.〞,Can. J. Fish.Aquat.Sci. Vol. 37,1980, pp.130-137.
[2] 方偉達、周睿鈺,「河川續動與洪泛脈動:探討河域生態學之演進觀念」,臺灣大學建築與城鄉學報,第14期,2006。
[3] 吳俊賢,「自然淨化與污水下水道系統聯合運用」,BMP與NTS技術交流研討會,台北:臺北科技大學水環境中心,2006,第57-78頁。
[4] 台灣大學生物環境系統工程學系,水質自然淨化工法彙編,台北:行政院環境保護署,2004。
[5] 沈文宗,生態工法淨化水體水質之研究-以鏡面水庫為例,碩士論文,成功大學水利及海洋工程研究所,台南,2006。
[6] 林瑩峰、荊樹人、李得元、王姿文,「人工溼地—水污染防治之生態工法」,造園季刊,第40期,2001,第17-24頁。
[7] 陳偉傑,多變量分析應用於河川人工溼地之水質淨化研究,碩士論文,立德管理學院資源環境學系,台南,2005。
[8] 張惠婷,以土壤及礫石床人工濕地處理生活污水之研究,碩士論文,中山大學海洋環境研究所,高雄,1998。
[9] 洪國鑫,高水力負荷下溼地污染物模式分析,成功大學環境工程學系,碩士論文,台南,2002。
[10] 施孟亨,成大人工濕地維護管理之研究,碩士論文,成功大學建築研究所,台南,2006。
[11] Brix, H., Wastewater treatment in constructed wetlands: system design, removal processes, and treatment performance. In G. A. Moshiri, Ed., Constructed wetlands for water quality improvement. Lewis. 1993a.
[12] U.S.EPA, Manual:Constructed Wetlands Treatment of Municipal Wastewaters, 2000.
[13] U.S.EPA., Design Manual: Constructed Wetlands and Aquatic Plant Systems For Municipal Wastewater Treatment , Cincinnati: U.S.EPA. Office of Research and Development , 1991.
[14] 行政院環境保護署,生態工法應用於河川污染整治(宣導版),2003。
[15] Richard, K.O.,〝Evaluating the role of created and natural wetlands in controlling nonpoint source pollution.〞 In C.K. Smoley, Ed., Created and natural wetlands for controlling nonpoint source pollution, U.S. EPA. , 1993
[16] Kadlec, R.H. and Knight, R.L.,〝Treatment Wetlands.CRC Press/Lewis Publishers〞, Boca Raton, Florida., 1996, p.892.
[17] Faulkner, S.P. and Richardson, C.J.,〝Physical and chemical characteristics of freshwater wetland soils in Constructed wetlands for wastewater treatment. 〞2“d printing ed. D A Hammer, Lewis Publishers, Chelsea, Michigan, 1990, pp.41-72.
[18] Mohamed Z. Moustafa,〝Nutrient Retention Dynamics Of The Everglades Nutrient Removal Project〞, Wetlands, vol. 19,No 3, 1999, pp. 689-704.
[19] 瑞昶科技股份有限公司,翡翠水庫生態工法水質改善計畫統包工程服務建議書,台北:瑞昶科技股份有限公司,2005。
[20] 范正成,張尊國,鄭克聲等,「農業用地非點源污染調查及最佳管理作業功能規範之研究 第一部份 現地測試」,非點源污染調查及最佳管理作業之功能研究(五)子計畫(二),計畫編號:EPA-88-U1G1-03-007,台北:行政院環境保護署,1999,第4-1~4-5頁。
[21] U.S.EPA,〝Preliminary Data Summary of Urban Storm Water Best Management Practices〞, Washington DC, EPA-821-R-99-012, 1999.
[22] 陳惠玲,非點源污染控制措施不同方法除污效率之探討,碩士論文,臺北科技大學環境規劃與管理研究所,台北,2006。
[23] 行政院公共工程委員會,「建立人工溼地設置與操作作業程序及技術之研究」,研究報告-0940245,2004,第264-272頁。
[24] 台灣大學生態工程研究中心,翡翠水庫水源保護區污染源調查計畫期末報告,計畫編號:EPA-94-G107-02-230,台北:行政院環境保護署,2005。
[25] 瑞昶科技股份有限公司,翡翠水庫生態工法水質改善計畫統包工程成果報告,台北:臺北翡翠水庫管理局,2006。
[26] U.S.EPA , American Society of Civil Engineers , Urban Stormwater BMP Performance Monitoring:A Guidance Manual for Meeting the National Stormwater BMP Database Requirements , EPA-821-B-02-001 , 2002.
[27] Tukey, J. W. Exploratory Data Analysis, Reading, MA: Addison-Wesley , 1977.
論文全文使用權限:不同意授權