人工湿地处理系统水质处理效率之评估

－25－人工濕地處理系統水質處理效率之評估人工濕地處理系統水質處理效率之評估－以林口濕地為例－以林口濕地為例江漢全*1簡吉甫2呂沛儒3張書豪41.國立宜蘭大學環境工程學系2.經濟部水利署3.國立宜蘭大學環境工程學系4.國立宜蘭大學環境工程學系摘要摘要林口人工溼地構築於林口溪上游的河川高灘地，除具景觀遊憩功能外，引用林口溪水經溼地處理後放流回林口溪主河道，以減輕鄰近畜牧場、工廠、農田及住家污水之影響。在民國93年9月至民國94年2月，共六個月的實驗期間內，本研究之結果顯示，人工濕地對河川水之生化需氧量(BOD)及氨氮(NH3-N)具顯著之去除效果，總磷(T-P)、懸浮固體(S.S)、大腸桿菌群(E.coli)之去除效果則較不顯著。林口人工濕地在BOD低負荷(2.04kgBOD/天)的情況下，BOD之去除率在36.2%~85.4%之間，平均為62.5%，NH3-N去除率則在24.9%~37.9%之間，平均為33.3%；而在BOD高負荷(5.90kgBOD/天)的情況下，BOD之去除率在54.4%~77.8%之間，平均66.6%；NH3-N去除率在24.4%~61.7%之間，平均43.1%。然而BOD高負荷的情況下，已漸產生植生不良，以及BOD及NH3-N去除率降低的趨勢，因此，依目前試驗結果，入流水之BOD建議應控制在低於25mg/L的水準，亦即BOD負荷為3.0kgBOD/天之下，本濕地系統之操作維護及水質處理效率較為適宜。關鍵詞：關鍵詞：人工濕地、水質、去除率、生化需氧量、氨氮一、前言一、前言河川或排水路水質之改善，可利用污水處理廠或自然淨化系統予以達成。自然淨化系統(NaturalTreatmentSystems)之原理，係利用水中污染物與自然環境之水、土壤、植物、微生物或大氣彼此交互作用，產生物理、化學或生物反應後分解等機制，達到水質淨化效果；自然淨化系統涵蓋之處理流程，除了傳統污水處理廠之沈降、過濾、吸附、化學氧化還原與生物處理等程序外，尚包含光合作用，光合氧化資源與環境學術研討會,2005,花蓮－26－和植物攝取等獨特生物處理流程。從能量需求來看，一般污水處理廠之處理過程是人工能量（機械能、電能）輸入於眾多不同反應單元之串聯序列中連續而加速地進行，而自然處理系統則是在單一之〝生態單元〞中，利用植物吸收太陽能、或微生物代謝之生物能以自然的速率進行反應。近年來，最廣泛被應用於污水處理的自然淨化系統，是利用溼地來處理各類型的污水，溼地處理是利用溼地植物之栽植成長，將水中污染物如有機物及氨氮轉化成生物細胞或行礦化作用轉變成無機物後去除，達到處理污染物的目的。利用此一類似自然淨化系統之溼地，除了可淨化水質的功能之外，同時可以提供野生動植物的棲息地，以及美化景觀方面之優點；為生態工法應用於廢水處理之一種自然淨化程式，同時為一節省能源、無二次污染、不破壞生態之綠色環保技術，因此已廣為世界各國所重視，積極研究運用於各污水處理工程。濕地通常是一塊群落交錯區(ectone)，介於高地及深水系統之間的過渡地區，是生物最多樣化的地區。美國陸軍工兵團對濕地做了以下的定義「濕地是指那些經常或週期性浸泡在地表水或地下水之中，或是呈現出飽和狀態的地區，即使在一般情形下仍有適合生存於飽和土壤條件下的植物成為優勢群種。濕地通常包括林澤、草澤、泥澤和其它類似的區域。」，而溼地依照其形成的動力可分自然溼地(Naturalwetland)和人工溼地(Constructedwetland)。自然濕地顧名思義是天然形成的，沒有一絲一毫的人為因素介入，自然濕地在種類上依分佈地域來加以區分，則可分為二大類，即海岸溼地(CoastalWetland)及內陸濕地(InlandWetland)。海岸濕地主要分布在海岸線附近，受到洪水及潮汐的影響，所以鹽份較高。內陸濕地通常屬於淡水濕地，依濕地中之植物種類、水文現象、土壤性質、酸鹼值及營養份狀態等，又可分成四種型態：苔沼地(Bog)、泥沼地(Fen)、草澤地(Marsh)及沼澤地(Swamp)。人工濕地則是人為而成的濕地，像是水稻田、芋頭、菱角、茭白筍、蓮花…等水生農作生產地，或是魚塭、鹽田…等。亦有一些人工溼地是仿照對自然濕地系統特點建造而成的處理系統，具有沉澱、吸附、吸收和分解污染物之功能。這種人工濕地系統可分為兩類型（1），即土壤型和碎石型，土壤型又稱為自由表面流動系統(FSF，freesurfaceflowsystem)，而碎石型則是表層下流動式系統(SSF，subsurfaceflowsystem)。FSF為模擬天然濕地的環境狀態，底部為不透水土壤層，鋪設土壤，並高密度的種植挺水性植物，進流水則在濕地表層開放性地流動，當水流經植物的莖及根部可行淨化作用，美國大多採此系統。SSF為一窪地槽體，充填可透水性砂土或人工濕地