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中華民國環境工程學會 2010 廢水處理技術研討會土壤吸收系統於生活污水之淨化應用

1 中華民國九十九年十一月十二、十三日

屏東縣國立屏東科技大學環境工程與科學系

土壤吸收系統於生活污水之淨化應用

摘要

本研究係利用土壤吸收系統之原理，改良先前研究之土壤吸收系統模組設

計，於實驗室架設土壤管柱，以校園生活污水採用蠕動泵浦定時批次供水，探討

系統對各污染物之處理效果。並測試進流水濃度、前處理曝氣及中斷污染源提供

對系統之處理效果造成之影響。研究結果顯示，以 785 L/d 曝氣量後進水，土壤管柱對氨氮之去除發生於厭氧氨氧化現象，總氮去除效果良好，管柱 1 去除效率高達 99.21 %，管柱 2 前段處理效率高達 97.64 %，後期處理效率約在 29 ~ 60 %，管柱 3 前期處理效率高達99.52 %，後期處理效率約為 80 %以上；BOD 也有相對的去除效果，管柱 1 去除率約在 85 %，管柱 2 去除率約在 70 %，管柱 3 去除率約在 78 %。第二階段調整曝氣量為 131 L/d，BOD 去除以整體來看，各管去除率分別為 77 %、72 %及 64 %，略微下降；將曝氣量調降後，各管總氮去除效率降低至 28 %及 38 %，系統硝化作用明顯降低，造成總氮去除效果不佳。再增加曝氣量增加至 262 L/d 後進水，系統硝化效果已回升，總氮去除效率也上升至 49 %。而系統營養源供應中斷後，造成管柱處理系統無法復原，故重新管柱馴養，並以調配後的高濃度氮廢水進

流，曝氣量為 262 L/d，管柱總氮去除效率約為 57 %、82%及 77%。綜合實驗結果，系統應用於高濃度污染物廢水可行性高，但管柱滲透係數控制不易，後續可考慮以 C/N 值來控制，達到高污染物去除效果。關鍵字：土壤吸收系統、生活污水處理、生化需氧量、總氮

一、緒論

台灣年平均降雨量可達 2,510 mm，為世界平均值的 2.5 倍，但全台降雨分配不均，又受地形影響，實際每人每年所分配到的雨水量，僅達世界平均值的五分

之一（盧國興，2009）。除了提供民生用水及工業用水外，還需提供農地灌溉用水；再加上中下游河川受污染嚴重，可利用之水資源相對更為有限，因此，除了

再開發水資源外，如何有效將污水循環再利用應是目前最重要課題之一。針對市郊，非都市區域或偏遠山區等，人口密度不高且污染量不大之地區，

污水管線設施不足，建造污水廠營運不易，且操作維護成本皆不符合成本效益等




考量下，污水均直接排放至溝渠或鄰近河川，是造成水污染防治工作盲點之一。

反觀近年自然處理系統廣泛的被應用，其設置、操作維護成本相對較低且具生態

功能，利用生物反應來達到淨化水質之目的，無須投入太多能源，故適合做為非

都市或偏遠地區污水處理之系統(Xu et al., 2010)。本研究延續「土壤吸收系統模組設計參數之驗證」之理念（周育樓，2009），改良先前研究之土壤吸收系統模組設計，於實驗室內架設土壤管柱並以校園生活污

水為試驗對象，針對不同曝氣量、污染進流量及系統中斷探討污染物之處理效

果，並探討此系統是否可應用於高濃度氮廢水。

二、文獻回顧

近年來，生活污水常與自然處理系統結合並廣泛應用在國外，如美國、澳洲

等地，將家庭生活污水收集於化糞池中，經初步處理後再導入自然系統中，藉由

過濾、沉澱、物化及生物等反應將污水淨化，其處理後放流水可直接排放，或做

為水資源利用(L. Boutilier et al., 2009)。此系統適合用於污水處理系統設置不易之地區，其優點包含(1)設置簡單且

成本低；(2)維護需求低；(3)營養鹽回歸於土壤並供植物使用；操作維護良好下可使用 20 以上(USEPA, 1999)。系統主要設計須包含化糞池、散水系統及土壤吸收系統，除了上述三部份外還需考量土壤吸收系統大小、系統停留時間及每日處

理量，這些皆取決於土壤滲透係數之大小，故土壤結構、質地及孔隙率相關也須

納入考量(USEPA, 2002)。將污水導入系統中，利用散水層及土壤表層中的好氧性微生物，系統對於進

流水的有機負荷有良好去除效率，另外污水中的氨氮，則是利用生物反應（硝化

作用與脫硝作用）達到去除效果(Tchobanoglous, 1991)。但當系統無法進行脫硝作用時，出流水的硝酸鹽氮過多亦可能造成地下水污染。脫硝作用主要以硝酸鹽

為電子接受者，當硝酸鹽與氧氣同時存在時，氧氣則變為電子接受者，並抑制脫

硝作用，故影響脫硝作用因子有(1)溶氧；(2)pH 值；(3)溫度；(4)電子供應者；(5)硝酸鹽；(6)中間產物；(7)抑制劑（謝永旭等，2004）。脫硝作用除了必須維持厭氧環境下外，同時也須要有足夠的碳源做為電子供應者，碳氮比最少要維持在 2左右，才可確保脫硝作用之發生，根據文獻（張謝淵，2000）指出，進流水 C/N比控制在 7.46 時，脫硝時間僅需十分鐘就可完成，可大幅縮短污水停留時間，提高處理量。

土壤吸收系統應用於生活污水污染物處理，於嘉義縣竹崎鄉鹿滿地區模場試

驗中被證實其可行性，此研究顯示土壤吸收系統對於 BOD、SS 與 TP 皆有良好去除效率（林伯諭，2003）。而後續在實驗室土壤管柱模擬生活污水之處理研究中，以低雜質前提下進行模擬，同樣證實土壤管柱系統能有效處理 BOD 及氨氮，且不受進流水溶氧之影響，結果同時也顯示，土壤濾料可藉由砂土混和方式，將




滲透係數提高，使系統污水停留時間設定在 12 小時，具有較高的水力負荷，提供足夠時間使系統微生物反應（劉忠裕，2004；葉書妤，2006）；以實際生活污水應用，BOD、SS 同樣有良好去除效率，而氨氮去除效率較差，仍有改善空間（周育樓，2009）適合應用於取得土地不易的國家，如台灣。

三、研究方法

本研究以實驗室土壤管柱做土壤吸收系統單元對實際生活污水中 BOD 及氨氮之處理效率。實驗分為三個階段，第一階段利用不同砂土比例做土壤滲透係數

之測定，以探討實場應用時之處理量設計；第二階段則驗證管柱滲透係數；第三

階段則以實際生活污水應用於土壤管柱系統，以評估土壤吸收系統對實際生活污

水之污染物去除率，以討論土壤吸收系統之應用範圍限制。本研究之流程如圖

3-1 所示。

圖 3-1 研究流程圖 1. 土壤管柱建置及操作方法 (1) 土壤管柱滲透係數試驗

利用土壤管柱進行不同砂土混樣比例之土壤滲透係數測定，使用之管柱主要

包含上方 30 公分的散水、濾料層及下方 10 公分的飽和含水層連接出流口，內徑為 10 公分，管壁厚 0.5 公分，中間以孔徑為 mesh #60(0.25 mm)之不銹鋼鐵網分隔，並於相接處加上防水墊(o-ring)及少許凡士林。土壤濾料層填充高度為 20 公分，下方填入直徑 1~2 公分之礫石，填土時以夯實工具夯實，邊填土邊夯實，進流水沿管璧緩慢流入至固定水位，以定水頭測定法計算土壤之滲透係數。依不同

土壤濾料層配比，其滲透係數及停留時間也會不同，如表 3-1 所示。




表 3-1 不同濾料層配比之各項參數

濾料配比砂：土 (1：1) 砂：土 (2：1) 全砂

濾料層厚度(cm) 20 20 20 滲透係數(10

-3 cm/sec) 0.18 0.77 14.20

停留時間(hr) 31.21 7.23 0.39

為符合實場應用，預想一天能進水兩次處理，土壤管柱參數設計停留時間預

想為 12 小時，並參照周氏(2009)土壤吸收系統模組設計參數，砂土比 2 比 1 之停留時間約為 7 小時，較接近實驗目標之理想時間，故以其土壤摻配比例做為滲透係數驗證之操作參數。 (2) 滲透係數驗證

於實驗室內架設大型土壤管柱進行土壤吸收系統操作參數之驗證，使用之管

柱內徑為 15 公分、管璧厚 1 公分，可分為四個部份，由上至下依序為散水層、濾料層、飽和含水層及出流口，各層間皆以孔徑為 mesh # 60(0.25 mm)之不鏽鋼鐵網分隔，並於相接處加上防水墊(o-ring)及少許凡士林。散水層總高度為 40 公分，管內填入 30 公分直徑 1 ~ 2 公分之礫石，濾料層前期填充參照周氏(2009)之土壤吸收系統模組設計參數，設定為 60 公分之砂土比 2 比 1 混合濾料，管柱外圍以鋁箔紙包覆，防止光照而導致藻類生長，造成管柱之阻塞。同時為確保實驗

過程中脫硝作用之效率，於距濾料層頂部 30 公分處設置一污水迴流設施，其污水進流量與迴流量比約為 4，作為部分原水之進流，以提供脫硝作用所需之碳源，並於距離濾料層頂部 10 公分及底部 10 公分處各設一個監測口，放置氧化還原電極，以監測其氧化還原電位之變化。

2 比 1 之摻配比例經驗證後，停留時間過長，故改以砂土比 5 比 1 重新填裝，濾料層高度同樣為 60 公分。由於砂摻配比例較高，導致停留時間不足，故將濾料層增高至 105 公分，於距管頂 65 公分、115 公分處各增設一迴流設施，上方迴流設施為主要碳源供應，下方設施為備用，待碳源供應不足時再開啟。飽和含

水層總高度為 15 公分，填充直徑為 1 ~ 2 公分之礫石，管柱側邊底部有一水閥與集水管連接，集水管高度提高至濾料層高度，防止空氣進入，集水管下方以採樣

瓶收集放流水。 (3) 生活污水及養猪廢水之應用

此階段實驗主要水源為匯集逢甲大學校園理學大樓、土木水利館、學思樓及

教堂等區域之化糞池放流水，實驗過程其進流水會先在管柱的散水層停留，經計

算後實際可進水空間為 2454.6 cm3，為降低系統負荷及阻塞之可能，進流水先經靜置 1~2 天，以沉澱大部份懸浮固體物後，再以蠕動泵浦採批次方式進水，其管柱經改良後，散水層最低水位即為集水管之高度，濾料層維持飽和含水狀態，管

柱實驗裝置如圖 3-2 所示。




圖 3-2 土壤管柱裝置圖

實驗之進水條件分為三個階段，第一階段為不同曝氣量之進流水，第二階段

為進流水之污染物濃度不同，第三階段為污染源供應中斷對系統之影響，依據三

種不同進水條件來做探討，並對各污染物去除效率進行討論。 2. 管柱之馴養

考量管柱土壤內是否有適當之微生物能對進流水水樣進行有效處理，故在管

柱操作之前以進流生活污水與試劑水以 1：80 混合而成的植種水進行馴養，馴養期間僅觀察各管柱之滲透係數變化，大約兩個禮拜後做其水質分析，確認是否馴

養成功。 3. 水質分析及採樣頻率

水質分析主要是針對管柱實驗之進流水及出流水中各污染物濃度變化分

析，以探討土壤吸收系統對生活污水之去除效率。本實驗之生活污水來源為逢甲

大學學思樓污水處理廠之調勻池，以三十公升之 PE 桶盛裝，採回實驗室靜置 1 ~2天，待大部份固體物沉澱後，將上層澄清液倒入曝氣槽，依各階段實驗目的進行

曝氣作用後，以蠕動式泵浦採批次方式將污水引入土壤吸收系統處理。採樣頻率依每階段實驗不同而有所不同，進水條件改變後，初期採樣頻率較

為頻繁，以利觀察其各曝氣條件改變後所產生的影響，系統穩定後採樣頻率延長

至三天、五天或是七天，來觀察其各階段之去除效率。

四、結果與討論

管柱經馴養後，確認管內具有脫硝作用，即進行生活污水之試驗，此階段實

驗分為三種不同條件探討，系統針對進流曝氣量、進流污染濃度及污染源供應中

斷進行探討，比較對污染物去除率之影響，並以生活污水做為實驗原水水樣，取

自逢甲大學校內學思樓化糞池之調勻池部份，故各污染物濃度會隨採樣日期不同

而有所差異，調勻池原水基本性質如表 4-1 所示。




表 4-1 生活污水之原水性質

進出流水質監測結果 1. 溶氧(DO)

未經曝氣進流原水溶氧值過低，呈現完全厭氧狀態，造成好氧性生物無法分

解水中有機物質，故增設曝氣裝置以提供管柱後續生物反應所需耗氧量，並探討

不同曝氣量對系統處理效果之影響。第 1~35 天曝氣量為 785 L/d，曝氣後進流水的溶氧含量約在 5 mg/L，可有效

提供系統中生物反應所需的耗氧量，為考慮成本因素，故將曝氣量調降為 131 L/d；第 38~89 天曝氣量改為 131 L/d 後，經曝氣後進流水溶氧下降至 3 mg/L，未能完全提供系統中生物反應所需的耗氧量，故再將曝氣量提升為 262 L/d；第93~157 天曝氣量改為 262 L/d，曝氣後進流原水溶氧明顯提升至 4 mg/L，有效提供系統生物反應所需之耗氧量。 2.氫離子濃度(pH)

實驗期間進流水 pH 值是受原水變化影響，故每批次之 pH 值都不同，第1~128 天系統進流原水皆是以校園生活污水為主，故 pH 值介於 7.11~8.06，而在第 151~157 天系統進流原水則改變為調配後的高濃度氮廢水，其 pH 值略高，介於 7.67~8.52。而放流水則受管柱處理機制影響，厭氧性脫硝作用時，會釋放出氫氧根離子(OH￣)，使得放流水 pH 值略為上升，而進流水 pH 值高於出流水時，代表此段時間脫硝反應效果較差。 3. 滲透係數

管柱 1 初期滲透係數約為 1.21 x 10-3 cm/sec，停留時間約為 24 小時以內，待後期管柱滲透係數逐漸變小，甚至有阻塞情形發生，推測為管柱散水層因受光照

影響，導致管內藻類生長而阻塞，故後期滲透係數約為 8.76 x 10-4 cm/sec，停留時間過長，以致污染物有釋出之可能性；管柱 2 初期滲透係數變化較大，結構較鬆散，包含許多較大的孔隙，在水頭及壓力作用下，會將較小顆粒填於土壤孔隙

中，大約四週後，開始趨於穩定，系統 K 值約在 2.14 x 10-3 cm/sec，停留時間約為 13 小時，此滲透係數為最佳理想之 K 值；管柱 3 滲透係數初期為 1.43x 10-3 cm/sec，是三管滲透係數差異變化最小，最終管柱滲透係數約為 1.24 x 10-3 cm/ sec，停留時間約為 23.78 小時，上述各項水質監測變化趨勢如圖 4-1 所示。

溫度 (℃)

溶氧 (mg/L) pH

ORP (mv)

BOD(mg/L)

NO2--N

(mg/L)NO3

--N

(mg/L)NH3-N(mg/L)

TKN (mg/L)

TN (mg/L)

22.3 0.03 7.68 -185.3 180.30 N.D N.D 132.5 141.3 141.3




(a)溶氧變化趨勢 (b)pH 變化趨勢

(c)滲透係數變化趨勢

圖 4-1 水質監測變化趨勢圖不同曝氣量之進流水分析結果 1.進流水曝氣量為 785 L/d (1)生化需氧量(BOD)

未曝氣之原水 BOD 值約為 180 mg/L，依採樣批次不同進流水濃度也不同，經曝氣後的進流水 BOD 值介於 26.5 ~87.6 mg/L，進流水中的有機物經曝氣過程自行降解，使進流水 BOD 濃度值較未曝氣原水低，進入管柱內的有機物經由上方礫石層生物膜降解處理後，三管柱出流水濃度介於 3.0~40.5 mg/L，各管濃度變化趨勢如圖 4-2 所示。

圖 4-2 進出流水 BOD 濃度變化趨勢

(2)硝酸鹽氮及亞硝酸鹽氮(NO3￣-N 及 NO2￣-N) 初期幾乎沒有硝化作用進行，而從第 11 天進流水的硝酸鹽及亞硝酸鹽開始

上升，表示在曝氣桶槽內有好氧性微生物進行硝化作用，再由管柱內的厭氧脫硝

菌進行脫硝作用，將其還原成氮氣，達到去氮機制。曝氣第 27 天起，放流水的硝酸鹽及亞硝酸鹽濃度高於進流水，表示水中持續進行硝化作用但未發生脫硝作

用，造成放流水濃度大於進流水，各管硝酸鹽及亞硝酸鹽濃度如圖 4-3 所示。




圖 4-3 各管硝酸鹽氮及亞硝酸鹽氮濃度變化趨勢

(3)氨氮(NH3-N) 曝氣第 27 天進流水濃度為 16.06 mg/L 接近出流濃度，為曝氣量相對增加所

致；各系統皆有良好的脫硝作用，管柱 1 效果優於其他系統，各管柱氨氮濃度變化趨勢如圖 4-4 所示。

圖 4-4 進出流水氨氮濃度變化趨勢

(5)總氮(TN) 曝氣前 10 天的總氮去除效率良好，系統卻沒有硝化及脫硝作用，故推測此

發生氨化現象。而系統不會直接利用有機氮，出流水有機氮濃度卻不高，由此可

顯示管柱內發生厭氧氨氧化；管柱 2 第 11 天後，總氮濃度去除不穩定，管柱 3第 20 天後去除效果開始下降，而出流水中的有機氮濃度幾乎無削減，表示系統中厭氧氨氧化已不存在，以整體而言，系統有 BOD 及總氮污染物去除的能力，各管柱有機氮及總氮濃度變化趨勢如圖 4-5 所示。

圖 4-5 進出流水氨氮及有機氮濃度變化趨勢




2.進流水曝氣量為 131 L/d (1)生化需氧量(BOD)

曝氣後進流水 BOD 值介於 9.75~88.2 mg/L，各管出流濃度分別介於 3.15~ 51.6、0.45~63.45 及 16.5~96.0 mg/L，同樣有 BOD 去除效果並未因曝氣量而改變，其中曝氣第 1、2 天進流水 BOD 明顯過低，管柱 2 及 3 有污染物釋出現象，造成出流濃度高於進流。 (2)硝酸鹽氮及亞硝酸鹽氮(NO3￣-N 及 NO2￣-N)

將曝氣量改為 131 L/d 後，進流水硝酸鹽及亞硝酸鹽濃度明顯下降，硝化作用降低，此階段系統出流水硝酸鹽及亞硝酸鹽濃度反而上升，可能是散水層空氣

使氨氮繼續轉換成亞硝酸鹽及硝酸鹽，而又因系統硝化作用不佳，導致出流水濃

度上升。 (3)氨氮(NH3-N)

整體系統仍有脫硝作用發生，但進流水硝化作用不明顯，無法完全提供脫硝

所需的硝酸鹽氮及亞硝酸鹽氮，故造成氨氮去除效果下降，故後期系統脫硝效果

皆不佳，出流水濃度皆明顯提升。 (4)總氮(TN)

曝氣量降低對整體系統而言仍有去除效率，但去除效果不足，硝化效果下降

連同脫硝效果也降低，故需調整曝氣量增加硝化作用之發生，各管柱進出流水總

氮及有機氮濃度變化趨勢如圖 4-6 所示。

圖 4-6 進出流水濃度變化趨勢

3.進流水曝氣量為 262 L/d 將曝氣量改為 262 L/d 後，由於 BOD 去除是靠自行降解作用，所以沒有太

大變化，第 10 天進流水 BOD 濃度過低，而導致去除效果明顯降低；曝氣量提升後，硝酸鹽濃度約在 0.636 mg/L 已有明顯提升，表示曝氣量會影響消化作用之效果，硝酸鹽氮及亞硝酸氮濃度增加有利於脫硝作用的發生；因硝化作用提

升，使得氨氮去除也有相對的效果，有足夠條件供給脫硝作用之發生；曝氣量經

調升後，由於硝化及脫硝作用提升，故整體總氮去除效果也有明顯提升。相較於曝氣量 785 L/d，雖然沒有其去除效率良好，但以成本因素等考量下，

曝氣量 262 L/d 對系統是最佳曝氣量。




系統污染源供應中斷之水質分析為測試系統是否能有自行復原之能力，故實驗期間中斷供應系統之污染源，

以試劑水的方式維持管柱系統運作兩週後，再以系統中斷前之進流水進行測試，

於第 11 天後開始採樣，並探討需復原時間及與葉氏(2006)做比較。系統經中斷後，BOD 去除是靠自行降解作用，管柱 2 及 3 仍有 BOD 去除作用，而管柱 1 內部微生物因試劑水中溶氧過高造成死亡，隨出流水流出，導致 BOD濃度值提升，出流水濃度高於進流水;而系統硝化作用於曝氣桶槽內發生，故沒有直接之影響，但復原期間，脫硝菌可能數量減少或死亡，造成硝酸鹽產出的速

度遠大於被消耗的速度，所以出流水濃度大於進流水；而出流水氨氮去除效果幾

乎已不存在，幾乎完全沒有脫硝作用，証實厭氧菌幾乎不存在，雖然濾料層處於

厭氧狀態下，但卻無法進行脫硝作用，而水中有機氮轉換為氨氮，導致出流水皆

高於進流水；系統中斷後，系統氮污染物去除主要以脫硝作用為主，系統機制已

遭破壞，無法恢復，造成總氮去除成效不佳。系統經污染源供應中斷後，根據葉氏(2006)文獻指出，約兩週時間系統可恢

復，而本研究經約兩週時間後，系統仍未恢復，且喪失其功能性，故需對系統進

行重新馴養。進流水污染物濃度改變

將近流水改為經調配後的高濃度氮廢水，以 1 生活污水比 2 養猪廢水比 5試劑水混合而成，並以最佳曝氣量曝氣後進流，同時控制進流水位，以降低曝氣

量誤差，並探討此系統是否可應用於高濃度廢水。 (1)生化需氧量(BOD)

進流水 BOD 濃度值介於 23.70 ~ 70.80 mg/L，與預期 BOD 濃度值差異頗大，應改變調配比例，才能符合系統處理量。管柱經重新馴養後，系統管柱 2 及 3污染物處理機制恢復，而管柱 1 因藻類孳生使散水層阻塞，而部份藻類死亡釋出溶解性有機物質，導致出流水 BOD 濃度比進流水高，進出流水濃度變化趨勢如圖 4-7 所示。

圖 4-7 進出流水 BOD 濃度變化趨勢

(2)硝酸鹽氮及亞硝酸鹽氮(NO3￣-N 及 NO2￣-N) 養猪廢水為厭氧狀態，無法產生硝化作用，故與有硝化菌之生活污水混合，




並加曝氣提供好氧性生物適當生長環境，進流水經曝氣後，硝酸鹽及亞硝酸鹽濃

度明顯提升，有助於厭氧微生物進行脫硝作用；系統 1 出流水硝酸鹽及亞硝酸鹽濃度比進流水高，在散水層停留時間過長，使硝化菌繼續於散水層硝化，故使出

流水濃度高於進流水濃度，各管進出流水濃度變化趨勢如圖 4-8 所示。

圖 4-8 進出流水硝酸鹽氮及亞硝酸鹽氮濃度變化趨勢

(3)氨氮(NH3-N) 進流水氨氮濃度約在 140 mg/L 左右，管柱經重新馴養後，系統氨氮去除效

果佳，且對高濃度氨氮仍有良好去除效果，代表此系統可應用於高濃度氮的廢

水，各管進出流水濃度變化趨勢如圖 4-9 所示。

圖 4-9 各管氨氮濃度變化趨勢

(4)總氮(TN) 重新馴養後，硝化作用與脫硝作用皆有明顯效果，出流濃度約介於 14.75

~78.98 mg/L，進流水中有機氮絕大部份都被轉換為氨氮，再被氧化為硝酸鹽及亞硝酸鹽供給脫硝系統使用，故三管柱整體而言總氮去除效率佳，進出流水濃度

變化趨勢如圖 4-10 所示。

圖 4-10 出流水總氮及有機氮濃度變化趨勢




污染物去除率探討 1.BOD 去除率

各管柱整體去除效率分別約為 75.7 %、70.83 %及 70.73 %，劉氏(2004)實驗指出，BOD 去除率未受低溶氧進流水之影響，不論污水是否於低溶氧狀態，系統散水層若可以提供氧氣，則 BOD 去除則不受影響，整體而言，本實驗符合劉氏(2004)文獻指出去除率範圍 60 ~ 90 %，各出流水去除率如圖 4-11 所示。

圖 4-11 BOD 去除率

2.總氮去除率系統去除率最高可達 99.99 %，各管整體去除率分別為 75 %、55 %及 69 %。

劉氏(2004)實驗指出，系統於好氧狀態下總氮去除效率介於 93.52 ~ 99.83 %；葉氏(2006)指出總氮去除效率平均可達 78 %以上；周氏(2009)管柱總氮去除率維持在 40 ~ 60 %。本實驗設計條件依周氏文獻指出之建議經改良後，總氮去除率明顯提升，各出流水去除效率如圖 4-12 所示。

圖 4-12 各管柱 TN 去除率

小結本研究實驗後期，進流水改為經調配後的高濃度氮廢水，整體總氮去除效果

佳，未來若要應用，需先確認管柱污染物耐受能力，以對進流水做污染物濃度做

調整，亦或是調整碳氮比值，提高污染物去除效率。污染物之各管柱去除率，僅對總氮及 BOD 進行探討，SS 去除率則不計，由

於各管柱皆有破出現象發生，故不探討 SS 去除率。並與林氏(2003)及其設計理念延續之劉氏(2004)和葉氏(2006)及周氏(2009)進行比較，另外再與 Chun Y.E.,et al.(2008)比較，各研究去除率如表 4-2 所示。




表 4-2 各研究污染物去除率

林氏

(2003)

劉氏

(2004)

葉氏

(2006) BOD 去除率 (%) 60~80 99 96~98 TN 去除率 (%) 43~66 93~99 52~93

Chun Y.E.,et al.(2008)

周氏

(2009)

本研究

BOD 去除率 (%) 89~96 60~90 70~75 TN 去除率 (%) 68~75 40~69 55~75

本研究係延續周氏之實驗理念，進流水質與周氏較相似，兩者相較之下，管

柱經改良後，總氮的去除效果明顯提升。五、結論與建議結論 1. 氮去除率平均大約在 70 %以上，總氮平均去除率也在 70 %左右，效果會依

不同停留時間而不同，就整體而言管柱 1 停留時間最長，氨氮去除效果最佳，管柱 3 去除效果其次，管柱 2 停留時間短，造成硝化、脫硝反應不完全，放流水中氨氮濃度過高，影響總氮濃度。

2. 本研究有增設迴流設施，污水進流量與迴流量比約為 4 ，C/N 值仍過低，無法提供足夠碳源，導致脫硝效果不如預期。

3. 本研究針對進流水做不同曝氣量探討，每日曝氣 262L 後進流處理為最佳，氮之硝化作用與脫硝作用皆能發生，可應用於高氮廢水之處理。

4. 上述之結論，本研究驗證土壤吸收系統對於生活污水污染物去除有一定的處理能力，也同時驗證此系統可應用於高濃度氮廢水，如何長久維持及穩定系

統是後續可研究之方向。 5. 本研究懸浮固體物去除效果不良，出流水濃度都比進流水高，代表管柱濾料

層有破出現象發生，長期累積在飽和含水層內，經進流水壓力之擠壓，造成

出流水懸浮固體物上升。建議 1. 本研究停留時間短造成氨氮去除效果不理想之結果，對後續高濃度氮處理，

可以增加碳源，控制其碳氮比，縮短其操作時間，可增加其去除效果。 2. 滲透係數參配控制不易，對濾料層之建議可採用全砂，將變因降至最低，滲

透係數穩定快，可搭配 C/N 值比來做控制。 3. 考慮以 C/N 值來控制去除率，就需靠停留時間來調整，可建議不將砂土混合，

以上砂下土的方式來填充，亦可達到上層硝化作用發生，下層進行脫硝反應。 4. 此系統應用於實場，土壤濾料層不需再另做參配，依現地土壤透係數來調整

進水量及其他可變因素，來提高污染物去除效率。




5. 本實驗若滲透係數過大，管柱雖經改良設計，維持管內系統飽和含水，但仍防範因滲透係數過大而導致散水層下降太快，使濾料層中空氣滲入而影響管

柱內氧化還原電位。

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