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研究生: 歐文生
Ou, Wen-Sheng
論文名稱: 生活污水應用人工濕地處理及再利用之研究
Application of Constructed Wetlands in Domestic Wastewater Treatment & Reuse
指導教授: 林憲德
Lin, Hsien-Te
學位類別: 博士
Doctor
系所名稱: 規劃與設計學院 - 建築學系
Department of Architecture
論文出版年: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 145
中文關鍵詞: 生命週期綠建築再利用生活污水人工濕地
外文關鍵詞: Green building, Reclaim, Domestic wastewater, Constructed wetland
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  •   校園污水已列為事業廢水之一,必須達到放流水標準後始得排放。反觀國內廣大的舊有學校尚以化糞池或小型污水處理設施來處理生活污水,其淨化污水能力多不符環保法規的要求。本研究藉由內政部建築研究所2003年「綠色廳舍暨學校改善計畫」之經費設置人工濕地(Constructed Wetland),承接化糞池排放水當作二級處理設施。設置目的在於探討人工濕地淨化機制、效能及風險管理等課題。並以永續發展(Sustainable Development)的觀念,利用生命週期評估(Life Cycle Assessment, LCA)方法,以CO2排放量來解析人工濕地建材之環境負荷量。
      本實驗淨化效能結果,總懸浮固體(Total Suspended Solids, TSS)平均去除效率74%,生化需氧量(Biochemical Oxygen Demand, BOD5)平均去除效率介於72.6至88.2%之間,化學需氧量(Chemical Oxygen Demand, COD)平均去除效率介於48.8至65.9%之間,總氮(Total Nitrogen, TN)平均去除效率介於42.3~49.2%之間。總磷(Total Phosphorous, TP)平均去除效率介於33.8~69.8%之間。
      在兩種類型人工濕地比較結果,表層下流動式(subsurface flow system, SSF)系統在TSS、BOD5、COD、TN、TP等項目,淨化效能優於表面自由水層流動式(free water surface flow system, FWS)系統10~30%。
      台灣蓋斑鬥魚在環境耐受度實驗結果,在水溫方面,耐受範圍介於40.4~10.8℃之間;溶氧則不受限制;在氨氮濃度上,耐受度高達561mg/L,因此台灣蓋斑鬥魚生存空間,可及於全部濕地,利用台灣蓋斑鬥魚控制孑孓是可行的方法。
      本研究以台灣建材生命週期的CO2排放量資料庫為基礎,進行人工濕地建材能源消費量基礎調查,建立人工濕地建材CO2排放量資料庫,此資料庫可以作為人工濕地設計規劃及選用環保建材之參考。

      The campus sewage has already been classified as one of the undertaking wastewater, and it can not be discharged unless it meets the standards. Most of the old schools in Taiwan deal with the sewage with the traditional septic tanks, the quality of treated water is not reliable. The incompletely treated wastewater flows into city rainwater sewer will act as aquatic medium along the street for bacteria and threaten the public health.
      In this research, a constructed wetland system was used for the treatment of the wastewater from campus. This plan was funded by the “Green Remodeling Plan for Governmental Buildings” program of Architecture and Building Research Institute (ABRI). This constructed wetland system is located in Architectural Department of National Cheng-Kung University (NCKU) and is the first full-scale campus constructed wetland established in the nation. The purpose of this research is to implement the observation of the decontamination capability and ecological development in the constructed wetland.
      The purpose of this study is to probe into the sanitizing mechanisms, capacity, and risk management issues of CW. In order to evaluate the environmental load of the building materials of CW, Life Cycle Assessment (LCA) method was used to calculate the amount of CO2 emission.
      The removal efficiencies of constituents from wastewater are 72.6 to 88.2% for BOD5, 48.8 to 65.9% for COD, 42.3 to 49.2% for TN, and 33.8 to 69.8% for TP.
    Considering the removal rate of TSS, BOD5, COD, TN, and TP, the treating capacity of subsurface flow system (SFF) is superior to free water surface flow system (FWS) by 10~30%.
      An endurance test was carried out for Macropodus opercularis, the water temperature endurance is 40.4~10.8oC, there is no limitation for dissolved oxygen; the endurance of nitrogen concentration is as high as 561mg/L. It can be concluded that Macropodus opercularis is well cultured in the CW to control the amount of wiggler.
      In this study, by investigating the energy consumption of the building materials used to establish the LCA and utilizing the CO2 emission amount database for building materials, we established a CO2 emission database for building materials for CW. The database can be used as a reference for choosing the suitable material while planning a CW.

    摘要 謝誌 目錄 Ⅰ 表目錄 Ⅳ 圖目錄 Ⅴ 第一章 緒論 1-1 前言 01 1-2 人工濕地簡介 02 1-2-1 濕地的定義與功能 02 1-2-2 人工濕地的構造類型與水力停留時間 03 1-2-3 人工濕地的淨化機制與原理 05 1-2-4 人工濕地的水生植物與根區效應 10 1-3 文獻回顧 11 1-3-1 人工濕地的發展 11 1-3-2 水資源再利用 14 1-4 研究動機與目的 17 第二章 人工濕地實驗方法 2-1 人工濕地系統設計概要 19 2-1-1 人工濕地配置 19 2-1-2 水生植物計畫 21 2-1-3 水力操作條件 21 2-2 水質採樣與分析 22 2-2-1 現場檢測 22 2-2-2 實驗室檢測 23 2-2-3 儀器設備 26 2-2-4 水樣保存 27 2-3 生物耐受度實驗 27 2-3-1 靜水式毒性實驗 28 2-3-2 臨界溫度實驗 29 2-3-3 溶氧實驗 30 第三章 人工濕地淨化效能 3-1 人工濕地啟動期之淨化效能 33 3-1-1 前言 33 3-1-2 水溫、pH及DO的變化 34 3-1-3 總懸浮固體物的去除 37 3-1-4 有機污染物需氧量的去除 38 3-1-5 營養鹽的去除 39 3-1-6 小結 41 3-2 人工濕地穩定期之淨化效能 42 3-2-1 前言 42 3-2-2 水溫、pH及DO 的變化 43 3-2-3 總懸浮固體物的去除 44 3-2-4 有機污染物需氧量的去除 47 3-2-5 營養鹽的去除 47 3-2-6 小結 49 3-3 FWS與SSF淨化效能比較 50 3-3-1 前言 50 3-3-2 水溫、pH及DO的變化 50 3-3-3 總懸浮固體物的去除 51 3-3-4 有機污染物需氧量的去除 52 3-3-5 總氮及總磷的去除 52 3-3-6 小結 55 3-4 景觀化人工濕地之效益分析 56 3-4-1 前言 56 3-4-2 水溫、pH、DO及電導度的變化 57 3-4-3 總懸浮固體物與需氧量的去除 61 3-4-4 總氮及總磷的去除 61 3-4-5 法令分析與小結 64 第四章 生態觀測與風險管理 4-1 生態觀測記錄 67 4-1-1 前言 67 4-1-2 啟動期之生態觀測 67 4-1-3 穩定期之生態觀測 72 4-1-4 小結 74 4-2 致病菌觀測記錄 75 4-2-1 前言 75 4-2-2 風險評估 75 4-2-3 大腸菌類的去除 76 4-2-4 小結 79 4-3 食蚊魚類之環境耐受度 81 4-3-1 前言 81 4-3-2 溫度耐受度 … 81 4-3-3 溶氧耐受度 83 4-3-4 氨氮耐受度 83 4-3-5 小結 84 第五章 人工濕地生命週期評估 5-1 前言 87 5-1-1 生命週期評估的架構 90 5-1-2 國外環境負荷資料庫統計方法 91 5-1-3 簡約式生命週期評估 94 5-1-4 建材生產及運輸CO2排放量評估 95 5-2 人工濕地建材環境負荷資料庫建立 96 5-2-1 建材生產階段CO2排放分析方法 96 5-2-2 複合建材生產階段CO2排放分析方法 98 5-2-3 建材運輸階段CO2排放量分析 100 5-2-4 建材生產含運輸階段的CO2排放量資料庫 101 5-3 人工濕地建材環境負荷解析 108 5-3-1 人工濕地建材使用量調查 108 5-3-2 人工濕地建材CO2排放量解析 117 5-3-3 小結 118 第六章 結論與建議 6-1 結論 122 6-2 建議 124 參考文獻 125 附錄

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    下載圖示 校內:2006-06-01公開
    校外:2006-06-01公開
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