臺灣博碩士論文加值系統

摘要
台灣工業區各污水處理廠的操作方式與管理規範各有特色，實際運轉成效也有優劣互現的差異存在。工業區污水處理廠也因不同的因素導致其操作管理上的困難，而操作管理的控制不當容易導致處理廠的排放水無法達到放流水標準，進而對環境造成污染；所以如何持續改善以符合日趨嚴格的放流水標準也是政府既定管理目標，同時藉由改善使處理廠操作更具有經濟效率。為克服國內工業區污水處理廠操作管理上諸多困難，本研究發展一套適用於污水廠的學習機制，利用標竿學習（Benchmarking）應用於廢水處理廠操作管理使污水處理廠操作管理人員相互學習而達到處理廠改善的目的。
為求診斷各污水處理廠的管理優劣及操作參數，本研究運用兩種分析工具：其一為資料包絡分析法(Data envelopment analysis，DEA )以鑑別污水處理廠的營運效率；其二為系統模擬分析法以預測操作調整的效果，以利於判斷調整操作參數節省成本和資源的浪費。DEA分析污水廠資源投入及產出的資料評比族群中各污水處理廠的營運效率，據此即可由族群中評選具有效率的污水廠，作為其他污水廠的標竿學習（Benchmarking）對象。此外，評估過程中亦確定目標廠投入與產出間的關係，作為操作改善上的依據。並利用系統模擬找出污水處理廠單元的重要操作參數及最適操作參數，在節省成本的條件下提高污水處理廠的操作效果，達到或超越標竿廠。
本研究以台中幼獅污水處理廠進行案例探討，其主要發現歸納如下：
1. 廠商排放廢水經常發生水質濃度偏高情形，造成影響污水處理廠的二級處理效率不彰主要原因，應以加強稽查管制。
2. 為有效控制水質水量處理的穩定性，應將原有停用調整池重新啟動。
3. 廢水處理廠的重要操作參數控制有：MLSS控制在2,500~3,000 mg/L之間；迴流比控制在0.5~0.8之間；每日之生物污泥廢棄量控制在100~150 kg/day之間。
4. 在應用標竿學習方法的實際改善中，DEA分析效率值由原來的0.42提升至0.64。在水質處理效率上，在二級處理的COD從原來94 mg/L降低至60 mg/L；SS 由68 mg/L降低至38 mg/L；在處理成本方面，由9.05元/m3降低至7.77元/m3，不僅提高處理效率也減少處理成本。

Abstract
In Taiwan, industrial parks are major sources of water pollution. Inefficient operation of WWT often leads to improper discharge causing pollution of violating the percent standard. Continuous improvement in wastewater discharge management is the main objective of the Taiwanese government today. This research proposes a learning system that can be adopted by wastewater treatment plants to train its management staff, discover existing problems, and improve its wastewater treatment operation.
The learning system is a benchmark used widely in management science. This study provides a learning model for wastewater treatment plants. Management staffs of a WWT the system can use this model to set improvement objectives, diagnose various problems within the plant, distinguish model employees from the rest, and improve the efficiency of the treatment plant. This study employed the following analysis:
*Data envelopment analysis (DEA) to plants as appraise the study plant in terms of operation efficiency differentiate the efficiencies of various management styles.
*System simulation analysis to predict the resulting savings by eliminating ?.

DEA provides estimates of the efficiency of wastewater treatment plants. The results serve as a benchmarking to help managers understand the input-output relationships. Results also point out weaknesses in the management and highlight possibility of improvement. DEA provides a reference standard to quantify the operational efficiency and improvement of treatment plants. System simulation is conducted with the BioWin32 simulator. This simulator provides a simulated view of how a plant functions. There is very minor difference in the simulated and the actual results. Simulation analysis is to discover crucial operating parameters of each unit operation. Adjustment in input-output and operating parameters will help to improve wastewater treatment.

This paper provides a case study on the Lion Pup wastewater treatment plant in Taichung. After a year of practical study and promotion, we found that the continuous cycle of weakness analysis and improvement are crucial for the successful operation and management of a treatment plant. Major findings of this research include:


1. High concentration of wastewater inflow was frequent occurrence and decreased the biological treatment efficiency significantly.

2. The use of equalization tank could reduce wastewater concentration, stabilize the efficiency of secondary treatment unit and decrease the amount of coagulants usage.　

3. After the improvement action, the running efficiency analyzed by DEA enhanced from 0.42 to 0.64. The COD value of discharge were decreased from 94 to 60 mg/L, SS were decreased from 68 to 38 mg/L, and the total treatment cost droped from 9.0 to 7.7 NT dollar/m3. According to the benchmark procedure, the treatment function and efficiency of the wastewater treatment plant could be improved continuously.

第一章 前言 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 3
第二章 研究方法 4
2.1 執行內容與架構 4
2.2 污水處理廠標竿學習流程 6
2.3 資料包絡分析法(DEA) 8
2.4 系統模擬建立之程序 12
2.5 實廠操作 13
第三章 文獻回顧 14
3.1 標竿學習 14
3-1-2 標竿學習的種類 14
3.2 污水處理廠標竿學習制度 17
3-2-1 國外污水處理廠標竿學習 17
3-2-2 國內工業區污水廠的績效衡量 21
3.3 系統模擬文獻回顧 30
3-3-1 系統模擬的分類 31
3-3-2 系統模擬的目的 32
第四章 案例研究 33
4.1台中幼獅工業區與污水廠簡介 33
4-1-1台中幼獅工業區 33
4-1-2 台中幼獅工業區污水處理廠 34
4.2標竿學習定義問題 37
4-2-1定義問題 37
4-2-2 資料收集分析 39
4.3 DEA效率衡量 42
4-3-1 選定投入產出項 42
4-2-2 相關係數分析 43
4-3-3 效率分析結果 44
4.4污水廠廢水處理及水質特性分析 46
4-4-1廢水水質特性 46
4-4-2 利用食微比在活性污泥系統上控制 56
4.5 廢水處理系統模擬 59
4-5-1 各項單元操作參數 59
4-5-2 系統模擬敏感度分析 60
4-5-3 台中幼獅污水處理系統模擬 61
4.6 執行改善計畫 69
4-6-1 操作調整改善結果 69
4-6-2 污水處理廠改善後效率分析 71
第五章 結果與討論 73
5.1 廢水處理單元分析與討論 73
5-1-2進流口水質分析 73
5-1-2 調整池水質模擬分析探討 78
5-1-3 二級生物處理單元分析 84
5-1-4 三級化學處理單元分析 84
5.2 綜合討論 85
第六章 結論與建議 86
6.1 結論 86
6.2 建議 87
參考文獻 88
附錄A：台中幼獅污水處理廠九十年六月份水質資料
附錄B：系統模擬各項參數敏感度分析
附錄C：廢水處理系統模擬水質資料
附錄D：控制不同操作條件下系統模擬放流水質資料
附錄E：進流口水質24小時連續監測分析數據
附錄F：調整池模擬試算表圖

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