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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:鄭榮翰
研究生(外文):Rong-Hann Jeng
論文名稱:土地處理系統水質淨化與植物多樣性之相關性研究
論文名稱(外文):To Study of The Relationship Between The Diversity of Plants in a Land Treatment System and Water treatment efficiency
指導教授:袁又罡袁又罡引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:環境與安全工程系碩士班
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:104
中文關鍵詞:土地處理系統植物多樣性生態工法自然演替
外文關鍵詞:diversityland treatment systemecological Eng
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本研究係以生態工法建造一土地處理系統,利用土地處理系統中植物-土壤-微生物之間的交互關係,以天然的自淨作用對於已經遭受污染的水體進行淨化,其優點有維護及投資成本低、效果佳、應用廣泛、節約能源等,尤其在缺乏綠地的都市,更可以增加自然景觀及親水教育功能。研究中所建構之土地處理系統,是利用雲林科技大學現有的環境條件,包括貫穿校園之渠道、雲夢湖,其等兼具曝氣階梯及氧化塘等前處理功能。最後污水經由坡面自然流入漫灌區,該區是以921地震之廢棄土石為基底,採階梯式設計以增加水力停留時間,以卵石堆砌舖面及護岸,以增加透水性及生物棲息空間。本研究之土地處理系統長(上端)60公尺、寬(左)22.7公尺,總面積約1,300平方公尺,污水日平均流量為120 m3/d,水力負荷約為0.1m3/d /m2,採全天候24小時連續進流污水。在這開放的空間動植物可自由遷入,目前已知有超過19科62種以上植物在漫灌區中自然演替(succession)。本研究主要目的在量化植物之多樣性變化,觀察植物在自然演替下的消長對水質處理效能之影響。研究成果顯示營養鹽的去除與植物生長趨勢有一定的關係,磷去除的最佳時期為各優勢植物之開花期;氮的去除則與植物光合作用效率趨勢成正相關;有機物的去除在漫灌區呈現不穩定且與植物的相關性較低,但在前處理的氧化塘則有較佳的去除效果,本研究之成果可提供其他土地處理系統建造設計時之參考。
This research uses ecological engineering methods(EEM) to construct a land treatment system(LTS). It was utilized the internal relationship among the plant, soil and the microorganisms in the land treatment system to purify the polluted water and its advantage are the low-cost of maintenance and investment, widely uses, economized energy, and to increase the functions of hydrophilic education and landscape; especially, in a city lacking green fields. This LTS including a whole water system in the school campus, which was irrigation canal through campus originally, that it was made up by aeration ladder, oxidation pond, stand pond and flood irrigation area. These modules are applied to construct the land treatment system in this research. Wastewater goes through the hillside field and moves to the area of flood irrigation. This hillside field is designed as footsteps to help water staying longer. The base of the hillside field is established by waste mud and rocks, which come from ruins in the 921 earth quake. Above it, there are pebbles that increased the habitat of creatures, and help the permeable of water. The length of the land treatment system in this research is 60 m (up side); the width (left side), 22.7m; the total measure of area, about 120 m3/d and hydraulic loading is about 0.1m3/d/m2, and the polluted water flows all the time.
In the open area, animals and plants can move into freely. Without human interference, there are more than 19 family and 62 species of plants existing at the present time. The main purpose of this research is to measure diverse change of plants, and observe the plants of growth and decline under naturally to influence on water treatment efficiency. The research results show getting rid of the trend of growing with the plant and having certain relations of nutrients. The best period getting rid of the phosphorus is at the time of blooming of every advantage plant. The removal of nitrogen is positively related to the tendency to the plant photosynthesis efficiency. The removal of organic compounds is unstable in the flood irrigation area and has less relation with plant, but it has better removal effect in the pretreated oxidation pond. The result of the research can be a reference to other researchers, while they constructing new land treatment systems in other topics.
目 錄

中文摘要 i
英文摘要 ii
致謝 iv
目錄 v
表目錄 viii
圖目錄 ix
一、 前言 1-1
二、 文獻回顧 2-1
2.1 土地處理系統之相關研究 2-1
2.1.1土地處理系統之流動方式型態 2-1
2.1.2土地處理系統之水質處理機制 2-2
2.1.3生態工法的發展及在土地處理系統上的應用 2-3
2.2 污染物及其去除機制 2-5
2.2.1氮素循環 2-5
2.2.2氮在濕地裡的轉換 2-7
2.2.3磷在濕地裡的轉換 2-9
2.3 生物多樣性 2-10
2.3.1植物與水的關係 2-10
2.3.2 水生植物的根區效應 2-12
2.3.3植物組成及優勢度分析 2-13
2.3.4多樣性指數分析 2-13

三、 實驗材料與方法 3-1
3.1 實驗藥品與設備 3-2
3.1.1實驗藥品 3-2
3.1.2實驗設備 3-2
3.2 實驗方法 3-3
3.2.1土地處理系統之建構與操作 3-3
3.2.2採樣點設置與水質採樣方法 3-6
3.2.3水質分析 3-8
3.2.4植物採樣 3-8
3.2.5植物多樣性分析 3-9
3.2.6品保品管之控制 3-10
四、 結果與討論 4-1
4.1 植物多樣性及其他生態背景 4-1
4.1.1植物早期的演替 4-1
4.1.2溼地植物相之穩定期 4-1
4.1.3漫灌區內植物的多樣性 4-2
4.1.4其他動物資源概敘 4-3
4.2 植物多樣性分析 4-4
4.2.1植物相對覆蓋度 4-4
4.2.2多樣性指數與均勻度 4-15
4.3 土地處理系統的水質淨化 4-21
4.3.1進入漫灌區前各點污染濃度與去除 4-21
4.3.2漫灌區採樣點水質處理之比較 4-25
4.4 植物多樣性與營養源之去除 4-33
4.4.1開花期與磷的去除率 4-33
4.4.2光合作用與硝酸鹽氮去除率 4-35
4.4.3化學需氧量的去除 4-36
五、 結論與建議 5-1
5.1 結論 5-1
5.2 建議 5-3
六、 參考文獻 6-1
附錄A 附錄A-1
附錄B 附錄B-1
附錄C…………………………………………………………...附錄C-1














表目錄

表2-1 四種土地處理系統比較 2-1
表4-1 第一區硝酸鹽氮濃度隨採樣點位置梯度變化 4-26



















圖目錄

圖2-1 氮循環..............................................................................................2-5
圖2-2 溼地中氮的轉換情形.....................................................................2-7
圖2-3 溼地中磷的轉換情形.....................................................................2-9
圖2-4 溼地水生植物的根區圖................................................................2-12
圖3-1 實驗流程 3-1
圖3-2 曝氣階梯 3-3
圖3-3 雲夢湖(氧化塘) 3-4
圖3-4 漫灌區 3-4
圖3-5 雲林科技大學校園示意圖 3-5
圖3-6 漫灌區初始貌(植物演替初期) 3-6
圖3-7 漫灌區採樣點示意圖 3-7
圖3-8 漫灌區(第一區)採樣點設置實景………………………….3-7
圖3-9 以1m × 1m木框擷取植物影像 3-9
圖3-10 植物量化格子圖 3-10
圖4-1 土地處理系統漫灌區的生態系組成 4-4
圖4-2 第一年度【採樣點01】植物相對覆蓋度 4-5
圖4-3 第二年度【採樣點01】植物相對覆蓋度 4-5
圖4-4 第一年度【採樣點02】植物相對覆蓋度 4-6
圖4-5 第二年度【採樣點02】植物相對覆蓋度 4-6
圖4-6 第一年度【採樣點03】植物相對覆蓋度 4-7
圖4-7 第二年度【採樣點03】植物相對覆蓋度 4-7
圖4-8 第一年度【採樣點04】植物相對覆蓋度 4-8
圖4-9 第二年度【採樣點04】植物相對覆蓋度 4-8
圖4-10 第一年度【採樣點05】植物相對覆蓋度 4-9
圖4-11 第二年度【採樣點05】植物相對覆蓋度 4-9
圖4-12 第一年度【採樣點06】植物相對覆蓋度 4-10
圖4-13 第二年度【採樣點06】植物相對覆蓋度 4-10
圖4-14 第一年度【採樣點07】植物相對覆蓋度 4-11
圖4-15 第二年度【採樣點07】植物相對覆蓋度 4-11
圖4-16 第一年度【採樣點08】植物相對覆蓋度 4-12
圖4-17 第二年度【採樣點08】植物相對覆蓋度 4-12
圖4-18 第一年度【採樣點09】植物相對覆蓋度 4-13
圖4-19 第二年度【採樣點09】植物相對覆蓋度 4-13
圖4-20 第一年度【採樣點10】植物相對覆蓋度 4-14
圖4-21 第二年度【採樣點10】植物相對覆蓋度 4-14
圖4-22【採樣點01】Shannon多樣性指數與E5均勻度指數 4-16
圖4-23【採樣點02】Shannon多樣性指數與E5均勻度指數 4-17
圖4-24【採樣點03】Shannon多樣性指數與E5均勻度指數 4-17
圖4-25【採樣點04】Shannon多樣性指數與E5均勻度指數 4-18
圖4-26【採樣點05】Shannon多樣性指數與E5均勻度指數 4-18
圖4-27【採樣點06】Shannon多樣性指數與E5均勻度指數 4-19
圖4-28【採樣點07】Shannon多樣性指數與E5均勻度指數 4-19
圖4-29【採樣點08】Shannon多樣性指數與E5均勻度指數 4-20
圖4-30【採樣點09】Shannon多樣性指數與E5均勻度指數 4-20
圖4-31【採樣點01】Shannon多樣性指數與E5均勻度指數 4-21
圖4-32 【採樣點A】正磷酸鹽兩個年度之濃度變化 4-22
圖4-33 【採樣點B】正磷酸鹽濃度變化與去除率比較 4-23
圖4-34 【採樣點B】硝酸鹽氮濃度變化與去除率比較 4-23
圖4-35 【採樣點B】化學需氧量濃度變化與去除率比較 4-23
圖4-36 【採樣點C】正磷酸鹽濃度變化與去除率比較 4-24
圖4-37 【採樣點C】總磷濃度變化與去除率比較 4-24
圖4-38 【採樣點C】硝酸鹽氮濃度變化與去除率比較 4-25
圖4-39 【採樣點C】化學需氧量濃度變化與去除率比較 4-25
圖4-40 各點水力停留時間與亞硝酸鹽去除率的關係 4-26
圖4-41 【採樣點02】正磷酸鹽濃度及去除率 4-27
圖4-42 【採樣點02】總磷濃度及去除率 4-27
圖4-43 【採樣點02】硝酸鹽氮濃度及去除率 4-27
圖4-44 【採樣點02】化學需氧量濃度及去除率 4-28
圖4-45 【採樣點05】正磷酸鹽濃度及去除率 4-28
圖4-46 【採樣點05】總磷濃度及去除率 4-29
圖4-47 【採樣點05】硝酸鹽氮濃度及去除率 4-29
圖4-48 【採樣點05】化學需氧量濃度及去除率 4-29
圖4-49 【採樣點08】正磷酸鹽濃度及去除率 4-30
圖4-50 【採樣點08】總磷濃度及去除率 4-30
圖4-51 【採樣點08】硝酸鹽氮濃度及去除率 4-31
圖4-52 【採樣點08】化學需氧量濃度及去除率 4-31
圖4-53 【採樣點10】正磷酸鹽濃度及去除率 4-32
圖4-54 【採樣點10】總磷濃度及去除率 4-32
圖4-55 【採樣點10】硝酸鹽氮濃度及去除率 4-32
圖4-56 【採樣點10】化學需氧量濃度及去除率 4-33
圖4-57 【採樣點03】兩年度葎草與蔓澤蘭覆蓋度 4-34
圖4-58 採樣點1、2、3、7、8正磷酸鹽去除率 4-34
圖4-59 第二年度採樣點2、5、8硝酸鹽氮去除率 4-35
圖4-60 【採樣點03】第二年度化學需氧量濃度及去除率 4-36
六、參考文獻

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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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