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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林進源
研究生(外文):Ching-Yuan Lin
論文名稱:農藥廢水對TNCU3程序異營菌族群質量及動力參數之影響
論文名稱(外文):The effect of pesticide on heterotrophic biomass and kinetic coefficients in TNCU3 activated sludge process
指導教授:白子易白子易引用關係
指導教授(外文):Tzu-Yi Pai
學位類別:碩士
校院名稱:朝陽科技大學
系所名稱:環境工程與管理系碩士班
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:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:87
中文關鍵詞:異營菌biomass抑制率攝氧率TNCU-3複合農藥有機氮農藥有機磷農藥
外文關鍵詞:TNCU-3mixed pesticideorganic nitrogen pestic
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本研究以TNCU-3 (Taiwan National Central University-3) 程序進行實驗,程序之總進流量為67 mL min-1,好氧槽溶氧 (dissolved oxygen, DO) 控制於1.0 ~ 2.0 mg L-1、pH控制於7.0 ~ 8.0、MLSS維持在2000~3000 mg L-1、水力停留時間 (hydraulic return time, HRT) 為10小時、污泥停留時間 (sludge retention times, SRT) 為15天、污泥循環比 (ratio of return sludge, RRS) 為0.5,在TNCU-3模廠TCOD平均去除率為80%、SCOD平均去除率為81%、氨氮 (NH3-N) 平均去除率為84%、磷酸鹽 (PO4-3) 平均去除率為71%穩定狀態下,取其污泥試驗異營菌對不同有機氮(除草劑)、有機磷(馬拉松)及複合農藥 (有機氮+有機磷) 廢水進行攝氧率 (Oxygen uptake rate, OUR) 實驗,探討 TNCU-3模廠活性污泥異營菌 (heterotrophic organisms, XH) biomass的影響,並求得TNCU-3模廠活性污泥XH所能承受有機氮、有機磷及複合農藥廢水之濃度及抑制率。研究發現,於加入複合農藥廢水濃度分別為0、0.15、0.2 1、0.25、0.35、0.5 mg L-1之μH則分別為3.866 d-1、3.908 d-1、2.964 d-1、2.947 d-1、2.462d-1、1.864 d-1;有機氮農藥廢水其μH分別為2.970 d-1、1.997 d-1、1.806 d-1、1.787 d-1、1.324 d-1;有機磷農藥廢水之μH則分別為2.517 d-1、2.113 d-1、2.316 d-1、1.840 d-1、1.189 d-1;而複合農藥廢水之bH則分別為0.184 d-1、0.186 d-1、0.141 d-1、0.140 d-1、0.117 d-1、0.089 d-1;有機氮農藥廢水之bH分別為0.141 d-1、0.095 d-1、0.086 d-1、0.085 d-1、0.063 d-1;有機磷農藥廢水之bH則分別為0.120 d-1、0.101 d-1、0.110 d-1、0.088 d-1、0.057 d-1。TNCU-3程序在不同有機氮、有機磷與複合農藥廢水,對XH之biomass之抑制率濃度,在0.5 mg L-1時其抑制率分別為51.8%、69.2%、65.8%,故農藥廢水達0.5 mg L-1以上時,XH之biomass之生長抑制率降為無農藥時之一半以上,即可能會影響到整個反應系統。
在不同有機氮、有機磷與複合 (有機氮+有機磷) 農藥廢水以對數 (Ln(x)) 量化,農藥濃度對最大生長速率μH公式分別為μH = -1.3999Ln(conc.) + 3.8269、μH = -1.2797Ln(conc.) + 3.7103、μH = -1.0921Ln(conc.) + 4.1991;對裂解速率bH公式分別為bH = -0.0667Ln(conc.) + 0.1822、bH = -0.0609Ln(conc.) + 0.1767、bH = -0.0519Ln(conc.) + 0.1998;對抑制率公式分別為:y = 33.077Ln(conc.) + 4.0467、y = 36.222Ln(conc.) + 1.0147、y = 28.248Ln(conc.) - 8.6254。由公式中即可獲得XH之biomass在任何農藥濃度之生長抑制情形。
This study was carried out using the TNCU-3(Taiwan National Central University-3) activated sludge process. TNCU-3 consists of an anaerobic zone followed by multiple phases of aerobic and anoxic zones in sequence and using a step-feeding mode in the anoxic zones. The first initial synthetic wastewater flow (Q1) was fed into the anaerobic tank. The second flow (Q2) combined with the third flow (Q3) was fed into the anoxic zone by stepwise feeding. The total flow rate (Q1+Q2+Q3) was maintained at 67 mL min-1. Under the same influent wastewater concentration, the pilot plant was operated at a recycling sludge ratio of 0.5 without internal recycle of nitrified supernatant. During the operation, the sludge retention time (SRT) and hydraulic retention time (HRT) were maintained at 15 days and 10 hours. The residual dissolved oxygen concentration was maintained at 2 mg L-1 in the aerobic tank. Moreover, pH control instrument was set to keep pH value at 7. The removal efficiencies of total chemical oxygen demand (TCOD), soluble chemical oxygen demand (SCOD), ammonia and phosphate were 80%, 81%, 84% and 71%, respectively. Under steady state, organic nitrogen pesticide (herbicide), organic phosphorus pesticide (marathon) and mixed pesticide (herbicide + marathon) were added into activated sludge samples to observe the effect of pesticide on heterotrophic biomass (XH). The results indicated that when mixed pesticide of 0, 0.15, 0.21, 0.25, 0.35 and 0.5 mg L-1 were added, μH values were 3.866 d-1, 3.908 d-1, 2.964 d-1, 2.947 d-1, 2.462d-1 and 1.864 d-1, respectively. Their bH values were 0.184 d-1, 0.186 d-1, 0.141 d-1, 0.140 d-1, 0.117 d-1 and 0.089 d-1, respectively. When organic nitrogen pesticide of 0, 0.15, 0.21, 0.25, 0.35 and 0.5 mg L-1 were added, μH values were 2.970 d-1, 1.997 d-1, 1.806 d-1, 1.787 d-1 and 1.324 d-1, respectively. Their bH values were 0.141 d-1, 0.095 d-1, 0.086 d-1, 0.085 d-1 and 0.063 d-1, respectively. When organic phosphorus pesticide of 0, 0.15, 0.21, 0.25, 0.35 and 0.5 mg L-1 were added, μH values were 2.517 d-1, 2.113 d-1, 2.316 d-1, 1.840 d-1, 1.189 d-1, respectively. Their bH values were 0.120 d-1, 0.101 d-1, 0.110 d-1, 0.088 d-1 and 0.057 d-1, respectively. The inhibition equations of μH values for mixed pesticide, organic nitrogen pesticide and organic phosphorus pesticide could be described as follows: μH = -1.3999Ln (conc.) + 3.8269、μH = -1.2797Ln (conc.) + 3.7103、μH = -1.0921Ln (conc.) + 4.1991.
摘 要 Ⅰ
Abstract Ⅲ
誌 謝 Ⅴ
目 錄 Ⅵ
表 目 錄 Ⅷ
圖 目 錄 Ⅸ
第一章、前言 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究內容 2

第二章、文獻回顧 4
2.1 農藥 4
2.1.1 農藥的定義 4
2.1.2 農藥的毒性 5
2.1.3 農藥之分類 6
2.2 農藥廢水處理方法 8
2.3 有機磷類及有機氮類農藥之特性 11
2.4 廢水之生物處理 13
2.4.1 生物處理 13
2.4.2 廢水生物處理方法 13
2.4.3 生物法除營養鹽活性污泥系統之沿革與發展 13
2.4.4 生物去氮 15
2.4.5 氮之硝化作用 24
2.4.6 氮之脫硝作用 24
2.4.7 生物除磷 25
2.5 TNCU (Taiwan National Central University)去氮除磷程序 29
2.5.1 TNCU2 程序 29
2.5.2 TNCU3 (Taiwan National Central University 3)程序 29
2.6 以攝氧率量化微生物族群動力之研究 32
2.7 以短時間攝氧率推求增殖係數之理論 32
2.8 以攝氧率量測微生物族群質量及動力所應用之抑制劑 34
2.9 台灣活性污泥模式之發展 35
2.9.1 溶解性成份"S?"之定義 38
2.9.2 粒狀成份"X?"之定義 39

第三章、研究設備與方法 47
3.1 實驗模廠與設備 47
3.2 OUR批次實驗 48

第四章、結果與討論 51
4.1 TNCU-3模廠水質去除特性 51
4.2 變動變藥濃度操作下異營菌XH之biomass及動力參數分析 55
4.2.1 無農藥加入操作下異營菌XH之biomass及動力參數分析 55
4.2.2 複合農藥操作下異營菌XH之biomass及動力參數分析 56
4.2.3 有機磷農藥操作下異營菌XH之biomass及動力參數分析 59
4.2.4 有機氮農藥操作下異營菌XH之biomass及動力參數分析 63
4.3 農藥廢水濃度XH之biomass及動力參數之影響 66

第五章、結論與建議 78

參考文獻 81




















表 目 錄

表2.1、各種處理方法應用於農藥廢水處理之優缺點 9
表2.2、馬拉松登記農藥劑型含量 11
表2.3、嘉磷塞異丙胺鹽登記農藥劑型含量 12
表2.4、活性污泥法各種修正法開發經過 17
表2.5、生物硝化、脫硝之研究歷史 18
表2.6、生物除磷法之研究歷史 19
表2.7、去氮除磷衝突的關係 20
表2.8、抑制劑之相關運用 35
表2.9、TWEA1計量矩陣 41
表2.10、TWEA1程序速率式 42
表2.11、TWEA1動力參數之定義及典型值 43
表2.12、TWEA1計量係數定義及典型值 44
表4.1、TNCU-3模廠水質去除效率 52
表4.2、TNCU-3程序與AO程序模廠水質去除效率 54
表4.3、異營菌族群動力參數之比較 72
表4.4、不同濃度農藥廢水對XH之biomass之抑制率 73















圖 目 錄

圖1.1、研究架構圖 3
圖2.1、微生物增值與處理順序 14
圖2.2、氮循環 20
圖2.3、氮的氧化態 21
圖2.4、廢污水中總氮(TN)之組成及分類 22
圖2.5、廢污水中總凱氏氮之組成及分類 22
圖2.6、廢污水中有機氮(a)溶解性有機氮(b)粒狀有機氮之分類 23
圖2.7、磷循環 25
圖2.8、磷蓄積菌厭氧/好氧代謝模式示意圖 27
圖2.9、碳、磷濃度處理之變化趨勢 27
圖2.10、PHB之合成及分解 28
圖2.11、TNCU程序 30
圖2.12、TNCU1程序 30
圖2.13、TNCU2程序 31
圖2.14、TNCU3程序 31
圖2.15、異營菌與各種成份的反應途徑 44
圖2.16、磷蓄積菌與各種成份的反應途徑 45
圖2.17、氨氮、亞硝酸鹽氮氧化菌與各種成份的反應途徑 45
圖2.18、水解與醱酵的反應途徑 46
圖3.1、TNCU-3模廠示意圖 47
圖3.2、批次反應槽 49
圖3.3、實驗流程圖 50
圖4.1、TNCU-3模廠TCOD/SCOD去除率 53
圖4.2、TNCU-3模廠NH3-N去除率 53
圖4.3、TNCU-3模廠PO4-3去除率 54
圖4.4、0mg L-1農藥XH之OUR線性迴歸 55
圖4.5、0.15mg L L複合農藥XH之OUR線性迴歸 56
圖4.6、0.20mg L-1複合農藥XH之OUR線性迴歸 57
圖4.7、0.25mg L-1複合農藥XH之OUR線性迴歸 57
圖4.8、0.35mg L-1複合農藥XH之OUR線性迴歸 58
圖4.9、0.5mg L-1複合農藥XH之OUR線性迴歸 58
圖4.10、0.15mg L有機磷農藥XH之OUR線性迴歸 60
圖4.11、0.20mg L有機磷農藥XH之OUR線性迴歸 61
圖4.12、0.25mg L有機磷農藥XH之OUR線性迴歸 61
圖4.13、0.35mg L有機磷農藥XH之OUR線性迴歸 62
圖4.14、0.50mg L有機磷農藥XH之OUR線性迴歸 62
圖4.15、0.15mg L有機氮農藥XH之OUR線性迴歸 63
圖4.16、0.20mg L有機氮農藥XH之OUR線性迴歸 64
圖4.17、0.25mg L有機氮農藥XH之OUR線性迴歸 64
圖4.18、0.35mg L有機氮農藥XH之OUR線性迴歸 65
圖4.19、0.5mg L有機氮農藥XH之OUR線性迴歸 65
圖4.20、不同濃度農藥廢水XH之biomass與μH之自然對數影響 70
圖4.21、不同濃度農藥廢水XH之biomass與bH之自然對數影響 70
圖4.22、不同濃度農藥廢水XH之biomass與μH之指數影響 71
圖4.23、不同濃度農藥廢水XH之biomass與bH之指數影響 71
圖4.24、不同濃度農藥廢水對XH之biomass自然對數之抑制率 74
圖4.25、不同濃度農藥廢水對XH之biomass多項式(二冪次)之抑制率 75
圖4.26、不同濃度農藥廢水對XH之biomass線性之抑制率 76
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