臺灣博碩士論文加值系統

本研究以受苯、甲苯及1,2-二氯乙烷污染場址為案例，藉由現場土壤及地下水長期採樣分析，探討空氣注入法(Air Sparging, AS)結合土壤蒸氣萃取法(Soil Vapor Extraction, SVE)技術，處理受石油碳氫化合物和氯化碳氫化合物污染場址之可行性、效能及處理機制，並評估AS結合SVE技術之整治成本效益。
研究結果顯示，此系統經過11個月的操作之後，於未飽和層土壤中苯及甲苯之去除率均達100%，另於阻水層上方之含水層土壤中之1,2-二氯乙烷去除率為100%。地下水中苯及甲苯之去除率均達100%，且苯及甲苯之降解速率符合擬一階反應速率模式，其反應速率常數（k）各為0.0576 day-1及0.0586 day-1。此外，地下水中的溶氧量達1mg/L以上，地下水由厭氧環境轉變成好氧狀況，同時微生物總菌落數亦由40CFU/mL增加到1.7×105CFU/mL，大幅增加4250倍，顯示場址生物降解作用存在。另一方面，藉由SVE系統可抽除土壤揮發性有機物(VOCs)，推估瞭解土壤中可能受有機化合物污染物之質量，本研究以本場址共抽取2,282 kg之VOCs。整體而言，本系統中AS系統可增加地下水溶氧，促進現地微生物分解有機污染物，同時具有氣提溶解於水中之VOCs，揮發至未飽和土壤中，並經由SVE系統抽除，使土壤及地下水污染濃度逐步降低，達到預期整治成果。
在整治成本部份，本案例之污染整治工程經費每單位體積土壤約為384元/立方公尺，而文獻顯示國外相關整治案例整治經費單位體積成本為647~5174元/立方公尺 (約為15-120美元/立方碼)，與國外整治案例比較之下，本案例整治工程處理單位體積費用偏低，可能原因在於國內之處理設備、環境採樣檢測分析、人力工時及操作維護管理費均較國外低廉，使得整體處理成本較國外略低。

In this study, a site contaminated with benzene, toluene and 1,2-dichloroethane was selected for investigation of the feasibility using the technologies of combining Air Sparging (AS) and Soil Vapor Extraction (SVE) system via the long-term in-situ soil and groundwater sampling. Also, the cost benefit of remediation technology of the combined system was evaluated.
Experimental results indicated that both removal of benzene and toluene in the unsaturated soil and groundwater attained 100% after the 11 months operation using the combined system of AS and SVE. Also, 100% of 1,2-dichloroethane in the aquifer was removed. Moreover, the degradation rates of toluene and benzene were fitted pseudo-first-order reaction model. The coefficient of reaction rate constants (k) of benzene and toluene were 0.0576 day-1 and 0.0586 day-1, respectively. In addition, the dissolved oxygen of groundwater was above 1 mg/L; therefore, the condition of groundwater transformed from originally anaerobic to aerobic after treatment. Meanwhile, the total bacterial count of microorganism increased from 40 CFU/mL to 1.7×105 CFU/mL which vastly increased by 4250 times, revealed that the function of biodegradation in situ occurred. On the other hand, the 2,282 kg of VOCs in the soil was drawn using the SVE system. Overall, the AS system would increase the dissolved oxygen of groundwater thus enhanced the degradation of organic contamination using in situ microorganisms. Also, it could strip the VOCs dissolved in the groundwater and vapor to unsaturated soil thus removed by SVE system. Gradually, the concentration of contaminants would decrease and reach the expected goal of the remediation.
In terms of the cost of site remediation, it took NT$ 384/m3 of soil of remediation engineering expenses, which is less than that of NT$ 647~5174/m3 of related aboard remediation cases. The reasons of low expenses of remediation engineering in this case were due to the lower cost of treatment equipments, environmental sampling and analysis, man-hour and maintenance compared to other countries.

中文摘要…….………………………………………….………...…......Ⅰ
英文摘要…….………………………………………….…….….….…..Ⅱ
目錄…….……………………………………………….…………..…..Ⅳ
圖目錄…….…………………………………………….…………..…..Ⅵ
表目錄…….……………………………….…………………….….…..Ⅷ
第一章 前言…….…………………………………………………….....1
1.1緒論…….....………………………………………….……........1
1.2研究目的………………….…………………………..…….…..2
第二章 文獻回顧…………….…………………………………….....…3
2.1土壤及地下水受石化業污染之來源………………………......3
2.1.1標的污染物之物化特性及用途.……...….………………......4
2.1.2對人體及環境之危害…………………….…………………..7
2.2標的污染物存在的形式與分布……………………………....13
2.2.1標的污染物之生物降解機制之研究………….…..………..15
2.3土壤及地下水整治技術之研究………………………...….....20
2.3.1空氣注入法………………………………………….............21
2.3.2土壤蒸氣萃取法……………………………………….…....25
第三章 研究方法………………………………………………….…...27
3.1研究架構…………………………………………………....…27
3.2場址背景資料及可能之污染源………………………….…...29
3.2.1場址地質資料………………………………………….……31
3.2.2水體水文相關資料…………………………………….…....32
3.2.3地面設施與結構………………………………………...…..33
3.3場址污染調查描述…………………………………...…….…33
3.3.1土壤污染範圍……………………………………….………34
3.3.2地下水污染範圍……………………………….………....…37
3.3.3場址污染範圍推估…………………………….………....…38
3.4場址污染整治工程規劃及設置…...………………….………39
3.4.1非水相液體抽取處理系統……………………….………....42
3.4.2土壤蒸汽萃取系統……………………………………….....43
3.4.3空氣注入系統………………………..………………….......44
3.5採樣分析方法…………………………………………….…...45
3.5.1土壤採樣檢測…………………………………………….....45
3.5.2地下水採樣檢測………………………………………….....46
3.5.3土壤蒸汽萃取系統之尾氣排放檢測…………………….…47
第四章 結果與討論…………………………………………………..49
4.1土壤採樣分析結果…………………………………….…...…49
4.2地下水採樣分析結果……………………………………....…52
4.3地下水中之生物作用………………………………….…...…54
4.3.1苯與甲苯之ㄧ階反應動力………………………….….…...54
4.3.2地下水營養鹽分析結果………………………….….…...…57
4.3.3地下水總有機碳與游離二氧化碳分析結果……………….58
4.3.4地下水總菌落數分析結果……………………………….....60
4.4土壤蒸氣萃取處理系統抽取VOC質量推估…………..........62
4.5整治成本分析…………………………………………...…….64
第五章 結論與建議………………………………………….…….....66
5.1結論………………………………………………………..…..66
5.2建議……………………………………………………..……..67
參考文獻…………………………………………………………........68
.
附錄
附錄一 現場地下水參數量測紀錄表……………………….….…....72
附錄二 監測井歷次地下水採樣分析數………………………...…...74
附錄三 漲退潮位及時間表………………………………..................81
附錄四 土壤蒸氣萃取系統抽取VOC質量計算式…………………83
.

1.W.A.P. Waduge, K. Soga, J. Kawabata.,“ Effect of NAPL entrapment conditions on air sparging remediation efficiency”, Journal of Hazardous Materials, 110, 173-183 (2004).
2.K. Soga, J.W.E. Page, T.H. Illangasekare., “ A review of NAPL source remediation efficiency and the mass flux approach”, Journal of Hazardous Materials, 110, 13-27(2004).
3.Jonathan W. Peterson, Mattehew J. DeBoer, Kimberly L. Lake, “A laboratory simulation of toluene cleanup by air sparging of water-saturated sands”, Journal of Hazardous Materials, 72, 167-178 (2000).
4.G.B. Davis, C. Barber, T.R. Power, J. Thierrin, B.M. Patterson, J.L. Rayner, Qinglong Wu, “The variability and intrinsic remediation of BTEX plume in anaerobic sulphate-rich groundwater”, Journal of Hazardous Materials, 36, 265-290 (1999).
5.Robin Semer, Krishna R. Reddy, “Mechanisms controlling toluene removal from saturated soils during in situ air sparging”, Journal of Hazardous Materials, 57, 209-230 (1998).
6.C.M. Kao, Jason Prosser., “Evaluation of natural attenuation rate at a gasoline spill site”. Journal of Hazardous Materials, B82, 275-289 (2001).
7.Ralinda R. Miller, P.G., “Air sparging”, GWRTAC, TO-96-04(1996)
8.U.S. EPA, “How to evaluate alternative cleanup technologies for underground storage tank sites”, EPA-510-B-95-007(1994).
9.U.S. EPA, “Engineered approaches to in situ bioremediation of chlorinated solvent: Fundamentals and field application”, EPA-542-R-00-008 (2000).
10. U.S. EPA, “Analysis of selected enhancements for soil vapor extraction”, Office of Solid Waste and Emergency Response (1997).
11. U.S. EPA, “A citizen’s guide to bioremediation”, Office of Solid Waste and Emergency Response (2001).
12. U.S. EPA, “A citizen’s guide to soil vapor extraction and air sparging ”, Office of Solid Waste and Emergency Response (2001).
13. U.S. EPA, “Abstract of remediation case studies, volume 1”, Member Agencies of the Federal Remediation Technologies Roundtable, EPA-542-R-95-001 (1995).
14. T.H. Wiedemeier, “Natural attenuation of fuels and chlorinated solvents in the subsurface”, John Willey & Sons, New York (1999).
15. 王良偉，”以空氣貫入法整治BTEX污染場址研究”，碩士論文，國立中山大學，2003。
16. 郭俊瑋，”應用生物氣提法處理土壤有機污染物之研究”，碩士論文，國立台灣大學，1998。
17. 陳富明，”受苯及甲苯污染場址之現地調查與整治探討”，碩士論文，國立屏東科技大學，2003。
18. 陳谷凡、高志明，”土壤及地下水物理/化學復育技術”，台灣土壤及地下水環境保護協會簡訊，第5期，第6-10頁，2002。
19. 劉詔文，”生物反應牆祛除地下水中三氯乙烯和氯乙烯之研究”，碩士論文，國立中央大學，2004。
20. 張莉茹，”以自然衰減整治受石油碳氫化合物污染之地下水”，碩士論文，國立中山大學，2004。
21. 劉勝宏、盧至人、梁經傑，”無氧脫硝狀態下、甲苯、乙苯及鄰二甲苯(BTEX)生物降解之基質效應”，第二十一屆廢水處理技術研討會論文集，第560-563頁，1996。
22. 劉勝宏、盧至人，”無氧脫硝狀態下、甲苯、乙苯及鄰二甲苯(BTEX)生物降解之研究”，第二十二屆廢水處理技術研討會論文集，第313-318頁，1997。
23. 黃冠良，”加油站污染整治技術與技術考量”，加油站土壤及地下水污染整治技術訓練班講義，第1-27頁，2003。
24. 土壤與地下水污染整治技術手冊-生物處理技術，經濟部工業局，2004。
25. 車明道，”受油品污染土壤及地下水之復育技術”，土壤及地下水污染調查與復育技術研討會論文集，第73-101頁，2002。
26. 工廠土壤及地下水污染整治技術手冊-石化業，經濟部工業局，2003。
27. 劉興和，”地下水中MTBE與BTEX電解去除之研究”，碩士論文，朝陽科技大學，2005。
28. 劉敏信、王奕森、韓國興、姚俊宇、莊煒志，”特定場址自然衰減潛勢分析研究”，第一屆海峽兩岸土壤與地下水污染整治研討會論文集，第B227-B234 頁，2002。
29. 盧至人，”現地生物復育技術”。台灣土壤及地下水環境保護協會簡訊，第5期， 第3-5頁，2002。
30. 劉振宇，”氧化還原下之現地生物整治”，台灣土壤及地下水環境保護協會簡訊，第5期，第12-16頁，2002。
31. 蔡易縉、林達風、劉邦麒，”氣提法注氣對含水層土壤顆力移動之影響研究”，第一屆海峽兩岸土壤與地下水污染整治研討會論文集，C123-C131 頁，2002。
32. 王奕森、劉敏信、洪宗憲、鄭乃任、鄭人豪，”土壤石油碳氫化合物之多項技術組合整治評估”，第一屆海峽兩岸土壤與地下水污染整治研討會論文集，第B136-B139頁，2002。
33. 黎明福，”LNAPL在未飽和層的分佈受水位面升降之影響及推估地層中LNAPL含量之研究”，碩士論文，國立中央大學，1997。
34. 郭家倫，”纖維床生物反應器祛除甲苯與三氯乙烯之研究”，博士論文，國立中央大學，2002。
35. 王建寅、張士元、胡慶忠、陳清涼、曹蓮桂、郭盈顯，”土壤蒸氣萃取系統運用於加油站土壤地下水污染整治高岡、高楠及大義街加油站案例”，石油季刊，第36卷，第1期，第39~49頁，2000。
36. 王雯，”現地生物通氣技術研究”，行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告，1998。
37. 翁誌煌，”氯化碳氫化合物污染物之整治技術與評估”，台灣土壤及地下水環境保護協會第二次年會及學術研討會論文集，第65~89頁，2002。
38. 高志明，”DNAPL 污染場址之整治技術介紹”，土壤及地下水污染物整治技術研習會論文集，2004。
39. 行政院環境保護署，”土壤地下水污染整治雙年報”，2004。
40. 孫嘉福、蔡嬴逸、劉明昭、楊英賢，”環境化學”，高立圖書有限公司，第146~149頁，1998。
41. 勞工安全衛生研究所，http://www.iosh.gov.tw/
42. 石濤，”環境微生物”，鼎茂圖書出版股份有限公司，2004。