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研究生:戴天佑
研究生(外文):Tien-Yu Tai
論文名稱:礫間接觸氧化法應用於都市型河川之研究-以臺中市柳川為例
論文名稱(外文):A Study on Application of Gravel Contact Oxidation Treatment to an Urban Drainage – Take Liuchuan River in Taichung as an Example
指導教授:謝永旭謝永旭引用關係
指導教授(外文):Yung-Hsu Hsieh
口試委員:吳志超張禎祐
口試委員(外文):Ji-Chao WuChen-Yu Chang
口試日期:2017-06-29
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:環境工程學系所
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:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:64
中文關鍵詞:柳川礫間接觸氧化法都市型河川河川整治環境改善
外文關鍵詞:LiuchuanUrban RiverGravel Contact Oxidation
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臺中市柳川為一兼具排洪、污水放流渠道等功能的都市型河川。過去由於周邊人口及經濟成長影響,導致渠道水質惡化。直至近年來才逐漸改善。2012年環保署核定柳川污染整治及環境改善計畫,在柳川建置礫間接觸氧化設施及低衝擊開發工法。歷時四年的工期,在2016年正式啟用並獲得極大的迴響,故中央政府起草前瞻計畫,針對全國水環境改善編列280億預算,有鑑於此,本研究針對柳川礫間設施進行分析,評估該計畫工法成效及是否適合運用於後續水環境改善計畫。
本研究透過多面相的文獻整理及資料收集,了解柳川的歷史、地理資訊,並獲得過去六年河川水質資訊、試營運期間放流水水質、河川流量資料及設計參數等。並依據數據的類型擬定分析方法,以利檢視柳川計畫可能出現的問題,最終提出結論與建議,作為柳川及後續計畫改善之依據。
水質分析成果顯示柳川礫間處理設施-中華水質淨化場完成後溶氧與生物需氧量在淨化場下游有改善的趨勢。然而氨氮與總磷濃度卻有逐漸增加的趨勢。經比較同期間氨氮與總磷的變化趨勢,以及現場水質觀察,可推論原因之是放流口藻類生長或下游段有大量營養源排入柳川。其次在放流口觀察到泡沫堆積現象,推測可能是清潔劑排放至柳川中所造成。此外本研究也透過設計參數比較國內現地處理礫間設施,其中柳川去除率最高,但水力停留時間最久,有效水深也最深,未來可能在操作上造成影響。水力停留時間過長可能造成加強曝氣槽污泥散化及傳統礫間槽產生厭氧反應等,影響處理效率等問題。
依據水質分析與問題討論結果,針對水質、設施及後續計畫等三方面提出改善建議。水質方面建議加強檢測下游氨氮、總磷及藻類生長,並監測上下游的界面活性劑,藉由監測結果找出污染源、透過河川管理手段改善柳川水質。設施方面建議持續檢視礫間設施是否有去除效率下降及污泥累積的問題,並將監測成果套用在未來都市型河川的整治工程上。
另由於礫間設施處理效率與項目無法與污水處理場相比,故建議後續規劃時,可將其視為下水道建置時水質緩衝設施,並礫間設施與下水道啟用年限一併考量,使污水截流能處理無縫接軌。另有關280億前瞻計畫經費的使用,建議後續計畫應了解各別河川的污染成分,並適當調整在槽式礫間處理設施的處理項目,或因應水質成分改用其他方案。
Liuchuan canal is an urban water course in Taichung City that has been contaminated by domestic and commercial wastewater over the years. Several attempted to revive Liuchan canal were unsuccessful until the Environmental Protection Agency funded Taichung City for a river and environmental improvement project in 2012. The 4-year project consists of a Gravel Contact Oxidation Treatment system (GCOT)-Chonghua Water Purification Station and Low Impact Development Demonstrative Work. The project has turned the canal into a popular recreational area, and further inspired the central government to allocate 28 billion dollars budget to promote the same method for future projects.
With many polluted urban river affecting the environment of the cities, improvement work have become necessary. However, further study is required to understand what Chonghua system contributes to water quality improvement of Liuchan and whether the system is suitable for other urban rivers. Therefore, Literature reviews, method development, water quality and specification analysis were conducted to further understand the core of the project.
Water quality analysis indicates DO and BOD were improved slightly after Chonghua system commenced operation. However, ammonia and phosphorus had inclination trend shown from the data. Combined with site visit results, this indicates potential eutrophication downstream of the Chonghua system. By the effluent discharge, many bubbles were observed. Therefore, this research have also concluded potential contamination due to surfactants from domestic and commercial use. Furthermore the design specifications indicated Chonghua system has higher depths and retention time compare to other systems in Japan and Taiwan, which may cause operational problems within the system.
In conclusion, the research recommends continuous monitoring of ammonia, phosphorus, algae growth and surfactants. If the situation persist, then mitigation measure must be taken. Meanwhile continuous monitoring of the GCOT chamber is also suggested to make sure the long retention time and depth would cause problem to the system. Finally, GCOT method is recommended to act as a temporary, instead of permanent, solution to the sewer network due to its short construction time, less cost, and lower pollutant removal rate.
目錄
中文摘要 i
ABSTRACT ii
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的與問題 3
1.3 研究範圍 3
第二章 文獻回顧 4
2.1 前言 4
2.2 都市型河川相關說明 4
2.2.1都市型河川定義 4
2.2.2都市開發對河川構成的影響 4
2.2.3國內外都市型河川整治實例簡介 4
2.3 水質標準與規範 5
2.3.1地面水體分類及水質標準 5
2.3.2放流水標準 5
2.4 柳川背景資料說明 6
2.4.1柳川基本背景資料 6
2.4.2柳川歷史背景 7
2.4.3歷年柳川相關整治概要 9
2.5 生物處理工法簡介 10
2.5.1植生處理法 11
2.5.2土壤處理法 11
2.5.3接觸氧化法 11
2.6 礫間接觸氧化法說明 12
2.6.1礫間接觸氧化法原理 12
2.6.1礫間接觸氧化法之演進 14
2.6.3 礫間接觸氧化法案例 14
第三章 研究方法 18
3.1 研究流程 18
3.2 研究對象 19
3.2.1礫間接觸氧化法應用場域 19
3.2.2礫間接觸氧化法適用水質條件 19
3.3 背景資料調查 20
3.3.1柳川污染整治及環境改善計畫基本資料 20
3.3.2柳川礫間接觸氧化系統基本資料 21
3.3.3水質水量資料收集與整合 25
3.3.4國內外礫間接觸氧化設施參數 27
3.4 分析方法說明 30
3.4.1進流水水質與中華水質淨化場操作標準分析 30
3.4.2水質改善與放流水標準比較 30
3.4.3柳川水質評估分析 30
3.4.4國內外礫間處理設施比較 32
3.4.5設施問題癥結評估 32
第四章 研究結果與討論 33
4.1 前言 33
4.2 進流水水質對中華水質淨化場操作可行性評估 33
4.3 水質改善與放流水標準比較 33
4.4 柳川水質評估分析 34
4.4.1柳川各測站水質評估分析 35
4.4.2現場調查分析 41
4.4.3污染程度改善分析 42
4.4.4水體評估分析 42
4.4.5水質水量評估分析 43
4.5 國內外礫間處理設施比較 44
4.6 研究成果議題討論 45
4.6.1議題一:三民柳橋測站氨氮濃度升高 45
4.6.2議題二:三民柳橋測站之氨氮與總磷趨勢及優養化問題 46
4.6.3議題三:放流口觀察出界面活性污染問題 47
4.6.4議題四:柳川流量問題討論 48
4.6.5議題五:柳川中華水質淨化場設施問題討論 49
第五章 結論與建議 50
5.1 研究結論 50
5.1.1水質分析結論 50
5.1.2設施分析結論 50
5.1.3後續計畫相關結論 50
5.2 後續建議 51
5.2.1水質改善建議 51
5.2.2設施改善建議 51
5.2.3後續計畫建議 51
參考文獻 52
附錄一 地面體分類與水質排放標準表 附-1
附錄二 106年2月臺中市人口統計月報 附-4
附錄三 臺中市政府環保局柳川水質監測成果 附-5

表目錄
表 2-1 傳統污水處理工法及自然生態工法比較說明表 11
表3-1中華水質淨化場沉砂池設計參數表 25
表 3-2中華水質淨化場礫間接觸曝氣池設計參數表 25
表 3-3中華水質淨化場放流池 設計參數表 25
表 3-4中華水質淨化場污泥貯池 設計參數表 25
表3-5 2016年6~8月中華水質淨化場水質檢測結果 27
表3-7 2012年12月柳川污染整治及環境改善計畫水量監測資料 28
表3-8松戶市古⑩崎礫間接觸淨化設施參數 29
表3-9谷塚市桑袋伝右川礫間接觸淨化設施參數 30
表3-10平瀨川礫間接觸淨化設施參數 30
表3-11千葉縣大堀川礫間接觸淨化設施參數 31
表3-12臺北成美礫間接觸淨化設施參數 31
表3-13環保署污染河川污染指標一覽表 33
表4-1中華水質淨化場放流水水質平均資料與環保署放流水標準比較 37
表4-2試營運期間中華水質淨化場與三民柳橋測站水質比較 43
表4-3國內外礫間接觸氧化法應用比較 46
表4-4國內外礫間接觸氧化法應用比較 48

圖目錄
圖2-1 柳川污染整治及環境改善計畫範圍 7
圖2-3 水質淨化處理方法的分類 11
圖2-4淵與瀨原理示意圖 13
圖2-5礫間接觸氧化法原理示意圖 13
圖2-6松戶市古⑩崎江戶川浄化設施斷面圖 16
圖2-7谷塚市桑袋伝右川浄化設施斷面圖 16
圖2-8日本千葉縣大堀川礫間淨化設施剖面圖 17
圖2-9日本千葉縣大堀川礫間淨化設施剖面圖 18
圖2-10臺北成美礫間接觸曝氣氧化工程 18
圖3.1本研究流程圖 20
圖3-2柳川整治計畫污水截流點(含既有設施) 24
圖3-3柳川中華水質淨化場設施與位置圖 26
圖3-4柳川中華水質淨化場觀察廊道 26
圖3-5柳川中華水質淨化場下游放流口現勘照片 34
圖4-1柳川各測站DO變化趨勢圖(2012年3月~2017年4月) 39
圖4-2柳川各測站BOD變化趨勢圖(2012年3月~2017年4月) 40
圖4-3柳川各測站SS變化趨勢圖(2012年3月~2017年4月) 41
圖4-4柳川各測站氨氮變化趨勢圖(2012年3月~2017年4月) 41
圖4-5柳川各測站總磷變化趨勢圖(2012年3月~2017年4月) 42
圖4-6柳川各測站大腸桿菌數變化趨勢圖(2012年3月~2017年4月) 43
圖4-7中華水質淨化場放流口現況 44
圖4-8中華水質淨化場放流口現況 44
圖4-9柳川各測站RPI變化趨勢(2012年3月~2017年4月) 45
圖4-10柳川各測站水體分類變化趨勢(2012年3月~2017年4月) 46
圖4-11三民柳橋氨氮與總磷濃度趨勢比較(2012年3月~2017年4月) 50
參考文獻
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