臺灣博碩士論文加值系統

科技的進步，為人類帶來了便利及醫療技術的提升，導致人口大幅的成長，隨著人口的成長，相對也帶來了許多的污染，而人類的活動所帶來的污染，通常會隨著人類的用水而排入自然界中，若不謹慎的處理，帶來的污染將會超過自然界的負荷。為了避免此問題，行政院環保署也針對放流水的標準也相對提升，根據中華民國106年的放流水草案，針對氨氮及磷的管制也將提升，針對排放於水質水源保護區內的氨氮標準將修改為6 ppm，而非水質水源保護區其氨氮標準為10 ppm，另外總氮為15 ppm，總磷為2 ppm。
本研究主要是針對台中某民生污水廠的生物處理系統，針對的氨氮、總氮、總磷部份的去除效率進行探討，處理方式主要是階梯式進流活性污泥法，設計處理量為12500 CMD，而目前每日處理量為1300 CMD，而設計生物需氧量（BOD）180 ppm，現況實際的生化需氧量僅68 ppm，而實際氨氮濃度為35 ppm，總磷的濃度為40 ppm，其氨氮、總氮的去除率為85%、64%。
將上列因素與廠內操作條件如BOD、DO、COD來做分析探討發現，碳氮比應在4.5以上，總氮才有較佳的去除率，其理論去除率可達70%以上；要得到較佳的磷去除率，其碳磷比應維持在20以上，而添加碳源的部份，以甲醇、醋酸及醋酸鈉比較後，建議以醋酸為額外添加碳源，並添加於厭氧槽及第一缺氧槽，以利釋磷作用及脫硝作用的進行。
另外發現本系統的設計量遠大於實際處理量，其設計上的BOD值並未如預期，導致廠內皆以低負荷運轉，另外於建廠時，其相關操作設備以全期設計，導致生污槽曝氣量過大，進而影響其生物系統。

Technical progress came with convience for human and medical innovation, and it thus cause significant growth of population. For this reason, environmental pollution is more and more serious. If the pollution is not treated properly, the pollutant will exceed the environment loading. To prevent this problem, EPA had elevated the effluent standard. According to the effluent standard draft, year 106, ROC, the NH3-N and Phosphrus are more strict. The standard of NH3-N is modified to 6 ppm in water resource and quality protection area, and 10 ppm in other area. And T-N and T-P are 15 ppm and 2 ppm, respectly.
This study aimed at evaluation of the removal of NH3-N, T-N and T-P in one of Taichung Municiple Wastewater Treatment Plant with Biological Treatment System. The treatment method is stepwise feeding activated sludge. It’s designed quantity is 12500 CMD, and 180 ppm for BOD. However, the actual quantity is 1300 CMD, NH3-N is 35 ppm, T-P is 40 ppm. The removal efficiency of NH3-N and T-N is 85% and 64%.
After evaluating the operation condition, such as BOD, DO, COD, we found the T-N had better removal efficiency as C/N ratio is above 4.5. It’s theoratical removal efficiency can be above 70%. As for the Phosphrus, the C/P ratio should be above 20 to reach better removal. For the carbon source evaluation, we suggest to use acetic acid as the external carbon source in comparison with methanol and sodium acetate. Adding external carbon source in anaerobic tank and first anoxic tank can accelerate the reaction of phosphorus release and denitrification.
This study also found the designed capacity is much larger than the actual capacity. The actual BOD concentration is also lower than the designed criteria, so the treatment system is operating under lower loading condition. Another issue is that the mechanical equipments are designed in fully capacity, it also causes over aeration in activated sludge tank, and thus affect the biological system.

第一章 前言 1
1.1研究動機 1
1.2研究目的 2
第二章 文獻回顧 3
2.1 生活污水來源及現況 3
2.2 污水特性 4
2.3 水中氮磷的去除 8
2.3.1物化除氨氮 8
2.3.1.1折點加氯除氨氮 9
2.3.1.2化學沉澱除氨氮 10
2.3.1.3氣提法除氨氮 11
2.3.1.4離子交換法除氨氮 12
2.3.2 生物處理除氨氮 13
2.3.2.1硝化作用 14
2.3.2.2脫硝作用 18
2.3.3物理化學除磷 21
2.3.3.1化學沉降 22
2.3.3.2吸附法除磷 23
2.4 生物處理磷的機制 23
2.5併同除氮及磷之處理系統應用 25
2.5.1 Barnard A2/O 程序 26
2.5.2 Modified Bardenpho 程序 26
2.5.3 UCT （University of Cape Town）程序 27
2.5.4 VIP （Virginia Initiative Plant）程序 28
2.5.5 SBR（Senquic Batch Reactor Activated Sludge）程序 28
2.5.6 階梯式進流活性污泥法程序 29
2.6 近代處理氨氮技術 29
2.6.1部份硝化程序 30
2.6.2厭氧氨氧化程序 31
2.6.3 SHARON程序 31
2.6.4 CANON程序 32
2.7國內氨氮及磷的法規沿革 33
第三章 材料與方法 34
3.1實驗設計與流程 34
3.2 污水廠現況及操作條件 35
3.3分析方法 38
3.3.1總氮實驗材料及方法 38
3.3.2總磷實驗材料及方法 40
3.3.3 硝酸鹽氮 41
3.3.4 氨氮 42
3.3.5 COD檢測方式 43
3.3.6 BOD檢測方式 44
3.3.7 MLSS檢測方式 46
第四章 結果與討論 48
4.1國內民生污水處理場處理流程現況 48
4.2污水廠現況 50
4.2.1污水廠人口分析 53
4.2.2污水水質分析 54
4.3硝酸鹽氮於生物處理單元中之濃度變化 56
4.3.1氨氮於生物處理單元之濃度變化 57
4.3.2生物處理單元內氨氮及硝酸鹽氮濃度變化 58
4.3.3總氮於生物處理單元之濃度變化 61
4.4氨氮、總氮、硝酸鹽氮濃度與BOD、COD之關係 61
4.5各生物單元內之溶氧值 64
4.6污水中磷的去除效果 65
4.7添加碳源的效益評估 67
4.8與他廠數據比較 69
第五章 結論與建議 76
5.1 結論 76
5.2建議 77
參考文獻 78

A.R. RAHMANI, A.H. MAHVI ,「USE OF ION EXCHANGE FOR
REMOVAL OF AMMONIUM: A BIOLOGICAL REGENERATION OF ZEOLITE」, Globalnest , 2006
Amir Mohaghegh Molagh , Ramesh Geol , 「Water Reclamation and
Sustainability, Edition: 1, Chapter: Sustainability of Activated Sludge Processes, Publisher: Elsevier Science Ltd, pp.391-414」, 2014
Carrera , J., Vincnt , T. and Lafuente , J. 「Effect of influent COD/N ratio on
biological nitrogen removal （BNR） from high-strength ammonium industrial wastewater.」 , Process Biochemistry 39 2035-2041 , 2004
Ersu , C.B., Ong , S.K., Arslankaya , E. and Lee , Y.W. 「Impact of solids
residence time on biological nutrient removal performance of membrane bioreactor.」, Water Reserch 44 3192-3202 , 2010
He , Teng ea al., 「Nanosized Co-and Ni-catalyzed ammonia borance for
hydrogen storage.」, Chemistry of Materials 21.11 2315-2318 , 2009
Kim , D., Kim , K.Y., Ryu , H.D., Min , K.K. and Lee , S.I. 「Long term
operation of pilot-scale biological nutrient removal process in treating municipal wastewater.」, Bioresource Technology 100 3180-3184 , 2009
Kimball ,「The Nitrogen Cycle」, 2016
Komorowska-Kaufman , Malgorzata , Hanna Majcherek , and Eugeniuse
Klaczynski , 「Factors affecting the biological nitrogen removal form
wastewater. 」, Process biochemistry 41.5, 2006
Lee , J.K. , Choi , C.K. , Lee , K.H. and Yim ,「Mass balance of nitrogen ,
and estimates of COD , nitrogen and phosphours used in microbial synthesis as a fuction of sludge retention time in a sequencing batch reactor system.」, Bioresource Technology 99 7788-7796 , 2008
Marco Colasanti , 「Aquarium Chemistry：The Nitrogen Cycle：New
Development and New Prospects」, 2011
Rittmann , B.E. and McCarty , P.L. 「Environmental biotechnology:principles
and applications （First edition）McGraw-Hill」, 2001
Richland Washington, 「Wastewater Ammonia Removal By Ion Exchange」 ,
7-8 , 1971
Ruiz , G., D. Jesion and R. Chamy「Nitrification with high nitrite
accumulation for the treatment of wastewater with high ammonia concentration」, Water Reacher 37.6 1371-1377 , 2003
Shen , J.Y., He , R , Han , W.Q., Sun , X.Y., Li , J.S. and Wang. L.J.
「Biological denitrification of high-nitrate wastewater in a modified anoxic/oxic-membrane bioreactor（A/O-MBR）.」 , Journal of Hazardous Materials 172 595-600 , 2009
Song , K.G., Cho , J., K.W., Kim , S.D. and Ahn , K.H. 「Characteristics of
simultaneous nitrogen and phpsphours removal in a pilot-scale sequencing anoxic/anaerobic membrane bioreactor at various conditions.」, Desalination 250 801-804 , 2010
Srna. Richard. F , and Baggaley. , 「Kinetic response of perturbed marine
nitrification system 」, Journal （Water Pollution Control Federation） 472-486 , 1975
T.C. Jorgensen, L.R. Weatherley,「Ammonia removal from wastewater by ion
exchange in the presence of organic contaminants」, Water Reserch , 2003
丁文明，「廢水吸附法除磷的研究進展」，環境污染治理技術與設備，第
3卷第10期，1-5，2002
上海費波自控技術有限公司，「水處理加氯化學工程及基本概念」，2016
中華民國內政部營建署，「全國污水下水道用戶接管普及率及整體污水
處理率統計表」，2017
ほ武剛，王繼徽，「磷酸銨鎂除磷脫氮技術」，2006
石淑宜，「家庭污水防治，大家一起來」，2008
光電材料及元件製造業及科學工業園下水道系統氨氮削減管理計畫審
核作業要點暨計畫書內容研商會，環保署，2012
吉和網，「學法、生物法、結晶法三方面處理含磷廢水」，2015
朱校興，「以攝氧率量測AO程序異營/硝化族群質量及動力參數之研究」，
朝陽科技大學環境工程與管理系碩士論文，2004
行政院環保署，「水質保護網」，2016
行政院環保署，「環境水質「溶氧過飽和」現象說明」，2010
吳建璋，「以不同泡綿生物濾床去除東港溪原水中之氨氮及有機物」，
國立中山大學環境工程研究所碩士論文，12-21，2014
吳靜芷，「氨中毒」，2016
李光中，劉新校，邱惠敏，「淺談氨氮廢水處理技術」，環保簡訊，5.2-
5.3，2015
李珮芸，「外加碳源對生物薄膜反應器處理低碳氮比高科技業廢水之影
響」，國立交通大學環境工程研究所碩士論文，2011
阮國棟，張宣武，孫鴻玲，吳婉怡，林燕柔，徐維駿，「磷的回收技及其
資源再生效益」，工業污染防治，2010
卓伯全，「連續流循序批分式活性污泥系統好氧相即時曝氣控制策略之
發展-低溶氧生物脫氮除磷程序控制技術之研究」，國立交中央大學
環境工程研究所博士論文，2003
林后志，林舜宏，陳睿斌，黃俊欽，呂理安，「以磷酸銨鎂搭配中央合成
及反應曲面法實驗設計探討科學園聯合污水廠廢水中氨氮去除之研究」，中華民國環境工程學會廢水處理技術研討會，2-3，2014
林秀玲，「上流式厭氧污泥床結合藻類反應槽處理生活污水之研究」，
國立中興大學環境程學系碩士論文，2008
林逸婷，「於兼氣及好氧下利用PU網狀泡綿生物濾床處理高科廢水
中之氨氮」，國立中山大學環境工程研究所碩士論文，16-21，2014
洪添丁，「低濃度氨氮廢水處理」，艾奕康工程顧問股份有限公司，環保
研討會，6-17，2013
徐樹剛，「含氮磷廢水之減量技術介紹」，工業技術研究院，31-34，2013
張芳淑，「廢水氨氮處理與節水政策之應結合」，AQUALAB，2013
張祐鈞，「細胞固定化影響厭氧氨氧化程序脫氮效能之研究」，國立中
央大學環境工程研究所碩士論文，2015
張婷婷，「除氮系統中與無氧氨氧化菌共存之微生物組成分析」，國立中
興大學環境工程研究所碩士論文，5-6，2008
張維欽，游千慧，涂家和，張碧珊，「葡萄糖對生物除磷系統除磷之
效應」，2011
莊順興，「污水生物處理去氮除磷活性污泥法之原理及操作管理」，台
灣水環境再生協會，2014
許美論，「半導體及光電事業排放含氮有機物之生物分解特性研究」，
國立中山大學環境工程研究所碩士論文，2003
陳永輝，「台灣下水道高度處理的現狀及課題」，2014
陳萍澐，「含高鹽度石化廢水氨氮之硝化及脫硝研究」，國立中山大學
環境工程研究所碩士論文，2015
陳韻如，「台灣生物多樣性的損失—哪些資源正在流失?」，2016
黃文通，「以生物處理降解半導體廠廢水氨氮之研究」，國立交通大學
工學院永續環境科技學程研究所碩士論文，2013
黃郁雯，「有效控制部份硝化串聯厭氧氨氧化程序處理高氮廢水之研究」，
國立成功大學環境工程研究所碩士論文，2012
劉穎川，「污水廠生物去氮及污泥生物分減量研究以迪化污水處理廠
為例」，國立台北科技大學環境工程與管理研究所碩士論文，2008
歐陽嶠暉，「下水道工程學」，2008
歐陽嶠暉，蘇昭郎，「都市污水BOD、氮、磷之處理技術」，下水道技
術研討會，83-87，1998
蔡文賢，「缺氧-好氧生物除氮程序之操作特性」，輔英科技大學環境工
程與科學系碩士班碩士論文，2006
蔣世安、林高州，「工業廢水除氮處理方式探討及經驗分享」，61，2012
謝琇雯，「水力停留時間AOAO系統除磷之影響」，國立雲林科技大
學環境與安全系工程碩士班，2002
謝燿聰，「薄膜生物反應槽脫硝攝磷行為之探討」，中原大學土木工程
學系碩士論文，2005
羅芳婷，「以生物薄膜法模擬生活污水處理-BOD和COD濃度之變化」，
國立中興大學環境工程學系碩士論文，2013
譚仲萍，「添加固定化擔對AO及AOAO程序脫氮除磷影響之研究」，
國立雲林科技大學環境與安全工程系碩士班，2000