Recycled water treatment in campus -...

崑山科技大學

環境工程系

學生專題製作報告

校園中水水質淨化

Recycled water treatment in campus

指導教授：林龍富教授

專題組員：陳柏佑學號：4990N032

龔勝詮 4990N036

王嘉璟 4990N037

黃奕嘉 4990N083

中華民國 103 年 05 月

I

校園中水水質淨化

陳柏佑* 龔勝詮* 王嘉璟* 黃奕嘉* 林龍富**

崑山科技大學環境工程系

摘要

本研究利用崑山野溪中的水生植物淨化校園中水，野溪所培養的水生植物

包括水芙蓉、布袋蓮及槐葉蘋，主要分析總氮、總磷、SS、COD等項目，

並用攜帶式水質分析儀來檢測pH、DO及導電度。水質淨化渠道共分為四

區，水質分析每週進行一次，本研究呈現將近一年長時間操作下的水質淨

化成果。

研究結果顯示，冬季時總氮與總磷之去除率分別為34.6%及42%；春季時

總氮與總磷之去除率分別為33.5%及45%，不論春季與冬季皆有明顯的淨

化效果。當淨化渠道增設卵石過濾牆後，水中的懸浮固體物及化學需氧量

皆有明顯改善。淨化後的中水目前用於校園環境維護(花草樹木之澆灌、景

觀水池之維護)及中水純化

*作者

**指導教授

II

誌謝

轉眼間，大學即將畢業，心裡非常感謝我們的專題指導教授林龍富教

授，帄時對於研究的執著跟嚴謹的態度，讓學生能夠學到非常多的東西，

當我們對於研究未能全部了解時，教授總會在旁提點，讓我們經過思考後，

再一起討論以及給我們建議，讓我們遇到瓶頸能迎刃而解，也隨時關心著

研究團隊的進度及成果，讓研究能夠順利地朝著目標前進。

我們對於水生植物的了解有限，感謝教授把許多的經驗分享給我們，

讓我們更進一步的認識水生植物在生長期間該注意的地方，以利實驗能夠

順利的進行。

剛開始接觸時感謝蔡榮村學長、冠諭學長及坤廷學長，不厭其煩的教

導我們，讓我們共同為這個研究團隊盡一份心力，學長畢業後，接著有個

新成員加入了我們，在這段期間，感謝蔡榮村學長及才銘學長的幫忙，才

能讓崑山野溪的水生植物持續生長，非常感謝大家幫忙，才能順利的完成

我們的使命，

也感謝另一研究團隊的組員，有時互相提醒、互相幫忙，讓我們都能如期

的完成進度。

感謝高雄原生植物園提供槐葉蘋、水芙蓉、布袋蓮，台南中山公園提

供金魚藻，有你們的贊助，才能使我們更加方便的在學校培養這些水生植

物。

最後我們要感謝我們的家人，體諒我們時常會留校進行水質的分析，

假日有時也會繼續未完成的事情，也感謝朋友們的體諒及幫助，讓我們能

夠順利的完成。

III

目錄

中文摘要----------------------------------------------------------------------------- Ⅰ

誌謝----------------------------------------------------------------------------------- II

目錄----------------------------------------------------------------------------------- III

表目錄-------------------------------------------------------------------------------- IV

圖目錄-------------------------------------------------------------------------------- V

一、緒論---------------------------------------------------------------------------- 1

1.1 前言----------------------------------------------------------------------- 1

1.2 研究動機----------------------------------------------------------------- 1

二、文獻回顧---------------------------------------------------------------------- 2

2.1 崑山科技大學生活汙水之處理-------------------------------------- 2

2.2 人工溼地簡介----------------------------------------------------------- 2

2.2.1 人工濕地與自然濕地--------------------------------------------- 2

2.2.2 人工溼地的類型--------------------------------------------------- 2

2.2.3 人工濕地對生活污水的應用------------------------------------ 5

2.3 水生植物之簡介-------------------------------------------------------- 5

2.3.1 浮水性水生植物處理系統--------------------------------------- 5

2.3.2 影響水生植物的生長因子--------------------------------------- 6

2.3.3 本研究使用之水生植物簡介------------------------------------ 7

三、實驗設備與方法------------------------------------------------------------- 10

3.1研究方法------------------------------------------------------------------ 10

3.2實驗分析項目與方法--------------------------------------------------- 14

3.3研究儀器及設備--------------------------------------------------------- 22

四、結果與討論------------------------------------------------------------------- 26

4.1數據及成果--------------------------------------------------------------- 26

4.2校園中水淨化之應用--------------------------------------------------- 38

五、結論----------------------------------------------------------------------------- 41

參考文獻----------------------------------------------------------------------------- 42

IV

表目錄

表 4.1 冬季中水水質淨化成果(2013/11/8~2014/1/22)------------------ 26

表 4.2 春季中水水質淨化成果(2014/2/6~2014/4/14)------------------ 26

V

圖目錄

圖 2.1 表面流人工溼地示意圖--------------------------------------------------- 3

圖 2.2 水帄流動型------------------------------------------------------------------ 4

圖 2.3 垂直流動型------------------------------------------------------------------ 4

圖 2.4 水芙蓉------------------------------------------------------------------------ 7

圖 2.5 布袋蓮------------------------------------------------------------------------ 8

圖 2.6 槐葉蘋------------------------------------------------------------------------ 9

圖 3.1 崑山野溪全貌--------------------------------------------------------------- 10

圖 3.2 崑山野溪及流量示意圖--------------------------------------------------- 11

圖 3.3 進流水------------------------------------------------------------------------ 11

圖 3.4 崑山野溪第一區------------------------------------------------------------ 12

圖 3.5 崑山野溪第二區------------------------------------------------------------ 12

圖 3.6 崑山野溪第三區------------------------------------------------------------ 13

圖 3.7 崑山野溪第四區------------------------------------------------------------ 13

圖 3.8 崑山野溪第五區------------------------------------------------------------ 13

圖 3.9 SS 懸浮固體物實驗流程圖-------------------------------------------- 14

圖 3.10 密閉式重鉻酸鉀迴流法實驗流程圖--------------------------------- 15

圖 3.11 硝酸氮實驗流程圖------------------------------------------------------- 16

圖 3.12 亞硝酸鹽氮實驗流程圖------------------------------------------------- 17

圖 3.13 氨氮實驗流程圖---------------------------------------------------------- 18

圖 3.14 總氮實驗流程圖---------------------------------------------------------- 19

圖 3.15 正磷酸鹽實驗流程圖---------------------------------------------------- 20

圖 3.16 總磷酸鹽實驗流程圖---------------------------------------------------- 21

圖 3.17 攜帶式水質監測儀------------------------------------------------------- 22

圖 3.18 電子分析天帄------------------------------------------------------------- 22

圖 3.19 定時定溫加熱反應器--------------------------------------------------- 23

圖 3.20 微電腦水質分析儀------------------------------------------------------ 23

圖 3.21 自動滴定管---------------------------------------------------------------- 24

圖 3.22 精密熱風循環烘箱------------------------------------------------------- 24

圖 3.23 濾紙及試管---------------------------------------------------------------- 25

圖 3.24 真空過濾設備------------------------------------------------------------- 25

圖 4.1 設置卵石過濾牆前後之水質比較_SS ----------------------------- 27

圖 4.2 設置卵石過濾牆前後之水質比較_COD ------------------------------- 27

圖 4.3 不同進流水流量下的水質-SS ------------------------------------------ 28

圖 4.4 不同進流水流量下的水質-COD --------------------------------------- 29

VI

圖目錄

圖 4.5不同季節下之水質淨化結果比較-TN----------------------------------- 30

圖 4.6 不同季節下之水質淨化結果比較-TP------------------------------------- 31

圖4.7不同進流水流量下之水質淨化結果比較-TN---------------------------- 32

圖4.8不同進流水流量下之水質淨化結果比較-TP----------------------------- 33

圖4.9不同進流水流量下的水質淨化結果比較-硝酸鹽氮-------------------- 34

圖 4.10 不同進流水流量下的水質淨化結果比較-亞硝酸鹽氮---------- 35

圖4.11不同進流水流量下的水質淨化結果比較-氨氮------------------------ 36

圖4.12不同進流水流量下的水質淨化結果比較-正磷酸鹽------------------ 37

圖 4.13 校園操場草皮的維護及灑水--------------------------------------------- 38

圖 4.14 校園噴水池的使用---------------------------------------------------------- 38

圖 4.15 崑山湖景觀維護------------------------------------------------------------- 39

圖 4.16 崑山湖景觀維護------------------------------------------------------------- 39

圖 4.17 利用於校園花草之澆灌---------------------------------------------------- 40

圖 4.18 利用於校園景觀池---------------------------------------------------------- 40

1

一、緒論

1.1 前言

中水（Reclaimed water），也叫再生水或回收水，是經過處理的污水回

收再用。

中水有城市污水處理廠集中處理回用的，也有一個社區甚至一座單獨

住房自行回用的。社區或住房小範圍的中水，一般只收集比較清潔的污水，

如洗澡水、游泳池水、廚房排水等進行簡單的處理，如過濾、沉澱等。城

市集中回用的中水需單獨設置管網，因此投資較大，但可以節約水資源，

並減少污水排放量，因此可以大大地減少供水和污水處理費用，而中水回

收再利用主要用於廁所、綠地灌溉、美化景觀、洗車等。

由於淡水資源的匱乏，中水越來越受到重視。隨著人類生產生活用水

量的加大，加上淡水資源的進一步枯竭和被污染，中水利用已經成為全世

界關注的焦點。

1.2 研究動機

藉由校園汙水處理廠排放中水到崑山野溪中，然後利用水生植物再次

來淨化中水，因我們所選的水生植物可以去除水體優養化的營養鹽及氮磷，

並觀察這些水生植物長時間的去除效能。

因之前人工濕地研究顯示水芙蓉、布袋蓮、槐葉蘋及金魚藻去除效果

都非常良好，故選擇這幾種水生植物培養於崑山野溪淨化渠道。

本研究也將探討淨化中水的有效利用。

http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B1%A1%E6%B0%B4http://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%BF%87%E6%BB%A4

2

二、文獻回顧

2.1 崑山科技大學生活汙水之處理

崑山科技大學的生活汙水主要來自學生宿舍、學生餐廳、教學研究大

樓及商店，主要污染物為有機物、懸浮固體物、氮磷營養鹽等。校園汙水

主要以活性污泥系統來進行處理，處理達放流水標準後，再行放流，但因

水資源珍貴，放流水一部分作為校園花草澆灌之用，一部分則藉由水生植

物來進行水質之淨化，並回收至崑山湖，作為環境維護及其他更高階的用

途。

2.2 人工溼地簡介

2.2.1 人工濕地與自然濕地

自然濕地是經由長時間所形成的一種生態系統，目前在全世界均將濕

地視為保護的對象，因為濕地系統是許多生物物種棲息的地方。濕地的減

少會導致許多動植物、昆蟲類、微生物等滅絕的危機。

人工濕地則是以人為操作與控制的方式，利用濕地生態系統淨化水質

的一種技術，因此亦可以視為一種廢污水處理設施。人工濕地不但具有濕

地中可以淨化水質的各種機制與特性，包括：過濾、吸附、沉澱、生物分

解、生物吸收等，同時也擁有濕地的景觀以及提供生物棲息的場所。人工

濕地具有省能源、低成本、不需添加化學藥劑、操作維護簡單而受到青睞。

自然的淨化程序固然節省了操作成本及能源，但其緩慢的處理程序卻需要

較大的空間來達成所要求的處理效率。

2.2.2 人工溼地的類型

人工濕地大致分為兩大類，一種是表面水自由流動式 (free water

surface flow CW , FWS)，另一種是表面下流動式 (subsurface flow system

CW , SSF)。

表面流人工濕地由水池、土壤、水生植物組成，透過污水與自然環境中的

氧氣、土壤、微生物、植物交互作用，達到水質淨化的目的。表面流人工

濕地是現地處理工法中與自然濕地最相似的一種。(生態中心水生植物網)

1.表面流人工溼地(free water surface,FWS)

表面流人工濕地栽種許多挺水性水生植物，植物的莖和葉暴露於空氣

中，根部則深入土壤中，茂密的根系可以讓許多微生物附著生長，空氣中

的氧氣也可以經由植株傳送至濕地底層，提供氧氣給微生物利用，讓微生

物發揮分解污染物質的功用。(生態中心水生植物網)

3

圖 2.1 為表面流人工濕地示意圖，此模擬天然溼地的人工溼地。為一

淺漥地，底部含有 20~30cm 土壤或其他介質提供水生植物著根，並由水位

控制設施調整約 10~60cm 的水深，進流水在溼地表層開放性的流動，當水

流經過底部土壤層與植物的根、莖部接觸後，可達淨化效果。除了污染防

治功能外，FWS 系統亦可營造出新的野生動物棲息地、增強鄰近濕地在野

生動物保育上的功能，並具有景觀美化之功能。(生態中心水生植物網)

圖 2.1 表面流人工溼地示意圖(生態中心水生植物網)

2.地下流人工溼地(subsurface flow,SSF)

地下流人工濕地是由溝渠、濾床、水生植物組成，在溝渠中填入礫石

或其他濾材當作濾床，並培養水生植物，讓水流在地面下快速通過時，可

以與濾材表面和植物根系附著的微生物接觸，讓微生物發揮污水淨化的功

效。(生態中心水生植物網)

可透水性砂土或礫石作為介質，以支持挺水性植物(如蘆葦、香蒲)的

生長，進流水被迫在表層下的砂土、根系及根莖系間流動，以達到淨化效

果；SSF 系統一般依水流動方式又可分為兩類

(1) 水帄流動型(horizontal-flow system)：進流由一端進入，水帄流向另一

端出口。(生態中心水生植物網)

4

圖 2.2 水帄流動型(生態中心水生植物網)

(2) 垂直流動型(vertical-flow system)：進流方式是由表面逐步向下滲流至底

部的集流管。(生態中心水生植物網)

圖 2.3 垂直流動型(生態中心水生植物網)

5

2.2.3 人工濕地對生活污水的應用

1. 營養鹽的去除

地表水體中的營養鹽，如氮、磷、沈積物、病原菌等是為典型的污染

物質，主要來自於農業活動。

氮在自由表面流動式與地下流動式兩種系統中的去除機制相似，主要

透過微生物新陳代謝的過程將氮以氣態的型式去除，雖然植體也會對氮進

行攝取，但其攝取速率受到氮負荷量左右。生物性脫硝作用能有效除氮，

通常在表面流與地下流動式的人工濕地中，脫硝菌群要遠比硝化菌族群還

多。脫硝反應通常可以輕易地在介質或水層底部的還原區域中發生，所以

硝化作用是氮去除的限制機制。(人工濕地污水處理技術(上))

磷在人工濕地中最主要的去除機制是透過吸附、吸收，以及與介質中

的鋁、鐵等物質形成低溶解度的化合物，併同沈澱作用以成不可溶的狀態

將磷滯留。(人工濕地污水處理技術(上))

2. 懸浮固體的去除

由於人工溼地系統中的生態與水文環境，包括水生植物體本身與其殘

渣形成的過濾機制、緩慢的流速增加固體沉降的效果等，可有效降低水中

的懸浮固體含量。被過濾或沉降後的有機固體的部分也會經由微生物的分

解轉換為其他基質，提供其他生物新陳代謝之所需，使得物質有效的進入

自然轉換機制中(人工濕地污水處理技術(上))

3. 有機物的去除

在人工濕地中，有機物的去除，主要的機制為微生物的分解，微生物

需要碳源來進行此反應，故水中有機物因而消耗。有機物之去除效果必頇

視其種類而定，微生物並不能將水中各種有機物加以分解，一般而言，生

化需氧量（BOD）之去除效果在 90 ％以上，化學需氧量（COD）之去除

效率只有 50-70 ％。再者，水中 COD/BOD 之比值越大，COD 去除效果

越差。(人工濕地污水處理技術(上))

2.3 水生植物之簡介

2.3.1 浮水性水生植物處理系統

浮水性水生植物處理系統(Floating aquatic macrophyte-based treatment

systems,FAMTS)特點：

（1）大型浮葉植物具有高生產率

（2）相對於許多物種漂浮植物的營養價值高

（3）方便於培養和收穫

以水生植物來淨化中水，可去除水體優養化的營養鹽磷及氮，植物生

長時亦可產生有用的生質能源。(蔡榮村，2013)

水生植物分為沉水性植物、挺水性植物、浮葉性植物、浮水性植物，

而我們則是選擇浮水性水生植物來進行研究

6

2.3.2 影響水生植物的生長因子

Reddy 和 Sutton (1984)指出布袋蓮生長速率受水體營養成分、植株密

度、光照、溫度的影響，其中光照和溫度對生長有線性關係。王正興等人

(2006)亦指出影響水生植物生長之因子有下列三點：

1. 溫度

溫度是水生植物生長之必要因素，故進而影響植物對受污水體的淨化

效果。Reddy 和 Sutton (1984)說明布袋蓮生長最適溫度為 25~30 ℃，當

溫度降至 10 ℃，生產力趨近零；若連續低溫，布袋蓮將會死亡。水溫亦

對季節成長有顯著影響，如萌芽、生長量、生長速率、開花和休眠期等。

(高瑋蓮，2010)

2. 光照

水體光照影響水生植物特別是沉水植物的光合作用。水底光照很弱，

當水底光照不足入射光的 1 %時，沉水植物無法在此生長。Reddy 和

Sutton(1984)亦說明光強度會影響布袋蓮最佳光合作用效率。不同植物對光

照敏感程度不同，而水體透明度成為水體光照的限制因子。此外，藻類優

養嚴重之湖泊中，其造成的低透明度亦成為沉水植物無法生長的因素。(高

瑋蓮，2010)

3. 營養鹽濃度

受污水體中的氮、磷等是水生植物生長的營養來源。營養鹽在一定濃

度範圍內，水生植物的淨化效率隨水體氮、磷濃度的增加而加大，但若營

養鹽含量過高時，水生植物淨化效率反而減小。吳愛帄等人(2005)指出水

體優養化造成水生植物的衰退與消失的原因在於水體過高的營養鹽促進

藻類與大型水生植物的競爭、水面下光照強度下降、高營養鹽濃度對水生

植物的毒害。(高瑋蓮，2010)

7

2.3.3 本研究使用之水生植物簡介

1.水芙蓉

水芙蓉為多年生漂浮性草本水生植物，天南星科(Araceae)大薸屬，學

名為

Pistia stratiotes，英文名為 water lettuce，植物體呈蓮座狀，密生毛絨，無

直立莖，具橫走莖，葉倒卵狀長橢圓形，先端常截帄而有波折，有時渾圓，

基部楔形，長約 4~15 公分，寬約 3~8 公分，葉炳長約 1 公分，鬚根細長而

懸垂水中。(高瑋蓮，2010)

以走莖分芽繁殖，繁殖力極強，生長快速。原產於南美洲，目前已歸化至

全世界熱帶及亞熱帶地區，主要生長在池塘、溝渠、稻田等靜水或水流緩

慢的地方，生育適溫為 20~30℃。(高瑋蓮，2010)

圖 2.4 水芙蓉

8

2.布袋蓮

布袋蓮為多年生水生草本植物，屬雨久花科(Pontederiaceae)，學名為

Eichhornia Crassipes，英文名為 water hyacinth，別稱鳳眼蓮、大水萍等，

生性強健，喜強陽光，溫暖及水流極緩的水域，生育適溫為 20~30℃；溫

度降至 15℃以下時，植株生長勢會完全停滯，無營養株的產生。Reddy 和

Sutton (1984)亦說明布袋蓮生長最適溫度為 25~30 ℃，當溫度降至 10 ℃，

生產力趨近零；若連續低溫，布袋蓮將會死亡。布袋蓮原產於巴西。(高瑋

蓮，2010)

布袋蓮株形直立，葉片輪生狀排列，呈圓形或卵形，稍凹；葉柄基部

膨大，似圓球狀，具氣囊構造之海綿組織藉以漂浮水面，當族群過度密集

時氣囊會消失，呈柄狀；其花色澤鮮艷美麗，呈淡藍紫之漏斗狀鐘形；主

要利用走莖(stolon)行無性繁殖，亦會產生種子行有性生殖，布袋蓮在環境

適當下以走莖繁殖方式迅速繁衍，11~18 日即可繁殖一倍，主要受光照強

度及溫度影響，其次是水質之營養分；種子休眠期長，達 15 年，可度過

低溫等惡劣環境，因此不易一次完全清除遏止其蔓延。(高瑋蓮，2010)

圖 2.5 布袋蓮

9

3.槐葉蘋

水芙蓉為多年生漂浮性草本水生植物，槐葉蘋科(Salviniaceae)槐葉蘋

屬(Salvinia)，學名為Salvinia molesta D. S. Mitchell，英文名為 Floating Moss。

(認識植物)

人厭槐葉蘋為多年生水生蕨類植物，原產南美洲，為一雜交種，現已

歸化至世界各地。植株飄浮水面，無根。葉三片輪生於節上，2 片浮於水

面，卵狀長橢圓形，表面密生小突起，另 1 枚變態葉懸垂於水中，可長達

十餘公分，形似鬚根。(認識植物)

孢子囊著生於葉背基部，呈葡萄狀。人厭槐葉蘋的 2 枚浮水葉，卵

形或橢圓形，像張開的蚌殼，長 2~3 公分，寬約 2 公分，排成二列類似

槐葉而得名。葉面密生細毛，有四根白毛，但是毛尖端卻相連，並有小黑

點存在，所以仔細看葉面，會有很多黑點。在放大鏡下可看見 4 根分叉毛

狀物，連接成像打蛋器般的突起。人厭槐葉蘋帄均 2~3 天日就可以增加

一倍的族群數量，對魚池的生態系統勢必造成影響，特別是影響水底內部

空氣的交換，因而使得魚類因缺氧而大量死亡，在水域生態河流系統中，

經常被視為水體優養化生態殺手。(認識植物)

圖 2.6 槐葉蘋

http://kplant.biodiv.tw/%E4%BA%BA%E5%8E%AD%E6%A7%90%E8%91%89%E8%98%8B/%E6%89%93%E8%9B%8B%E5%99%A8%E8%88%AC%E7%9A%84%E7%AA%81%E8%B5%B7.htm

10

三、實驗設備與方法

3.1 研究方法

崑山野溪的進流水是利用校園內經由活性污泥系統處理後之中水，並

在崑山野溪中培養浮水性水生植物，水芙蓉、布袋蓮及槐葉蘋分區生長，

野溪第一區有效面積為 59m2、第二區為 113m2、第三區為 161m2、第四區

為 222m2，各區的水質每週分析一次，並在 2013 年 12 月時，在第四區設

置七道卵石牆，以及浮萍來過濾前幾區之水質並分析，且將第四區設置卵

石牆前後的 SS 及 COD 數據作為比較並探討，將總氮與總磷之數據進行春

季與冬季之比較，並探討其數據變化。

圖 3.1 崑山野溪全貌

11

圖 3.2 的示意圖為崑山野溪各分區水生植物的分布圖，皆以混合生長的方

式來種植水生植物，並計算出各區在不同流量時的水力停留時間，60m3/d

時，第一區至第四區水力停留時間分別為:16hr、28hr、28hr、52hr，100m3/d

時，第一區至第四區水力停留時間分別為:10hr、17hr、17hr、31hr，120m3/d

時，第一區至第四區水力停留時間分別為:8hr、13hr、13hr、24hr。

圖 3.2 崑山野溪及流量示意圖

圖 3.3 為進流水，進行水質分析時，由污水廠接管線到崑山野溪做為野溪

進流水

圖 3.3 進流水

12

圖 3.4 為野溪第一區，由水芙蓉及布袋蓮混合生長，布袋蓮還在培養階段，

所以數量較少

圖 3.4 崑山野溪第一區

圖 3.5 為野溪第二區，第二區是水芙蓉與槐葉蘋混合生長，到了春季的時

候，水芙蓉有非常嚴重的蟲害，必頇每周進行採收撈掉，才不至於腐爛

造成水質變差

圖 3.5 崑山野溪第二區

13

圖 3.6 為野溪第三區，第三區也是水芙蓉與槐葉蘋混和生長，到了春季的

時候，水芙蓉有非常嚴重的蟲害，必頇每周進行採收撈掉，才不至於腐

爛造成水質變差

圖 3.6 崑山野溪第三區

圖 3.7 及圖 3.8 為野溪第四區及第五區，築了 7 道的卵石牆，並讓卵石來

過濾第三區的水質，此區的水明顯非常的透徹，清可見底

圖 3.7 崑山野溪第四區圖 3.8 崑山野溪第五區

14

3.2 實驗分析項目與方法

1.SS 懸浮固體物

圖 3.9 懸浮固體物實驗流程圖

必頇用真空過濾器來進行實驗

濾紙用二段水清洗後放入烘箱烘乾 2 小時

再秤其濾紙前重

之後清洗真空過濾器

把濾紙放上，再分別以過濾水樣後

烘乾 2 小時後來秤得後重

即可得到此區域之懸浮固體物

15

2.密閉式重鉻酸鉀迴流法，檢測化學需氧量

圖 3.10 密閉式重鉻酸鉀迴流法檢測化學需氧量實驗流程圖

必頇將消化試劑及重鉻酸鉀加到試管中

栓蓋並均勻混合

冷卻後加入待測水樣 2.5ml

空白及標定皆加入二段水 2.5ml

以加熱器 150 度加熱 2 小時

待冷卻後加入菲羅琳後用硫酸亞鐵銨滴定終點

並計算水樣之 COD 值

16

3.硝酸鹽氮 NO3--N

測試範圍：0.10-25.0mg/L NO3-- N(0.4-22.1mg/L NO3

- N)50-mm cel

圖 3.11 硝酸鹽氮實驗流程圖

取一空試管加入 4m NO3-1 試劑有蓋空圓管中

加入 0.5ml 待側水樣

立即加入 0.5ml NO3-2 試劑後混合均勻

按下計時器,計時 10 分鐘

將待測溶液倒入石英槽中

插入方法選擇條碼,儀器將自動顯示測定項目

將石英槽至於矩形測試槽中,數據將自動顯示

17

4.亞硝酸鹽氮 NO2--N

測試範圍：0.02-1.00mg/l NO2--N (0.07-3.28mg/l NO2

-) 10-mm cell

圖 3.12 亞硝酸鹽氮實驗流程圖

取一空試管加入 5ml 待測水樣

加入一勺(藍)NO2-1 試劑

用力振盪並使固體完全溶解

調整水樣之 pH 值在 2.0-2.5 之間

按下計時器，計時 10 分鐘

將待測溶液到入石英槽中



18

5.氨氮 NH4+-N

測試範圍：0.05-3.00mg/L NH4+-N(0.06-3.68mg/L NH4

+-N)10-mm cel

圖 3.13 氨氮實驗流程圖

取一空試管加入 5ml 待側水樣

加入 0.6ml NH4-1B 試劑並混合均勻

加入一勺(藍) NH4-2B 試劑

用力振盪並使固體完全溶解


滴入四滴 NH4-3B 試劑後混合均勻

計時 5 分鐘後,將待測溶液倒入石英槽中



19

6 總氮

測試範圍：0.5-15.0mg/L

圖 3.14 總氮實驗流程圖

加入 10mL 待測水樣至有蓋空圓管中

加入一勺(藍)N-1K 試劑

加入 6 滴 N-2K 試劑,旋緊蓋子後混合均勻

將試管至於加熱器,在 120oC(100oC)下加熱一小時

待反應結束後取出試管置於試管架上冷卻

取一反應試管加入 1ml 以消化加熱水樣(注意：此時不要混合)

加入 1ml N-3K 試劑旋緊蓋子後振盪混合


將試管插入圖形待測槽中數據將自動顯示

20

7.正磷酸鹽 PO43-

-P

測試範圍：0.05-5.00mg/L PO3-4 – P(0.20-15.3mg/L PO3-

4 – P)10-mm cel

圖 3.15 正磷酸鹽實驗流程圖

調整水樣 pH 值在 0-10 之間

取一空試管加入 5ml 待側水樣

加入 5 滴 P-1A 試劑

加入一勺(藍)P-2A 試劑

搖晃均勻並使固體完全溶解


將待測溶液倒入石英槽中



21

8.總磷酸鹽

測試範圍：0.05-5.00mg/L PO3-4 - P

圖 3.16 總磷酸鹽實驗流程圖

調整水樣 pH 值在 0-10 之間

若有需要逐低加入硫酸調正 pH 值至適當範圍

加入 5ml 待測水樣

按壓一次(綠)P-1K 試劑,旋緊蓋子並振盪混合

將試管至於加熱器,在 120oC(100oC)下加熱半小時

待反應結束後取出試管架上冷卻

加入 5 滴 P-2K 試劑後混合帄均

按壓一次(藍)P-3K 試劑,旋緊蓋子並振盪混合

搖晃均勻並使用固體完全溶解


將試管插入圖形待測槽中數據將自動顯示

22

3.3 研究儀器及設備

圖 3.17 攜帶式水質監測儀

圖 3.18 電子分析天帄

23

圖 3.19 定時定溫加熱反應器

圖 3.20 微電腦水質分析儀

24

圖 3.21 自動滴定管

圖 3.22 精密熱風循環烘箱

25

圖 3.23 濾紙及試管

圖 3.24 真空過濾設備

26

四、結果與討論

4.1 中水水質淨化成果

由表 4.1 和表 4.2 來做為冬季及春季的比較，溶氧在第四區時都維持著穩

定數值，酸鹼度在春季則比冬季偏酸，總氮及總磷的去除率都有明顯的成

效

表 4.1 冬季中水水質淨化成果(2013/11/8~2014/1/22)

表 4.2 春季中水水質淨化成果(2014/2/6~2014/4/14)

27

由圖 4.1 顯示，自從設置卵石牆後，經過再次過濾後，水中懸浮固體物由

6.5mg/L 降為 2.1mg/L。

由圖 4.2 得知，自從設置卵石牆後，經過再次過濾後，數值由 33.2mg/L 降

為 13.6mg/L。

圖4.1設置卵石過濾牆前後之水質比較_SS

圖 4.2 設置卵石過濾牆前後之水質比較_COD

28

圖 4.3 顯示，進流水流量為 60(m3/d)2013/11/8~2013/12/12，在 60(m3/d)的

SS 進流水 25.7mg/L、第一區 5.4mg/L，VAG 為 2.0 mg/L、第二區 1.3mg/L，

VAG 為 1.3 mg/L、第三區 1.7mg/L，VAG 為 1.7 mg/L、第四區 6.5mg/L，

VAG 為 6.5mg/L。

進流水流量為 100(m3/d)2013/12/19~2014/2/18，在 100(m3/d)的 SS 進流水

5.6mg/L、第一區 2.2mg/L，VAG 為 2.2 mg/L、第二區 1.8mg/L，VAG 為

1.8 mg/L、第三區 1.4mg/L，VAG 為 1.4mg/L、第四區 1.5mg/L，VAG 為

1.5mg/L。

進流水流量為 120(m3/d)2014/2/24~2014/4/14，在 120(m3/d)的 SS 進流水

11.3mg/L、第一區 3.6mg/L，VAG 為 3.6mg/L、第二區 2.0mg/L，VAG 為

2.0mg/L、第三區 3.0mg/L，VAG 為 3.0mg/L、第四區 3.1mg/L，VAG 為

3.1mg/L。

各流量最低 VAG

60(m3/d)為第二區 1.3mg/L，VAG 為 1.3mg/L。

100(m3/d)為第三區 1.4mg/L，VAG 為 1.4mg/L。

120(m3/d)為第二區 2.0mg/L，VAG 為 2.0mg/L。

圖4.3不同進流水流量下的水質-SS

5.4

2.0 1.3 1.7

6.5 5.6

2.2 1.8 1.4 1.5

15.1

2.9 2.4 2.4 2.7

1.0

3.0

5.0

7.0

9.0

11.0

13.0

15.0

原水 1區 2區 3區 4區

SS

(mg/L

)

採樣點

60(m3/d)

100(m3/d)

120(m3/d)

29

圖 4.4 顯示，進流水流量為 60(m3/d)2013/11/8~2013/12/12，在 60(m3/d)的

COD進流水25.7mg/L、第一區21.3mg/L，RSD為 27.1%、第二區21.3mg/L，

RSD 為 28.1%、第三區 23.0mg/L，RSD 為 43.6%、第四區 33.2mg/L，RSD

為 73.8%。

進流水流量為 100(m3/d)2013/12/19~2014/2/18，在 100(m3/d)的 COD 進流水

31.8mg/L、第一區 20.0mg/L，RSD 為 47.0%、第二區 17.6mg/L，RSD 為

48.9%、第三區 13.7mg/L，RSD 為 30.5%、第四區 13.2mg/L，RSD 為 72.7%。

進流水流量為 120(m3/d)2014/2/24~2014/4/14，在 120(m3/d)的 COD 進流水

26.3mg/L、第一區 20.0mg/L，RSD 為 43.7%、第二區 17.3mg/L，RSD 為

41.4%、第三區 13.7mg/L，RSD 為 42.9%、第四區 12.2mg/L，RSD 為 49.3%。

各流量最低回收率

60(m3/d)為第一區 21.3mg/L，RSD 為 27.1%。

100(m3/d)為第三區 13.7mg/L，RSD 為 30.5%。

120(m3/d)為第二區 17.3mg/L，RSD 為 41.4%。

圖4.4不同進流水流量下的水質-COD

30

由圖 4.5 顯示，冬季帄均溫度為 19.5oC，總氮進流水 40.2mg/L、第一區

30.3mg/L，累積去除率 24.6%、第二區 31.6mg/L，累積去除率 21.5%、第

三區 29.1mg/L，累積去除率 27.6%、第四區 26.3mg/L，經由前三區淨化水

質到了第四區累積去除率 34.6%。

春季帄均溫度為 21.6 oC，總氮進流水 32.6mg/L、第一區 29.4mg/L，累積

去除率 9.8%、第二區 28.0mg/L，累積去除率 13.9%、第三區 24.5mg/L，

累積去除率 24.9%、第四區 21.6mg/L，經由前三區淨化水質到了第四區累

績去除率 33.5%。

由圖 4.5 得知，總氮濃度在春季比冬季有稍微降低一些，不過去除效率是

相對差不多的。

圖 4.5 不同季節下之水質淨化結果比較-TN

31

由圖 4.6 顯示，表示冬季帄均溫度為 19.5oC，總磷進流水 6.9mg/L、第一

區 4.7mg/L，累積去除率 32.6%、第二區 4.5mg/L，累積去除率 35.2%、第

三區 4.1mg/L，累積去除率 40.6%、第四區 4.0mg/L，經由前三區淨化水質

到了第四區累積去除率 42%。

春季帄均溫度為 21.6 oC，總磷進流水 5.6mg/L、第一區 3.9mg/L，累積去

除率 29.9%、第二區 3.6mg/L，累積去除率 36%、第三區 3.3mg/L，經由前

三區淨化水質到了第四區累積去除率 41.1%、第四區 3.1mg/L，經由前三

區淨化水質到了第四區累積去除率 45%。

由圖 4.6 得知，總磷濃度在春季有比冬季明顯降低許多，但去除效率這兩

季都相當不錯，都有超過 40%以上，效果顯著。

圖 4.6 不同季節下之水質淨化結果比較-TP

32

由圖 4.7 顯示，進流水流量為 60(m3/d)2013/11/8~2013/12/12，在 60(m3/d)

的總氮進流水 43.5mg/L、第一區 30.1mg/L，累積去除率 30.7%、第二區

31.4mg/L，累積去除率 27.8%、第三區 28.4mg/L，累積去除率 34.7%、第

四區 24.3mg/L，累積去除率 44.3%。

進流水流量為 100(m3/d)2013/12/19~2014/2/18，在 100(m3/d)的總氮進流水

33.9mg/L、第一區 30.4mg/L，累積去除率 10.3%、第二區 31.0mg/L，累積

去除率 8.5%、第三區 28.0mg/L，累積去除率 17.3%、第四區 25.5mg/L，

累積去除率 24.9%。

進流水流量為 120(m3/d)2014/2/24~2014/4/14，在 120(m3/d)的總氮進流水

31.3mg/L、第一區 26.1mg/L，累積去除率 16.6%、第二區 24.5mg/L，累積

去除率 21.8%、第三區 21.8mg/L，累積去除率 30.4%、第四區 19.3mg/L，


由圖 4.7 得知，進流水流量從 60m3/d 到後來變為 120m3/d，由此可見，濃

度並沒有因為流量高而變高，反而是降低了，表示著我們校內汙水廠處裡

汙水的能力變得更好了。

圖4.7不同進流水流量下之水質淨化結果比較-TN

19.0

24.0

29.0

34.0

39.0

44.0

進流水 1區 2區 3區 4區

TN

(mg/L

)

採樣點

60(m3/d)

100(m3/d)

120(m3/d)

33


的總磷進流水9.6mg/L、第一區5.2mg/L，累積去除率46.2%、第二區5.0mg/L，

累積去除率 48.3%、第三區 4.5mg/L，累積去除率 53.3%、第四區 3.9mg/L，


進流水流量為 100(m3/d)2013/12/19~2014/2/18，在 100(m3/d)的總磷進流水

5.6mg/L、第一區 4.1mg/L，累積去除率 26.3%、第二區 3.9mg/L，累積去

除率 30.9%、第三區 3.5mg/L，累積去除率 37.0%、第四區 3.8mg/L，累積

去除率 31.9%。

進流水流量為 120(m3/d)2014/2/24~2014/4/14，在 120(m3/d)的總磷進流水

4.2mg/L、第一區 3.7mg/L，累積去除率 12.9%、第二區 3.5mg/L，累積去

除率 17.2%、第三區 3.4mg/L，累積去除率 18.9%、第四區 3.1 mg/L，累

積去除率 25.7%。

由圖 4.8 得知，進流水流量從 60m3/d 到後來變為 120m3/d，由此可見，濃

度也跟總氮效果一樣，沒有因為處理流量高而變高，反而都是降低。

圖4.8不同進流水流量下之水質淨化結果比較-TP

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

10.0


TP

(mg/L

)

採樣點

60(m3/d)

100(m3/d)

120(m3/d)

34


的硝酸鹽氮進流水 28.6mg/L、第一區 25.3mg/L、第二區 21.1mg/L、第三

區 18.7mg/L、第四區 17.9mg/L。

進流水流量為 100(m3/d)2013/12/19~2014/2/18，在 100(m3/d)的硝酸鹽氮進

流水 22.4mg/L、第一區 23.7mg/L、第二區 23.4mg/L、第三區 22.1mg/L、

第四區 20.0mg/L。

進流水流量為 120(m3/d)2014/2/24~2014/4/14，在 120(m3/d)的硝酸鹽氮進流

水 21.1mg/L、第一區 17.3mg/L、第二區 16.6mg/L、第三區 15.0mg/L、第

四區 14.4mg/L。

圖4.9不同進流水流量下的水質淨化結果比較-硝酸鹽氮

14.0

16.0

18.0

20.0

22.0

24.0

26.0

28.0

30.0


NO

3- -

N(m

g/L

)

採樣點

60(m3/d)

100(m3/d)

120(m3/d)

35


的亞硝酸鹽氮進流水 0.1mg/L、第一區 0.4mg/L、第二區 0.4mg/L、第三區

0.3mg/L、第四區 0.4mg/L。

進流水流量為 100(m3/d)2013/12/19~2014/2/18，在 100(m3/d)的亞硝酸鹽氮

進流水 0.1mg/L、第一區 0.3mg/L、第二區 0.3mg/L、第三區 0.2mg/L、第

四區 0.4mg/L。

進流水流量為 120(m3/d)2014/2/24~2014/4/14，在 120(m3/d)的亞硝酸鹽氮進

流水 0.1mg/L、第一區 0.2mg/L、第二區 0.3mg/L、第三區 0.3mg/L、第四

區 0.4mg/L。

圖4.10不同進流水流量下的水質淨化結果比較-亞硝酸鹽氮

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5


NO

2- -

N(m

g/L

)

採樣點

60(m3/d)

100(m3/d)

120(m3/d)

36


的氨氮進流水 6.1mg/L、第一區 2.4mg/L、第二區 2.1mg/L、第三區 1.7mg/L、

第四區 0.9mg/L。

進流水流量為 100(m3/d)2013/12/19~2014/2/18，在 100(m3/d)的氨氮進流水

2.6mg/L、第一區 1.4mg/L、第二區 3.0mg/L、第三區 3.0mg/L、第四區

0.9mg/L。

進流水流量為 120(m3/d)2014/2/24~2014/4/14，在 120(m3/d)的氨氮進流水


1.1mg/L。

圖4.11不同進流水流量下的水質淨化結果比較-氨氮

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0


NH

4+ -

N(m

g/L

)

採樣點

60(m3/d)

100(m3/d)

120(m3/d)

37


的正磷酸鹽進流水 6.1mg/L、第一區 5.2mg/L、第二區 5.2mg/L、第三區

4.4mg/L、第四區 3.7mg/L。

進流水流量為 100(m3/d)2013/12/19~2014/2/18，在 100(m3/d)的正磷酸鹽進

流水 3.8mg/L、第一區 4.1mg/L、第二區 3.9mg/L、第三區 3.7mg/L、第四

區 3.5mg/L。

進流水流量為 120(m3/d)2014/2/24~2014/4/14，在 120(m3/d)的正磷酸鹽流水


3.1mg/L。

圖4.12不同進流水流量下的水質淨化結果比較-正磷酸鹽

3.0

4.0

5.0

6.0


PO

43-

-P(m

g/L

)

採樣點

60(m3/d)

100(m3/d)

120(m3/d)

38

4.2 校園中水淨化之應用

圖 4.13 及圖 4.14 為淨化後的中水應用在校園的灑水及噴水池的應用，不

但能節省許多水資源，也能美化校園

圖 4.13 中水淨化後應用於校園操場草皮的維護及灑水

圖 4.14 校園噴水池的使用

39

圖 4.15 及圖 4.16 為中水淨化後應用於崑山湖景觀維護，將野溪淨化後的

中水抽到崑山湖貯存，崑山湖水質改善了許多，校園的景觀也美麗許多，

許多外賓讚賞不已

圖 4.15 中水淨化後應用於崑山湖景觀維護

圖 4.16 中水淨化後應於崑山湖景觀維護

40

圖 4.17 及圖 4.18 為我們將淨化後之中水，利用在校園花草的澆灌，不會

因為枯水及限水期所限制，以致校園植物能夠生長得如此漂亮，也讓校園

中的景觀池美化了起來

圖 4.17 中水淨化後應用於崑校園花草之澆灌

圖 4.18 中水淨化後應用於校園景觀池

41

五、結論

1. SS:放置卵石前與後的比較，淨化渠道設置卵石過濾牆後，水質淨化效

果明顯改善，水中懸浮固體物由 6.5mg/L 降為 2.1mg/L。

2. COD:淨化渠道設置卵石過濾牆後，水質淨化效果明顯改善，數值由

33.2mg/L 降為 13.6mg/L。

3. DO:長期監測結果顯示水中溶氧維持穩定的數值(5.8mg/L)，此環境適

合魚類棲息生長，所以第 4 區裡有著許多的魚類。

4. 冬季進流水的總氮為 40.2 mg/L，經淨化後到了第四區的出流水總氮已

降為 26.3 mg/L，進流水的總磷為 6.9mg/L，經淨化後到了第四區的出流水

總氮已降為 4.0mg/L，冬季時總氮與總磷之去除率分別為 34.6%及 42%。

5. 春季進流水的總氮為 32.6 mg/L，經淨化後到了第四區的出流水總氮已

降為 21.6 mg/L，進流水的總磷為 5.6mg/L，經淨化後到了第四區的出流水

總氮已降為 3.1mg/L，春季時總氮與總磷之去除率分別為 33.5%及 45%。

6. 總氮及總磷的累積去除率，當進流水流量由 60m3/d逐漸提高到 120m3/d

時，淨化渠道對於總氮及總磷的去除效果並沒有降低，可見本研究所設置

的中水淨化系統對於不同營養鹽負荷具有很強的適應能力。

42

參考文獻

[1] 高瑋蓮，“利用水生植物改善金門地區水質之最佳策略”，碩士論文，

環境工程學系，國立成功大學，2008。

[2] 李秋華，“利用水生植物淨化畜牧廢水之研究”，碩士論文，環境工程

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[3] 人工濕地污水處理技術，

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A/12%E6%9C%9F/subtitle/subject1.htm

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http://ecocenter.chna.edu.tw/ecodb/aquaticdb/Introduce.htm

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[7] 交通部中央氣象局，http://www.cwb.gov.tw/V7/forecast/
http://ecocenter.chna.edu.tw/ecodb/aquaticdb/Introduce.htmhttp://wetland.e-info.org.tw/index.php?option=com_bfquiz&view=bfquiz&catid=17&Itemid=45http://wetland.e-info.org.tw/index.php?option=com_bfquiz&view=bfquiz&catid=17&Itemid=45http://kplant.biodiv.tw/index.htmhttp://www.cwb.gov.tw/V7/forecast/

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