第三章. 礫間工法簡介
礫間接觸水質淨化乃為導引目標處理水體,流經填充礫石或人工濾材的處理槽,使污水與礫石(或人工濾材)表面的生物膜接觸反應,以達到水質淨化的目的。
依據國外應用經驗,礫間接觸氧化法可以分為兩類型,一類為礫間接觸氧化法,另一類為礫間接觸曝氣氧化法;上述兩者系統間之差別,最主要取決於處理流程中是否納入了曝氣設施,而在應用上之差別,則在於處理對象水質濃度的高低。以下就分別針對礫間接觸水質淨化之原理與應用來做說明:
依據國外應用經驗,礫間接觸氧化法可以分為兩類型,一類為礫間接觸氧化法,另一類為礫間接觸曝氣氧化法;上述兩者系統間之差別,最主要取決於處理流程中是否納入了曝氣設施,而在應用上之差別,則在於處理對象水質濃度的高低。以下就分別針對礫間接觸水質淨化之原理與應用來做說明:
(一)淨化原理
礫間接觸氧化法的淨水方式,可以分為污染物的去除以及污泥分解等兩項。
1、污染物的去除:
礫間接觸氧化槽當中,因為礫石之間存在許許多多大小不同的孔隙,當污水流經過這些孔隙時,水流因為受到礫石阻擋,而導致流速減緩,此時水中的懸浮物質會與礫石接觸,並在很短的孔隙距離內產生沈降;此外,礫石粗糙的表面,可提供許多微生物附著生長的環境,其具黏性的生物膜則主要功能就是負責將懸浮物質吸著,而其整體機制為水中溶解性的有機物,在流經礫石表面的生物膜時,被微生物攝取或利用,而達到固液體分離的效果,進而獲得水質淨化之目的。
2、污泥的分解:
由沈降、吸附及生物氧化,而從水中分離的污泥,將被阻擋留於礫石中進行生物分解,透過此分解方式可將污泥的有機成分,降低至原本的1/4以下。
礫間接觸氧化法的淨水方式,可以分為污染物的去除以及污泥分解等兩項。
1、污染物的去除:
礫間接觸氧化槽當中,因為礫石之間存在許許多多大小不同的孔隙,當污水流經過這些孔隙時,水流因為受到礫石阻擋,而導致流速減緩,此時水中的懸浮物質會與礫石接觸,並在很短的孔隙距離內產生沈降;此外,礫石粗糙的表面,可提供許多微生物附著生長的環境,其具黏性的生物膜則主要功能就是負責將懸浮物質吸著,而其整體機制為水中溶解性的有機物,在流經礫石表面的生物膜時,被微生物攝取或利用,而達到固液體分離的效果,進而獲得水質淨化之目的。
2、污泥的分解:
由沈降、吸附及生物氧化,而從水中分離的污泥,將被阻擋留於礫石中進行生物分解,透過此分解方式可將污泥的有機成分,降低至原本的1/4以下。
簡單的說,礫間接觸曝氣氧化法,就是在礫間接觸氧化槽底部鋪設曝氣管進行曝氣之工法,其淨化原理如礫間接觸氧化法淨化原理示意圖所示。
(二)淨化系統
一般礫間接觸氧化處理流程大致上為取水→沈砂(→曝氣)→接觸氧化→消泡→放流,而常用的礫間接觸氧化槽種類如下圖例所示:1、為基本應用型,構造簡單,所產生的污泥沈積於濾材孔隙之間。2、則為使污泥能夠適當儲留,因此在礫層下部設置污泥儲留槽,使礫層與污泥呈現分離狀態。3、則為使接觸材容易管理維護,將其礫石置於籃內而形成模組化單元組合。4、將礫石依粒徑排列,於底層填充粒徑約12~60mm之大型礫石,而上層則填充粒徑約8~12mm之特殊燒結球。
一般礫間接觸氧化處理流程大致上為取水→沈砂(→曝氣)→接觸氧化→消泡→放流,而常用的礫間接觸氧化槽種類如下圖例所示:1、為基本應用型,構造簡單,所產生的污泥沈積於濾材孔隙之間。2、則為使污泥能夠適當儲留,因此在礫層下部設置污泥儲留槽,使礫層與污泥呈現分離狀態。3、則為使接觸材容易管理維護,將其礫石置於籃內而形成模組化單元組合。4、將礫石依粒徑排列,於底層填充粒徑約12~60mm之大型礫石,而上層則填充粒徑約8~12mm之特殊燒結球。
礫間接觸曝氣氧化法就是將處理槽區分為曝氣部與非曝氣部,簡述如下:
1、曝氣部:因為經常性曝氣需提供足夠氧氣,可提升曝氣部微生物對有機物及氨氣之氧化速率。且污水可因曝氣而於礫石間充份的流動,使得礫石表面微生物與污水有更多接觸機會接觸機會,也因此增加污水淨化的效率。而擔任氧化分解有機物角色的微生物以及生物膜,會於曝氣部內大量繁殖增生,由於生物量多再加上曝氣的擾動,致使生物體(膜)易與礫石表面剝離,因此在曝氣部內,有機物被生物膜抓取吸收以及生物膜剝離等現象反覆發生。
2、非曝氣部:在曝氣部剝離之生物膜,因曝氣部維持長時間曝氣而無法於曝氣部內沈澱,因此會隨水流移動至非曝氣部,而這些生物膜或浮游性物質將於非曝氣部經接觸而沈澱。
綜合以上,在礫間接觸曝氣氧化槽內,藉由曝氣部與非曝氣部兩者的搭配,由曝氣部負責污染物之生物氧化分解,而非曝氣部則負責懸浮固體及生物污泥之接觸沉澱,共同維持良好之水質淨化效果。
1、曝氣部:因為經常性曝氣需提供足夠氧氣,可提升曝氣部微生物對有機物及氨氣之氧化速率。且污水可因曝氣而於礫石間充份的流動,使得礫石表面微生物與污水有更多接觸機會接觸機會,也因此增加污水淨化的效率。而擔任氧化分解有機物角色的微生物以及生物膜,會於曝氣部內大量繁殖增生,由於生物量多再加上曝氣的擾動,致使生物體(膜)易與礫石表面剝離,因此在曝氣部內,有機物被生物膜抓取吸收以及生物膜剝離等現象反覆發生。
2、非曝氣部:在曝氣部剝離之生物膜,因曝氣部維持長時間曝氣而無法於曝氣部內沈澱,因此會隨水流移動至非曝氣部,而這些生物膜或浮游性物質將於非曝氣部經接觸而沈澱。
綜合以上,在礫間接觸曝氣氧化槽內,藉由曝氣部與非曝氣部兩者的搭配,由曝氣部負責污染物之生物氧化分解,而非曝氣部則負責懸浮固體及生物污泥之接觸沉澱,共同維持良好之水質淨化效果。
(資料來源:環保署水質保護網)
第四章. 高雄市應用實例
近年來,高雄市政府在轄區列管的各大河川整治上,也投注相當多的資源與心力,期盼能改善水環境,營造親水宜居的藍帶目標,其中與水質淨化相關工程的列舉如下:
(一)阿公店溪水質改善與環境營造工程
阿公店溪為貫穿岡山地區重要河川,因為受限於上游阿公店水庫蓄水限制,致使基流量不足,再加上岡山地區污水下水道系統尚未建置,民生污水及工業廢水均經由雨水下水道排入阿公店溪,使得阿公店溪水質持續處於嚴重污染的狀態。另外,阿公店溪流經岡山區中心地帶,但因沿線河岸環境雜亂、穿透性不佳,致使過去民眾親近河川的意願均不高。
因此市府水利局為有效整治阿公店溪,研擬短中長程整治計畫,經積極爭取後,內政部營建署同意自102年度開辦岡山地區的污水下水道第一期工程(102年至109年);而第一階段水質改善工程部分,計畫範圍主要於聖森橋至河華橋段,其主要工項就是截流阿公店溪沿岸10處主要污水箱涵的民生污水,並藉由污水管線輸送至河堤公園之礫間淨化場,以進行水質淨化處理(設計處理水量為8,000噸/日),完成後再行排放回阿公店溪。
(一)阿公店溪水質改善與環境營造工程
阿公店溪為貫穿岡山地區重要河川,因為受限於上游阿公店水庫蓄水限制,致使基流量不足,再加上岡山地區污水下水道系統尚未建置,民生污水及工業廢水均經由雨水下水道排入阿公店溪,使得阿公店溪水質持續處於嚴重污染的狀態。另外,阿公店溪流經岡山區中心地帶,但因沿線河岸環境雜亂、穿透性不佳,致使過去民眾親近河川的意願均不高。
因此市府水利局為有效整治阿公店溪,研擬短中長程整治計畫,經積極爭取後,內政部營建署同意自102年度開辦岡山地區的污水下水道第一期工程(102年至109年);而第一階段水質改善工程部分,計畫範圍主要於聖森橋至河華橋段,其主要工項就是截流阿公店溪沿岸10處主要污水箱涵的民生污水,並藉由污水管線輸送至河堤公園之礫間淨化場,以進行水質淨化處理(設計處理水量為8,000噸/日),完成後再行排放回阿公店溪。
(二)鳳山圳滯洪池水質淨化場
為改善鳳山溪上游水質污染情形,市府水利局向中央積極爭取補助,辦理鳳山圳及坔埔排水水質改善工程,計畫於107年1月底開工,預計於同年12月完工,屆時可補助潔淨水源活化周邊水域環境,重塑河川生態,大幅改善鳳山溪上游水質。
鳳山溪沿線目前已完成18處污水截流設施,藉由管線輸送至鳳山溪污水處理廠處理,使鳳山溪中下游河段水質改善至中度污染,目前僅剩上游鳳山圳及坔埔排水河段,水質因受到工業區群聚排放污染物影響,目前仍然是嚴重污染的情況。
為解決上游污染問題,達成全流域無嚴重污染目標,市府水利局規劃「鳳山圳滯洪池水質淨化場」,及「坔埔排水水質淨化工程」,藉由新設攔水設施,每日截流1.4萬立方公尺鳳山圳污水,輸送至鳳山溪污水處理廠處理,並利用鳳山圳滯洪池周邊綠地設置礫間水質淨化場,設計每日可處理7,500立方公尺以上的坔埔排水汙水後,回放至滯洪池及鳳山圳作為潔淨水源,以活化水域環境及生態,期望能大幅改善鳳山溪上游的水質污染問題。
為改善鳳山溪上游水質污染情形,市府水利局向中央積極爭取補助,辦理鳳山圳及坔埔排水水質改善工程,計畫於107年1月底開工,預計於同年12月完工,屆時可補助潔淨水源活化周邊水域環境,重塑河川生態,大幅改善鳳山溪上游水質。
鳳山溪沿線目前已完成18處污水截流設施,藉由管線輸送至鳳山溪污水處理廠處理,使鳳山溪中下游河段水質改善至中度污染,目前僅剩上游鳳山圳及坔埔排水河段,水質因受到工業區群聚排放污染物影響,目前仍然是嚴重污染的情況。
為解決上游污染問題,達成全流域無嚴重污染目標,市府水利局規劃「鳳山圳滯洪池水質淨化場」,及「坔埔排水水質淨化工程」,藉由新設攔水設施,每日截流1.4萬立方公尺鳳山圳污水,輸送至鳳山溪污水處理廠處理,並利用鳳山圳滯洪池周邊綠地設置礫間水質淨化場,設計每日可處理7,500立方公尺以上的坔埔排水汙水後,回放至滯洪池及鳳山圳作為潔淨水源,以活化水域環境及生態,期望能大幅改善鳳山溪上游的水質污染問題。