現地處理

自91年河川污染整治年起,鑑於民眾對河川水質的高度要求及期望下,環保署補助地方政府開始在各污染水源附近、受污染的河川支流匯流處,建置礫間接觸、人工濕地、聚落式污水處理設施等河川水質淨化工程,透過污水與自然環境中的氧氣、土壤、微生物、植物交互作用,使水質淨化,削減排入河川的污染量,如圖1所示,以下就上述三種設施作詳細介紹:

圖1、現地處理的水質淨化作用及程序
圖1、現地處理的水質淨化作用及程序

一、礫間接觸

「礫間接觸」來自19世紀德國科學家穆勒,他曾將污水引入埋滿煤渣、石頭的坑中,讓微生物在煤渣與石頭的表面附著生長,以分解污水中的污染物;後來科學家將煤渣與石頭改成比較大的顆粒,讓水流通得比較快,用來處理大量的污染,稱為「礫間接觸」。一開始礫間處理的作法是引水進入礫石間停滯數小時後再排出,並讓水流通6日、第7日則把水排空,讓氧氣進入礫石間,稱為「間歇處理」。到了20世紀初期,為了提高處理量與效率,而直接將空氣送到礫間,免去了間歇斷水的時間。

礫間接觸在日本本來是社區或家庭污水的現地處理,後來發展成河川「在槽處理」,將礫間處理直接建置在水流緩慢的河道內,讓河水直接流過礫間處理。礫間接觸的成本比表面流人工濕地貴,但單位時間內可處理的污水量較大,且較不會滋生蚊蟲、臭味,可以在土地面積較小、污水處理需求量較高的地方採用。

國內知名礫間接觸廠址案例「桃園新勢公園礫間淨化工程」(如圖2),整體工程包含污水截流及礫間淨化工程兩部分,污水處理流程可分成取水設施、前處理及進流設施、礫間接觸曝氣氧化設施、放流及污泥貯存設施。

圖2、老街溪新勢公園礫間接觸曝氣氧化工程與截流工程

二、人工濕地

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,也是較早且較普遍使用的方法,有「最美麗的污水處理廠」之稱。

表面流人工濕地栽種許多耐污染的挺水性水生植物,植物的莖和葉貫穿水面、暴露於空氣中,根部則深入濕地底層的土壤中,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。表面流人工濕地處理污水的流程,一般是:

  • 沉澱池,污水中大部分的懸浮顆粒在此凝聚沉澱;
  • 大面積的開放水域,藉著開闊的水域,和耐污染的挺水性水生植物,使空氣中的氧氣藉由空氣對流和植物通透作用進入濕地底層,由附著於土壤內的微生物分解污染物;
  • 生態景觀池,以水生植物營造適合生物的棲地,吸引動物造訪。

國內知名人工濕地廠址案例「桃園市大漢溪大嵙崁人工濕地」(如圖3),其截取大溪鎮埔頂大排10,000公噸/日的生活污水至下方沉澱池,經過沉澱處理後的污水,再進入人工濕地。

人工濕地系統,包含了第一密植區、開放水域、第二密植區及生態池。

第一密植區,以種植耐污性的水生植物如天藍鳳眼蓮,形成高覆蓋度環境的處理單元,由水生植物的葉面、根系及土壤內微生物進行淨化作用,以去除水中污染物以進行第一階段的水質淨化;開放水域,以物理性地沉降,及生物性的耗氧消化為主,因此其具有含硝化菌轉化硝酸鹽類之功能;第二密植區,營造脫氮菌生長所需之無氧環境,使經開放水面區硝化菌轉化之硝酸鹽再轉化為氮氣;生態池,種植鳶尾、水金針、臺灣萍蓬草、苦草及睡蓮,水質經各池自然淨化後排放至大漢溪。處理流程圖如下:

圖3、桃園市大漢溪大嵙崁人工濕地

三、聚落式污水處理設施

有別於污水集中處理之生活污水處理系統,聚落式污水處理系統不似集中處理需要複雜的污水下水道系統,因而不需要很多的抽水站及分支管網,處理技術可以厭氧或好氧處理。聚落式污水處理系統的優點,除了讓居民接受較低的負擔外,也具有下列好處:

  • 有良好管理及設計的現地處理,可提供較集中式污水處理廠低的價格,但有相同污染去除效率
  • 處理後的排放水,排放至土壤可協助地下水補注(藉由土壤滲濾非直接注入含水層)。
  • 本處理系統可基於社區特性而設置,避免如集中式污水處理廠處理所需的前期投資資本。
  • 可彈性選擇適合的處理技術,以達到土地合理使用之目的。

以宜蘭縣南方澳漁港區聚落式污水處理設施設置工程為例(如圖4),處理流程包含、污水收集管線、抽水井、聚落式污水處理設施等,設計每日處理南方澳漁港區生活污水800公噸,削減每日96公斤的BOD污染量。

圖4、南方澳漁港區聚落式污水處理設施設置工程