TWI383961B - 用於處理含鹽污水之人工溼地 - Google Patents

Description

用於處理含鹽污水之人工溼地

本創作係關於一種人工溼地，特別是關於可有效處理含鹽污水之人工溼地。

人工溼地是由人工建造的一種獨特的「土壤－植物－微生物」生態系統，即為運用模擬天然環境下的窪地地層中內含土壤或砂石基材、水生植物、微生物及其他棲息動物所構成之生態環境，將污染同化及異化轉換，兼備物理機制〔例如：沉澱、過濾及吸附作用〕、化學機制〔例如：氧化還原、吸附、離子交換及錯合反應〕及生物機制〔例如：生物的同化吸收、礦化分解及植物的同化吸收作用〕，具有不需機械設備及能源輸入、技術層次低、操作維護需求低，亦可提供生態保育及天然景觀等優點。

人工溼地之設計差異主要在於污水類型、水流負荷、滲濾介質、滯水深度和時間、水流路徑的控制、植物類型的選擇及經營管理模式等，因而有多種不同類型之人工溼地。舉例而言，根據水流路徑的設計可分為自由表面水流式人工溼地系統及地下水流式人工溼地系統；根據水流方向的設計可分為水平流式人工溼地系統及垂直流式人工溼地系統。

習知人工溼地，如中國專利公開第1686868號之「垂直流－表面流複合人工溼地處理生活污水方法」，係將生活污水先經由該人工溼地之一沉澱池去除顆粒較大的懸浮物 ，接著進入前後串聯的一垂直流濾池及一表面流濾池經過滲濾處理，以便藉由各該濾池中所填充之填料〔例如：粗砂、煤灰渣、高爐渣等〕及水生與花卉植物去除所進流之生活污水中的有機物，且降低其氮含量。再者，中國專利公開第1792885號之「沸石與石灰石人工溼地處理城市污水處理廠出水技術」係採用垂直複合流人工溼地，以沸石及石灰石為填料，以美人蕉、象草、菖蒲及筊草為植物床，進行城市污水處理廠出水之再處理。又，中國專利公開第1868926號之「污水複合人工溼地生態處理方法及其系統」，該系統每日可處理生化需氧量大於300mg/L之污水5000立方公尺，該污水係先經過攔污柵及沉澱池初步去除懸浮物，再經由一調節水解池吸附水中有機物和重金屬，且調節水量和均化水質，最後藉由數個具有填料的養殖溼地去除污水中化學及生化需氧量、微生物、懸浮固體物，並且硝化污水中的氨氮。

然而，現有的人工溼地皆是用於處理不含鹽或含鹽量相當低的污水，尚未有成功處理高含鹽量之污水〔如水產養殖出流污水〕的人工溼地，因為污水中之含鹽量常是造成人工溼地生態系中之生物無法存活的原因，進而使人工溼地之操作失敗。

為改善前述習知人工溼地具有無法處理含鹽污水等缺點，本發明係提供一種用於處理含鹽污水之人工溼地，以有效且穩定處理含鹽污水，為其主要之發明目的。

為達到前述發明目的，本發明所運用之技術手段及藉由該技術手段所能達到之功效包含有：一種用於處理含鹽污水之人工溼地，其包含一進流水調節區、一生物濾床區及一再處理區。該進流水調節區之一端設有一進流口，以供一含鹽污水經由該進流口進入該進流水調節區，該進流水調節區之另一端設有一集水部。該生物濾床區設有一第一濾池及一第二濾池，該第一濾池及該第二濾池中皆填充有填料且該第一濾池連通該第二濾池，該進流水調節區之集水部連通至該第一濾池，以供該含鹽污水進入該第一濾池。該第二濾池遠離該第一濾池之一側設有一溢流部。該再處理區鄰接於該第二濾池之溢流部，且該生物濾床區位於該進流水調節區及該再處理區之間，以供該含鹽污水由該生物濾床區之溢流部進入該再處理區。藉此，確實可穩定去除該含鹽污水中之污染物。

所述之用於處理含鹽污水之人工溼地的該第一濾池及該第二濾池中之填料可選自磚塊及混凝土塊等人工廢棄物或牡蠣殼等天然廢棄物；藉此，可於處理該含鹽污水時提供緩衝作用，且藉由廢棄物再利用可降低工程建造成本。

為了讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明確被了解，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

請參照第1圖所示，本發明第一實施例之用於處理含 鹽污水之人工溼地包含一進流水調節區1、一生物濾床區2及一再處理區3，以供一含鹽污水依序流經該進流調節區1、該生物濾床區2及該再處理區3，藉此降低該含鹽污水之有機物濃度、氮濃度及磷濃度。該進流水調節區1係面積為3000至3500平方公尺之水流渠道或蓄水塘，該進流水調節區1具有一最大深度為2.77公尺，且由深度0.53公尺至2.2公尺之間係形成一連續緩坡，使該進流水調節區1可提供約7000立方公尺之蓄水量。該進流水調節區1之一端設有一進流口11，以供該含鹽污水進入該進流水調節區1，同時該進流水調節區1之另一端設有一集水部12連通至該生物濾床區2，以供該含鹽污水後續進入該生物濾床區2。再者，該進流水調節區1中搭配種植雙穗雀稗、紅樹林、黃種、海芒果等耐鹽喬木；除植栽之外，因該進流水調節區1提供相當大之水體儲蓄容量，相對使該含鹽污水具有較長之停留時間，進而可使該含鹽污水中原本就存在之微生物〔如細菌、藻類及原生動物等〕可於該進流水調節區1中進行大量增殖，藉此，即可使該進流水調節區1中含有大量之微生物，且較佳係耐鹽的藻類，以增加該進流水調節區1中之生物作用。另外，該含鹽污水於該進流水調節區1中，可藉由重力作用初步沉澱去除其所具有較大粒徑之懸浮固體物，且因含鹽污水進流時於該進流水調節區1中產生間歇曝氣作用，可以加速該含鹽污水中有機物之降解及含氮化合物之硝化反應。

請參照第1至3圖所示，該生物濾床區2具有一第一 垂直流濾池21及一第二垂直流濾池22。該第一垂直流濾池21及該第二垂直流濾池22皆為表面積500平方公尺且深度2.2公尺之水池，二者之相異之處在於該第一垂直流濾池21中填充有由人工廢棄物所製成之人工填料211〔如孔隙率為0.5之磚塊及混凝土塊等建築廢棄物〕，而該第二垂直流濾池22中填充有天然廢棄物所製成之天然填料221〔如孔隙率為0.65之牡蠣殼等〕。再者，該進流水調節區1末端之集水部12係連接至該第一垂直流濾池21之上方的數個配水管212，各該配水管212較佳係呈等距間隔排列，以便該含鹽污水由該第一垂直流濾池21之上方進入該生物濾床區2，且各該配水管212較佳係設有數個支管〔未標示〕，以使該含鹽污水能夠均勻地灑入該第一垂直流濾池21。另外，該第一垂直濾池21及該第二垂直流濾池22之間設有一隔板23，且該隔板23於距離池底0.5公尺之處設有數個連通管231，二相鄰之該連通管231之間距係1公尺，且各該連通管231之孔徑係0.2公尺。藉此，該含鹽污水由該配水管212分流進入該第一垂直流濾池21後，即由該第一垂直流濾池21之上方部位沿縱向向下流動至該第一垂直流濾池21之下方部位，再經由該連通管231進入該第二垂直流濾池22，且該含鹽污水係由該第二垂直流濾池22之下方部位沿縱向向上流動。該第二垂直流濾池22遠離該第一垂直流濾池21之一側設有一溢流部222，該溢流部222與該第二垂直流濾池22之底部相距1.5公尺，以便該第二垂直流濾池22中之含鹽污水縱向向上流 動至該溢流部222而溢流至該再處理區3。其中，利用磚塊、混凝土塊及牡蠣殼作為濾池之填充基材，使該含鹽污水中之微生物可以因為這些材料具有表面粗糙之特性而容易附著生長，進而使該第一及第二垂直流濾池21、22中之填料211、221的表面形成生物膜；再者，磚塊、混凝土塊及牡蠣殼等係鹼性材料，其可中和生化反應過程中所產生之酸性，以於該第一及第二垂直流濾池21、22中提供一緩衝作用，且因磚塊、混凝土塊及牡蠣殼等之孔隙大，而使該第一及第二垂直流濾池21、22不易有阻塞之問題且保養容易；又，由於該填料211、221係人工及天然廢棄物回收之再利用，進而使本發明之人工溼地之建造成本相對較低。

請參照第1圖所示，該再處理區3連接該生物濾床區2，使該生物濾床區2位於該進流水調節區1及該再處理區3之間。該再處理區3較佳係由一規則草澤31及一不規則草澤32組成。該規則草澤31之一側連接於該第二垂直流濾池22之溢流部222，以便承接來自該生物濾床區2之含鹽污水，該規則草澤31係總面積為1500平方公尺且深度為2公尺之矩形水塘，且該規則草澤31中所栽種之數個植物群311係成間隔設置，即二相鄰之植物群311係間隔2公尺，以使該規則草澤31形成具有數條2公尺寬之隔離水道之草澤。再者，該規則草澤31中所栽種之植物群311可以選自蘆葦、鹹草及莞草，或以上植物之搭配組合。該不規則草澤32連接於該規則草澤31之另一側，且該規則 草澤31與該不規則草澤32之連接處係設有一溢流部312，使該規則草澤31中之含鹽污水較佳係以溢流方式進入該不規則草澤32，該不規則草澤32之總面積為2000平方公尺且深度為2公尺，且該不規則草澤32中所栽種之數個植物群321係成不規則的分部設置，再者，該不規則草澤32中所栽種之植物群321可以選自蘆葦、鹹草、莞草、雙穗雀稗及海茄苳，或以上植物之搭配組合。另外，該不規則草澤32遠離該規則草澤31之一側設有一出流口322，以供處理後之含鹽污水經由該出流口322流出本發明之用於處理含鹽污水之人工溼地。其中，可利用該再處理區3中之植物的吸收作用及植物根際之微生物的降解作用，減少該含鹽污水中之有機物含量，且含氮量亦可藉由各草澤底部之脫硝作用進一步降低。

請參照第4及5圖所示，本發明第二實施例之用於處理含鹽污水之人工溼地包含一進流水調節區1、一生物濾床區4及一再處理區3。其中該進流水調節區1及該再處理區3之整體結構相似於第一實施例，故不再贅述。另外，該生物濾床區4具有一第一水平流濾池41及一第二水平流濾池42。該第一水平流濾池41及該第二水平流濾池42皆為表面積1000平方公尺且深度2.2公尺之水池，二者之相異之處在於該第一水平流濾池41中之人工填料411係廢磚塊，該第二水平流濾池42中之天然填料421係牡蠣殼。再者，該第一水平流濾池41之一側係穿設有數個配水管412，各該配水管412係連通於該進流水調節區1末端之集 水部12且埋設於該人工填料411中，且該配水管412較佳係於該第一水平流濾池41之該側呈縱向等間隔排列，以便該含鹽污水由該第一水平流濾池41之一側進入該生物濾床區4，且該含鹽污水於該第一水平流濾池41中係以潛流之方式水平流動至一匯流道413，該匯流道413及該配水管412係分別位於該第一水平流濾池41之相對兩側。該第二水平流濾池42之相對兩側分別設有一進流道422及一出流道423，且該進流道422與該第一水平流濾池41之匯流道413位於同一側且相連通。該第一水平流濾池41及該第二水平流濾池42之間設有一隔板43，使該第二水平流濾池42除該進流道422以外之部位皆不連通該第一水平流濾池41。藉此，該含鹽污水可經由該匯流道413進入該第二水平流濾池42之進流道422；接著，該含鹽污水以水平潛流之方式自該進流道422流動至該出流道423。該第二水平流濾池42連接該再處理區3之規則草澤31的一側係設有一溢流部424，且該溢流部422連通該出流道423，該溢流部424與該第二水平流濾池42之底部相距1.5公尺，以便該第二水平流濾池42中之含鹽污水水平流動至該溢流部424後可溢流進入該再處理區3。

本發明用於處理含鹽污水之人工溼地於實際操作時的處理效率如下所述。以96年11月1日為例，針對該用於處理含鹽污水之人工溼地中之各部位的含鹽污水進行採樣分析。分析數據顯示該進流水調節區1、該生物濾床區2及4與該再處理區3中之含鹽污水的水溫係介於27℃至30 ℃之間，pH值係介於7.5至8.5之間，鹽度係介於20至25⁰ /₀₀ 之間。該含鹽污水的懸浮固體物〔SS〕初始濃度係151.60 mg/L，經過該進流水調節區1後，SS減少至86.00 mg/L，再流經該生物濾床區2之垂直流濾池21及22後，SS減少至33.80 mg/L，而該含鹽污水流出該再處理區3後之SS濃度係31.20 mg/L。以上數據顯示，當該含鹽污水經過第一實施例之用於處理含鹽污水之人工溼地的作用後，SS之去除率為79.42%，再者，總氮量由3.35 mg/L下降至2.45 mg/L〔去除率為27.06%〕，總磷量由1.13 mg/L下降至0.72 mg/L〔去除率為36.11%〕。另一方面，當該含鹽污水經過第二實施例之用於處理含鹽污水之人工溼地的作用後，SS之去除率為53.72%，總氮之去除率為54.42%，總磷之去除率為13.83%。由以上數據可知，含鹽污水經由本發明之用於處理含鹽污水之人工溼地處理後，不論是水體中的有機物、磷或氮，皆可達到相當好的去除效率，且所構築之人工溼地亦能長期維持正常操作。

如上所述，本發明利用該進流水調節區1、該生物濾床區2及4與該再處理區3所構成之人工溼地確實可以去除水體中之有機物等污染物，不會因進流水體中之鹽分而操作失敗，可正常運作且達到穩定的去除效率。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附 之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧進流水調節區

11‧‧‧進流口

12‧‧‧集水部

2‧‧‧生物濾床區

21‧‧‧第一垂直流濾池

211‧‧‧人工填料

212‧‧‧配水管

22‧‧‧第二垂直流濾池

221‧‧‧天然填料

222‧‧‧溢流部

23‧‧‧隔板

231‧‧‧連通管

3‧‧‧再處理區

31‧‧‧規則草澤

311‧‧‧植物群

312‧‧‧溢流部

32‧‧‧不規則草澤

321‧‧‧植物群

322‧‧‧出流口

4‧‧‧生物濾床區

41‧‧‧第一水平流濾池

411‧‧‧人工填料

412‧‧‧配水管

413‧‧‧匯流道

42‧‧‧第二水平流濾池

421‧‧‧天然填料

422‧‧‧進流道

423‧‧‧出流道

424‧‧‧溢流部

43‧‧‧隔板

第1圖：本發明第一實施例之用於處理含鹽污水之人工溼地之平面配置圖。

第2圖：本發明第一實施例之用於處理含鹽污水之人工溼地之一生物濾床區之俯視圖。

第3圖：本發明第一實施例之用於處理含鹽污水之人工溼地之生物濾床區之側面剖視圖。

第4圖：本發明第二實施例之用於處理含鹽污水之人工溼地之平面配置圖。

第5圖：本發明第二實施例之用於處理含鹽污水之人工溼地之一生物濾床區之俯視圖。

1‧‧‧進流水調節區

11‧‧‧進流口

12‧‧‧集水部

2‧‧‧生物濾床區

21‧‧‧第一垂直流濾池

211‧‧‧人工填料

212‧‧‧配水管

22‧‧‧第二垂直流濾池

221‧‧‧天然填料

222‧‧‧溢流部

23‧‧‧隔板

231‧‧‧連通管

3‧‧‧再處理區

31‧‧‧規則草澤

311‧‧‧植物群

312‧‧‧溢流部

32‧‧‧不規則草澤

321‧‧‧植物群

322‧‧‧出流口

Claims (13)

1. 一種用於處理含鹽污水之人工溼地，其包含：一進流水調節區，一端設有一進流口，以供一含鹽污水經由該進流口進入該進流水調節區，該進流水調節區之另一端設有一集水部；一生物濾床區，設有一第一濾池及一第二濾池，該第一濾池及該第二濾池中皆填充有填料，該第一濾池中填充有孔隙率為0.5之填料，該第二濾池中填充有孔隙率為0.65之填料，且該第一濾池連通該第二濾池，該進流水調節區之集水部連通至該第一濾池，以供該含鹽污水進入該第一濾池，該第二濾池遠離該第一濾池之一側設有一溢流部；及一再處理區，鄰接於該第二濾池之溢流部，且該生物濾床區位於該進流水調節區及該再處理區之間，以供該含鹽污水由該生物濾床區之溢流部進入該再處理區。
2. 依申請專利範圍第1項所述之用於處理含鹽污水之人工溼地，其中該第一濾池及該第二濾池皆為潛流式的垂直流濾池。
3. 依申請專利範圍第2項所述之用於處理含鹽污水之人工溼地，其中該第一濾池及該第二濾池之間設有一隔板，該隔板上穿設有數個連通管，以供該含鹽污水由該第一濾池進入該第二濾池。
4. 依申請專利範圍第3項所述之用於處理含鹽污水之人工溼地，其中該隔板上所穿設之連通管係靠近該生物濾 床區之底部。
5. 依申請專利範圍第4項所述之用於處理含鹽污水之人工溼地，其中各該連通管與該生物濾床區之底部的間隔距離皆相同。
6. 依申請專利範圍第1項所述之用於處理含鹽污水之人工溼地，其中該第一濾池及該第二濾池皆為潛流式的水平流濾池。
7. 依申請專利範圍第6項所述之用於處理含鹽污水之人工溼地，其中該第一濾池及該第二濾池之間設有一隔板，該第一濾池之一側設有一匯流道，該第二濾池之同一側設有一進流道，該匯流道連通該進流道，以供該含鹽污水由該第一濾池流入該第二濾池。
8. 依申請專利範圍第1項所述之用於處理含鹽污水之人工溼地，其中該第一濾池中之填料係由人工廢棄物所製成之人工填料。
9. 依申請專利範圍第8項所述之用於處理含鹽污水之人工溼地，其中該人工填料係磚塊及混凝土塊。
10. 依申請專利範圍第1項所述之用於處理含鹽污水之人工溼地，其中該第二濾池中之填料係由天然廢棄物所製成之天然填料。
11. 依申請專利範圍第10項所述之用於處理含鹽污水之人工溼地，其中該天然填料係牡蠣殼。
12. 依申請專利範圍第1項所述之用於處理含鹽污水之人工溼地，其中該再處理區係選自草澤。
13. 依申請專利範圍第1項所述之用於處理含鹽污水之人工溼地，其中該進流水調節區係選自水流渠道及蓄水塘其中之一。