水質管理 Water Quality Management 何志軒 大漢技術學院 土木工程與環境資源管理系 104/09/21

授課介紹 課程內容 分組(原則同指導教師一組) 期初計劃書報告 期末報告 水體污染 各項水質指標內涵 水質法規 處理技術 經濟分析 預計報告內容(動機目的處理技術) 期末報告

教學進度表 授課內容(初步) 課程介紹、分組 水質監測資料數據檢測 水質處理技術與法規規範 水質處理經濟效益 分組計劃書期初報告(養殖廢水管理)-------含期末報告 分組計劃書期初報告(畜牧廢水管理)-------含期末報告 分組計劃書期初報告(水庫水質管理)-------含期末報告 分組計劃書期初報告(染整廢水管理)-------含期末報告 分組計劃書期初報告(民生及生活用水管理) -------含期末報告 分組計劃書期初報告(工業廢水管理) -------含期末報告

本週上課時間 日期 時間 授課內容 備註 課程介紹 水質管理介紹 水質物理指標 水質化學指標 水質生物性指標 水質處理技術說明 09/14 18:50~20:20 課程介紹 09/21 水質管理介紹 09/28 水質物理指標 10/05 水質化學指標 10/12 水質生物性指標 10/19 水質處理技術說明 10/26 水質物理處理程序 11/02 水質化學處理程序 11/09 期中考(繳交各組報告概要)

本週上課時間 日期 時間 授課內容 備註 課程介紹 水質管理介紹 水質物理指標 水質化學指標 水質生物性指標 水質處理技術說明 11/16 18:50~20:20 課程介紹 11/23 水質管理介紹 11/30 水質物理指標 12/07 水質化學指標 12/14 水質生物性指標 12/21 水質處理技術說明 12/28 水質物理處理程序 01/04 水質化學處理程序 01/11 期末考(繳交各組報告)

各組報告項目(參考) 養殖廢水水質管理 畜牧廢水水質管理 水庫用水水質管理 河川湖泊水質管理 民生污水水質管理 染整廢水水質管理 工業區水質管理 海水浴場水質判定 灌溉水質監測與管理

水質管理課程分組規劃(暫定) 組別 報告題目 名單 報告日期 1 養殖廢水 2 畜牧廢水 3 水庫用水 4 染整廢水 5 民生污水 6 ……

期初各組計畫書報告要求 研究動機 研究目的 現況調查(文獻) 預計研究方法(處理技術) 預期成果 OO廢水特性 OO廢水現有處理技術與問題 你的處理技術(原因,其他領域用這技術) 預計研究方法(處理技術) 預期成果

水質管理 水質管理指運用行政、法律、經 濟和科學技術手段，協調社會經 濟發展與水質保護的關係，控制 污染物質進入水體，維持水質良 好狀態和生態平衡，滿足工農業 生產和生活對水質的要求。

概述 從廣義上講，凡為滿足對河流、湖泊、水庫、 地下水等水體設定的環境標準以及為符合用 水要求而進行的水質保護行為，均稱為水質 管理。包括對流入水域的污染源進行控制、 監視，或者實施水域內水質改善的措施；水 域的定期水質調查和異常水質的控制等各種 水質保護措施。 狹義上講，水質管理是對淨水廠中各種工程 進行的水質監視、飲用水的水質保護、符合 產業排水的處理措施、污水處理廠等排放水 水質標準的管理。

水體定義 水體 水體分類 水質 指存在於河川、湖、海、潭、水庫或其他體系 內全部或部分之水。 水體依客觀條件可作為一種或多種用途而予以人為之歸 類。 例如: 水源水質水量分類 水質 水的品質 或指有關適用於某特定目的之水的化學、物理及生物特 性。依照此特性可針對使用目的的特性和需求來決 定某種水是否適用使用。

水污染定義 水因物質.生物或能量介入 品質改變 影響正常用途 危害健康與生活環境

水污染來源 人的行為活動造成 自然環境改造---森林採伐.山坡地開發. 雨水---洗淨空氣形成地表逕流;洗淨地面. 農牧業 都市污水---未經下水道處理進入水體. 工業廢水---含強酸.強鹼與重金屬. 礦場---洗礦廢水. 人的行為活動造成

水質特性指標 物理性指標 化學性指標 生物性指標

物理性指標 溫度-污水溫度較高,溫度越高,溶氧越低, 水中為生物活性越高.(水溫) 色度-新鮮污水呈淺灰色,腐化污水暗灰色 或黑色. 濁度-水對光的反射與吸收性質,混濁水光 線無法透過水體. 臭度-以初嗅數表示,以無臭水稀釋到無法 偵測到臭度的水樣最高稀釋比例.

水溫 (Temperature) 水溫：評估水體品質的重要參數，水溫變化受氣候影響為 主，但排放廢污水也會影響水溫。 水的溫度，過高或過低的水排入水中會造成污染，可能 影 響水中生物生長。 水溫會影響水的密度、黏度、蒸氣壓、表面張力等物理性 質，在化學方面可影響化學反應速率及氣體溶解度等，在 生物方面可影響微生物的活性及代謝速率等。 高溫廢水排入河川、湖泊，因水體溫度提高，使得水中的 飽和溶氧量下降（自空氣溶入水中的氧氣量減少），同時 提高微生物繁殖活動能力，加速水中有機物質的分解，消 耗大量水中溶氧，妨礙好氧水生生物生存，嚴重時導致魚 貝類死亡。 污染來源：發電（火力、核能）廠（此為熱污染的最大污 染源）、染整、製紙及石化工業等。

濁度 (Turbidity) 濁度係表示光入射水體時被散射的程度，濁度的來源包括 黏粒、坋粒、細微有機物、浮游生物或微生物等。 濁度高會影響水體外觀並阻礙光的穿透，進而影響水生植 物的光合作用。濁度高還會使魚類的呼吸作用受阻，影響 魚類的生長與繁殖，甚至使其因窒息而死亡。濁度高亦會 干擾淨水處理時的消毒作用。 濁度之測定是藉由光線散射原理，量測工具為濁度計，濁 度的單位一般為標準濁度單位(Nephelometric Turbidity Unit, NTU)。 JTU、FAU等指標。

色度(Color, Colour) 色度：水質所呈現之顏色。 當透明水中因污染物介入而表現出顏色時，即可 稱之色度。色度又分為視色度與真色度兩類： 視色度：水樣直接量測的色度（由水中懸浮微粒 與膠體物質共同所引起的顏色）。 真色度(Ture color)：去除水中懸浮微粒後測得 之色度。(多為自然界金屬離子、腐質化土壤、 有機物顆粒形成膠體的顏色)。

色度 來源：自然界金屬離子、腐質化土壤、有機物顆粒（ 浮游生物、微生物、藻類形成膠體的顏色）、工業廢 水（紙漿、染整、澱粉都具有相當高色度）。 影響：若色度太高，將影響飲用水的外觀，同時干擾 陽光照射而妨礙水生物光合作用的進行，造成水生物 死亡。 由於構成真色度的物質多為有機物，使得高色度的原 水在淨水程序的加氯消毒過程中，有生成三鹵甲烷 THMs（疑似致癌物質）的風險。 比色計、比色分析法(ADMI)。

臭度(Odor) 初嗅度(Odor Threshold) 使人在呼吸時，嗅覺產生不快或厭惡感之空氣污染物。 物質的性質，可由人體神經系統與物質分子接觸而產生生理上的感 覺。 氣味受微量揮發性化合物影響。 惡臭強度(Odor Intensity) 嗅覺上的感受，係依Weber-Fenhner法則。 I = K ln(S/S0) I:惡臭強度、K:常數、S：惡臭物濃度 S0:剛好可嗅出臭味之惡臭物濃度。 初嗅度(Odor Threshold)

化學性指標 pH 溶氧：(Dissolved Oxygen、DO) 生化需氧量：(Biochemical Oxygen Demand 、BOD) 化學需氧量 ：(Chemical Oxygen Demand、 COD) 氨氮 ：(Ammonia nitrogen、NH3-N ) 總溶解固體： (Total dissolved solids , TDS ) 總有機碳 ：( Total organic carbon , TOC )

化學性指標 pH- <7.0為酸性, >7.0為鹼性 溶氧-溶於水中氧的量,壓力一定時 ,溫度越高,DO越 少. 生化需氧量BOD---水中有機物質在某一時間 與溫度下,好氧微生物進行分解生化作用所耗用之氧 量.其大小指示污水/有機廢水污染程度 第一段生化需氧量CBOD---氧化含碳有機物需時 7~10天. 第二段生化需氧量NBOD---分解含氮有機 物需 時100天 氨氮-亞硝酸鹽-硝酸鹽.

CBOD, NBOD

化學性指標 化學需氧量COD---水樣中加入已知量 的化學氧化劑如重鉻酸鉀,進行氧化作用, 滴定剩餘的氧化劑以測出水樣有機物的 相對量,三小時即可測出,快速準確,可為 有機性工業廢水污染之指標.

生物性指標 大腸桿菌：指能分解乳醣而產氣之所有好氧及兼性之細菌、革蘭氏染色陰 性不產芽胞之大腸桿菌群細菌或以濾膜法培養產生金屬光澤之深色菌落。 單位為每一百毫升水樣在濾膜上所產生之菌落數(CFU/100mL)。 總菌數：將細菌(或其他微生物)以培養皿培養後，利用染劑(例如結晶紫)染 色後，以顯微鏡觀察方式計數細菌數，所得結果即為總菌數。總菌數越多 ，表示污染越嚴重。 水生物：水體中的生物，包含動物、植物及微生物。潔淨的水，水中生物 種類多而數量少；受污水水中生物種類減少，但數量增多。受到嚴重污染 的水域，較高等的生物無法生存。 水中無大腸菌---可認為無致病菌存在. 有大腸桿菌------不表示一定會有致病菌存在. 給水系統中水污染重要指標.

生物性指標_優養化指標

污染物進入水體的影響 河川污染 湖泊或水庫污染 海洋污染 地下水污染

河川污染_溶氧變化曲線 氧垂曲線 再曝氣曲線 怯氧曲線

河川污染_有機物濃度過高時 嚴重污染

河川污染_水生物指標

河川污染_生物總數目及總量的變化

河川污染_以水中氮化合物種類判斷污染時程

以DO、BOD、SS、NH3-N 作為判斷河川污染程度計算依據

河川污染指數(River Pollution Index, RPI) RPI指數由生化需氧量(BOD)、溶氧、氨氮、懸浮固體物四項組成，用以評 斷河川污染現況： 計算步驟 step1：根據河川水質分析資料，由下查查出對應出其副指標點數數值(Si)。 step2：RPI＝(四個副指標數(Si)值加總)/4。 =該河段之RPI指數值。 由RPI之副指標數值可初略判斷污染來源。

RPI 河川污染分級表

河川污染指數(River Pollution Index, RPI) 生化需氧量(BOD)：有機污染物、生活污水、食品廢 水。 溶氧(DO) ：受溫度影響之溫排廢水。 氨氮(NH3-N) ：畜牧廢水、化糞池污水 懸浮固體物(SS)：非溶解性固體，例如石材廢水、洗 砂廢水。

河川水質指數(Weter Quality Index, WQI5) 台灣地區WQI建議以DO,BOD,氨氮,SS及電導度等五項為 水質参數，因此又稱為WQI5 。 各項參數之權重分別為： DO(0.31),BOD(0.26),氨氮 (0.19),SS(0.17)及電導度(0.07)。 計算方式： WQI=水質指數， 0-100 Wi=水質参數之權重。 qi=水質参數之點數。

WQI5 點數與水質監測數據對應表 大漢技術學院 環境資源管理系

WQI5 點指標數值與水質之對應表 大漢技術學院 環境資源管理系

河川水質指數(Weter Quality Index, WQI8) WQI8：1990年以NSF指標為基礎，採用「修正後之DELPHI意 見調查技巧」，對國內134位不同專業背景之專家學者進行問卷 調查，借重專家學者之專業知識，以決定所採用之水質參數及其 權數 。 水質參數：DO、大腸菌、pH、BOD、NH3-N 、濁度、TP及導電度。 水質參數權數之各水質參數的最終權數依溶氧、生化需量、pH值 、氮氮、大腸菌數、濁度、總磷及導電度的次序分別為0.22、 0.18、0.16、0.13、0.12、0.09、0.06、0.04。。 大漢技術學院 環境資源管理系

河川水質指數(Weter Quality Index, WQI8) 考慮到水質資料可能會缺少某項水質參數，因此以下 列公式修正指標權重。 式中，Wi為第i項水質參數修正後的權重，該水質參數 之原有權重，j=1,2..,7，即缺項水質參數不計算在內 。

河川水質指數(Weter Quality Index, WQI8) WQI：WQI8指標值，由0至l00； qi：第i個參數之水質點數，由0至100。 Wi：第i個參數之權值。 n：水質參數總數，n=8。 大漢技術學院 環境資源管理系

WQI8水質分類等級表 大漢技術學院 環境資源管理系

不同水質指標，所帶來水質特性不同。

放流水標準與灌溉用水水質標準比較表 項目 放流水標準限值 灌溉用水標準限值 水溫 35 pH值 6.0～9.0 電導度 未管制 750 懸浮固體物 30 100 DO 3 氯化物(Cl) 175 硫酸鹽(SO4) 200 總氮 15 3.0 清潔劑(ABS) 10.0 5.0 油脂 鈉吸收率(SAR) 6.0 殘餘碳酸鈉(RSC) 2.5 大腸菌類 200,000

湖泊或水庫污染 優養化 (eutrophlication) 貧營養期 → 中營養期 → 優養期 磷為藻類生長限制因子 藻花現象 (algae bloom)

湖泊或水庫污染_春秋翻騰 (turnover) 夏天變秋天,頂層開始冷卻.密度變大而下沉,迫使湖泊循環-----秋翻冬天變春天時,湖水會再翻轉一次-----春翻過程中會將沉積在湖底的污泥翻擾而上使水質混濁惡化. 熱變形層 (thermocline)

C.N.P--->藻類.浮游生物.魚類--湖底有機 物過多呈厭氧狀態--中水層厭氧--表水 層厭氧--藻花 湖泊或水庫污染 優養化 C.N.P--->藻類.浮游生物.魚類--湖底有機 物過多呈厭氧狀態--中水層厭氧--表水 層厭氧--藻花

湖泊或水庫污染 春秋翻騰 夏天變秋天,頂層開始冷卻.密度變大而下沉,迫使湖泊循環-----秋 翻冬天變春天時,湖水會再翻轉一次-----春翻過程中會將沉積在湖 底的污泥翻擾而上使水質混濁惡化.

C.N.P--->藻類.浮游生物.魚類--湖 底 湖泊或水庫污染 優養化 C.N.P--->藻類.浮游生物.魚類--湖 底 有機物過多呈厭氧狀態--中水層厭氧 --表水層厭氧--藻花

卡爾森水體優養等級指數 Carlson trophic state index (CTSI) 乃根據水體中葉綠素a 含量、透明度及總磷，分析其間關係，分別加權處理 ，由公式計算出優養指數值(TSI)； TSI(葉綠素a)=9.81*ln(葉綠素a, μg/L)+30.6 TSI(透明度)=60 – 14.41*ln(透明度,m) TSI(總磷)=14.42*ln(總磷, μg/L)+4.15 CTSI={(TSI(葉綠素a)+ TSI(透明度)+ TSI(總磷)}/3 CTSI<40 為貧養狀態、40≦CTSI≦50 為中養狀態、CTSI>50 為優養狀 態。 大漢技術學院 環境資源管理系

海洋污染 油污染---艙底水.廢油.漏油.船舶意外. （船舶及陸上工業活動） 廢水污染----海水污染受陸域排放的工 業廢水. 家庭污水影響. （陸域排放之工業及家庭廢水）

地下水污染 家庭.工業污水污染---污水經由化糞池.下水道 海水入侵---海岸地區抽取大量地下水.水位下降 固廢滲出水 油污染---地下輸油管破裂,污染含水層 抽取地下水---改變污染群移動方向與速度

水污染防治 預防---法令與管理措施 污染性工業設立與變更時,嚴審水污染防 治計畫,定期申報廢污水處理情況. 減廢---發展低污染操作方法與原料 資源回收 整治---發展高效率污水處理設施 建設下水道系統 有害廢水集中處理中心

水體污染:水俁病 水體因甲基汞污 染引起的水俁病、 鎘污染引起的骨 痛病等水污染公 害事件。

Do you want to drink it!

地下水污染 1.家庭及工業污水 2.海水入侵： 3.固體廢棄物滲出水 4.農業污染 5.油污染 6.都市逕流 7.污染河川滲入

水污染防制對策 1.訂定長期水污染防制計畫 2.妥善做好水體污染防制綜合規劃 3.污染防制 4.水體水質之永久監測 5.釐定工業發展政策 (1) 收集河川長期性及其流域之基本資料 (2) 河川現況之污染調查 (3) 污染源及污染量之調查及估算 (4) 河川水質分析 (5) 河川涵容能力 (6) 防制計畫之替代方案 3.污染防制 4.水體水質之永久監測 5.釐定工業發展政策 6.健全水污染相關法令及標準 7.強化組織、人力、預算及執行體系