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實廠臭氧/生物活性碳濾床進出水中有機物性質之變化黃于珊 1

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(1)

實廠臭氧 / 生物活性碳濾床進出水中有機物性質之變化

黃于珊

1

、曹靜雯

2

、專題生

3

、邱俊彥

4

、詹聖慶

4

、賴文亮

5

1大仁科技大學環境管理研究所。

2大仁科技大學。

3大仁科技大學環境與職業安全衛生系。

4大仁科技大學。

5大仁科技大學。

[寫法不正確]

研究計畫編號:MOST 103-2221-E-127 -001 -MY3& 另一科技部計畫

摘 要[看完結果與討論重點後..自行練習]

本研究選取南部澄清湖(CCL)及鳳山(FS)高級淨水處理廠,利用螢光激發發射光譜圖(Excitation emission fluorescent matrix, EEFM) 及紫外光吸收光譜 (UV-Vis spectrometry),NPDOC、有機物分子量與濁度與粒徑變化,進行臭氧/生物活性 碳濾床單元中進出水的顆粒物理性質及水中有機物性質之變動,探討兩座水廠生物活性碳濾床操作效能之差異。結果顯示,

關鍵詞:

一、前言

國內淨水廠常用之淨水程序為混凝、沉澱、

過濾及消毒為主。但因在國內原水水質遭受污染 日漸嚴重,在汙水處理的觀念尚未落實之前,使 飲用水水源水質的安全性備受關切[1]。自來水處 理程序中,活性碳主要目的是為了去除臭味的物 質,但是現在卻逐漸將其應用於水中毒性及致癌 物質的去除[2]。因活性碳表面具微小的孔隙,讓 大分子無機物無法進入孔隙中被吸附,由於水中 腐植質分子量較大,活性碳吸附對水中腐植質之 處理效率一般遠低於對水中特定有機物(如農藥 及其他毒性物質)之處理效能[3]。為了增加對水中 腐植質的吸附效果,常使用前處理方法(如添加 臭氧)降低腐植質分子量大小而改善吸附能力。

臭 氧 消 毒 雖 可 降 低 三 鹵 甲 烷 (英文 全名,

THM) 或鹵化醋酸 (英文全名, HAAs) 等氯化有

機物的生成,但臭氧無法將原水中的天然有機物 完全氧化成無機態,在含有溴離子(Br-)的原水中,

若臭氧劑量足夠,易生成臭氧消毒副產物,包括 溴 酸 鹽(bromate)、溴 酚(bromophenos)、溴 仿

(bromoform)、溴化醋酸 (bromoacetic acids) 、醛 類 (aldehydes) 、脂肪酸 (fatty acid) 及生物可利 用 有 機 碳 (Assimilable organic carbon, AOC) 等

[4]。而活性碳在淨水處理上對有機物染物有良好 的去除。而近年來發現臭氧接活性碳濾床,對降 低清水生物潛勢-增加水質生物穩定性有幫助。

主要是利用活性碳濾床內之吸附及生物作用,可 將臭氧化生成之生物可利用有機物去除,稱為生 物活性碳 (英文全名, BAC)。

依研究指出,臭氧/生物活性碳濾床附著更 多生 物膜 時, 可 能導致 較多的溶 解性 微 生 物 (Soluble microbial product, SMP) 產物釋出[5],其 他學者也指出,部分SMP物質屬碳水化合物及 碳白質成份,可能干擾生物濾床對原進流水中原 始DOC (dissolved organic carbon)去除,且生物濾 床穩定化過程,不同深度微生物活性與SMP含 量、成份及有機物性質,及形成之SMP或生物 濾床無法分解之有機物或生物分解較慢有機物進 入配水管網後,皆可能會影響管線表面生物膜之 形成[6]

(2)

而生物濾床去除有機物量常以DOC為主,

因其只顯示量的變化無法顯示性質之改變,而生 物濾床的微生物會利用原水中的有機物改變出水 中有機物之性質,進而採用 DOC之分析方式,

但能仍無法釐清水中有機物在生物濾床之變化。

近年來,普遍使用螢光光譜法偵測水中有機 物質,因其優點簡單、快速且不需複雜前處理,

且可提供有機物之分子結構、化學及官能基等特 性[7]。 三維螢 光 激 發 發 射 光 譜 (英文 全名, EEM),已被 用於區分 水中天然 溶解性有 機碳 (DOC) 不同類型及來源。故本研究以螢光光譜儀 配合其他參數如濁度、顆粒平均粒徑及表面電位 等,評估淨水廠生物活性碳濾床對有機物移除之 效能。

二、方法與材料

2.1. 實廠操作流程及參數分析

本研究選取南部某兩座淨水廠 (CCL、FS),

此淨水廠水源來自高屏溪攔河堰之地表水。淨水 程序為原水→膠凝→快濾→臭氧→生物活性碳→

清水,採樣時間為2016年3、6、11及12月,為 生物活性碳濾床之進出水。[2 水廠後臭氧活性碳 之規格及操作條件,請使用表格說明,參考建榮]

2.2. 參數分析

2.2.1. 非 揮發 性溶 解性 有 機 碳(non-purgable dissolved organic carbon, NPDOC)

將樣本以 0.22 μm 濾膜 (Mixed cellulose ester, Advantec MFS Inc., Japan) 過濾,以總有機 碳分析儀(Lotix, Teledyne Tekmar, U.S.A)進行測 定,將濾液以磷酸 (H3PO4, Merck, Germany) 酸

化至pH < 2 後,裝入棕色玻璃瓶中,以高純氮氣

曝氣約10 分鐘後,將樣本置於總有機碳分析儀

之吸取處,水樣經由吸取器,注入裝填高感度觸 媒(Cerium Oxide, Merck, Germany)之高溫爐中,

在680℃下與氧氣反應生成CO2,藉載流氣體攜

帶CO2流經無機碳反應器,並除濕、降溫及乾燥,

最後 CO2送至非分散紅外線吸收偵檢器 (Non- dispersive Infrared Absorption Detector)中 ,偵 測 讀值。

利用高溫燃燒法將樣品氧化成CO2,經由非

色散紅外線偵測器(NDIR)可精準測量碳濃度,高 溫燃燒氧化法680℃;載氣流速在200 mL/min,

氣體為超高純度之氧氣,檢量線使用KHP標準 液(100ppm),依實驗需求稀釋製備。所得結 果配合一系列適當濃度之標準溶液所得檢量線,

求得樣本中非揮發性溶解性有機碳含量(mg/ L)。

2.2.2.螢 光 激 發 發 射 光 譜圖 EEFM(Excitation emission fluorescent matrix, EEFM)

本 研 究以螢 光 光 譜儀 (F-4500, Hitachi, Japan) 進行水樣中有機物之螢光特性測定,樣本 分析前須經0.22 m之濾膜(Mixed cellulose ester, Advantec MFS Inc., USA)過濾隨後約取八分滿之 水樣於一公分之石英比色管(四面透明)中,進 行樣本 3-D 掃描。儀器附屬分析 FL Solutions 軟 體進行 3-D 圖譜之繪製,將其數據輸出轉成 EXCEL.CSV 檔,原本 Excel.csv 矩陣型之數據,

經轉檔後變為直列型式數據並匯入 SURFER 後 可繪製出與 FL Solutions 軟體相同之圖譜,最後 利用 SURFER 軟體將螢光圖譜呈現出來,但使 用 FL Solutions 軟 體作 為 EX/EM (Excitation/

Emission) 判讀效率較佳,故繪圖與圖譜之判讀 為分開作業之方式。相關操作條件,包括激發及 發射波測定範圍分別為 200-400 nm 及 250-550

nm,光柵設定條件 10 nm,掃描速度為 2400

( nm/min ),PMD 設定為 700 Volt。超純水作為 空白背景值,所有呈現之樣本均需扣除背景值。

2.2.3. 紫 外 光 - 可 見 光 吸 收 光 譜 (UV Absorption Spectrometer)

   將 所得 樣本經 0.22 m 之 濾膜(cellulose acetate, MFS, USA )過濾後進行測定,將紫外光 及可見光譜儀(U-2900, Hitachi, Japan)之波長 範圍設定於 200-600 nm,測定前使用實驗室之 超純水置入樣品槽,進行儀器歸零校正之步驟,

隨後取約八分滿之水樣於一公分之石英比色管中 將其置入樣品槽內,進行樣本分析。紫外光吸收 光譜之操作條件:掃描起始至結束波長為200- 600 nm ,光柵寬度為1.5 nm,掃描速度則是 400 nm/min。

2.2.4. 分子量分析(Molecular Weight cut-off)

(3)

水樣經 0.45μm之濾膜(Mixed cellulose ester, Advantec MFS Inc., USA)過 濾 、參 考研 究 文獻

[8], 利 用 高 效 能液 相層析 儀 HPLC (L-7455, Hitachi, Japan)配 合 DAD 偵檢器(Diode array detector)進 行 分 子 量 之測定 。移動相(Mobile phase)為 2.4 mM NaH2PO4 、1.6 mM Na2 HP4 及 25 mM N2SO4 混合成 pH 6.8 ,離子強度 100 mM 之磷酸緩衝液,流速為 0.5 mL/min。分析管 柱TSK HW-55S(Tosoh, USA),內徑、長度分別 為 7.8 mm 及 300 mm , 內 部 填 物 為 hydroxylated methacrylic polymer,粒徑及平均孔 徑大小為 20~40 μm與 125 Å,pH 穩定範圍為 2-13, 安裝於 外 部尺 寸(W×D×H):185 ×108 × 490 mm,烘箱尺寸:45 × 26 × 330 mm 恆溫箱 (CH-900, ChroMDech, Taiwan) 內 , 固定溫 度 30℃,溫度穩定性±0.3℃,避免移動相因溫差所 產生之氣泡干擾。DAD 偵檢器偵測波長設定為 210 nm。分 析管柱為 TSK HW-55S(Tosoh, USA),內徑、長度分別為 7.8 mm 及 300 mm,

內部填物為 hydroxylated methacrylic polymer, 粒徑及平均孔徑大小為 20~40 μm 與 125 Å,pH 穩定範圍為 2-13。為了得知樣本分子量分佈,

以一系列已知分子量且分佈狹窄之高分子聚合物 作 為標 準 品 (polyethylene glycol, PEG, Sigma, USA) 作 為 標 準 品 , 分 子 量 大 小 為 410,000、150,000、50,000、25,000、5,000、1000 及丙酮(58 Da),將標準品以移動相稀釋成適當濃 度 後 ,以 150 μL 平頭微 量注射針(Gasstight, USA)抽取並 注入體積為 100 μL 之 Sample loop,由各標準品之 SEC 圖譜可得其停留時間 與分子量之線性關係式。

2.2.5. 濁度、粒徑分佈及表面電位

濁 度測定 方 法根據環保置 公告之 NIEA W219.52C 水中濁度檢測方法-濁度計法進行。

界達電位分析儀(Zetasizer NanoZ, Malvern, U.K.)是以 PCS (Photon correlation spectroscopy) 法進行偵測溶液或懸浮液中顆粒之擴散速率,利 用 兩束雷射 光束交 叉於 量測管 內 之 靜止 層 (Stationary layer),使其產生干涉條紋(Interference

fringe)。樣品粒子在干涉條紋中移動時所產生之 散射光,經由 PM (Photo-multiplier)管收集後,

以其強弱及變化速率,準確偵測出粒子之電泳速 度,再計算出其界達電位值,再計算出其粒徑大 小,量測之電位大小屬於沒有限制,可測定之粒 徑大小範圍 0.3 nm ~ 10 m[m 不可能吧?????; 兩 參數之測定範圍不一樣]。

粒徑大小亦是藉由偵測懸浮液中顆粒之擴散 速率,利用兩束雷射光束交叉於量測管內之靜止 層(Stationary layer),接收到偏離原行進方向的雷 射光,當粒子較小時,雷射光偏離的角度就會較 小,反之,粒子較大時,就會產生較大的偏離角 度,並依儀器內建公式計算 dh= KBT

3π η0D 粒徑 大小[可測定之粒徑大小範圍??]。

三、結果與討論

3.1. 濁度、顆粒平均粒徑及表面電位之變化 圖1 為2016年3月至12月份CCL及FS淨 水廠臭氧/生物活性碳程序後單元進出水中濁度 變化。圖1A得知CCL各月份臭氧/生物活性碳濾 床進水濁度值相當低,3、6、11及12月分別為 0.08、 0.24 、 0.24 及 0.1 NTU ; 出 水 則 為 0.03、0.11、0(小於儀器偵測值)及0.07 NTU , CCL淨水廠臭氧/生物活性碳程序在各月份出水 濁度皆可控制在小於0.11 NTU,去除率分別為 63%、54%、100%及30%。圖1B得知FS淨水廠 各月份生物臭氧/活性碳濾床進水濁度值,3月為 0.06 NTU、6月為0.38 NTU、11月為0.02 NTU 及12月為0.19 NTU,而出水濁度變化3、6、11 及 12 月 均 可 獲 得 有 效 控 制 , 分 別 為 0.01、0.04、0(???????與去除5%不能呼應)及0.24 NTU, 濁 度 去 除 率 在 3、6 及 11 月分別為

58%、34%及5%,但在12月濁度沒有去除,反

而增加26%,此部分可能與生物濾床附著微生物

剝落或活性碳濾床的碳粒流出相關[9][9號文肰是 與微生物謱是碳粒還是兩者都有???。

(4)

圖1 2016年(A)CCL(B)FS生物活性碳濾床進出 水不同月份之濁度去除率。

圖2為2016年3月至12月CCL及FS淨水 廠臭氧/生物活性碳濾床程序進出水中膠體微粒 表面平均電位變化。圖2顯示臭氧/生物活性碳濾 床進出水中膠體微粒皆為負電位,與水中細菌或 水中有機物大多為負電位相關[8]。圖2A為CCL 淨 水廠 臭氧/生物 活性 碳濾 床程 序進 水部 分在 3、6、11及12月分別為 -9.73、-11.4、-15.2及- 12.9 mV;出水部分則為 -8.75、-11.3、0.134及-

8.75 mV,出水中膠體表面電位絶對值減少,因

活性碳具有低表面電荷,因吸附作用與流出菌體 或原進流水中顆粒性物質混合,更進而可減低水 中膠體之電位[10]。圖2B為FS淨水廠進水部分以 11月最不負,其值為-7.7 mV,3、6及12月分別 為 -16.9、-16.8及-13.6 mV;出水部分則和進水 相同,皆是11月最不負,其值為 -4.17 mV,而 3、6及12月各別為 -5.04、-9.6及-12.2 mV,出 水中膠體表面電位絶對值減少,兩水廠均有相同 的現象,但FS淨水廠在活性碳濾床進出水之電

位值變動性更大,此意謂在FS淨水廠碳粒之釋 出或生物性顆粒流出較CCL更為明顯所致。

圖2 2016年(A)CCL(B)FS臭氧/生物活性碳濾床 進出水不同月份之膠體表面平均電位變化

圖3為2016年3月至12月CCL及FS淨水 廠臭氧/生物活性碳濾床程序進出水膠體顆粒平 均粒 徑 之 變 化 。 圖 3A 顯 示 CCL 進 水 部 分 在 3、6、11 及 12 月,膠 體 平 均粒 徑 分別為 313.9 、 798.1 、 712 及 812.4 nm , 出 水 為 68.2、1,794、269.2及831.1 nm,在3及11月膠 體平均粒徑減少,而6及12月膠體平均粒徑反 而增加,推測與濾料碳粒或吸附微生物之碳粒或 微生物群剝落流出有關[9]

圖3B為FS淨水廠進水部分在3、6、11及 12月,膠體平均粒徑分別為509.5、878.2、24.73 及 342.5 nm , 出 水膠 體 平 均 粒 徑 分別 為 176.1、563.3、72.02及482 nm,3月及6月平均 粒徑減少,而11及12月,膠體平均粒徑反而增 加,此現象之可能原因已於前述CCL淨水廠中 說明。

(5)

圖3 2016年(A)CCL(B)FS臭氧/生物活性碳濾床 進出水不同月份之膠體平均粒徑變化

3.2 NPDOCSUVA

圖4為2016年3月至12月CCL及FS淨水 廠臭氧/生物活性碳濾床對NPDOC去除之差異變 化。圖4A為CCL淨水廠臭氧/生物活性碳濾床,

進水NPDOC之值在3、6、11及12月,分別為 0.6、1.4、0.5及0.9 mg-C/L(取小數點第2位),

出 水 部 分 對 應 之值為 0.3、5.8、0.6及 0.8 mg- C/L(取小數點第2位),去除率分別為????;FS在 淨水廠部分(圖4B),在各月份進水NPDOC之值 為0.4、1.2、0.4及1 mg-C/L L(取小數點第2位),

出水則為0.2、0.8、0.4及0.6 mg-C/L L(取小數點 第2位),去除率分別為????。

上述說明,CCL淨水廠在6及11月,臭氧/

生物活性碳濾床無法去除NPDOC值,反而出水 中NPDOC值分別增加32%及42%NPDOC 之值,

此現象並未發生於FS淨水廠,但FS淨水廠11

月分,低NPDOC值之移除,均可能顯現臭氧/生

物活性碳濾床長期操作下,臭氧可有效轉化大分

子量之有機物成為小分子,有利於生物活性碳濾 床中微生物大量微生物,產生大量之有機物釋出 有關[11]

圖4 2016年(A)CCL(B)FS淨水廠中臭氧/生物活 性碳濾床對NPDOC之去除

將各 樣本 所 測 得 之 UV254(cm-1)值 除以 DOC(mg/L),再乘以100得SUVA(L/mg-m)值,

大於 4屬大分子之疏水性腐植質;2-4疏水性與 親水性分子混合;小於2,非腐植質之小分子親 水性物質[12]。圖5整理CCL及FS淨水廠臭氧/生 物活性碳濾床對SUVA去除之變化。圖5A顯示 CCL淨水廠之臭氧/生物活性碳濾床之進出水 SUVA 值 在 3 、 6 、 11 及 12 月 分 別 為 1.30、2.75、2.25 及 0.41 L/mg-m, 出 水則為 2.39、0.39、2.98及0.19 L/mg-m,6月及12月去 除85%及56%,而3月及11月則增加了83%及

32%。FS淨水廠(圖5B)臭氧/生物活性碳濾床之

進 出 水 部 分 ,3、 6、11 及 12 月分別 為 5.62、3.92、2.85 及 0.82 L/mg-m, 出 水則為 16.48、5.99、3.28及1.15 L/mg-m,四個月分呈

(6)

現增加現象,其值分別為 193%、52%、15%及

39%。兩水廠進出水SUVA值呈現增加,尤其在

FS淨水廠部分,除代表NPDOC總碳量減少或增 加外外,UV245值之增加,代表水中不飽和有機 物含量,亦謂臭氧/生物活性碳濾床出水有機物 之性質改變,可能與生物活性碳細菌代謝物相關

[13]

圖5 2016年(A)CCL(B)FS生物活性碳濾床進出 水SUVA值之變化

3.3. 螢光激發發射全譜圖 EEFM、腐植化指數

(Humification index, HIX) 及 生 物 指 數 (Biological index, BIX)

根據文獻指出,可將三維螢光全譜中激發與 發射波長位置區分為 5個區塊,激發波長小於

250 nm,發射波長小於 350 nm屬芳香型之蛋白

質 (aromatic protein),此部分為第 I及 II區;激 發波長小於 250 nm,發射波長大於 350 nm屬黃 酸 (fulvic acid), 為 第 III 區 ;激 發波 長小 於 250-280 nm,發射波長小於 380 nm屬於溶解性 微 生 物代 謝物 質 (Soluble microbial by-product- like),為第 IV區;激發波長大於 280 nm,發射

波長大於 380 nm,屬似腐植酸 (humic acid-like) 物質,為第 V區[14]

圖6為2016年CCL經生物活性碳濾床程序 進出水之螢光激發發射光譜圖。圖6(A)進水及圖 6(B)出水皆出現五個主要波峰,其激發發射波長 位置分別落在222-226/292-322 nm、228-236/331- 337 nm 、 230-248/397-421 nm 、 268-280/301- 346nm與279-308/397-406nm,這邊要討論的是 波鋒強度值經臭氧/生物活性碳濾床後,是否有 增加的現象,增加最明顯是否為III及V或IV類,

這樣才可SUVA結果互為呼應。但在 11 月(A-3 及 B-3)部分,Peak V 似腐植酸 (humic acid-like) 物質經臭氧化後去除。根據文獻指出,經臭氧/

生物活性碳濾床後,其波峰位置五類皆有,結果 與文獻相同[15]

2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

A - 1 B - 1

2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

A - 2 B - 2

2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

A - 3 B - 3

2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0

2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

Excitation(nm)

A - 4

2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0 5 5 0

0 6 0 1 2 0 1 8 0 2 4 0 3 0 0 3 6 0 4 2 0 4 8 0 5 4 0 6 0 0 6 6 0 7 2 0 7 8 0 8 4 0 9 0 0

E m i s s i o n ( n m ) B - 4

I I I I I I

I V V

I I I I I I

I V V

I I I I I I

I V V

I I I I I I

I V V

I I I I I I

I V V

I I I I I I

I V V

I I I I I I

I V V

I I I I I I

I V V

圖6 2016年CCL生物活性碳濾床進出水(A)3 月、(B)6月、(C):11月、(D):12月之螢光激發發 射光譜圖(1:進水;2:出水)

圖7為2016年FS經生物活性碳濾床程序進 出水之螢光激發發射光譜圖。圖7(A)進水及圖 7(B)出水部分在五類有機物出現五個主要波峰,

其激發發射波長位置分別落在 224-228/252-319

(7)

nm 、 226-246/301-373 nm 、 226-304/55-421 nm 、 228-304/304-388nm 與 252-310/403-451 nm。[說請明如同CCL淨水廠]但在圖 7(A-3)及 (B-3)部 分則 和 CCL 相 同,Peak V 似腐 植酸 (humic acid-like)物質經臭氧化後去除。FS 民生用 水因和 CCL 水源相同,經臭氧/生物活性碳濾床 後結果和 CCL 波峰位置五類皆相同

2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

A - 1

Excitation(nm)

I I I I I I

I V V

2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

A - 2 B - 2

I I I I I I

I V V

I I I I I I

I V V

2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

A - 3 B - 3

I I I I I I

I V V

I I I I I I

I V V

2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0

2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

A - 4

2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0 5 5 0

0 4 0 8 0 1 2 0 1 6 0 2 0 0 2 4 0 2 8 0 3 2 0 3 6 0 4 0 0 4 4 0 4 8 0 5 2 0 5 6 0 6 0 0 6 4 0 6 8 0

E m i s s i o n ( n m )

B - 4

I I I I I I

I V V

I I I I I I

I V V

B - 1

I I I I I I

I V V

圖7 2016年FS淨水廠臭氧/生物活性碳濾床進

出水(A)3月、(B)6月、(C):11月、(D):12月之螢 光激發發射光譜圖(1:進水;2:出水)

圖8為(A)CCL(B)及 FS淨水廠生物活性碳濾 床進出水中五類有機物去除率之比較。依[16]將有 機物光譜區分為五大類,去除Rayleigh散射線之 全譜圖分五大區塊,再將各區塊間之小區塊數之 螢光強度進行累加再除以小區塊數,即得不同有 機物之平均螢光強度值,再除以五類不同有機物 平均螢光強度值,即可算出各類溶解性有機物之 平均螢光強度百分比之變化。

圖8(A)顯示CCL淨水廠臭氧/生物活性碳濾

床可看出五類有機物去除率部分,在3月及11 月,5類有機物均無法有效被去除(增加率分別 為??????),在6月份時,III類及V類無法被去除

(增加率分別為??????),但對I、II及IV有移除能 力(去除率分別為??????),在12月,五類有機物 可有效被移除(去除率分別為??????)。6 月對 I 及 IV 類皆有去除,分別去除 54.4%及 43.9%;12 月 對五類皆有去除,I、II、III、IV 及 V 類去除率 分別為 27.3%、46%、38.6%、67%及 43%。其餘 部分皆無去除。在FS淨水廠部分(圖8B),在3 月份時,五類有機物無法被有效去除[增加率分 別為?????],6月份則可效被去除,11月份,III 及V類無法有效被除移除(增加率分別為??????),

I、II及III則可有效被移除(去除率分別為????);

FS 五類有機物去除部分,6 月對五類皆有去除,

分 別 為 79.7% 、 56.5% 、 50.6% 、 62.4% 及 47.9%;11 月則對 I 及 II 類有去除,去除率為 31.9%及 21.5%;12 月除了 II 類以外皆有去除,1 類為 17.2%、III 類為 4.4%、IV 類為 15.1%及 V 類為 3%。

圖 8(A-6)及(B-6)為 CCL及FS 淨水廠臭氧/ 生物活性碳濾床進出水之總螢光強度變化(圖8A- 6及圖8 B-6),2016 年 3、6、11 及 12 月總螢光 強度。圖 8(A-6)CCL各月份總螢光強度去除率 , 6及12月去除率為22.3%及45%;3及11月則增 加96%及224%。圖8(B-6)FS總螢光強度去除率,

6及12月去除率為55.5%及2.7%;3月及11月 則 和 CCL 相 同 皆為 增 加 ,各增 加 52.3%及 55.7%。

(8)

8 (A)CCL(B)FS淨水廠臭氧/生物活性碳濾床進出水中 五類有機物去除率之比較(1:I 類為芳香型之蛋白質酪胺酸;

2:第II類屬芳香型之蛋白質與 BOD5有關之物質;3:第 III類屬黃酸 (fulvic acid)物質;4:第 IV類屬溶解性微生 物代謝物質;5:第 V類,屬似腐植酸物質;6:總螢光強 度)

生物指數(Biological index, BIX)可解釋水樣 中有機物形成時間,其計算方式為固定激發波長 310 nm,發射380 nm 與430 nm相除[17]。大於1 者為原生之DOM,0.6-0.7者則屬新生之DOM,

0.8-1者為生物和微生物新生之DOM。

圖9(A)為CCL生物活性碳濾床,其進水部

分,3、6、11及12分別為0.96、1.05、0.9及 1.08;出水值降為0.74、0.81、0.89及0.82,減 少部分代表[從此參數的分子/分毋看..誰的減量為 多..代表誰被去除多..也代表臭氧/生物活性碳濾床對 那種有機物性質移除能力較佳..但注意濾床也會有代謝的問

題..如何描述BIX值變化..請思考。圖9(B)FS生物活性 碳濾床,其進水部分,3、6、11及12分別為 0.91、0.81、0.96及0.98,出水值為

0.83、0.82、0.78及0.83。FS淨水廠11及12月 值皆為升高。CCL及FS進出水皆為生物與微生 物新產生的DOM。

圖9 2016年(A)CCL(B)FS淨水廠臭氧/生物活性 碳濾床進出水之生物指數

腐植化指數(Humification index, HIX)可作為 DOM中腐植化來源之判斷,其計算方式是固定 激發波長254 nm,以高發射波長435-480 nm與 低發射波長300-345進行相除[17],其值屬陸地來 源者,其值高達10-16,水中原生生物或細菌之 生長之值則是小於4。

[看我在BIX之紅色字..請思考…除結果數值 呈現外..其原因為?????圖10(A)CCL生物活性碳 濾 床 進 出 水 部 分 , 在 3、6、11 及 12 月為 1.19 、 0.59 、 0.76 及 1 , 則 出 水 為

(9)

1.79、1.41、0.76及1.79。圖10(B)FS生物活性碳 濾 床 進 出 水 部 分 , 在 3、6、11 及 12 月為 2.59 、2.89、0.53 及 1.18, 出 水 部 分則為 1.47、2.12、1.30及1.47。CCL及FS各月份進出 水部分皆小於4為水中原生生物或細菌。

圖10 2016年(A)CCL(B)FS淨水廠臭氧/生物活性 碳濾床進出水之腐植化指數

3.4. UV 吸收係數 [請與曉蓉學姐討論]

圖9 

3.5 分子量大小

圖5為2016年3月至12月CCL及FS淨水廠 臭氧/生物活性碳濾床程序處理後進出水中有機 物分子量之變化(UV=210 nm) UV210 可代表蛋白 質胺基酸物質之變化[18],UV254值???????。低分 子量有機化合物容易被生物體利用,而大分子之 物質生物難以降解。在CCL淨水廠(圖5A),三 月(A-1)分子量大小為 12 kDa與47 KDa、六月 (A-2)、十一月(A-3)及十二月(A-4) 分子量大小為

12 kDa與43 kDa。在FS淨水廠(圖5B),三月(A- 1)分子量大小為14 kDa與39 kDa,六月(A-2) 分 子量大小為7 kDa與30 kDa,十一月(A-3) 分子 量大小為12 kDa與43 kDa。十二月(A-4) 分子量 大小為12 kDa與47 kDa。CCL及FS皆有兩個明 顯波峰,且FS淨水廠之訊號強度明顯高於CCL 淨水廠。[分子量在UV=254 nm之吸收值之分子 量大小變化???]

圖10 2016年(A)CCL(B)FS淨水廠臭氧/生物活性 碳濾床進出水中有機物分子量變化(1:3月、2:6 月、3:11月、4:12月)

四、結論

[看完結果與討論重點後..自行練習]

五、致謝

感謝科 技 部 計 畫提 供研 究費(計劃編 號 : MOST 103-2221-E-127 -001 –MY3 and MOST 104-2221-E-127 -002 -M)使本研究得以完成,在 此一併提出個人最高之謝意。

(10)

六、參考文獻

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Referensi

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