地下流式人工溼地水質模擬研究

Water Quality Simulation in a Subsurface-Flow Constructed Wetland

許家銓(Chia-Chuan Hsu)

指導教授 ： 張倉榮

國立臺灣大學/生物資源暨農學院/生物環境系統工程學研究所/碩士(2009年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2009.10243

摘要

本研究係整合並修改國內外應用廣泛的生化反應方程式，將之放入AQUASIM 2.1水質模擬運算程式中，對人工溼地中的生化反應程序進行動態模擬，而人工溼地水質運算系統，是以混合反應槽(Mixed Reactor，零維)和飽和土體柱(Saturated Soil Column，一維)分別結合生物膜模式(Biofilm Reactor)，用此兩組運算模式描述人工溼地動態循環的水理情況，並調整模式中數學運算方程式加入各類生化反應之相關運算式，架構出完整人工溼地水質模擬模式，用以模擬牡蠣殼地下流式人工溼地之出流水質，再對模擬結果做分析，評估生物膜淨化水質之效果。
模式在參數檢驗與模式驗證上採用郭(2009)牡蠣殼礫間處理對水質淨化之研究[14]實測資料作為模式應用之數據，以敏感度分析得出各物質循環中之敏感參數，以提高模式校正效率並了解人工溼地中淨化水質之主要生化反應。研究中以統計方法進行水質項目出流濃度之實測削減量與模擬削減量誤差比較，以驗證模式的適用性。研究結果可得人工溼地敏感參數輸入值範圍，並評估不同設計規格之人工溼地水質淨化功效，作為日後人工溼地系統規劃、設計、操作、管理、診斷之參考與後續模式發展研究之依據。

關鍵字

地下流式人工溼地 ； 水質模擬 ； 生物膜 ； AQUASIM ； 牡蠣殼

並列摘要

This study aims at simulating water treatment efficiency of an oyster-shell subsurface flow constructed wetland and assessing the effects of biofilms on water quality improvement by a dynamic simulation model of biochemical processes in wetlands developed by some wildly-applied equations. AQUASIM 2.1 was used as the interface of mathematical calculations to develop the simulation model. Specifically, the Mixed Reactor and Saturated Soil Column were linked with the Biofilm Reactor respectively as two different types of hydrologic systems. The equations of biochemical processes in wetlands were combined into two hydrologic systems respectively to develop water quality simulation models for constructed wetlands.
Field sampling data conducted by Guo(2009) were applied in this study for model calibration and validation. To improve the efficiency of model calibration and realize the major factors of water quality in wetlands, sensitivity analysis of parameters in each nutrient cycle was performed before model calibration stage. The error comparison between the simulation and measured outflow concentrations was carried on through statistical analysis to validate the availability of the model. Consequently, the results of the study, including the finding of feasible ranges for major affecting parameter values and the predicted water treatment efficiencies of constructed wetlands with various designs, are expected to give some valuable information for design, construction, manipulation, management, and diagnosis of constructed wetlands in the future.

並列關鍵字

Subsurface flow constructed wetland ； Water quality simulation ； Biofilm ； AQUASIM ； Oyster shell

參考文獻

7.賴衍臻，2005，地下流式人工溼地對都市污水淨化之成效，國立台灣大學生物環境系統工程學研究所碩士論文。

12.蔡萬寶，2007，以在槽式礫間接觸氧化法改善河川水質之效益評析，國立中央大學環境工程研究所碩士在職專班論文。

13. 邑靜，2007，人工溼地淨化系統之處理效能探討-以彰化縣洋子厝溪為例，國立中興大學環境工程學系在職專班碩士論文。

14.郭正翔，2009，牡蠣殼礫間處理對水質淨化之研究，國立台灣大學生物環境系統工程學研究所碩士論文。

15.張初福，2009，牡蠣殼礫間接觸淨化河川水質之經濟效益研究，國立台灣大學生物環境系統工程學研究所碩士論文。