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電容去離子技術去除水中銦、鎵、鉬之基礎研究

本研究分別以自組電容去離子技術(Capacitive Deionization Technolgy, CDI)模型廠進行硬度及銦、鎵、鉬去除之研究，探討因子包括電壓、濃度等。研究結果顯示，於硬度去除特性上，在不同電壓條件下 1.0 V 及 1.2 V，隨著電壓增加，吸附能力越好，但在 1.4 V、1.6 V、1.8 V條件下 過大的電壓，造成電解反應使極板發生濃度極化現象進而發生極板結垢，導致吸附能力下降。而在不同濃度操作下，濃度越大去除率越小，濃度為100、150、200、250及300 mg CaCO3/L條件下，硬度去除率分別為 49.7%、31.8%、27.1%、24.3%、22.6%，從各濃度吸脫附循環的 EC 值發現，濃度越高電解現象越強，使得吸附量隨濃度增加更快達到飽和。 在銦、鎵及鉬之電吸附特性上，不同電壓操作下，CDI吸附能力與電壓成正比，但水體中鉬離子主要是因為 Mo7O246-佔大多數，其價數高展現出優勢之離子競爭性，其次為水合半徑較大，對於孔洞的進入效果較差，導致 OH-及 Cl-無法被有效的吸附。在不同濃度下，濃度越高離子吸附量有增加之趨勢，但去除率則反之，代表電吸附能力隨著濃度增加逐漸達到飽和。銦、鎵之離子競爭特性，在相同離子價數的比較下，水合半徑較小的離子擁有較高的吸附容量，顯示出 In3+比 Ga3+容易吸附。鉬離子則因溶液中不同pH與不同濃度形成不同離子型態，雖然NO3-初始莫爾濃度為鉬離子的6倍，但對於鉬離子競爭影響不大，鉬離子去除率均為90%以上。

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無機性混凝劑與生物程序放流水影響薄膜積垢指標之研究

全球面臨水資源逐漸缺乏與開發不易及水資源受到污染之問題，因此水資源再利用已成為各國重視及探討的重要議題之一，而在水質淨化等技術中，薄膜技術最具有研究潛力。一般常見判斷薄膜阻塞之情形的參數包括污泥密度指數 (Silt Density Index, SDI)、修正積垢指數 (Modified Fouling Index, MFI) 及微阻塞指數 (Mini Plugging Factor Index, MPFI)。 污水處理廠常在生物處理使用混凝處理以增加顆粒或膠體污染物之去除效果，然而混凝處理後殘留的混凝劑所造成薄膜積垢之程度明顯影響放流水之回收再利用，則是另一值得探討之重點。 本研究將研發新的薄膜積垢指標，以便建立與實際面更為切合實際的應用指標，並且探討其中最佳的操作條件以及針對常用之混凝劑PACl、Al2(SO4)3 、FeCl3、FeSO4及生物處理程序放流水進行其對積垢指標之影響，期能掌握混凝劑操作濃度，有效預防薄膜積垢。 研究顯示，混凝劑Al2(SO4)3、PACl、FeSO4及FeCl3經垂直式過濾裝置與掃流式過濾裝置於SDI、MFI及SCFI之積垢特性，SDI及SCFI無法完全區別混凝劑之積垢特性，以MFI指標最能代表混凝劑於薄膜上之積垢特性。混凝劑Al2(SO4)3、PACl、FeSO4及FeCl3經垂直式過濾裝置與掃流式過濾裝置於SDI、MFI及SCFI三種指標下，其對薄膜之積垢程度為PACl>FeCl3>Al(SO4)3>FeSO4。 SBR放流水經垂直式過濾裝置與掃流式過濾裝置於SDI、MFI及SCFI之積垢特性，SDI、MFI及SCFI三種積垢指標皆能區別SBR放流水於不同稀釋倍數下對薄膜之積垢特性，而使用UF程序作前處理，其降低薄膜積垢之效果有限，其原因在於放流水中有機物濃度及UF孔徑及材質影響UF處理效果。 壓力及壓差對掃流式積垢指標之影響，以SDI、MFI及SCFI三種積垢指標於掃流式過濾裝置之最佳操作壓力建議設定在3.5~4.0 bar最佳操作壓差建議設定在5~10 psi。薄膜種類對垂直式及掃流式薄膜積垢指標之影響，綜合比較三種不同積垢指標SDI、MFI及SCFI下，MCE膜及PVDF膜二種薄膜材質在混凝劑Al2(SO4)3、PACl、FeSO4及FeCl3不同濃度下皆無明顯之差異。 以SDI、MFI、SCFI及過濾比阻，比較掃流式過濾裝置及垂直式過濾裝置之間的特性差異，以掃流式過濾裝置為最佳操作裝置。 關鍵字：薄膜積垢指標、污泥密度指數、修正阻塞指數、微阻塞指數、 垂直式過濾、掃流式過濾、混凝劑。

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固定污染源細懸浮微粒排放特徵與化學成份分析研究

本研究針對台灣地區之固定源細懸浮微粒進行採樣，參照USEPA之Method 201A與Method 202 採樣方法，建立完整煙道PM2.5採樣分析技術，解析重大固定污染源過濾性與凝結性PM2.5排放特性，並建立台灣地區固定源PM2.5排放係數與指紋圖譜。採樣對象分別為鍋爐蒸汽產生程序、廢棄物處理、鋼鐵冶煉與金屬加工製造程序、紡織業、磚窯業、玻璃纖維製造與瀝青製造業，共計32點次；各採樣點煙道排氣溫度介於20.3 ~ 239℃，依據USEPA Method 202方法，當煙道中排氣溫度大於30℃時需進行CPM之測定。本研究PM2.5微粒係利用採樣管前端加裝PM2.5旋風分徑器來收集煙道中之PM2.5微粒，參照USEPA Method 201A方法除了將已完成採樣PM2.5濾紙收集外，另外應將旋風分徑器上殘留之小於或等於2.5 μm之微粒利用丙酮沖洗回收，當微粒進入到PM2.5旋風分徑器中絕大部分約有95%之PM2.5微粒會被濾紙所收集，剩下約5%左右之PM2.5微粒會殘留於旋風分徑器上。本研究除收集煙道中之可過濾性PM2.5微粒外，另於Method 201A後端連接Method 202收集CPM，此方法係利用冷凝器將煙道中排放之氣體經冷凝的方式後收集煙道中之CPM。本研究結果顯示檢測之32點次過濾性PM2.5濃度介於0.07 ~ 34.2 mg/Nm3，不同行業別因為製程與污染防制設備不同，排放濃度有相當大的差異；凝結性PM2.5濃度介於0.02 ~ 403 mg/Nm3，差異亦相當大。凝結性PM2.5所佔平均比例為60%，顯示進行固定源PM2.5檢測若未測定可凝結性PM2.5會低估PM2.5之排放。各採樣點之無機CPM濃度約占70% ~ 95%，其餘為有機CPM約占2.6~27.9%，另有少部分為前端衝擊瓶未完全收集，最後由後端之鐵氟龍濾紙所收集到之CPM約占0.03% ~ 3.6%。 本研究各採樣點化學組成方面，碳成分所佔比例平均為38.3%，各採樣點OC皆高於EC；陰陽離子平均比例為25.8%；金屬元素平均為18%。各類別製程PM2.5、碳成份、陰陽離子與金屬元素之平均排放係數，電力業分別為2.39、1.05、0.48與0.55 g/MWh；蒸氣鍋爐分別為109、46.9、39.5與5.92 g/ton；磚窯業分別為7.81、2.82、1.22與1.17 g/ton；廢棄物處理分別為0.35、0.17、0.08與0.05 g/ton；事業廢棄物焚化爐分別為7.93、3.29、2.75與0.62 g/ton；鋼鐵業分別為1.13、0.3、0.21與0.62 g/ton；金屬加工業分別為33.3、14.4、10.4與4.26 g/ton；紡織業分別為41.7、26.9、6.63與1.59 g/ton；瀝青業分別為1.67、0.77、0.41與0.16 g/ton；玻璃製造業分別為1.76、0.76、0.67與0.07 g/ton。

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農藥廢容器之調查及其廢液之處理技術

為維護台灣環境及國人健康，調查偽劣農藥之流佈、妥善處理及回收農藥廢容器，乃本研究主要之議題。研究將調查農藥廢容器以探討台灣重要蔬菜生產區之農藥使用種類及用藥型態，及開發並建立農藥廢容器之殘液處理技術，使農藥廢容器可回收再利用，俾解決農藥廢容器於環境堆積問題。民國100年4月至12月農藥廢容器採樣調查之結果，分析得知使用於蔬菜之農藥以殺蟲劑為最多，其次為殺菌劑及除草劑。不同種類農藥用於各類蔬菜樣品之統計，農藥廢容器中，殺蟲劑使用於花椰菜共105件，其中38件為偽藥；高麗菜62件，偽藥為22件，使用偽藥比例約為36%。殺菌劑使用於花椰菜36件，偽藥15件；高麗菜25件，偽藥為8件，使用偽藥比例分別為42%及32%。因此可推測台灣使用農藥偽藥比例甚高，最常用於蔬菜之殺蟲劑及殺菌劑中，約有30%為偽藥。有關農藥廢容器之農藥殘液處理，經過三重複水沖洗後之農藥廢容器殘留情形，如芬化利 (Fenvalerate)之農藥廢容器，經第一次沖洗後芬化利約為63 mg/L，清洗第二次剩餘1.98 mg/L，第三次為0.72 mg/L，添加氧化劑後則低於儀器偵測極限。若以水清洗第一次做為殘留量100%，則三次清洗後殘留量為1.14%，顯示以標準三重複清洗法即可有效去除98.86%之農藥殘液。若農藥容器能於使用完畢後按照標準三重複水沖洗方法清洗，則不需另外添加氧化劑，即可降低農藥殘留量，因此清水沖洗法為解決農藥殘留之重要方法。

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電鍍工廠廢水之生物與化學毒性分析之相關性

本研究利用Microtox生物毒性試驗與靜水式鯉魚毒性測試法，檢測單一重金屬及複合重金屬之毒性，並進行複合重金屬之共同毒性係數分析，以了解複合重金屬之協力作用(Synergism effect)、加成作用(Addition effect)或拮抗作用(Antagonism effect) 之毒性相互關係。本研究結果：以費希爾弧菌(Micrtox方法)測試之單一重金屬毒性排序為Hg > Cu > Zn > Pb > Cd > Ni > Cr，其中Hg毒性最高，EC50值為0.13 mg/L；Cr毒性最低，EC50值為59.33 mg/L；以鯉魚生物測試之單一重金屬毒性排序為Cd > Hg > Cu > Zn > Ni > Pb > Cr，其中Cd毒性最高，LC50值為0.13 mg/L；Cr毒性最低，LC50值為12.31 mg/L。複合重金屬以電鍍A工廠之放流水混合金屬液毒性最高，EC50值為7.57 mg/L，共同毒性係數為9.31。如與其他B, C電鍍工廠放流水混合金屬液毒性比較，其混合金屬毒性作用相同，均屬拮抗作用。所有電鍍工廠廢水經處理後以化學法分析其重金屬濃度，其部分重金屬濃度尚未達放流水標準。A、C工廠放流水中Cu濃度為14.12及14.13 mg/L；A工廠Zn濃度為11.60 mg/L。電鍍工廠Microtox之TUa與水質項目COD之間相關性低，A、B、C三間電鍍工廠Microtox之TUa值與水質項目COD之相關係數R2分別為0.771、0.3、0.962。本研究結果顯示所有生物毒性試驗均可用於於快速篩選水質之預警依據，且兩種測試生物對重金屬毒性敏感趨勢相同，唯Microtox生物毒性試驗檢測時間較短，適合用於電鍍廢水作為放流水快速篩選，靜水式鯉魚試驗可則作為長期毒性預警依據。

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新作用機制殺蟲劑對白線斑蚊(Aedes albopictus)幼蟲之藥效及其抗藥性之研究

白線斑蚊(Aedes albopictus)為傳播登革熱重要病媒蚊之一。本研究針對八種不同作用機制之殺蟲劑，評估其對抗、感品系白線斑蚊幼蟲之藥效，以瞭解舊型藥劑之藥性及誘發抗藥性發生情形及新型藥劑未來使用之潛力，同時利用白線斑蚊藥效測試結果與國內外往昔研究比較，以瞭解白線斑蚊在國內、外對常用殺蟲劑抗藥性發展之特異性，文中另比較白線斑蚊與另一重要之登革熱病媒蚊-埃及斑蚊(Aedes aegypti)對相同測試藥劑之藥效及抗藥性，分析種間對藥劑之差異性。研究結果顯示2013年白線斑蚊對除蟲菊類之Deltamethrin產生高抗藥性，抗性比值RR1(以LC50為比較基準)及RR2(LC90為比較基準)分別為23.7及23.1，其次為Chlorpyrifos，抗性比值RR1及RR2分別為5.6及7.9，其它舊型藥劑如Abamectin及BTI，其RR1及RR2值均在1.2與3.1之間，而對新作用機制型藥劑如Emamectin benzoate、Indoxacarb、Fipronil、Spinosad，則其RR1及RR2均在0.2與2.0之間，顯示未來對白線斑蚊防治均有應用潛力。歷年對白線斑蚊及2013年白線斑蚊對常用微生物製劑之Abamectin及蘇力菌(BTI)藥劑敏感性並無降低現象，唯對有機磷劑Chlorpyrifos及除蟲菊類Deltamethrin有較高之抗藥性。對埃及斑蚊此趨勢大抵相同，兩者最大差異為埃及斑蚊對Indoxacarb具抗藥性，其RR1及RR2分別為3.3及3.0。

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公共污水污泥特性及堆肥再利用之研究

污泥富大量的有機質、氮和磷等植物生長所需之養分，但因含有多種重金屬，以至於土地施用時必須注意其在土壤中的生物有效性和植物毒性。在許多先進國家將污泥做為肥料或土壤改良劑等土地施用方式是這兩種普遍採用的資源化途徑。本研究以台灣地區三個污水處理廠污泥，新北市林口水資、台中市福田廠及台南市安平廠之污泥進行分析，結果顯示，各廠之乾基重金屬含量Cu平均在217.3~256.3 mg/kg之間；Cr含量在109.2~284.1 mg/kg之間；Cd含量在0.3~9.7 mg/kg之間；Pb含量在54.3~87.4 mg/kg之間；Ni含量在80.6~272.3 mg/kg之間；Zn平均含量在1154.0~2761.7 mg/kg之間。 污泥中各種重金屬之型態分布，Cu含量平均占75.8% 以有機鍵為主；Cr含量平均75.8% 以殘留態為主；Cd含量平均占40.8% 以鐵錳氧化態為主；Pb含量平均占78.2% 以殘留態為主；Ni含量平均占46.2% 以殘留態為主；鋅含量平均占42.2% 以鐵錳氧化態為主。透過污泥與木屑堆肥製作有機肥料有超標之虞的Cu、Cd、Ni及Zn，其鍵結型態大都以鐵錳氧化態、有機態及殘留態之生物有效性較低的型態存在。但隨著堆肥過程中，殘留態Pb含量百分比有減少的現象，而可交換態有增加的情形。 以添加不同比例的污泥堆肥於土壤中之青江菜栽種結果顯示，第二輪植體鮮重之Pb含量介於0.5~0.6 mg/kg之間，而第三輪Pb含量介於0.3~0.9 mg/kg，皆有超過衛生署公告食用作物重金屬Pb含量0.3 ppm之限量值。由栽種第三輪之土壤重金屬Pb鍵結型態分析，Pb大致上在可交換態有較高的分布，為生物有效性最高的部份，也是土壤中移動性較高的重金屬。

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以電動力法去除下水污泥中重金屬之研究

由於下水污泥中含有高營養物質和有機物，可作為堆肥、建築材料等，具有相當的經濟效益。但污水處理場所產生之污泥，除了含有上述具經濟價值成分外，尚含有重金屬與其他有毒性物質存在，若無法將污泥中這些危害物質移除，不僅無法用於農業堆肥，且需以有害廢棄物方式處理，後續處理成本亦大幅提升。若不慎排放至環境中，其導致土壤或地下水污染，影響層面與後果更是不堪設想。本研究以含重金屬之下水污泥為整治試驗之主要標的污染物，利用電動力技術將下水污泥之重金屬移除，並探討不同操作條件之影響，冀使對污泥中之重金屬達到移除之成效。 本試驗以台中某實場下水污泥為對象，首先進行下水污泥樣品採集、前處理及分析下水污泥的基本物化特性，同時選用不鏽鋼作為陰極板材料，並配製0.01 M Na2CO3做為電解液，以不同種類之陽極電極板（石墨及DSA）於電壓梯度1.5 V cm-1下進行5天的試驗。結果顯示，使用DSA為操作之電極板時有較佳之去除效率，其中重金屬鎳、鎘和鉻去除效率最為顯著，分別為72.2%、56.8%及38.6%。接著選用DSA作為陽極板，探討以不同之操作電壓進行5天之電動力試驗（1.0 V cm-1、1.5 V cm-1、2.0 V cm-1、2.5 V cm-1），結果顯示，鎘、鎳、銅和鉛於電壓梯度2.0 V cm-1時有較好之去除率，分別為100%、96.7%、17.9%及52.9%；鉻及鋅則於2.5 V cm-1時去除效果較顯著，去除率為80.1%和44.1%。 在處理成本方面，利用電動力技術處理下水污泥中重金屬，以不同操作電壓梯度（1.0 V cm-1、1.5 V cm-1、2.0 V cm-1、2.5 V cm-1）進行5天之試驗，其所花之電費分別為7元、13元、21元及31元。

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電觸媒技術去除水中大腸桿菌之研究

在各類飲用水水質及水源上，環保署及衛生署針對大腸桿菌訂定法規標準，而一般飲用水通常使用逆滲透（Reverse Osmosis）、臭氧及紫外線殺菌，其分別具有不同缺點。本研究利用電觸媒處理技術快速去除水中之大腸桿菌，並探討不同操作條件下之最佳可行性。電觸媒技術（Electrocatalyst）為目前新穎廢水處理技術之一，其利用一外加電場提供能量於觸媒材料，進而於觸媒材料上產生具有強氧化作用之氫氧自由基。此處理技術的優點包括易破壞細胞膜、能分解有機污染物及去除色度等，所以，本研究冀望能利用此技術達到水中滅菌的效果。 本試驗之處理水為自行配製含有大腸桿菌Escherichia coli（E.coli）的自來水，實驗初步試驗，陽極板材質選用觸媒材料Titanium dioxide（TiO2）、Ruthenium dioxide（RuO2）與石墨，陰極板則選用石墨，極板間距為7 cm，操作使用電壓梯度（14.3、21.4、28.6 V cm-1），處理時間為1分鐘。試驗結果顯示，觸媒材料TiO2的滅菌率比RuO2與石墨好，在28.6 V cm-1的電壓下滅菌率高達99%。因提高電壓梯度，能不斷產生具有強烈氧化作用之氫氧自由基（Hydroxyl radicals），可與微生物細胞中的物質反應，而破壞細胞再被分解成二氧化碳和水。 以最佳操作參數下，設計另一新多極式模組進行新試驗，陽極以TiO2為觸媒材料，陰極為石墨，極板間距為1 cm，探討使用批次式與連續式試驗，設置不同極板對數，於不同電壓（10、30、60 V）操作下，試驗最佳處理狀況為：在連續式操作電壓60 V試驗下，大腸桿菌群之去除效果不論極板數量操作下，1分鐘後即可明顯表現，滅菌率可達約100%，處理後的pH及EC並未受到影響，可以確認本模組實用性，及電觸媒技術於去除水中大腸桿菌之可行性。

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以淨水污泥燒製環保磚之研究

本研究基於廢棄物減量及資源化再利用之目的，主要以大湳、東興、鯉魚潭、明德、豐原等五座淨水廠之淨水污泥分別以 30%、40%、50%、60%、70%、100% 等不同的比例，與磚用黏土混合，並藉由紅磚製程實驗模組進行模擬，燒製環保磚材試體。除了探討各淨水廠磚材試體之特性外，並比較額外添加 10%、20% 助熔劑的廢玻璃粉，對於磚材試體的差異及影響。根據中國國家標準CNS382 之規範判定各座淨水廠磚材試體之等級及合格率，進而探討各座淨水廠淨水污泥較佳之黏土取代效益以及燒製環保磚材之可行性。試驗結果顯示，鯉魚潭、豐原淨水廠淨水污泥所燒結之磚材試體，根據中國國家標準 CNS382 之規範，合格率皆高達百分之百，而大湳淨水廠之磚材試體僅有 33% ，東興淨水廠亦僅佔 17 % 能符合標準，此兩淨水廠之磚材試體合格率皆相對偏低。顯示鯉魚潭及豐原淨水廠之淨水污泥具有廢棄物再生再利用之潛力，將有助於替代部分天然黏土資源燒製成環保磚材。另外，額外添加 20% 助熔劑 (廢玻璃粉)，能符合CNS382 建築用磚最低規範之磚材試體則從未添加助熔劑的18 組增加至21組，整體合格率從 60 % 提升至 70 % 。顯示助熔劑的添加，將有助於降低吸水率，提高抗壓強度，對於磚材試體之燒結有正面的影響。