台灣由於地狹人稠，導致河川污染問題日益嚴重，近年，為了提升環境品質，政府積極推動興建水資源回收中心處理民生污水。
廢水處理產生之生物污泥有含水率高及不易脫水等特性，且污泥後續再利用或處置方式有限，故污泥的減量技術及後續最終處置為二十一世紀很重要的議題。
本研究欲提升厭氧消化效率，將進厭氧消化之污泥，以添加過硫酸鹽或加熱方式進行預處理，預處理後之污泥再進行厭氧消化，期望預處理後之污泥能夠提升厭氧消化效率及提升沼氣產生量，藉此達到污泥減量之目的。實驗中，污泥添加不同過硫酸鹽及氯化亞鐵劑量，觀察各實驗組中污泥預處理後及厭氧消化後總固體物(TS)與揮發性固體物(VS)變化，並探討對厭氧消化之削減效率。
實驗結果顯示，污泥經過預處理後，其TS降低，但VS則無變化；污泥經過預處理並厭氧消化與未經過預處理直接厭氧消化相比較，其TS與VS削減量皆無明顯差異。可能是因添加過硫酸鹽進行預處理時，已經先去除厭氧消化時才會去除的有機污染物，導致厭氧消化階段的減少量變低，但整體削減效率則無太大的改變。

In Taiwan, most of rivers were contaminated due to the dense population. Our government attributes a lot of effort to build sewage wastewater treatment plants in order to improve the environment quality. High moisture content and difficulty in dewatering are the main characteristics of wasted activated sludge generated from sewage treatment plant. Moreover, limitation in sludge reuse and disposal makes developing sludge reduction and final disposal technologies the important topics in 21st century.
To enhance the efficiency of sludge anaerobic digestion and biogas generation, two different pretreatment methods, namely (1) advanced oxidation process with addition of persulfate only or with ferrous ion, and (2) heating, were explored in this study. The removal efficiency of Total Solids (TS) and Volatile Solid (VS) with various dosages of persulfate and ferrous chloride were conducted.
The results show the TS decreases with pretreatment, while the change in VS is not significant. Since the pretreatment processes oxidize the easily oxidizable organic materials instead of the refractory organic material, no enhancement of the overall TS and VS reduction after anaerobic digestion was observed with the pretreated sludge.

目錄
目錄	I
圖目錄	IV
表目錄	VI
第一章	前言	1
1.1	研究緣起	1
1.1.1	研究目的	2
1.1.2	研究內容	2
第二章	文獻回顧	3
2.1	淡水水資源回收中心處理流程及污泥來源	3
2.1.1	淡水水資源回收中心進流水質與厭氧消化操作現況	6
2.2	污泥預處理	9
2.3	厭氧消化原理	9
2.4	有機污染物厭氧消化之沼氣產生量影響因子	12
2.4.1	pH	12
2.4.2	鹼度	12
2.4.3	溫度	12
2.4.4	固體停留時間	13
2.4.5	毒性物質	13
2.5	過硫酸鹽之特性及化學程序	15
2.6	過硫酸鹽應用於有機污染物處理	17
第三章	實驗方法與材料	19
3.1	實驗內容	19
3.2	實驗材料與設備	22
3.2.1	污泥來源	22
3.2.2	實驗設備與材料	23
3.3	實驗分析項目與方法	29
3.4	SPSS軟體分析	32
3.5	熱重分析	36
第四章	結果與討論	38
4.1	淡水水資源回收中心污泥來源及有機成分配比	38
4.2	過硫酸鹽及氯化亞鐵瓶杯試驗	42
4.2.1	過硫酸鹽及氯化亞鐵對催化反應試驗	42
4.2.2	過硫酸鹽及氯化亞鐵對污泥檢測干擾試驗	45
4.3	污泥預處理後性質比較	49
4.3.1	污泥預處理後TS比較	49
4.3.2	污泥預處理後VS比較	52
4.3.3	污泥預處理後VS與TS比例比較	55
4.3.4	污泥預處理後去除量比較	62
4.3.5	小結	68
4.4	預處理後污泥進行厭氧消化後之性質比較	69
4.4.1	厭氧消化後污泥TS比較	69
4.4.2	厭氧消化後污泥VS比較	73
4.4.3	厭氧消化後污泥VS與TS比例比較	76
4.4.4	厭氧消化後污泥削減量比較	80
4.4.5	厭氧消化之沼氣產生量比較	87
4.4.6	小結	93
4.5	本實驗之整體削減量比較	95
4.6	本實驗預處理後污泥之硫酸鹽比較	100
第五章	結論與建議	104
5.1	結論	104
5.2	建議	106
Reference	107
 
圖目錄
圖1.淡水水資源回收中心處理流程圖	5
圖2.厭氧消化反應流程圖	10
圖3.厭氧消化反應時間與溫度關係圖	13
圖4.過硫酸鹽化學結構圖	15
圖5.本研究實驗流程圖	21
圖6.本實驗水浴剖面圖	24
圖7.本實驗混合濃縮後污泥60℃預處理設置圖	24
圖8.本實驗污泥厭氧消化設置圖	25
圖9.本實驗污泥厭氧消化反應罐剖面圖	26
圖10.本實驗沼氣收集剖面圖	27
圖11.本實驗沼氣收集設置圖	27
圖12.硫酸鹽檢量線	31
圖13.SPSS軟體介面圖	32
圖14.SPSS軟體分析選項介面圖	33
圖15.本研究利用SPSS分析比較流程圖	34
圖16.本實驗TGA設備圖	36
圖17.熱重分析圖	37
圖18.淡水水資源回收中各單元污泥量平均統計圖	39
圖19.利用60℃熱處理催化去離子水中過硫酸鹽之硫濃度變化圖	43
圖20.利用60℃加熱及添加Fe(II)催化去離子水中過硫酸鹽之硫酸根變化圖	44
圖21.利用60℃加熱及添加Fe(II)催化濃縮後污泥中過硫酸鹽之硫酸根變化圖	45
圖22.過硫酸鹽及氯化亞鐵在去離子水中TS及VS濃度關係圖	46
圖23.硫酸鈉在去離子水中TS及VS濃度關係圖	48
圖24.污泥預處後TS乾基重盒鬚圖	50
圖25.污泥預處後VS乾基重盒鬚圖	54
圖26.污泥預處後VS與TS比盒鬚圖	56
圖27.各種污泥在25℃到550℃之TGA圖	58
圖28.污泥預處修正後VS與TS比盒鬚圖	59
圖29.污泥預處後TS去除量盒鬚圖	63
圖30.污泥預處後VS去除量盒鬚圖	66
圖31.污泥厭氧消化後TS乾基重盒鬚圖	70
圖32.污泥厭氧消化後VS乾基重盒鬚圖	74
圖33.污泥厭氧消化後VS與TS比盒鬚圖	77
圖34.污泥厭氧消化後TS削減量盒鬚圖	81
圖35.污泥厭氧消化後VS削減量盒鬚圖	84
圖36.污泥厭氧消化後沼氣產生量盒鬚圖	88
圖37.污泥厭氧消化槽每削減1克沼氣產生量盒鬚圖	91
圖38.整體TS削減量盒鬚圖	96
圖39.整體VS削減量盒鬚圖	98
圖40.污泥預處理後硫酸鹽濃度盒鬚圖	101
 
表目錄
表1.淡水水資源回收中心2013年歷月平均之污水進流水量及水質	6
表2.淡水水資源回收中心歷月平均之污水進流水量及消化槽進流污泥量	7
表3.淡水水資源回收中心2013年歷月平均之各單元污泥量	7
表4.淡水水資源回收中心2013年厭氧消化污泥歷月平均濃度及沼氣產生量	8
表5.毒性物質容許濃度	14
表6.污泥預處理分組對照表	20
表7.厭氧消化控制參數	20
表8.淡水水資源回收中心濃縮後污泥現況	22
表9.淡水水資源回收中心厭氧消化槽現況	23
表10.事後比較檢定方式對照表	35
表11.淡水水資源回收中心各單元污泥流量	38
表12.淡水水資源回收中心濃縮後及消化後污泥濃度對照表	40
表13.淡水水資源回收中心厭氧消化系統操作參數	41
表14.過硫酸鹽及氯化亞鐵添加量對照表	46
表15.過硫酸鹽及氯化亞鐵在去離子水中進行60℃加熱後TS及VS對照表	47
表16.污泥預處理後TS描述性統計資料表	49
表17.污泥預處理後TS變異數同質性測試表	50
表18.污泥預處理後TS變異數分析表	51
表19.污泥預處理後TS事後測試之多重比較資料表	51
表20.污泥預處理後TS同質子集資料表	52
表21.污泥預處理後VS描述性統計資料表	53
表22.污泥預處理後VS變異數同質性測試表	54
表23.污泥預處理後VS變異數分析表	55
表24.VS及TS比描述性統計資料表	56
表25.污泥預處理後VS及TS比變異數同質性分析表	57
表26.污泥預處理後VS及TS比變異數分析表	57
表27.修正後VS及TS比描述性統計資料表	59
表28.經修正後污泥預處理後VS及TS比變異數同質性分析表	60
表29.經修正後污泥預處理後VS及TS比變異數分析表	60
表30.經修正後污泥預處理後TS與VS比事後測試之多重比較資料表	61
表31.經修正後污泥預處理後TS與VS比同質子集資料表	62
表32.污泥預處理後TS去除量之描述性統計資料表	63
表33.污泥預處理後TS去除量之變異數同質性測試表	64
表34.污泥預處理後TS去除量之變異數分析表	64
表35.污泥預處理後TS去除量事後測試之多重比較資料表	65
表36.污泥預處理後TS去除量同質子集資料表	65
表37.污泥預處理後VS去除量之描述性統計資料表	66
表38.污泥預處理後VS去除量之變異數同質性測試表	67
表39.污泥預處理後VS去除量之平均值等式穩健測試表	67
表40.污泥預處理後VS去除量之變異數分析表	67
表41.污泥厭氧消化後TS描述性統計資料表	69
表42.污泥厭氧消化後TS變異數同質性測試表	70
表43.厭氧消化後TS變異數分析表	71
表44.污泥厭氧消化後TS事後測試之多重比較資料表	71
表45.污泥厭氧消化後TS同質子集資料表	72
表46.污泥厭氧消化後VS描述性統計資料表	73
表47.污泥厭氧消化後VS變異數同質性測試表	74
表48.厭氧消化後VS變異數分析表	75
表49.厭氧消化後VS之多重比較資料表	75
表50.污泥厭氧消化後VS同質子集資料表	76
表51.污泥厭氧消化後VS與TS比之描述性統計資料表	77
表52.污泥厭氧消化後VS與TS比之變異數同質性測試表	78
表53.污泥厭氧消化後VS與TS比之平均值等式穩健測試表	78
表54.厭氧消化後VS與TS比之多重比較資料表	79
表55.污泥厭氧消化後TS削減量之描述性統計資料表	80
表56.污泥厭氧消化後TS削減量之變異數同質性測試表	81
表57.厭氧消化後TS削減量變異數分析表	82
表58.厭氧消化後TS削減量之多重比較資料表	82
表59.污泥厭氧消化後TS削減量同質子集資料表	83
表60.污泥厭氧消化後VS削減量描述性統計資料表	83
表61.污泥厭氧消化後TS削減量之變異數同質性測試表	84
表62.厭氧消化後TS削減量變異數分析表	85
表63.厭氧消化後VS削減量之多重比較資料表	85
表64.污泥厭氧消化後VS削減量同質子集資料表	86
表65.污泥厭氧消化沼氣產生量之描述性統計資料表	87
表66.污泥厭氧消化後沼氣產生量之變異數同質性測試表	88
表67.污泥厭氧消化後沼氣產生量之平均值等式穩健測試表	89
表68.厭氧消化槽沼氣產生量之多重比較資料表	89
表69.厭氧消化槽每削減1克沼氣產生量之描述性統計資料表	91
表70.污泥厭氧消化槽每削減1克沼氣產生量之變異數同質性測試表	92
表71.污泥厭氧消化槽每削減1克沼氣產生量之平均值等式穩健測試表	92
表72.厭氧消化槽每削減1克VS沼氣產生量之變異數分析表	92
表73.整體TS削減量之描述性統計資料表	95
表74.整體TS削減量之變異數同質性測試表	96
表75.整體TS削減量之變異數分析表	97
表76.整體TS削減量之描述性統計資料表	97
表77.整體VS削減量之變異數同質性測試表	98
表78.整體VS削減量之變異數分析表	99
表79.污泥預處理後硫酸鹽濃度描述性統計資料表	100
表80.污泥預處理後硫酸鹽濃度變異數同質性測試表	101
表81.污泥預處理後硫酸鹽濃度之平均值等式穩健測試表	102
表82.污泥預處理後硫酸鹽濃度之事後測試多重比較資料表	102

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