創新水科技研發服務網

都市河流污染之特點通常不受限於水體污染，大量污染物經年累月沉積於底泥造成水質劣化，吸附於底泥顆粒上之污染物與污泥孔隙發生置換作用後，釋放污染物質至水體使水質惡化、污染物含量增加，以及底泥中之放線菌大量繁殖。因此，針對河川水體需進行相關措施，包括減少水體外之污染排放、底泥疏濬工程、化學整治、生物處理、生態系統工程等。

國內常見的整治方法可分為：(1) 清除底泥：又分成機械式挖泥法透過機具將污泥從河床上移除及抽泥式挖泥法，以氣吸泵將泥水從河床中抽出排除；(2) 河川曝氣：藉由機械動力導引水體產生上下循環流動，增加水中溶氧並破壞河底之厭氧層以減少河底淤泥；(3) 生物復育：於多數環境下之微生物可進行自淨功能，但受限於水中溶氧及營養鹽含量，針對水體特性以培養合適之微生物，促進水體污染物之分解作用；(4) 水利工程：污染嚴重時，利用污水截流與建設污水專用下水道等經處理後再放流之方法 (陳氏，2001)。

國外常使用的方法包括：(1) 浚渫法 (Adriaens et al., 2006)：此方法是將高污染濃度之底泥挖除，運送至合格處理機構或經過處理後進行深海棄置；(2) 就地掩埋處置法：在高污染地區建構鋼筋混凝土進行掩埋後即封閉；(3) 自然回復法：針對可進行生物性或非生物性之自然降解之場址；(4) 現址加蓋處理：於污染底泥之上方鋪設加蓋物，以降低污染物之擴散程度，於寬廣河道、流速較緩之地區較為適用，近年來亦於加蓋物下方加入奈米零價鐵、飛灰及活性碳進行污染物吸附處理 (張等，2012)。

國內外河川污染整治案例，如表1所列，至今國內受污染河川案例，包括高雄的愛河、前鎮河與臺北淡水河，以及基隆河，受到週邊生活污水、畜牧廢水以及油污染，易受非點源污染水體負荷增加，水質惡化導致水體溶氧 (Dissolved oxygen, DO) 不足 (DO < 1 mg/L)，經過污水下水道系統之規劃後，溶氧略為回升 (DO > 2 mg/L)。二仁溪底泥受到戴奧辛、多氯聯苯、多環芳香烴與重金屬之嚴重污染，張等人 (2014) 以奈米乳化液與奈米氧化鐵作為底泥污染整治研究，並比較四種試驗條件自然回復、生物刺激、吸附回收以及整合式復育，結果顯示透過整合式復育，成功移除22.6% 重金屬與91.4% 多氯聯苯，而多環芳香烴移除率高達100%，相較自然回復方式大幅縮短整治時程。萬年溪沿岸因事業廢水及生活污水直接排入河川，造成黑臭現象，透過勇等人 (2011) 提出之改善計畫包含水質改善、水源補注、河道整治及景觀規劃，將原為重度污染的河川降低至中度污染。

國外亦有許多案例如韓國漢江、澳洲Homebush Bay以及Hunter River，由於污染範圍大且嚴重，係利用浚渫工法以移除大量受污染之底泥，並透過截流水利工程來杜絕污染源擴散與惡化。蘇等人 (2013) 配合生物複合酶技術進行黑臭水體之底泥修復，透過人工載體馴養微生物與酵素並施放於水體中，自然分解河床底泥之有機碳源並有效礦化水中有害污染物，經於上海浦東咸塘港東支流為期一年的測試，成功將原黑臭之水體整治至符合地表水標準。

全臺河川水系逾百條，如何以合適之分析與處理技術來整治相關河川污染為水資源課題的關鍵一環，以自然復育、現地整治以及水利工程法皆各有其優缺點。自然復育較經濟且民眾觀感疑慮較低，但整治時程較長且效果有限；現地整治與水利工程成本相對高，但可有效之移除污染源，故經濟成本、處理效益與風險評估皆是污染整治考量因素。

有鑑於此，工研院水科技組研究團隊依據臺南運河水理水質調查結果，量身規劃打造臺南運河的水質改善方案，有別於傳統常見之底泥清除及水體推送，創新歸納提出可行性極高的淨水串聯技術，建構包含運河獨有硝化菌種培植裝置進行水質污染淨化，以及高效增氧單元提升水體溶氧之離槽式淨水驗證模場 (圖1)，此整合系統可同時針對既有污染源及新進污染源作有效去除外，亦可作為水質惡化的緊急應變措施，對於運河水質改善具有相當優異的表現。

表1 國內外河川污染整治案例

圖1 臺南運河淨水示範場域

在本案模場操作運轉逾百日後，以連續十日採樣分析結果為例，當原水RPI呈現重度污染等級時，本團隊所建構之淨水模場可將水質大幅整治至未受污染等級，現階段之處理水量已提升近每日150噸，在產水品質上依然可維持未受污染之RPI等級，證實本團隊依安平運河水文、水理、水質所量身打造之創新淨水平台，可成功將運河水質進行大幅度的淨化調理，其改善成效是直接且成功的。

另一方面，此示範場域之底泥除臭驗證，係於2噸試驗槽中注入自盲段區域現地抽取之底泥與運河水，以次氯酸鈉進行底泥臭味物種－氨氮、硫化氫的削減試驗。底泥原水所含氨氮濃度約1.7 mg/L，添加適量次氯酸鈉後，氨氮的去除達80%以上；硫化氫在盲段底泥水的原始含量近0.06 mg/L，添加次氯酸鈉後底泥試驗槽中硫化氫之平均去除率為75%，水體所含最低硫化氫濃度可低於0.004 mg/L。在衍伸的消毒副產物－氯仿部分，皆未測得氯仿之生成。

本案模場針對運河盲段進行水質改善成效驗證結果顯示，可將中度至重度污染水體，改善至未(稍)受污染，故未來若能將模場淨水除臭技術及關鍵操作參數，成功鏈結在槽式現地處理作業，相信對於臺南運河整體的水質改善會更加顯著。

【參考文獻】

勇興台、劉惠民，「南部地區河川污染整治與水質改善策略規劃及執行計畫」，京華工程顧問股份有限公司 (2011)。
陳建中，「都會河川之污染整治－蛻變中的愛河與前鎮河」，教育部環境科學通識教育整合人文商管及工程課程改進計畫 (91C9029) 之本土化教材 (2001)。
張書奇、江蓬鈺、游雨涵、陳姿文、羅雲松、蔡利局、余光昌，「以奈米乳化液與奈米氧化鐵作為河川底泥汙染整治助劑之研究：由實驗室到模場試驗」，土壤及地下水污染整治, 第一卷，第2期，第141-163頁 (2014)。
張書奇、余光昌、蔡利局、陳姿文、江蓬鈺，「河川底泥污染整治技術研究-以二仁溪為例」，工業污染防治，第31卷，第1期，總號121期，第145-165頁 (2012)。
蔡鴻德，「污染底泥品質指標與整治技術訓練出國報告書」，行政院環境保護署環境保護人員訓練所 (2010)。
蘇業瑜、奚健，「生物複合酶對黑臭水體底泥原位修復的理論與實踐」，中國河道治理與生態修復技術專刊 (2013)。
Adriaens, P., Li, M.Y., and Michalak, A.M., “Scaling methods of sediment bioremediation processes and applications,” Engineering in Life Sciences, 6(3), 217-227 (2006).
Gil, K.I., Kim, L.H., Cho, G.C., and Yoon, J., “Evaluation of sediment contamination and effectiveness of dredging in mid-to-lower Han River. Water, air, and soil pollution,” 206(1-4), 263-272 (2010).

撰寫人：潘毅峰
技術聯絡人：潘毅峰
連絡電話：(03)5732201
E-Mail：YFPan@itri.org.tw
編輯/校稿：張王冠