礫石間曝氣淨化

礫石間曝氣淨化
對於某些颱風多、暴雨洪水多的河川，在河川廊道灘地上佈置精緻的人工溼地，顯然很容易遭受自然力破壞，維護不易，礫石間淨化是另一種選擇。汙水流過礫石堆，汙染物會在礫石表面黏附，形成生物膜，溶氧的水充滿喜氧菌可將汙染物分解，形成無機的營養鹽類，汙染物繼續在表面層黏附，厚度過厚時會剝落成汙泥沉積底部。因此1000人以下的聚落每日生活汙水量不超過25噸，溶氧量仍高或生化需氧量小於20 mg/L之水體，只要一個長寬各20米，深度5米的的坑槽，填滿粒徑10至60mm的礫石，就可以處理汙水。但是數年後，礫石會被太多汙泥填塞，逐漸降低效能，必須另外挖坑槽、填礫石。
礫間接觸氧化淨化：更大城鎮，必須處理更多汙水量或汙濁濃度更高時(溶氧量極低或生化需氧量大於20 mg/L之水體)，必須採增加曝氣量，其流程如下:
(1) 礫間接觸氧化原理：
礫間接觸氧化槽中，由於礫石間存在許多大小不同的孔隙，當污水流經這些孔隙時，水流因受礫石阻擋而致流速減緩，水中的懸浮物質會與礫石接觸並在很短的孔隙距離內沉降；此外，礫石粗糙的表面，可供許多微生物附著生長，其具粘性的生物膜則主要負責吸著懸浮物質，其整體機制為水中溶解性的有機物在流經礫石表面的生物膜時，被微生物吞食、分解而達到固液分離的效果，使水質獲得淨化。
由沉降、吸附及生物氧化而從水中分離的污泥，將被阻留於礫石中進行生物分解，透過此分解方式可將污泥的有機成分降至約原來的1/4以下，可有效削減60％～80％污染量。。
(1) 截水/取水：
城鎮汙水收集後於重力渠道道側設置一方形孔口來取水，於取水口設置格柵阻擋大型固體物，並設有檔板隔絕漂浮物進入調節池備用。
(2) 前處理及進流設施：包含(a)沉砂池：避免砂粒進入處
理池內，並設有排砂泵浦定時排砂，以保護泵浦運轉。
(b) 粗攔污柵：用以保護進流揚水泵浦。(c) 進流揚水井：使用揚水泵浦運轉，用來提供水體有足夠的高程。(d) 進水井：用來調節水流速度，避免流速過快或產生紊流。並設有濁度計監測是否有異常過高的濁度，並自動控制停止揚水泵供水。 (e) 細攔污柵：防止較細的固體進入氧化槽內。
(3) 礫間接觸曝氣氧化設施：
可分為前段的曝氣區與後段的非曝氣區，前段曝氣區主要以曝氣氧化為主，提供微生物進行有機物分解及硝化所需氧氣；後段則以攔除與沉澱為主，可攔除懸浮固體物並使固體物沉降、貯存，定期由槽底預留之曝氣管進行曝氣排泥。兩個混凝土大水槽(面積各約100至150平方米，深度約6至9米，詳細體積尺寸應配合汙水質量及設計淨化停留時間而定)，其中裝設礫石鋼絲網籠，礫石可使用鋼絲網籠架高4米，距離水槽底部及四周槽壁各30cm，鋼絲網籠分數層支撐礫石重量。礫石依粒徑排列，於下層填充粒徑約12～60mm之大礫石，而上層則填充粒徑約8～12mm之小礫石。
一般的纖維織造消防水管即可做為曝氣供應管，槽外使用泵浦自動間歇性打氣，消防水管在充滿汙水的水槽底部冒出氣泡，可以用提供足夠氧氣，提昇曝氣部微生物對有機物及氨氮之氧化速率，並且氣泡震盪礫石孔隙，可以將過厚的汙泥震落。污水可因曝氣而於礫石間充分流動，使礫石表面之微生物與污水有更多接觸機會，也因此增加污水淨化效率。而擔任氧化分解有機物角色之微生物以及生物膜，會於曝氣部內大量繁殖增生，由於生物量多再加上曝氣的擾動，使得生物體（膜）易與礫石表面剝離，因此在曝氣部內，有機物被生物膜抓取吸收以及生物膜剝離等現象反覆發生。混凝土大水槽的底部可以設計15至20%的斜坡，收集汙泥。如果能於場地附近暫存可以讓污泥沉澱與乾燥濃縮，以槽車抽出後外運或掩埋處理。
(4) 放流設施：
經礫間接觸曝氣氧化後之淨化水，可直接流至淨化水槽放流，亦可先流經污泥儲存槽後沉澱，再由溢流堰流至淨化水槽放流。礫間接觸曝氣只要一個籃球場大小的基地(面積約0.5公頃)，每日可處理1萬噸汙水，有效削減60％～80％污染量。所有過程都可在地面下進行，地面上還可以做草地、球場等設施。
但是淨化後的水氮、磷含量比較高，不易去除。可以利用河
川灘地上粗砂野草地慢地流，讓植物根部吸收氮、磷，或是留滯於以荷花、挺水植物水池或土溝水道，讓植物吸收，最後進入河川的水質更乾淨。