第四章 河川水質參數調查
4.3 參數計算
將連續 20 天分析測值以推估各河段之袪氧係數及硝化係數，以下針對碳生化 需氧量(CBOD)、袪氧係數(k1)及硝化係數(kn)求得方式加以說明。
1.碳生化需氧量(CBOD)
本研究以量測溶氧為基準，實驗反應中因溶氧會隨著時間消耗，導致水樣貧 養或缺氧，因此需要反覆進行再曝氣，達終端檢測時間後得到溶氧耗損量，經計 算後得到總氧量；其過程分為兩階段進行，第一階段為較易氧化的碳化合物氧化(碳 氧化)所消耗之氧當量，為碳生化需氧量(CBOD)。第二階段為氮化合物氧化(硝化) 所消耗的氧量(NBOD)，依序為氨氮(NH3-N)、亞硝酸鹽氮(NO2-N)及硝酸鹽氮 (NO3-N)，二者之總合為最終 BOD。當亞硝酸鹽氮/硝酸鹽氮與氨氮氧化值接近時，
則顯示達到氮之物質平衡。
2.袪氧係數(k1)
河川中有機物質的氧化，使水中的溶氧量被消耗，此現象為袪氧作用。袪氧 反應程度視溫度而定，過程中 CBOD 會隨時間及溫度的增加而增加，CBOD 曲線 也越陡峭。在一定溫度下 CBOD 值經一階衰退方程式： CBOD
CBODu 1 e
k1t
進
行迴歸分析得袪氧係數。
3.硝化係數(kn)
主要藉由微生物將氨氮轉化成硝酸鹽化合物，此硝化現象則會造成氨氮的減 少及硝酸氮的增加。氨氮經由
C Coe
knt迴歸分析得硝化係數。整體實驗結果之計算步驟如下:
Step1 統計各天數之總耗氧量/ (亞)硝酸鹽氮/ 氨氮減少量
依據各天強制曝氣/純氧量所產生之總耗氧量，逐天以 mg/L 為單位累積。另 透過每二天之檢測(亞)硝酸鹽氮值，進行逐天累積之產生量，亦以 mg/L 為單位統 計。最後則計算氨氮之減少量，亦以 mg/L 為單位統計。
Step2 計算出總 BOD 量，並區分出 NBOD 及 CBOD
81
在假設無其他耗損下，總耗氧量等於總 BOD 量，並利用(亞)硝酸鹽氮之產生 量，計算水樣之 NBOD 值，總 BOD 量扣除 NBOD 值即為 CBOD 值。
Step3 檢核氨氮減少量與(亞)硝酸鹽氮產生量是否近似
在假設無其他耗損下，氨氮之減少應透過硝化作用轉換成 (亞)硝酸鹽氮，故 需檢核其是否相等或近似，若差距太大則表示本實驗有其他干擾或污染，不予列 入計算，需重新採樣檢測。
Step4 利用迴歸分析取得 CBOD 之反應常數
在計算後即可將 CBOD 值繪圖，並以CBOD
CBODu 1 e
k1t
進行迴歸分析，
取得反應常數 k1值。
Step5 利用迴歸分析取得 NBOD 之反應常數
在計算後即可將 NBOD 值繪圖，因硝化作用並非一開始就啟動，故須進行硝 化作用啟動天數判斷後，再以
C Coe
knt進行迴歸分析，取得反應常數 kn值。若以 2009/10/16 於新海橋測站所進行的第一次測試作為範例說明，其檢測數 據統計如表 4.3-1，其中總耗氧量為 65.85 mg/L，氨氮硝化後之減少量為 10.01 mg/L，
亞硝酸氮/硝酸氮之產生量為 9.83 mg/L，經計算後可得總 NBOD 為 44.56 mg/L，
因此可以反算 CBOD 值為 總耗氧量 65.85 mg/L – NBOD 44.56 mg/L = 21.29 mg/L 其中檢核氮系統，由值可知產生量為 9.83 mg/L，然而減少量為 10.01 mg/L，二個 測值接近，故可假設其氮系統平衡。
在檢核完畢後，隨即將 CBOD 及 NBOD 值進行繪圖，並利用迴歸分析，可分 別求取得 k1值為 0.105 day-1，kn值為 0.205 day-1。相關成果圖繪製如圖 4.3-1 所示。
其中由圖可了解到其硝化作用約略在第 5 天的時候啟動。
82
表 4.3-1 水質參數計算表範例(以新海橋，2009/10/16 為例) Time
(Day)
DO 累積 (mg/L)
Nitrite/Nitrate (mg/L)
氨氮 (mg/L)
Calculated CBOD (mg/L)
NBOD (mg/L) 0 0.00 0.35 8.84 0.00 0.00 3 2.12 0.27 10.32 2.12 0.00 5 7.81 0.28 9.59 7.81 0.00 7 16.61 0.95 9.30 13.87 2.74 9 33.18 5.47 6.94 9.78 23.40 11 45.57 7.78 4.32 11.61 33.96 13 58.73 9.99 0.02 14.68 44.05 15 59.80 9.82 0.06 16.52 43.28 17 62.47 10.33 0.03 16.86 45.61 20 65.85 10.10 0.31 21.29 44.56 Final 65.85 9.83* 10.01** 21.29 45.74 註: *為 Nitrite/Nitrate Produced 的總量;
**為 Ammonia Oxidized 的總量
圖 4.3-1 水質參數繪圖範例(以新海橋，2009/10/16 為例) 4.4 調查結果與分析
本研究參採 MWH(民 99c，民 100b)檢測成果，彙整出各測站之水質參數成果，
以下即針對各測站之歷次檢測成果，逐站說明。
83
1.大漢溪流域-城林橋測站
城林橋測站自 2009 年起共進行四次檢測，各次檢測成果彙整如表 4.4-1 所示。
由表中可知，其 k1值約在 0.105~0.175 Day-1之間，kn值約在 0.125~0.275 Day-1之 間，硝化作用啟動時間發生在第 3~8 天。歷次分析結果如圖 4.4-1~4.4-4 所示。
表 4.4-1 大漢溪城林橋測站水質參數歷次檢測成果表 Station
Name Date
Total NBOD (mg/L)
Ammonia Oxidized (mg/L)
Nitrite/Nitrate Produced
(mg/L)
k
1(day-1)
k
n(day-1)
Nitrification Begins from
(days) 城林橋 2009/11/9 10.33 2.26 1.64 0.15 0.125 5 城林橋 2010/1/19 22.35 4.72 7.89 0.175 0.195 3 城林橋 2010/3/29 23.17 5.02 5.07 0.11 0.165 3 城林橋 2011/1/14 16.23 1.75 3.56 0.105 0.275 8
圖 4.4-1 城林橋測站第一次水質參數圖(2009/11/09)
84
圖 4.4-2 城林橋測站第二次水質參數圖(2010/1/19)
圖 4.4-3 城林橋測站第三次水質參數圖(2010/3/29)
85 Station
Name Date
Total NBOD (mg/L)
Ammonia Oxidized (mg/L)
Nitrite/Nitrate Produced
(mg/L)
k
1(day-1)
k
n(day-1)
Nitrification Begins from
(days)
86
圖 4.4-5 新海橋測站第二次水質參數圖(2010/1/19)
圖 4.4-6 新海橋測站第三次水質參數圖(2010/3/29)
87
圖 4.4-7 新海橋測站第四次水質參數圖(2010/1/11)
圖 4.4-8 新海橋測站第五次水質參數圖(2011/1/14)
88
圖 4.4-9 新海橋測站第六次水質參數圖(2011/2/18) 3.新店溪流域-秀朗橋測站
秀朗橋測站自 2009 年起共進行三次檢測，各次檢測成果彙整如表 4.4-3 所示。
由表中可知，其 k1值約在 0.09~0.145 Day-1之間，kn值約在 0.045~0.195 Day-1之間，
硝化作用啟動時間發生在第 1~5 天。歷次分析結果如圖 4.4-10~4.4-12 所示。
表 4.4-3 新店溪秀朗橋測站水質參數歷次檢測成果表 Station
Name Date
Total NBOD (mg/L)
Ammonia Oxidized (mg/L)
Nitrite/Nitrate Produced
(mg/L)
k
1(day-1)
k
n(day-1)
Nitrification Begins from
(days) 秀朗橋 2009/11/9 1.42 0.18 0.31 0.09 0.045 1 秀朗橋 2010/1/19 1.62 0.35 0.35 0.09 0.045 1 秀朗橋 2010/3/29 15.22 3.33 3.62 0.145 0.195 5
89
圖 4.4-10 秀朗橋測站第一次水質參數圖(2009/11/9)
圖 4.4-11 秀朗橋測站第二次水質參數圖(2010/1/19)
90
圖 4.4-12 秀朗橋測站第三次水質參數圖(2010/3/29)
4.新店溪流域-景美溪(便橋)測站
景美溪(便橋)測站自 2009 年起共進行三次檢測，各次檢測成果彙整如表 4.4-4 所示。由表中可知，其 k1值約在 0.09~0.155 Day-1之間，kn值約在 0.09~0.145 Day-1 之間，硝化作用啟動時間皆發生在第 5 天。歷次分析結果如圖 4.4-13~4.4-15 所示。
表 4.4-4 新店溪秀朗橋測站水質參數歷次檢測成果表 Station
Name Date
Total NBOD (mg/L)
Ammonia Oxidized (mg/L)
Nitrite/Nitrate Produced
(mg/L)
k
1(day-1)
k
n(day-1)
Nitrification Begins from
(days)
景美溪便橋
2009/11/9 16.04 3.51 3.51 0.09 0.09 5景美溪便橋
2010/1/19 20.88 5.03 4.53 0.125 0.145 5景美溪便橋
2010/3/29 25.3 5.51 5.53 0.155 0.135 591
圖 4.4-13
景美溪便橋
測站第一次水質參數圖(2009/11/9)圖 4.4-14
景美溪便橋
測站第二次水質參數圖(2010/1/19)92
圖 4.4-15
景美溪便橋
測站第三次水質參數圖(2010/3/29) 5.新店溪流域-華中橋測站景美溪(便橋)測站自 2009 年起共進行三次檢測，各次檢測成果彙整如表 4.4-5 所示。由表中可知，其 k1值約在 0.075~0.155 Day-1之間，kn值約在 0.155~0.255 Day-1 之間，硝化作用啟動時間發生在第 3~8 天。歷次分析結果如圖 4.4-16~4.4-19 所示。
表 4.4-5 新店溪華中橋測站水質參數歷次檢測成果表 Station
Name Date
Total NBOD (mg/L)
Ammonia Oxidized (mg/L)
Nitrite/Nitrate Produced
(mg/L)
k
1(day-1)
k
n(day-1)
Nitrification Begins from
(days) 華中橋 2009/11/9 18.14 4.9 4.36 0.075 0.155 7 華中橋 2010/1/19 29.3 5.94 6.4 0.155 0.185 8 華中橋 2010/3/29 44.1 9.37 9.65 0.095 0.165 3 華中橋 2011/2/18 6.49 1.09 1.42 0.09 0.255 5
93
圖 4.4-16 華中橋測站第一次水質參數圖(2009/11/9)
圖 4.4-17 華中橋測站第二次水質參數圖(2010/1/19)
94
圖 4.4-18 華中橋測站第三次水質參數圖(2010/3/29)
圖 4.4-19 華中橋測站第四次水質參數圖(2011/2/18) 6.基隆河流域-實踐橋測站
基隆河實踐橋測站自 2009 年起共進行四次檢測，各次檢測成果彙整如表 4.4-6 所示。由表中可知，其 k1值約在 0.075~0.115 Day-1之間，kn值約在 0.035~0.275 Day-1 之間，硝化作用啟動時間發生在第 1~6 天。歷次分析結果如圖 4.4-20~4.4-23 所示。
95
表 4.4-6 基隆河實踐橋測站水質參數歷次檢測成果表 Station
Name Date
Total NBOD (mg/L)
Ammonia Oxidized (mg/L)
Nitrite/Nitrate Produced
(mg/L)
k
1(day-1)
k
n(day-1)
Nitrification Begins from
(days) 實踐橋 2009/11/9 2.15 0.93 0.47 0.075 0.035 5 實踐橋 2010/1/19 9.92 1.47 2.17 0.115 0.185 5 實踐橋 2010/3/29 15.31 3.74 3.35 0.115 0.135 1 實踐橋 2011/2/18 3.47 0.37 0.76 0.105 0.275 6
圖 4.4-20 實踐橋測站第一次水質參數圖(2009/11/9)
圖 4.4-21 實踐橋測站第二次水質參數圖(2010/1/19)
96
圖 4.4-22 實踐橋測站第三次水質參數圖(2010/3/29)
圖 4.4-23 實踐橋測站第四次水質參數圖(2011/2/18)
7.基隆河流域-社后橋測站
基隆河社后橋測站自 2009 年起共進行四次檢測，各次檢測成果彙整如表 4.4-7 所示。由表中可知，其 k1值約在 0.105~0.135 Day-1之間，kn值約在 0.035~0.255 Day-1 之間，硝化作用啟動時間發生在第 5~8 天。歷次分析結果如圖 4.4-24~4.4-27 所示。
97
表 4.4-7 基隆河實踐橋測站水質參數歷次檢測成果表 Station
Name Date
Total NBOD (mg/L)
Ammonia Oxidized (mg/L)
Nitrite/Nitrate Produced
(mg/L)
k
1(day-1)
k
n(day-1)
Nitrification Begins from
(days) 社后橋 2009/11/9 1.97 2.33 0.43 0.105 0.035 5 社后橋 2010/1/19 17.5 3.73 3.83 0.135 0.195 7 社后橋 2010/3/29 24.45 5.57 5.35 0.115 0.165 3 社后橋 2011/2/18 3.01 0.66 0.9 0.125 0.255 10
圖 4.4-24 社后橋測站第一次水質參數圖(2009/11/9)
圖 4.4-25 社后橋測站第二次水質參數圖(2010/1/19)
98
圖 4.4-26 社后橋測站第三次水質參數圖(2010/3/29)
圖 4.4-27 社后橋測站第四次水質參數圖(2011/2/18)
8.基隆河流域-民權大橋測站
民權大橋測站自 2009 年起共進行四次檢測，各次檢測成果彙整如表 4.4-8 所 示。由表中可知，其 k1值約在 0.105~0.135 Day-1之間，kn值約在 0.09~0.3075 Day-1 之間，硝化作用啟動時間發生在第 3~11 天。歷次分析結果如圖 4.4-28~4.4-31 所示。
99
表 4.4-8 基隆河民權大橋測站水質參數歷次檢測成果表 Station
Name Date
Total NBOD (mg/L)
Ammonia Oxidized (mg/L)
Nitrite/Nitrate Produced
(mg/L)
k
1(day-1)
k
n(day-1)
Nitrification Begins from
(days) 民權大橋 2009/11/9 9.46 1.95 2.07 0.125 0.09 5 民權大橋 2010/1/19 21.48 3.9 4.7 0.135 0.195 6 民權大橋 2010/3/29 29.52 6.26 6.46 0.105 0.155 3 民權大橋 2011/2/18 5.26 0.99 1.15 0.105 0.305 11
圖 4.4-28 民權大橋測站第一次水質參數圖(2009/11/9)
圖 4.4-29 民權大橋測站第二次水質參數圖(2010/1/19)
100
圖 4.4-30 民權大橋測站第三次水質參數圖(2010/3/29)
圖 4.4-31 民權大橋測站第四次水質參數圖(2011/2/18)
9.基隆河流域-百齡橋測站
百齡橋測站自 2009 年起共進行四次檢測，各次檢測成果彙整如表 4.4-9 所示。
由表中可知，其 k1值約在~0.097 Day-1之間，kn值約在 0.135~0.335 Day-1之間，硝 化作用啟動時間發生在第 1~8 天。歷次分析結果如圖 4.4-32~4.4-35 所示。
101
表 4.4-9 基隆河百齡橋測站水質參數歷次檢測成果表 Station
Name Date
Total NBOD (mg/L)
Ammonia Oxidized (mg/L)
Nitrite/Nitrate Produced
(mg/L)
k
1(day-1)
k
n(day-1)
Nitrification Begins from
(days) 百齡橋 2009/11/9 9.6 2.1 2.29 0.065 0.135 3 百齡橋 2010/1/19 21.71 4.89 4.75 - 0.2 1 百齡橋 2010/3/29 26.51 5.67 5.8 0.095 0.2 3 百齡橋 2011/2/18 7.86 1.03 1.72 0.097 0.335 8
圖 4.4-32 百齡橋測站第一次水質參數圖(2009/11/9)
圖 4.4-33 百齡橋測站第二次水質參數圖(2010/1/19)
102
圖 4.4-34 百齡橋測站第三次水質參數圖(2010/3/29)
圖 4.4-35 百齡橋測站第四次水質參數圖(2011/2/18)
10.淡水河本流流域-中興橋測站
中興橋測站自 2009 年起共進行四次檢測，各次檢測成果彙整如表 4.4-10 所示。
由表中可知，其 k1值約在 0.095~0.155 Day-1之間，kn值約在 0.135~0.235 Day-1之 間，硝化作用啟動時間發生在第 3~13 天。歷次分析結果如圖 4.4-36~4.4-39 所示。
103
表 4.4-10 淡水河本流中興橋測站水質參數歷次檢測成果表 Station
Name Date
Total NBOD (mg/L)
Ammonia Oxidized (mg/L)
Nitrite/Nitrate Produced
(mg/L)
k
1(day-1)
k
n(day-1)
Nitrification Begins from
(days) 中興橋 2009/11/9 6.03 1.35 1.32 0.115 0.135 13 中興橋 2010/1/19 24.29 4.84 5.32 0.155 0.175 3 中興橋 2010/3/29 37.66 8.24 8.22 0.155 0.175 7 中興橋 2011/2/18 13.8 2.81 3.02 0.095 0.235 7
圖 4.4-36 中興橋測站第一次水質參數圖(2009/11/9)
圖 4.4-37 中興橋測站第二次水質參數圖(2010/1/19)
104
圖 4.4-38 中興橋測站第三次水質參數圖(2010/3/29)
圖 4.4-39 中興橋測站第四次水質參數圖(2011/2/18)
11.淡水河本流流域-重陽橋測站
重陽橋測站自 2009 年起共進行四次檢測，各次檢測成果彙整如表 4.4-11 所示。
由表中可知，其 k1值約在 0.095~0.155 Day-1之間，kn值約在 0.105~0.335 Day-1之 間，硝化作用啟動時間發生在第 4~13 天。歷次分析結果如圖 4.4-40~4.4-43 所示。
105
表 4.4-11 淡水河本流重陽橋測站水質參數歷次檢測成果表 Station
Name Date
Total NBOD (mg/L)
Ammonia Oxidized (mg/L)
Nitrite/Nitrate Produced
(mg/L)
k
1(day-1)
k
n(day-1)
Nitrification Begins from
(days) 重陽橋 2009/11/9 16.77 3.97 3.67 0.155 0.135 7 重陽橋 2010/1/19 14.81 3.13 3.24 0.155 0.185 8 重陽橋 2010/3/29 31.53 6.77 6.9 0.095 0.105 4 重陽橋 2011/2/18 19.01 4.32 1.16 0.095 0.335 13
圖 4.4-40 重陽橋測站第一次水質參數圖(2009/11/9)
圖 4.4-41 重陽橋測站第二次水質參數圖(2010/1/19)
106
圖 4.4-42 重陽橋測站第三次水質參數圖(2010/3/29)
圖 4.4-43 重陽橋測站第四次水質參數圖(2011/2/18)
12.淡水河本流流域-關渡大橋測站
關渡大橋測站自 2009 年起共進行三次檢測，各次檢測成果彙整如表 4.4-12 所 示。由表中可知，其 k1值約在 0.09~0.175 Day-1之間，kn值約在 0.185~0.195 Day-1 之間，硝化作用啟動時間發生在第 9~11 天。歷次分析結果如圖 4.4-44~4.4-46 所示。
107
表 4.4-12 淡水河本流關渡大橋測站水質參數歷次檢測成果表
表 4.4-12 淡水河本流關渡大橋測站水質參數歷次檢測成果表