3.1 藥品及材料
1. PVA(polyvinyl alcohol)：Grade BF-17，長春石化公司，Taipei，
Taiwan , R.O.C. 。 Viscosity ： 25~30 cps ， Hydrolysis ： 98.5~99.2(mol%)。
2. 泥炭土(Peat)：VAPOPEAT，Kekkila Oyj，Finland。等級 C1，是 藉由 horticultural peat 所製成，其乾基密度為 70 kg/m3，水溶液 的 pH 值約 5.1-5.9，導電度約 1.5 ms/cm，其它組成如下(g/m3)：
3. 活性碳，台北化學工業股份有限公司，粒徑 8 ¡ 12mesh，表面積 500-1500 m2/g，密度 1.507 g/cm3。
4. 竹碳，瑞竹林業生產合作，粒狀，表面積 520-1200 m2/g，密度 1.290 g/cm3。
5. 硼酸(Boric acid)：試藥級，99.5 %以上，聯工試藥，Hsin Chu, Taiwan, R.O.C.。
6. 磷酸二氫鈉(Sodium phosphate, monobasic)：試藥級，98 %以上，
聯工試藥，Hsin Chu, Taiwan, R.O.C.。
7. 磷酸氫二鈉(Sodium phosphate, dibasic)：試藥級，98 %以上，聯 工試藥，Hsin Chu, Taiwan, R.O.C.。
8. 氮比色計分析專用試劑(Spectroquant N)：No.14537, MERCK 製，
Darmstadt, Germany。
組成 N
NH4-N NO3-N urea-N P K S Fe Mn B Zn Cu Mo 百分
比 6.0 2.0 0.5 0.6 1.0 0.3 0.64 0.24 0.04 0.08 0.16 0.02
9. 乙酸丁酯(n-butyl acetate)：試藥級，99.5% 以上，聯工試藥，Hsin Chu, Taiwan, R.O.C.。
10. 硝酸鉀(Potassium nitrate)：試藥級，99 %以上，聯工試藥，Hsin Chu, Taiwan, R.O.C.。
11. 活性污泥：新竹工研院化工所廢水處理場提供。
3.2 濾料製作
含營養源硝酸鉀之 PVA/泥炭土/活性碳人工濾料(簡稱為活性碳 人工濾料)，其合成製程採用本實驗室已開發成功製程(1-4)，而 PVA/
泥炭土/竹碳人工濾料(簡稱為竹碳人工濾料)，其合成製程略述如下：
1. PVA 溶液配製
取 50 g PVA 加入 425 mL 去離子水中，水浴加熱至 90℃，待 PVA 溶解後(約 60-90 分鐘)，再將已配製好之 KNO3溶液( 32 g KNO3 溶於 100 mL 去離子水中)，加入至 PVA 溶液，維持 90℃下連續攪 拌 30 分鐘。
2. 泥炭土溶液配製
取 50 g 泥炭土(粒徑 16-35 mesh)，加入已配製之 KNO3溶液( 32 g KNO3溶於 200 mL 去離子水中)，置於燒杯，且以封口膜密封靜 置一天，使泥炭土吸 KNO3溶液達平衡。
3. 竹碳溶液配製
取 25 g 竹碳(粒徑 16-35 mesh)，加入 25 mL 去離子水中，置 於燒杯，且以封口膜密封靜置一天，使竹碳吸水達平衡。
4. 硼酸溶液配製
取 600 g H3BO3及 800 g KNO3加入適當的去離子水，加溫溶解 後，冷卻至室溫，再加水製得 10L 硼酸溶液。
5. 磷酸溶液配製
取 1675 g NaHPO4、750 g NaH2PO4及 180 g KNO3加入 2250 mL 去離子水，加溫溶解後，冷卻至室溫，可得磷酸溶液。
6. 合成步驟
將泥炭土溶液及竹碳溶液依序加入 90℃的 PVA 溶液中，待混 合攪拌均勻 60 分鐘後，降溫至 40℃，連續攪拌 24 小時後。以蠕 動馬達抽出混合液，緩緩滴入一特殊尺寸硼酸化槽中，且於槽一端 以承接籃收集成型之顆粒濾料。將裝有硼酸化顆粒濾料之承接籃，
置入磷酸鹽溶液槽中，以氣泡方式攪拌 30 分鐘後取出，以去離子 水去除表面未作用之磷酸鹽。已磷酸化的顆粒濾料，置於 105℃的 烘箱中烘乾 24 小時後，可得粒徑範圍為 3-5 mm 的顆粒濾料。
3.3 濾料特性分析
1. 濾料水溶性氮溶出實驗
取烘乾人工濾料 0.2 g，加入 100 mL 去離子水，待約 24 小時 溶出達平衡後，取 10 mL 水樣，以 MERCK 的分光光度計專用試 劑及方法測定，即可得濾料的水溶性氮溶出量。
2. 濾料乾基含水率
秤取已知重量 W1的樣品，於 105 ℃烘箱中烘至少 8 小時後，
取出置於乾燥箱中，待冷卻降至室溫後，測其重量為 W2，則濾料 乾基含水率(g H2O/g 乾固體) = [( W1¡ W2) / W1]¡100 % 。
3. 活性污泥 MLSS 濃度
取定量體積(V ml )的活性污泥，在以已知重量（W0）之濾紙 作真空過濾後，將其污泥水分濾乾後，取其濾紙與乾污泥置於 105℃
烘箱烘乾 1 小時後取出置於乾燥箱中，待冷卻後秤其濾紙重為
（W1 ），則濃度為 mg MLSS/L＝（W1－W0）/ V 。 4. 活性污泥比攝氧率
活性污泥置於 BOD 瓶中以磁石激烈攪拌並曝氣達飽和後將溶 氧電極置於 BOD 瓶內，在溶氧開始消耗時記錄耗氧情形，溶氧遞 減率即為攝氧率（mg-O2/L-min），再除以活性污泥，MLSS 的重量 即為比攝氧率（mg-O2/mg-MLSS-min）。
5. 濾料密度
密度試驗裝置如圖 1，先將濾料置於 105℃烘箱中 24 小時後，
取出置於乾燥箱中，待冷卻降至室溫後使用，粒秤濾料重量為 W1， 精 秤 此 濾 料 於 丙 酮 溶 液 中 之 重 量 為 W2 ， 則 濾 料 密 度 (g/m3)=W1/[(W1-W2)/0.8]。
3.4 吸溼與保水試驗 1. 吸溼試驗
將兩種不同材質人工濾料置於 105℃烘箱中至少 24 小時以除 去水份後，取出置於乾燥箱冷卻至室溫後準備填塔。吸溼裝置圖如 圖 2 所示，但氣流不流經 VOC 瓶口。每塔所填充濾料乾重分別為 活性碳人工濾料 266 g 與竹碳人工濾料 280 g，每塔填充濾料二層。
通入空氣流量為 1.7 L/min，相對溼度維持在 95%以上，每一定間 隔時間秤塔重(實驗期間的前六小時每 30 分鐘秤重一次，而後來每 隔一、二、四、六、八、十二小時秤重一次)，記錄至重量不再變 化為止，計算並繪製含水率與操作時間關係圖。
2. 保水試驗
將兩種不同材質人工濾料浸泡於水中增溼至一定含水量後，分 別填塔，每塔填充濾料溼重分別為活性碳人工濾料 153 g 與竹碳人
工濾料 144 g，保水裝置圖亦如圖 2 所示。通入空氣流量為 1.7 L/min，相對溼度維持在 95%以上，每一定間隔時間秤塔重(實驗期 間的前六小時每 30 分鐘秤重一次，而後來每隔一、二、四、六、
八、十二小時秤重一次)，記錄至重量不再變化為止，計算並繪製 含水率與操作時間關係圖。
3.5 VOCs吸附試驗
將已烘乾除去水份之活性碳與竹碳人工濾料浸泡於 500 mL 去 離子水中，浸泡 24 小時後取出。兩種人工濾料各自填塔，每塔所 填充濾料溼重均為 120 g。生物濾床塔分為四層，每層內徑為 8 cm，
層高為 9 cm，裝置亦如圖 2。每塔只填充一層濾料，濾料充填高度 為 5 cm，且整塔系統置於一恆溫控制箱中，維持恆溫，VOCs瓶以 恆溫水浴控制 VOCs揮發速率，使進氣的 VOCs濃度維持一定，進 氣的 VOCs濃度為 100、200、300 和 400 ppm。進氣流量為 1.7 L/min，
相對溼度維持在 95%以上，以自動採樣裝置採樣，並以 GC 分析進 出口氣流中 VOCs的濃度，並將數據傳送至電腦記錄儲存，留待處 理運算。VOCs為乙酸丁酯。
3.6 實塔操作
將已烘乾除去水份之活性碳人工濾料 280 g 與竹碳人工濾料 300 g，分別浸泡於 3.93%之硝酸鉀水溶液 250 mL 中，浸泡 24 小 時後取出，再混入由新竹工研院化工所取回之活性污泥曝氣 10 分 鐘，曝氣時須測定活性污泥比攝氧率，此時即完成濾料的增溼、營 養液吸收與植種之程序。將已完成上述程序之濾料增塔進行實塔操 作，實塔實驗裝置亦如圖 2 所示。生物濾床塔分為四層，每層內徑
為 8 cm，層高為 9 cm，濾料充填高度為 4 cm，且整塔系統置於一 恆溫控制箱中，維持恆溫，VOCs 瓶以恆溫水浴控制 VOCs 揮發速 率，使進氣的 VOCs濃度維持在設定濃度。每層填入活性碳和竹碳 濾料乾重分別為 70 g 與 75 g。進氣流量為 1.7 L/min，相對溼度維 持在 95%以上，以自動採樣裝置採樣，並以 GC 分析進出口氣流中 VOCs的濃度，並將數據傳送至電腦記錄儲存，留待處理運算。
VOCs為乙酸丁酯，物種濃度控制在 100-1600 ppm 範圍。乙酸 丁酯於 20℃對水的溶解度為 7 g/L H2O，沸點為 126.3℃。
3.7 儀器設備 1. 溫、溼度計
型號：Testo 452，Lenkirch，Germany。濕度測量範圍為 0 ~ 98
%RH，最小刻度為 0.1，最大誤差為 2 %RH。溫度偵測範圍為 -40 ~ +70 ℃，最大可能誤差為 0.2 ℃，解析度為 0.1 ℃。
2. 氣體層析儀
型號：GC 8700F ，中國層析，台灣，測定範為 1 V~1V，積分 感受性為 0.1 V.sec，波峰高度誤差為0.1 %，波峰高度誤差為
0.5。
3. 分光光度計
型號：NOVA 60，MERCK, Darmstadt, Germany。測定濾料中 N 元素含量，使用波長為 520 nm，測定範圍為 0.5~18.00 mg-N/L。
4. 乾式氣體流量計
型號：DC-1-C 乾式氣體流量計，Tokyo, Japan。測量範圍為 5~1100 L/hr，流量為 0.2 m3/hr，誤差為 0.2 %，最小刻度為 5 ml。
5. 溶氧測定儀（DO meter）
型號：Oxi 323-A/set，Germany。偵測範圍從 0~19.99 mg/L，解析 度為 0.01 mg/L，於 5~30 ℃範圍內，偵測誤差為0.5。
6. 自動採樣器
型號：E2-SC16E 之 Electric Stream Selector，Valco Instruments Co.
Inc. Taipei, Taiwan, R.O.C.。
7. 自動注射器
型號：E3-C8UWE 之 Electric Sample Injector，Valco Instruments Co.
Inc. Taipei, Taiwan, R.O.C.。
8. 電子天平
型號：BA4100S ，Goettingen, West Germany。量測範圍在 0 ~ 4100 g 最小讀性 0.01 g，再現性≦ 0.01 g，應答時間≦1.5 sec。
9. 浮子流量計
型號：HC-15-NL1，新政股份有限公司，Taipei, Taiwan, R.O.C.。
氣體用浮子流量計，量測範圍 0.5 ~ 5 L/min。
10. DAQ 卡
型號：PowerDAQ PD-MF-16-50-16L ，16 個 AI ，2 個 AO，8 個 DIO ，3 個計數器 ，取樣速率：50 KHz ，解析度：16 bit，
United Electronic Industries ，Watertown ，Massachusetts ，U.S.A 。 11. 蠕動馬達
型號：Masterflex 7553-60，Cole-Parmer Instrument Co.。流量為 1 - 100 ml/min。 蠕動管型號：7518-10。