消毒副產物比生產率結果分析

消毒副產物比生產率（Specific yield）是將消毒副產物的生成濃度除以 NPDOC 濃度，代表單位有機碳所生成的消毒副產物量，亦可解讀為單位天然有 機物中可能形成消毒副產物的前驅物質多寡。

圖 4-10 呈現出總三鹵甲烷與鹵乙酸比生產率的變化情形，由圖中可得知，

三鹵甲烷的比生產率在經過臭氧氧化及生物濾床之後，並無太大差別，傴臭氧氧 化可些微減少三鹵甲烷比生產率（4%），然而三鹵甲烷生成之總量確實有減少的 情形（參見 4.5.1 節），故推論整體流程對於三鹵甲烷的控制效果，主要歸因於水 中 NPDOC 濃度下降優於前驅物質的直接去除。鹵乙酸比生產率經過臭氧氧化之 後，反而上升了 19%，可見經過臭氧氧化之後，鹵乙酸的前驅物質增加了，生物 濾床則有部份降低鹵乙酸比生產率的效果（16%）。

若以個別三鹵甲烷的比生產率來看（圖 4-11）即可發現 Chloroform 比生產 率佔了總三鹵甲烷的 90%以上，Chloroform 的比生產率在臭氧氧化與生物濾床程

序中幾乎維持不變，因此總三鹵甲烷比生產率不變應是 Chloroform 所造成。其 餘 DCBM 的比生產率在經過臭氧氧化後，減少了 62%，生物濾床則無明顯效用，

與 4.5.1 節之總生成量結果相似。由此可知，臭氧氧化後總三鹵甲烷比生產率的 些微下降，主要來自於 DCBM 的貢獻。DBCM 仍然不納入討論。

從圖 4-12 可以看出鹵乙酸比生產率經過臭氧氧化後的上升主要係受到 DCAA 上升之影響。DCAA 比生產率經過臭氧氧化後提高了 24%左右，然而生 物濾床則可降低臭氧氧化後 29%的 DCAA 比生產率。TCAA 比生產率隨著處理 程序逐步下降。整體比生產率變化情形與 4.5.1 節中的總生成量變化情形相似。

故在 1 mg-O₃/1 mg-DOC 此劑量之臭氧反應下，以及空床接觸時間為 20 分鐘的 生物濾床過濾之後，雖然天然有機物組成結構已經產生改變，但對於太湖原水中 三鹵甲烷或鹵乙酸前驅物質之控制傴有些微的效果。

raw ozonated biofiltered

Specific yield (μg/mg DOC)

0 20 40 60 80 100

THMs HAAs

圖 4-10 總三鹵甲烷與鹵乙酸隨著處理程序之比生產率變化圖（Chlrination）

（誤差範圍為二重複之標準差值）

raw ozonated biofiltered

Specific yield (μg/mg DOC)

0 5 10 60 80

Chloroform DCBM DBCM

圖 4-11 隨著處理程序之 Chloroform、DCBM 和 DBCM 比生產率變化圖

（Chlorination）（誤差範圍為二重複之標準差值）

raw ozonated biofiltered

Specific yield (μg/mg DOC)

0 5 10 15 20 25 30 35

DCAA TCAA BCAA

圖 4-12 隨著處理程序之 DCAA、TCAA 和 BCAA 比生產率變化圖（Chlorination）

（誤差範圍為二重複之標準差值）

圖 4-13 為添加自由餘氯下氮系消毒副產物比生產率結果，其與總濃度結果 亦無太大差異。DCAN 比生產率不太會隨著處理流程而有所變動。TCNM 的比 生產率，經過臭氧氧化後上升為原來的 23 倍，生物濾床對 TCNM 比生產率亦無 降低的效果。然而 Lee 等人 (2007b) 將多種不同來源原水的天然有機物依親疏 水性分離後，進行消毒副產物生成潛勢測定（Chlorination and Chloramination），

發現 Chlorination 後，只要是親水性天然有機物且 DOC/DON 比值較小的情況下，

DCAN 比生產率相對較高，至於 TCNM 比生產率，無論是 Chlorination 或 Chloramination，皆會隨著 DOC/DON 比例下降而提昇。Hu 等人 (2010) 更指出，

無論是原水或經過臭氧處理後水，TCNM 比生產率亦會隨著 DOC/DON 比例下 降而提昇。然而本實驗經過臭氧氧化及生物濾床過濾之後，DOC/DON 比值逐漸 下降（表 4-6），但 TCNM 的比生產率卻向上攀升，此原因仍待釐清。

raw ozonated biofiltered

Specific yield (μg/mg DOC)

0 1 2 8

10 ^DCAN

TCNM

圖 4-13 隨著處理程序之 DCAN 和 TCNM 比生產率變化圖（Chlorination）

（誤差範圍為二重複之標準差值）

添加氯胺下之消毒副產物生成潛勢之結果（圖 4-14）亦顯示與總濃度結果無 太大差異。DCAN 比生產率經過整體處理程序後，下降大約 44%。TCNM 比生 產率，經過臭氧氧化提昇為原來的 9.6 倍，生物濾床對於 TCNM 前驅物質仍然 沒有明顯的去除效果。NDMA 比生產率經過臭氧氧化及生物濾床過濾之後亦逐 漸上升為原來的 2.5 倍，本實驗 DOC/DON 比例（表 4-6）隨著臭氧氧化及生物 濾床程序，從 3.2 逐步上升至 3.9 最後至 4.5，Lee 等人 (2007b) 研究結果顯示，

溶解性有機氮可作為氮系消毒副產物之生成指標，例如隨著 DOC/DON 比例下降

（也就是水中天然有機物含有較多有機氮成份），在添加氯胺情況下，NDMA 單 位 DOC 生產率亦會上升。若依照 Lee 等人所得到的結論評斷，NDMA 比生產率 應會逐步下降，實際結果不然。推論水中的天然有機氮成份經過臭氧氧化後性質 改變，且生物濾床之濾砂上微生物亦可能釋放其他物質，破壞整體天然有機物之 組成，間接改變 DOC 與 DON 的關係。

raw ozonated biofiltered Specific Yield (NDMA:ng/mg DOC, others:μg/mg DOC)

0 5 10 15 20 25

DCAN TCNM NDMA

圖 4-14 隨著處理程序之 DCAN、TCNM 和 NDMA 比生產率變化圖

（Chloramination）（誤差範圍為二重複之標準差值）

總括來說，以 1 mg-O₃/1 mg-DOC 此劑量之臭氧與水中天然有機物反應，且 再經過空床接觸時間為 20 分鐘的生物濾床，此程序對於消毒副產物（無論是三 鹵甲烷、鹵乙酸或是氮系消毒副產物），皆無較理想之控制效果。雖然 4-1 節中 提到，提昇臭氧劑量對於實際與有機物反應之臭氧量無明顯影響，但 Ko 等人 (2000) 研究結果顯示，當臭氧劑量從 2.5 mg/L 提升到 8.9 mg/L 後，三鹵甲烷生 成潛勢的去除效果亦會增加，因此調整臭氧劑量或許可作為增進消毒副產物控制 效果之方式。然而產生臭氧耗費相當大的能量，因此仍需在能量消耗與臭氧氧化 效率間取得一最佳平衡點。另外採用連續流式的生物濾床，或是選用具有較高的 生物容量（Biomass capacity）的粒狀活性碳（Granular activated carbon, GAC）做 為濾床填料等，應該能增進生物濾床對於消毒副產物前驅物質的去除效果，最終 才能提昇臭氧氧化及生物濾床之整體處理效率。