本研究以自行開發之沉降工具C-LGSC，評估載體嵌合改善造紙廢水 活性污泥之成效。首先評估造紙廢水處理實場ASP 之長期操作風險，探討 放流水質變異的因素；其次以C-LGSC 進行連續進流污泥測試，探討進流 深度的設計對污泥沉降的影響；利用固體通量法分析C-LGSC 與前期 1-L 量筒、B-LGSC 三種批次沉降試驗數據評比，並與實場終沉池數據比較；最 後以C-LGSC 進行批次試驗評估載體嵌合成效；本研究之總結與建議分述 如下：
8-1 造紙廢水活性污泥程序實場長期操作風險分析
本研究分析中部某造紙廢水處理場，自 2000 年 11 月至 2002 年 10 月，連續24 個月之 ASP 操作數據，分析結果如下：
1. 將放流水 SS 與 COD 兩者月平均值進行線性迴歸 (y= 2.6x+52.1, R2 = 0.8338)，顯示 SS 與 COD 具良好關聯性，每單位 SS 貢獻 2.6 單位 COD，曝氣池生物分解的極限為 52.1 mg/L COD。
2. 根據放流水質是否違反國家標準，可將 24 個月的操作分為穩態與非穩態 期。該場長期穩態操作參數之平均值與標準差如下：曝氣池OLR 為 2.1
± 0.4 (kg COD/m3-day)、F/M 為 0.7 ± 0.2(1/day)、終沉池 ORavg為15.3 ± 1.9 (m3/m2-day)、ORpeak為 17.7 ± 1.6 (m3/m2-day)、SLRavg為102 ± 42.8 (kg / m2-day)、SLRpeak為161 ± 55.6 (kg / m2-day)，對於完全以回收廢紙 為原料之造紙廠，以上數據可作為二階段ASP 製程廢水處理場之設計與 操作參考。
3. 穩態期間，SS 與 COD 兩者日平均值違反國家標準的風險分別 9.2 % (n = 14) 與 3.1 % (n =14)，SS 為 COD 的 3 倍，兩者之 CV 分別為 35.5 %及
23.3 %，終沉池之操作風險較曝氣池高，且水質異常係導因於處理流量 瞬間大幅變動，建議以載體嵌合增加生物膠羽結構的比重，改善終沉池 污泥沉降性實為提升ASP 處理成效之關鍵。
8-2 連續式光柵沉降管柱連續進流點試驗
本研究進行 C-LGSC 之測試時，於污泥批次沉降完成後，分別以三個 不同深度連續進流污泥，結果顯示，進流點深度如設計不當，將影響污泥 沉降之穩定性，良好之進流點約為液面下3/4 有效水深的位置，對沉降之干 擾最小，與實場終沉池進流點類似，建議後續於實場進行全程連續進流測 試加以驗證。
8-3 固體通量演算法之建立與污泥沉降性分析
本研究利用 C-LGSC 進行污泥批次沉降試驗，再以固體通量演算法推 算ASP 系統理論設計與操作參數，結果如下：
1. 以初始沉降速度 (initial velocity, V0) 交叉比對 1-L 量筒、B-LGSC 與 C-LGSC 之污泥沉降性，結果顯示 1-L 量筒會產生嚴重低估的情形，污泥 MLSS 濃度接近實場之 2.9 g/L 時，C-LGSC 之 V0與 B-LGSC 僅相差 8
%，建議用 B-LGSC 進行批次沉降，並以 V0分析污泥沉降性，即可以較 低的成本，獲得合理的結果。
2. 以固體通量法推算 1-L 量筒、B-LGSC 與 C-LGSC 之 SFL，分別為 0.4、
28 與 38 kg/m2-day，C-LGSC 分別為 B-LGSC 與 1-L 量筒的 1.4 倍與 95 倍，同樣證實1-L 量筒因管壁效應而嚴重低估污泥沉降性，而 C-LGSC 與B-LGSC 所推估之 SFL差距較小。藉由分析三種工具SFL與 A 值之關 連性，研判C-LGSC 推估之 SFL已達邊際效應，顯示管壁效應的影響不 大。
3. 以固體通量法分析 C-LGSC 沉降數據，推算出終沉池理論表面積為 1,800
m2，而實場之表面積僅為理論值的一半 (900 m2)，長期操作數據分析結 果，亦証實該場終沉池表面積過小，導致操作風險較高；以C-LGSC 推 算之SRT 為 12 days，與實場 (6 days) 比較，兩者皆合乎 WEF (1998) 3
~ 15 days 的規範值，目前無法進一步探討推估 SRT 值之合理性。唯本研 究以控制沉降的觀點推算SRT 值，也應以曝氣池生物分解的角度推算 SRT，而取較長的 SRT 值作為設計與操作的依據。
8-4 載體嵌合成效分析
1. 本研究以 0、8、16、25、33、42 % (w/w)，6 種載體劑量比，並利用 C-LGSC 進行三重複批次沉降試驗，以 0 % 之 V0 (0.1 cm/min) 為控制 組，結果顯示各組試驗之V0增加33 ~ 190 %，且 V0增加比例隨載體劑 量增加而遞增。
2. 為探討載體嵌合改善放流水質的成效，控制組 SS 與 COD 分別為 14、
147 mg/L，而試驗組 6 個載體劑量比中，SS 與 COD 平均分別為 12、
100 mg/L，且改善成效隨劑量增加而提升。建議後續以連續進流試驗驗 證其成效。
3. 以固體通量法分析載體嵌合成效，結果顯示終沉池表面積可減少 0.5 ~ 4.3 倍，SRT 可由 12 days 縮短 4 ~ 8 days，有效提升終沉池去除率，減 少用地、節省成本，建議載體劑量需為15 %，以有效改善實場終沉池 表面積過小與SRT 過短的缺點。
4. 評比 1-L 量筒、B-LGSC 與 C-LGSC 之載體嵌合成效，結果顯示以 1-L 量筒為沉降工具，將低估低劑量載體 (8 ~ 16 %) 改善成效 36 ~ 57 %，
當劑量增加後，卻高估載體改善成效33 ~ 117 %，影響評估載體成效的 準確性；而MLSS 濃度、污泥沉降特性與載體粒徑所影響，皆為影響載 體嵌合技術成效之因素。
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附錄
附錄 A、活性污泥 MLSS 濃度離心檢測方法
目的
配合本研究載體嵌合成效試驗，需檢測混合液懸浮固體 (mixed liquor suspended solid, MLSS) 濃度，以 Standard Method 之 103 ~ 105℃乾燥法檢 測MLSS 需耗時 1 ~ 2 日，本研究乃建立 103 ~ 105℃乾燥法與離心檢測方 法之檢量線，以離心方式於1 小時內檢測出 MLSS 濃度。Standard Method 之103-105℃乾燥法通常用於放流水或地表水 SS 之檢測，離心檢測方法只 適用於高濃度活性污泥MLSS，為此方法的限制。
檢量線之建立
為建立 103 ~ 105℃乾燥法與離心檢測方法之檢量線，本研究分別以上 述二種方法，檢測相同的造紙廢水活性污泥樣本，並將兩者之SS 檢測結果 進行線性迴歸分析，兩種檢測方法之試驗步驟如下：
1. Standard Method 103 ~ 105 ℃乾燥法
參考 Standard Method，首先將濾片秤重後，置於過濾裝置上，並取 50 mL 之污泥樣品，抽氣過濾 10 分鐘，完成後將濾片置入烘箱中以 101 ~ 105
oC 烘乾至恆重後取出濾片並秤重，SS 計算公式如下：
SS ( mg/L ) =（A－B）× 1000/V...…...(A-1)
其中A 為懸浮固體及濾片總重（g）、B 為濾片重（g）、V 為樣品體積
（L），SS 殘重 (∆W) (g) 應介於 0.0025 ~ 0.2 g 之間，且樣品結果經重複試 驗其變異係數 (CV) 應小於 10 %，本研究將原污泥分別稀釋成 3/4、2/3、
Table A-1 為 103 ~ 105 oC 乾燥法之三重複檢測結果，顯示各稀釋比例之 污泥，其∆W 與 CV (1.4 ~ 4.8 %)，皆符合品管基準，將 table A-1 之數據代 入式A-1，推算各稀釋比之污泥濃度平均為 420、567、787、887、1,220、
1,613 mg/L。
Table A-1. 各稀釋比污泥 MLSS 三重複檢測結果 (103-105℃乾燥法)
2. 快速離心檢測方法
本研究使用之離心機規格如下：機體型號為 CN-5100，離心轉盤
(swing – rota) 型號為 RS-50，最大離心力為 3,350g，最大離心轉速為 4,500 rpm。使用之離心管 (BIOLOGIX)，其容量為 15 mL，最小刻度為 0.5 mL，
最小刻度間距離4 mm。藉由測量一定容量的刻度間距 (mm)，可計算污泥
離心容量讀值 (mL)：
x = 0.125 y...(A-2) 其中x 為最小刻度之間距 (mm)，y 為離心讀值 (mL)。
本研究比照上述 103 ~ 105℃乾燥法之試驗步驟，污泥樣品亦稀釋為 1、3/4、2/3、1/2、1/3、1/4 倍，各稀釋比皆進行三重複試驗，離心轉速平 均為3,400 rpm (G-force 為 1900 ×g)，離心時間 3 分鐘，離心完成後，讀取 污泥界面讀值；由於離心管之設計，無法判讀2 mL 以下之污泥界面讀值，
若污泥界面讀值小於2 mL (figure A-1)，須進行再處理，檢測結果經重複試 驗，其變異係數 (CV) 應小於 5 %；界面判讀與樣品再處理方式如下：
Figure A-1. 污泥離心讀值未達 2 mL 之圖示
當污泥界面讀值未達 2 mL，取出管中上澄液，補充同體積樣品後，再 以相同離心條件重複以上步驟，直到離心界面讀值達2 mL 以上，原始之污 泥離心界面讀值 (R2) 之計算公式如下：
R2 = V1
V + V × R1...(A-3)
其中 R1為補充樣品後之離心界面讀值 (mL)，V1為原樣品體積，V2為 補充樣品體積 (mL)。Table A-2 為離心方法之三重複檢測結果，顯示各稀釋
其中 R1為補充樣品後之離心界面讀值 (mL)，V1為原樣品體積，V2為 補充樣品體積 (mL)。Table A-2 為離心方法之三重複檢測結果，顯示各稀釋