DSpace collection: 學位論文

Stochastic Suspended Sediment Transport by Fractional Dynamics

title: Stochastic Suspended Sediment Transport by Fractional Dynamics abstract: The study focuses on the Lagrangian particle tracking of suspended sediment particles whose motions are strongly coupled with surrounding turbulent flows. The diffusion of suspended particles is often linked to turbulence diffusion theories. The high irregularity and protean properties of turbulence generally lead to the usage of Brownian diffusion. It implies that the spreading of suspended sediment particles is normally distributed and embeds independent properties in particle motions. However, the non-Gaussian phenomenon in sediment movements has been observed and recognized during the last decades. The sediment-laden flow experiments have suggested that coherent structures in turbulent shear flow strongly impact particles' suspension near the boundary. This study proposes an advanced Lagrangian particle tracking model, whose driven fluctuation process is the fractional Brownian motion (FBM). By introducing the fractional stochastic process to the PTM, the correlated increments aim to describe anomalous suspended sediment particles' movements resulting from intermittent and time-persistent coherent turbulent structures near the boundary. The proposed model is applied to simulate suspended sediment transport in two-dimensional open channel flow. Via Monte Carlo simulation, the ensemble statistics results are presented, including mean, variance, skewness of particle positions, and particle velocity fluctuations. The anisotropic sediment behaviors can be found in the probability density function (PDF) of particle velocity fluctuations at different water depths. Simulation results show improvements in the streamwise particle velocity profiles and in predicting sediment concentrations near the boundary.

電化學程序同時去除不同種類廢水中的重金屬及有機物：去除機制及效率

title: 電化學程序同時去除不同種類廢水中的重金屬及有機物：去除機制及效率 abstract: 本研究以電化學程序，利用鈦(Ti)網放置廢棄鐵屑作為犧牲陽極，處理含有Cr(VI)的電鍍廢水(其處理機制稱為電化學還原(ECR))及含有CuEDTA廢水(其處理機制為電置換/沉澱/沉積(ERPD))。利用廢棄鐵屑在鈦網中的方式可增加犧牲陽極的表面積，系統可在低電流密度(1.18-3.54 mA/cm2)下操作，相對的，需要的操作電壓也較低，因此，所消耗的能量也較少。此外，本研究也利用了高壓電混凝系統在酸性條件下有效率地將Fe(II)轉換成Fe(III)的方式處理有機廢水。處理含有Cr(VI)的電鍍廢水的實驗結果顯示，在通電的環境下可以完全去除Cr(VI)，但是在無電流的狀態下Cr(VI)去除率只有20％，不論操作在低電流(0.25 A)或無電流狀態下，主要的Cr(VI)去除機制為Cr(VI)在鐵表面上直接還原，但此機制會因為鐵表面受到沉積的鐵氧化物或Cr(III)-Fe(III)氧化物造成鈍化而抑止。在酸性溶液pH下還原/去除Cr(VI)的效率較佳，是由於沉澱的Fe/Cr氫氧化物於酸性pH下額外吸附Cr(VI)。總鉻的去除結果也與Cr(VI)的還原/去除接近，但是去除總鉻所需的時間會隨著pH降低而增加。此外，不同供電模式實驗結果顯示，間接性供電的情況下能源及廢鐵的使用效率都有所提升。在間歇性電流條件下使用廢鐵作為犧牲陽極的情況下，總操作成本比常規平板電極節省72-77％。本研究將廢鐵作為犧牲陽極填充於鈦網中的ERPD程序處理含螯合銅的廢水。首先使用鐵板及碳板作為犧牲陽極處理含或不含螯合有機物的含銅廢水，藉以了解其中的去除機制。使用碳作為陽極其銅去除效果不佳（約20％），而使用鐵作為陽極可完全去除銅，由於TOC的去除率≤10％，證明ERPD為從CuEDTA複合物中去除銅的主要去除機制。使用填充於鈦網中的廢鐵作為犧牲陽極可完全去除銅，但在沒有電流的情況下只能去除60％的銅，初始溶液的pH值對銅去除的影響可忽略不計。而在曝空氣的操作條件下，Cu的去除率僅為60％，另外透過機械混合和以氮氣混合的實驗結果顯示，銅的去除率可達到100％，顯示水中溶氧會顯著影響銅的去除率。從結果清楚地得知ES 系統利用利用鈦(Ti)網放置廢棄鐵屑作為犧牲陽極不僅可以提高去除效率還可以減少成本，通過使用ERPD程序處理含CuEDTA的廢水，比起化學置換處理方式，可以節省約60-75％的運營成本。本研究以新穎的高壓電混凝系統(HPEC)處理含合成染料的廢水（EBT），利用空氣加壓，可在酸性pH條件下使Fe(II)有效地轉化成Fe(III)，產生的氫氧化鐵固體物，於酸性pH條件下吸附染料更有效率。本研究比較HPEC和常規電凝（CEC）程序處理合成染料廢水的有效性，在各種壓力（0-3 bar）和初始溶液pH值 (3-10)下，HPEC系統的性能優於CEC，而且於較短的反應時間即可完全去除色度。此外在初始溶液的pH值<8的情況下，使用HPEC可完全的去除色度和約78％的總有機碳，由於Fe(III)-EBT複合物的形成無法通過混凝或吸附反應有效地去除這些複合物，在酸性及自然的pH條件下可以得到較高的去除效率，其原因是歸根於在此pH的條件下會增加二價鐵 (Fe(II))轉換成三價鐵 (Fe(III))的效率，再經由對反應容器中的溶氧加壓形成Fe(OH)3並沉澱，因此溶液的pH值> 8時去除效率急劇下降。HPEC與CEC流程相比下，由於HPEC需要的反應時間較短，以至於可以節省大量的運營成本 (約45-70％)。

電化學程序同時去除不同種類廢水中的重金屬及有機物：去除機制及效率

三維異重流於寬廣無渠道斜坡運動

title: 三維異重流於寬廣無渠道斜坡運動 abstract: 本研究利用理論模型、因次分析以及水槽實驗，觀察異重流於不同平面斜坡運動。水槽斜坡及異重流密度差異是影響異重流運動的主要關鍵，因此研究主要探討坡度及密度對於異重流的影響。其中實驗坡度介於0◦ ≤ θ ≤ 12◦，相對密度差ϵ = (ρ1 − ρ0)/ρ0 介於0.02 ≤ ϵ ≤ 0.15 ，當中ρ1 為重流體密度，ρ0 為環境流體密度。透過理論模型及實驗結果，可進一步的求得不同坡度及相對密度差的異重流增捲係數α (entrainment coefficient )。其中發現增捲係數會隨著相對密度變大而變小，原因是當相對密度差變大的時候，重流體比較不容易與環境流體混合。此外，由結果發現此理論模型在小角度案例中並不適用。由因次分析以及實驗結果可發現，異重流在減速運動中會有兩種不同的運動型態，分別是重力與慣性力平衡的慣性段，以及重力與黏滯力平衡的黏滯段。受斜坡的影響，異重流運動形貌上有明顯的差異性，這樣的差異可進一步將異重流分為高角度(12◦、9◦、6◦) 與低角度（3◦、0◦）兩類。由於形貌上的差異，會影響異重流在後減速黏滯段的運動中，邊界層間黏滯力的作用面積不同而有不同的因次關係。受密度差異影響，異重流也可分為高相對密度差(ϵ = 0.15、0.10、0.05) 及低相對密度差(ϵ = 0.02) 兩類。在後減速黏滯段，因為前面運動強烈的混合下，發現高密度差的異重流在黏滯段與低密度差異重流運動型態相似。 The study is about three dimensional gravity currents propagating on different unbounded slopes. Theoretical model, dimensional analysis and experimental observations are performed in this research. Slopes and density differences are two typical factors that influence gravity currents’ flow. In the experiment, the slopes are in the range between 0◦ ≤ θ ≤ 12◦ and the relative density difference ϵ = (ρ1 −ρ0)/ρ0 are in the range 0.02 ≤ ϵ ≤ 0.15, where ρ1 and ρ0 are the densities of the heavy and light ambient fluids, respectively. The entrainment coefficient can be found by theoretical model and experiment results. It shows that, the entrainment coefficient increases as the relative density difference decreases. By dimensional analysis, the deceleration phase of gravity currents can be divided into two different stages. In the early stage of deceleration phase, the force balance is between the buoyancy force and the inertial force. In the late stage of the deceleration phase, the force balance is between the buoyancy force and the viscous force. Besides, the morphology can be classified more detail into two cases, including high angle cases (12◦、9◦、6◦) and low angle cases（3◦、0◦). The morphology differences affect the active area region in boundary layer thickness that leads to the power-law relationships with different types. Gravity currents also can be divided into two cases by density differences, including high-density contrast cases (ϵ = 0.15、0.10、0.05) and low-density difference case(ϵ = 0.02). With violent mixing between heavy fluid and ambient fluid in the inertial phase, the density difference is similar in the late deceleration phase.

長波與海岸結構物互制之研究

title: 長波與海岸結構物互制之研究

以化學改質石墨烯為電極材料應用於電容去離子技術

title: 以化學改質石墨烯為電極材料應用於電容去離子技術 abstract: 水資源匱乏問題日益受到世界各地關注，由於海水蘊藏量豐富，因此海水淡化技術的開發逐漸受到重視。電容去離子 (capacitive deionization, CDI)是新穎的海水淡化技術，CDI是一種利用電吸附程序去除水中離子的電化學水處理技術，具有操作及維護簡便、無二次性污染、低能耗以及可逆性等優勢。電極材料是影響CDI性能的最主要因素之一，因此本研究著重於電極材料特性之探討。本研究所使用的電極材料為石墨烯(graphene, rGO)，石墨烯擁有極佳的電導率及電化學穩定性，故非常適合應用於電容去離子。但由於石墨烯屬於略為疏水的材質，較不利於水處理程序，因此本研究主要是利用強酸與強鹼改善石墨烯之親疏水性問題。以混合酸HNO3:H2SO4= 2:1處理石墨烯電極後，其接觸角由78.09°下降至19.45°，親水性明顯提升；同時，其比電容亦從原本的39.06 F/g，提升至145.81 F/g，約為3.73倍。以強鹼改質部分，以KOH改質後之石墨烯，接觸角由78.09°下降至21.97°，由於親水性的提升，比電容亦從原本的39.06 F/g上升至56.83 F/g，約為1.46倍；兩種處理方法相較，以酸處理之整體效應優於鹼處理的方式，其中又以HNO3:H2SO4= 2:1比例處理的石墨烯，於電容去離子技術之應用深具潛力。
description: 碩士

奈米錳/石墨烯複合材料應用於電容去離子技術

title: 奈米錳/石墨烯複合材料應用於電容去離子技術 abstract: 　　因人口增加、經濟發展與氣候變遷等因素，造成全球水資源匱乏。地球水資源中，海水佔97%，因此，海水淡化技術成為近年來各國重點開發之技術。電容去離子技術 (capacitive deionization, CDI) 是一種利用電吸附程序去除水中離子的電化學水處理技術，CDI具低成本、低能耗、無二次污染等優點，可應用於去除水中之鹽分。CDI 基本原理是將兩電極間施加電場，使帶電荷之離子吸附於相反電荷之電極表面，形成電雙層，藉以達到去除水子離子之目的。本研究目的為開發新穎電極材料，以應用於電容去離子技術。　　電極材料為CDI系統之核心，比電容、導電性、比表面積及濕潤性等，都是良好電極材料之關鍵因素；石墨烯(graphene (rGO))為近年來倍受矚目之導電材料，因其具有高的比表面積、良好導電性及良好的化學惰性，所以適合應用於 CDI 系統。本研究中以X-ray繞射分析、掃描式電子顯微鏡、穿透式電子顯微鏡、比表面積分析儀(BET)、接觸角量測及電化學分析(循環伏安法、計時電位、計時電流、電極阻抗)等方法，探討電極材料表面特徵及電化學特性。　　使用改良式Hummer法製備氧化石墨烯(graphene oxide (GO))，並以還原劑Dithionite進行還原GO生成rGO。並添加環境友善之錳金屬，使用Ex-situ、In-situ、Mn@C核殼材料三種方法改質石墨烯；Ex-situ法為使用已還原好之石墨烯加入奈米錳金屬，製成Mn/rGO複合材料；In-situ法則是使用氧化石墨烯於不添加還原劑情況下，利用錳還原氧化石墨烯還原，錳同步被氧化為奈米錳並複合為Mn/rGO複合材料；此外，添加Mn@C核殼顆粒形成Mn@C/rGO複合材料，三種方法皆可提升電極之比電容，比電容與未改質的rGO相比，從原始rGO的 42.19 F/g，三種方法在最佳配比狀況下，分別提升至178.23 F/g、179.64 F/g、107.33 F/g，而比電容的增加主要是因為錳金屬的法拉第虛擬電容(Faradic pseudocapacitance)所貢獻。　　將三種複合材料應用於CDI系統，進行鹹水中NaCl之電吸附研究，使用還原劑Dithionite之石墨烯每克可吸附0.22毫克NaCl，而三種改質(Ex-situ、In-situ、Mn@C)分別為4.12 mg/g、1.54 mg/g、2.86 mg/g，吸附量皆大幅提升，而Ex-situ改質吸附量提升最多。
description: 碩士

Integration of PEUF and chemical reduction for copper removal and recovery : effect of pH and polyelectrolytes

title: Integration of PEUF and chemical reduction for copper removal and recovery : effect of pH and polyelectrolytes abstract: 本研究以聚電解質加強超過濾(PEUF)結合化學還原法去除及回收重金屬(銅)，探討pH和不同聚電解質的影響。在以化學還原法處理聚電解質加強超過濾(PEUF)濃縮液(PEI及銅)的結果中發現，當固定銅：還原劑(Na2S2O4)：PEI的莫耳比，並逐漸提升銅的初始濃度時，銅的去除率會隨著初始濃度降低而下降。另一組實驗則為固定銅的初始濃度，改變PEI:Cu(II)的莫耳比，測試銅去除率之變化。結果顯示當PEI的濃度提高，則銅的去除率會隨之下降。透過TEM和更換濾膜(超濾膜)的實驗，證實去除率的降低是因奈米顆粒穿透0.45 μm的濾膜所造成。研究中也分別探討以化學還原法處理三種不同的聚電解質(PSS, PAA, PEI)的PEUF濃縮液之銅去除率差異。結果中發現，若是以化學還原法處理PSS的含銅濃縮液，則無論操作在任一pH條件下，去除率均可達到約95%，且聚電解質不會附著在還原的銅顆粒上。在PAA系統中，銅的去除率在鹼性條件下有些微下降，不過除了pH10有降到85%以外，其它pH仍有95%以上的去除率。PEI是三種聚電解質中表現最差的，除了pH3、4有達到85%以外，其它pH的銅去除率都只有在40%以下。而三種不同聚電解質中的含銅濃縮液經化學還原法處理後所還原出的銅顆粒，大部均以氧化亞銅(Cu2O)及金屬銅(Cu)兩種形式存在。且經熱重分析儀(TGA)分析後，除了PEI系統中所產生的銅顆粒有聚電解質附著，PSS和PAA的還原銅顆粒都沒有聚電解質附著在上面。綜合上述結果，以化學還原法回收PEUF濃縮液中的銅，在PSS的系統中，無論操作在任何pH條件下(pH3-10)，銅去除率均可高達99-100%。不過由於PSS為帶負電的聚電解質，僅能靠靜電吸附吸引帶正電的污染物。若是水中存在的是帶負電的污染物(如：CuEDTA2-)，則PSS無法在PEUF系統中將其去除，也因此PEI仍是較為合適的選擇。此外實驗結果中也顯示，當水中有EDTA的存在時，以化學還原法去除PEI系統中的銅時，其去除率也較沒有EDTA時更高。另外為了解以化學還原法回收PEUF濃縮液中的銅和聚電解質時，是否會對聚電解質的結構或鍵結能力造成破壞或是影響，實驗中也以螢光滴定法和吸附穿透法測試PEI在多次重覆使用後，對銅離子鍵結力的影響。實驗結果中發現，還原劑(Na2S2O4)確實會造成溶液中離子強度提升，而降低了PEI對銅的鍵結能力，不過透過連續式系統的操作，還原劑(Na2S2O4)會隨著出流水流出，使系統中的離子強度不致累積提升。總結，以聚電解質加強超過濾(PEUF)結合化學還原法去除及回收重金屬(銅)的實驗中發現，PEI是較合適的聚電解質選項。雖然在瓶杯試驗中，因為奈米顆粒的形成，使得銅的去除率偏低。但透過連續式的系統中，不但顆粒有機會在系統中成長使粒徑增加，進而提升銅的去除率；連二亞硫酸鈉所造成的離子強度影響，也可以透過連續式的系統，將水中的離子強度保持在一定的濃度。
description: 博士

運用賽局理論結合遺傳演算法於最佳化水庫操作之研究

title: 運用賽局理論結合遺傳演算法於最佳化水庫操作之研究 abstract: 近年來，因社會環境之進步與提升，對水資源需求標準提高，但在先天地形限制，符合新建水庫的位址已相當缺乏，加上全球暖化極端暴雨事件頻繁，造成水庫上游集水區土石崩落、水流常挾帶大量泥砂入庫、水庫泥砂淤積日益嚴重，水庫庫容驟減，面臨新的水源開發受限與現有水資源利用效益降低，因此如何操作水庫系統，使得有限的水資源能夠有效的調配與運用是台灣目前最需要重視的課題之一。本研究以賽局理論結合遺傳演算法，探討石門水庫水資源如何有效地分配農業用水與公共用水，並維持水庫蓄水等三方面之最佳效益，期以建立一個水庫最佳化供水操作模式，使有限的水資源能獲得最適當的運用。從52年的模擬結果比較，賽局理論配水模式有別於傳統以加權各目標之權重法易發生極端配水情況，賽局理論配水不會發生完全不供水之情況，可有效且公平地解決水資源分配等衝突問題。顯示賽局理論結合遺傳演算法於水庫操作上確實可行，且在模擬結果中良好的呈現出優異的缺水指標與庫容狀態，並滿足水庫在實務操作上之特性與限制，藉以提供未來水資源規劃決策之參考。
description: 碩士

化學還原法從聚電解質加強超過濾程序產生之濃縮液中回收鎳之研究

title: 化學還原法從聚電解質加強超過濾程序產生之濃縮液中回收鎳之研究 abstract: 聚電解質結合超過濾(PEUF)程序為近幾十年來去除鎳金屬研究之熱門議題，而以往之研究專注於如pH值、不同聚電解質對金屬的負載量(loading rate)、分子截流量(MWCO)，和螯合劑之濃度對於去除重金屬的影響，但是對於同時含有重金屬與聚電解質之PEUF濃縮液要如何處理並沒有多做研究，所以本研究以化學還原法處理PEUF之濃縮液。本研究使用PEI與PSS做為PEUF之聚電解質，測試此兩種聚電解質是否可以去除鎳離子，接著以dithionite做為化學還原法之還原劑，測試各pH值對於鎳的還原有何影響。實驗將使用之廢水分為兩種，一種為以NiSO4‧6H2O製備之人工廢水，另一種為桃園某家PCB廠產生之可能含螯合劑之實廠廢水，測試此技術是否可以整治實廠廢水。 PEUF程序處理鎳研究顯示，當PEI為PEUF之聚電解質時，pH值大於5之後去除率介於83-85%。當PSS為PEUF之聚電解質時，去除率會隨pH值上升而增加，且在pH 9以上去除率可達99%。本實驗之化學還原法分別使用Sodium dithionite (Na2S2O4) 和sodium sulfide (Na2S)處理PEUF濃縮液之鎳離子。以dithionite處理含有PEI之濃縮液時，鎳的去除率在各pH值下皆不超過10%；而當以dithionite處理含有PSS之濃縮液時，在pH 4-pH 9之去除率會隨pH值升高而增加，但在pH 10之後會明顯下降。從PSS system中所回收之固體經由 XRD分析可以知回收固體為Ni3S2，並從TGA分析可以得知在pH 9時所形成之固體有30%為PSS。以Na2S處理含有PSS之濃縮液時，在pH 5-pH 9的條件下，對鎳的去除率皆低於15%。當PEUF處理可能含有螯合劑之實廠含鎳廢水時，PSS因為電性與金屬螯合物不合，去除率受到pH值很大之限制，在pH 5.4-pH 11之間，鎳的去除率介於20.6-98.2%之間，且經由分析TOC可以知道PEUF無法去除水中之螯合劑。因為PSS作為聚電解質進行PEUF處理程序在pH 11時仍有不錯之去除效果，所以本實驗便將PSS與含鎳實廠廢水混合模擬PEUF之濃縮液，並使用dithionite還原水中的鎳離子。由實驗結果可知，在pH 8-10的條件下鎳之去除率可以達到99%以上，且從XRD與SEM分析可知回收固體與還原人工廢水所產生之固體是相同的。
description: 碩士

Combining chemical reduction and membrane filtration for copper-containing wastewater treatment

title: Combining chemical reduction and membrane filtration for copper-containing wastewater treatment abstract: 重金屬廢水由於存在如EDTA的螯合反應變得更加復雜化，這些配體在表面處理或印刷電路板行業的水中普遍存在;通過常見的化學沉澱法產生金屬氫氧化物沉澱去除重金屬已不再是可行的。在本研究中，採常用於生產金屬納米粒子的化學還原法來去除和回收銅離子，產生的金屬納米粒子可以做為載體提高還原的效果及速率。在本研究中，將化學還原法和薄膜過濾程序結合在一起處理含銅和配體的電子廢水，並將其稱為“還原結晶”。中空纖維膜浸沒安裝於封閉反應器中，以隔絕減少空氣中的氧氣對還原過程的影響。 pH和ORP為實驗中的主要對照參數。在這項研究中，研究了pH、ORP，對銅去除效率、銅顆粒大小和薄膜阻塞的影響。結果顯示，在pH值為5〜8，ORP為-400mV和-500mV的條件下，銅的還原/去除率為87-92％。使用連續性Cu（II）還原系統還原含銅和鎳的廢水；可達近90％的銅去除效率，然而鎳去除率僅只有15％。連續還原系統中薄膜於3天操作後TMP迅速增加。可以發現金屬光澤顆粒懸浮在薄膜槽中及中空纖維膜被一層金屬塗層覆蓋。加入銅金屬顆粒做為結晶種子可以提高了還原/回收速率同時減少薄膜阻塞的影響。TMP保持穩定直到實驗結束。從系統收集的固體樣品中可以鑑定出金屬銅和氧化亞銅(Cu2O)。模擬廢水中同時含有重金屬銅及鎳時，可實現幾乎93％的銅去除效率，符合要求台灣EPA對銅的排放標準。但在鎳的去除上僅達到15％的去除效率，未來需進一步處理。
description: 碩士

花蓮港港池共振之數值模擬

title: 花蓮港港池共振之數值模擬 abstract: 花蓮港自防波堤擴建後，颱風波浪常常造成港池共振問題，讓船隻停泊困難，更嚴重則造成船隻因斷纜而發生碰撞。為了解花蓮港受外海波浪引起之共振問題，本研究蒐集花蓮港口之颱風波浪資料，利用FUNWAVE模式進行模擬計算，以JONSWAP波譜為入射波浪條件，分別探討示性波高固定、尖峰週期改變，與週期固定、示性波高改變之情況下，港內15、17及23號碼頭之亞重力波之分布與波譜變化。模式分析結果顯示，示性波高能量在港外均已消散，波高固定改變尖峰週期之情況，亞重力波之分布與其尖峰週期並無規律，但可得到亞重力波之尖峰週期。然而在波高改變週期固定下，港內亞重力波尖峰週期能量會隨示性波高增加而加大。
description: 碩士

機械化學穩定都市垃圾焚化飛灰製備調濕陶瓷綠建材之研究

title: 機械化學穩定都市垃圾焚化飛灰製備調濕陶瓷綠建材之研究 abstract: 垃圾焚化飛灰目前多採用固化掩埋，基於資源循環原則應朝高價值回收利用。本團隊曾以廢玻璃、反應灰、高嶺土三種摻配料成功燒結出一級與二級調濕陶瓷材料。另以廢玻璃、坡縷石(Palygorskite)、鍋爐灰燒結出二級調濕陶瓷材料，並發現以坡縷石做為摻配料可以增加燒結體之吸濕能力。然而前述研究成果之吸濕能力皆有待改善。焚化飛灰樣品採自台灣中部某大型都市垃圾焚化廠之反應灰。第一階段實驗反應灰係以液固比5水洗，並經液固比9濕式研磨前處理以去除溶解性鹽類並穩定重金屬，再摻配廢玻璃、高嶺土混和壓製生胚，改變燒結溫度；第二階段實驗，反應灰經水洗後，添加適量坡縷石共同研磨，並以坡縷石取代高嶺土做為生坯製作摻配料。燒結體性質分析包括抗彎強度、吸放濕能力、SEM、XRD，以及重金屬穩定的效果。研究結果共有六種不同條件之燒結體符合第三級吸放濕標準以及面磚陶瓷CNS規範之抗彎強度標準。其中以廢玻璃：穩定灰：高嶺土：坡縷石為6：1：3：0之坯體於900℃燒結後得到最佳之放濕率79.4%及抗彎強度22.3 MPa；廢玻璃：穩定灰：高嶺土：坡縷石為6：2：0：2之坯體於950℃燒結後擁有最佳之吸濕能力162.3 g/m2。燒結體之毒性溶出試驗(TCLP) 除了總Cr遠低於有害廢棄物認定標準以外，其餘重金屬皆低於偵測極限。SEM結果顯示放濕率最佳之燒結體發生高溫熔融，表面顆粒變為平順，較小之孔隙被覆蓋；吸濕量最佳之燒結體表面孔洞極多，凹凸不平。XRD分析發現燒結體產生新結晶，如透輝石(Diopside，CaMg(SiO3)2)、石英(Quartz，SiO2)，及Al/Fe/ PO4之化合物Al0.67Fe0.33(PO4)等。
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西北太平洋熱帶氣旋之展期預報評估

title: 西北太平洋熱帶氣旋之展期預報評估 abstract: 本論文利用2006~2015年之NCEP GEFS模式(Global Ensemble Forecast System)之歷史再預報資料(reforecast)，配合熱帶氣旋偵測程式(tropical cyclone tracker)，與相同年份之颱風最佳路徑資料(best tracks)進行模式預報校驗。藉由颱風個數、二元式及機率式等不同的校驗方法，評估西北太平洋地區之熱帶氣旋預報技術，並分析模式預報技術與大尺度環境之關聯性，例如：聖嬰現象(El Niño-Southern Oscillation)及MJO(Madden-Julian Oscillation)。二元式校驗結果顯示，在使用完整偵測條件的情形下，Very Strong El Nino(強度聖嬰年)有較好的預報技術，預兆得分(Threat Score)於第一週(6~168 小時)及第二週(174~336小時)分別為0.5及0.3。MJO的影響評估顯示，模式預報之初始時間落於MJO相位6具有較佳之熱帶氣旋活動的預測技術，第一週之預兆得分可接近0.5，第二週為0.32。機率式校驗結果顯示，ROC曲線(Receiver Operating Characteristic Curve)之AUC(Area Under Curve)於第一週及第二週約為0.78及0.69，顯示模式之颱風機率預報具有可接受的判別能力。颱風個數校驗結果顯示，NCEP GEFS預報可產生與觀測資料大致相符的颱風數量。本論文亦分析NCEP GEFS於台灣地區之熱帶氣旋預報技術。二元式校驗結果顯示，強度聖嬰現象於第一週的有較好的預報技術，預兆得分可達0.61。當模式初始時間落於MJO相位6時，模式具有較佳之熱帶氣旋預報技術，第一週及第二週之預兆得分為0.6及0.26。機率式校驗之ROC曲線分析顯示，第一週預報之AUC約0.89，第二週預報約為0.75，顯示模式之颱風機率預報具有良好的判別能力。台灣區域之颱風個數預報校驗結果顯示，模式於第一週具有較佳之預報技術。因此NCEP GEFS適合提供台灣區域「是否可能有颱風侵台」或「颱風侵台機率」之預報參考資訊。
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以NSGA-II探討平行水庫防洪操作策略

title: 以NSGA-II探討平行水庫防洪操作策略 abstract: 臺灣地勢陡峻、河川坡短流急，因此於颱洪時期水庫適當的操作，達到消災減洪並有效蓄水為重要之議題。在平行水庫聯合防洪操作時，需同時考量洪峰消減率與洪峰時間稽延，並避免洪峰同時抵達匯流口造成水患災情等問題；因此，本研究探討平行水庫於颱洪時期聯合防洪操作時，除了考慮水庫防洪與蓄水外，同時考慮匯流口之洪水歷程，以期有效地提升洪峰消減率之效。本研究以石門、翡翠水庫系統及下游匯流口為研究對象，建立兩平行水庫最佳化防洪操作模式，利用非優勢排序遺傳演算法(NSGA-II)搜尋平行水庫防洪最佳放流歷程。NSGA-II搜尋結果與原始操作結果比較顯示，NSGA-II獲得較佳之水庫洪峰消減率；無論是水庫或匯流口洪峰消減率也僅少數幾場與原操作相近，其餘皆達較好之洪峰消減率。綜合結果得知NSGA-II搜尋之放流歷程可有效達到較佳之洪峰消減率並降低匯流口洪峰，最後滿足蓄水之目標以利未來水資源運用。
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雨水下水道分流數值模擬與水工模型驗證

title: 雨水下水道分流數值模擬與水工模型驗證 abstract: 本研究應用一維性非恆態流水理模式模擬雨水下水道分流之明渠流水理現象，本研究之一維性非恆態流水理模式應用普里斯曼隱性差分技巧(Preissmann''s Scheme)及數值法模擬使用聖凡南假設(Saint Venant Hypotheses)推導連續方程式及動量方程式，並以數值雙掃法求解。上游之邊界條件為設計入流歷線，下游之邊界條件為非恆態水位歷線，並假設一恆態流之基底流量，由基底流量及下水道系統上、下游之邊界條件使用標準步推法(Standard-Step Method)求得各管渠之初始水深。本模式主要模擬馬蹄形管渠之明渠流水理現象，並以水工模型試驗之結果分析各人孔之水深與管渠之流量，驗證模式各項參數之準確性。
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管柱實驗評估脫硫渣與轉爐石去除磷之研究

title: 管柱實驗評估脫硫渣與轉爐石去除磷之研究 abstract: 磷為引起藻華之限制營養源，削減磷污染負荷為控制湖泊水質優養化之重要策略之一；脫硫渣(Desulfurization slag，DS)與轉爐石（basic-oxygen-furnace slag，BOF）為鋼鐵工業副產物且為廉價吸附劑。本研究探討DS與BOF兩種爐石除磷效能，研究目的為:(1)比較DS與BOF除磷效能、(2)操作參數對DS與BOF除磷之影響、及(3)DS與BOF除磷之管柱動力學。以磷酸二氫鉀(KH2PO4)配製含磷人工廢水，操作參數包含DS與BOF添加量、接觸時間、初始磷濃度等，採等溫吸附實驗、管柱實驗評估DS與BOF除磷效能。實驗結果顯示DS與BOF於水中會溶出鈣離子且提高pH，與磷形成磷酸鈣Ca5(PO4)3(OH) (s) 沉澱物沉澱。因DS含鈣量大於BOF含鈣量， DS之單位磷吸附量約為BOF之3.2-4.9倍，顯示DS之磷去除效果較BOF更佳。DS與BOF對磷之吸附符合Freundlich 等溫吸附，DS之n值為4.95(大於1)，對磷屬有利吸附。相對地，BOF之n值小於1，對磷屬不利吸附。磷初始濃度為100-200 mg /L且EBCT為10 min時，管柱實驗結果顯示DS於停止點之吸附量約為BOF之1.3-2.6倍。EBCT由20 min降至10 min時，DS之吸附量則由506 mg-P /g降至373 mg-P /g，EBCT愈短，則到達停止點時間愈快，且吸附量愈小。管柱動力學顯示DS之最大吸附量q0為BOF之1.55- 1.69倍。綜合上述，DS除磷性能優於BOF。
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硫化氫吸收程序中之氧化還原離子對的再生

title: 硫化氫吸收程序中之氧化還原離子對的再生 abstract: 研究主要是利用電化學氧化方式去再生離子對，之後將再生之離子對去對硫化氫氣體進行吸收處理，並比較再生之離子對吸收硫化氫氣體的效果。在本研究中，將以電化學方法對二價鐵離子和三價鐵離子之離子對與氯離子和次氯酸根離子之離子對進行氧化再生。實驗方法是將離子對進行直接電化學法來再生，並找出再生離子對的最佳操作參數條件。本研究判斷電化學氧化程序再生離子對的過程中，電解質氯化鈉的影響會比通電電流所帶來的影響大得多。當比較不同電解質氯化鈉濃度對離子對的再生率影響時含有高電解質濃度的實驗參數組，其離子對的再生率會比低電解質濃度的實驗參數組還要高，且高電解質濃度的實驗參數組再生出之離子對，去對硫化氫氣體進行吸收處理的效果，比低電解質濃度的實驗參數組再生出之離子對的效果還要好，因此為了分辨出是再生出之離子對還是電解質氯化鈉所產生之氧化劑(次氯酸根離子)對硫化氫氣體的吸收效果較好而做比較。
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Electrocoagulation and electrochemical-fenton processes for removal of heavy metals and organic contaminants from electroplating wastewater

title: Electrocoagulation and electrochemical-fenton processes for removal of heavy metals and organic contaminants from electroplating wastewater abstract: 本實驗使用鐵作為電解的電極板，藉由電混凝(EC)及電Fenton法(ECF)程序處裡電鍍廢水。由於電鍍廢水具有高導電度(> 11 mS/cm)及低pH值(< 2)的特性，適合使用EC及ECF程序來去除水中重金屬及有機污染物。在此實驗中探討了不同的實驗參數對重金屬和有機物的去除效果，包括反應時間，初始pH和電流密度。在反應時間為四分鐘、電流密度為24.15 mA / cm2的條件下，可以完全去除金屬污染物，但化學需氧量(COD)只有40％能被去除。而在固定理論的鐵添加劑量下，增加電流密度並不會影響金屬及COD的去除效率，反而需要更多的能量消耗。例如:比較電流密度4.83mA / cm 2、反應時間20分鐘及電流密度77.29mA / cm 2、反應時間1.25分鐘，兩種條件下，前者所消耗的能量為1.69kWh / m3、後者為13.4kWh / m3，高電流密度下能量消耗明顯更多。在污泥方面，低電流條件下，產生褐色的氫氧化鐵污泥(Fe (OH)3)，而在高電流條件下產生的污泥為綠色的氫氧化亞鐵(Fe(OH)2)。氫氧化亞鐵具有對水較高的溶解度，會嚴重影響處理後的水質。 EC程序在對COD的處理上較為不足，進而採用ECF程序來補足。在H2O2/Fe（II）莫耳比為5的情況下，ECF對COD的去除率達到67％以上，符合台灣EPA的排放標準(COD < 100 mg/L)。此時若增加電流密度， COD的去除率會略為下降。
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都市垃圾焚化底渣與污水污泥焚化灰共同燒結再利用

title: 都市垃圾焚化底渣與污水污泥焚化灰共同燒結再利用 abstract: 人口的增長與城市的建設、開發帶來了相當量的污水，而在污水處理的同時也產生了副產物－污水污泥，若未妥善處理，將產生惡臭氣體、致病菌和重金屬污染等環境問題。因應近年來廢棄物「減量化」、「資源化」、「無害化」與「安定化」的目標，污泥焚化處理為污泥處理最適當的選擇。但污水污泥因含水率較高、低位發熱量(Lower Heating Value，LHV)較低，若僅焚化污泥將提升其處理成本。國內外學者研究指出污水污泥與具有較高LHV的都市垃圾共同焚化具有其可行性。許多文獻中指出，焚化後之污泥灰具有資源化之可行性，而本實驗室歷年研究結果也發現，利用底渣燒結再利用之可行性極高，可作為再生建材使用。本研究以底渣與污泥焚化灰各自摻配，模擬垃圾與污泥共同焚化後之混合灰再利用。以不同之摻配比輔以廢玻璃進行燒結，廢玻璃容易於燒結過程中產生液相，使燒結體機械強度大幅增加，而後以CNS3299-4 陶瓷面磚試驗方法之抗灣試驗規範和日本 JIS A1470-1：2008建築材料之吸放濕性試驗法－第1部：濕度應答法找出較具有調濕性之配比。參考民國101年環保署公告之「垃圾焚化廠焚化底渣再利用標準」作為研究規範，針對燒結體進行毒性特性溶出程序試驗(TCLP)，探討重金屬溶出狀況，以確認燒結體之安全性。研究結果發現，以污泥灰添加50 %，底渣、玻璃粉各25 %(GC)於900 ℃燒結後之試體最具有調濕能力，其12小時吸濕量約為50.6 g/cm2，但由於其後12小時之脫附量未達吸濕量之70 %，因此仍不符合吸放濕等級規範；但抗彎強度高於陶瓷面磚之標準6.1 MPa，達到6.91 MPa。若不以調濕性能為優先，則以1000 ℃燒結之試體GC和污泥灰添加30 %，底渣、玻璃粉各35 %(GB)之900、1000 ℃燒結體均達到陶瓷面磚之標準，其抗彎強度分別為1000 ℃之GC 8.71MPa、900 ℃之GB 11.63MPa、1000 ℃之GB 14.12 MPa，均高於面磚標準之6.1 MPa；而重金屬Pb、Zn、Cu均穩定於燒結體中，其固相殘留率為84.78 %、91.33 %、98.75%；且TCLP檢測值遠低於再利用標準，因此可確定經燒結後，其重金屬已穩定於燒結體內，達無害化之目標，可進行再利用。
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奈米鐵/石墨烯複合材料應用於電容去離子技術

title: 奈米鐵/石墨烯複合材料應用於電容去離子技術 abstract: 隨著氣候變遷及新興與發展中國家的經濟及人口增長，全球水資源風險日益上升，對許多原本就缺乏淡水的國家而言，海水淡化成為重要開發技術，近年來出現一種新穎的海水淡化技術-電容去離子(capacitive deionization, CDI)，是一種利用電吸附程序去除水中離子的技術，相較於其他傳統海水淡化技術，具低成本，低耗能等優勢，其基本原理是在兩電極間施加一電場，使帶電荷之離子吸附於相反電荷之電極表面，藉以達到去除水中離子的目的。　　石墨烯特殊的二維結構於奈米技術領域，被視為具有吸引力之材料之一；鐵奈米顆粒於環境工程已有廣泛應用，若能結合環境友善的鐵與良好導電性之石墨烯，可用以提升電容去離子效率。本研究中鐵奈米顆粒成功摻雜於石墨烯中，利用X-ray繞射儀、掃描式電子顯微鏡、穿透式電子顯微鏡以及接觸角測定儀來觀察複合材料表面特性，並進一步運用電化學儀器測試(循環伏安法、計時電位法、計時電流法以及阻抗分析)分析複合材料之電化學特性。　　氧化石墨烯(graphene oxide (GO))以改良式Hummer’s法製備，選用還原劑Dithionite還原GO生成rGO。研究中添加環境友善之鐵金屬，使用水熱合成法(Ex-situ)、In-situ 原位合成與Fe@C奈米核殼材料三種方法改質石墨烯；水熱合成法(Ex-situ)為使用已還原好之石墨烯加入鐵鹽，並在高溫高壓下製成Fe/rGO複合材料；In-situ法則是使用氧化石墨烯於不添加還原劑情況下，利用亞鐵離子被氧化，而氧化石墨烯同步被還原為石墨烯形成Fe/rGO複合材料；此外，添加Fe@C核殼顆粒形成Fe@C/rGO複合材料，三種方法皆可提升電極之比電容，比電容與未改質的rGO相比，從原始rGO的 42.19 F/g，三種方法在最佳配比狀況下，分別提升至169.3 F/g、141.56 F/g、186.88 F/g，而比電容的增加主要是因為鐵金屬的法拉第虛擬電容(Faradic pseudocapacitance)所貢獻，最後將三種複合材料應用於CDI系統，進行鹹水中NaCl之離子分離研究。
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垃圾焚化飛灰機械化學穩定後廢水回用於水洗單元之可行性研究

title: 垃圾焚化飛灰機械化學穩定後廢水回用於水洗單元之可行性研究 abstract: 都市垃圾焚化飛灰主要成分有可溶性鹽類(K2O、Na2O)和SiO2、Al2O3、CaO等，以及高含量重金屬，通常認定為有害廢棄物。由於可溶性鹽類會對後續再利用上有安全的疑慮，而水洗程序是有效預處理方法之一，同時也將大量的重金屬一併洗除。坡縷石是一種多孔性的天然黏土礦物，具有價格低廉和高吸附量等優點，吸附焚化飛灰水洗液，其總重金屬去除效果極佳；再配合機械化學研磨， TCLP重金屬溶出顯著減少。本研究分為兩組實驗，首先都是將原飛灰經過液固比5一次水洗。再依照水洗灰及活化後之坡縷石重量比10 : 0至10 : 7摻配比，並以液固比9進行濕式研磨穩定處理。其中第一組水洗係用純水，而第二組是將第一組的研磨後的分離液回用於水洗，探討研磨液迴流的可行性。研究結果顯示，水洗灰和活化後之坡縷石混合研磨後，第二組實驗在研磨程序中各個配比重金屬溶出皆有下降之趨勢且比第一組實驗下降更多，其中又以重金屬鉛最為明顯。說明簡化水洗次數為一次且在經研磨過後，各配比研磨灰中重金屬皆具良好穩定效果，且研磨液回用並不會干擾重金屬穩定機制。經XRD晶相分析研磨灰發現有Ca4(Ca6(OH)1.2O0.5Cl0.32) (SiO4)2(SO4)2(Si0.5S0.5O4)2結晶產生，判斷係重金屬穩定之原因。水洗灰與活化後坡縷石摻配比10 : 3即能使重金屬(Cd、Cu、Pb、Zn與Cr)TCLP溶出分別降低達到0 % ~ 7.42 %，顯示此操作具有良好的穩定效果。
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分層異重流的實驗研究

title: 分層異重流的實驗研究 abstract: 本文探討分層異重流的實驗。為兩種有密度差異的分層流體流動進另一個密度比分層流體相對較小的背景流體中的實驗。主要目的在於透過理論解析以及實驗系統性的探討分層異重流於慣性區段的影響。於定量與定性分析過程中，了解分層異重流在運動中所產生的混合及分離的過程。於慣性區段的異重流運動型態將遵守3/2 指數關係，並且與密度比(rho∗) 以及重力比(B∗) 相關。透過觀察分層異重流於慣性區段之福祿數 (FI) 變化、rho∗與B∗之關聯性來了解流動型態的特性。首先從實驗之分析結果得知，當密度均勻之均質異重流體進入背景流體其慣性區段的FI值約為1.33，其值皆大於非均質之分層異重流的例子。當初始分層條件為弱分層情形時(0.5description: 碩士

電氧化程序處理含抗生素廢水機制研究

title: 電氧化程序處理含抗生素廢水機制研究 abstract: 台灣養殖漁業及蔬果農業常以四環素添加來確保產品之品質及保存食物，而養殖漁業常以集約養殖的方式經營以提高產品的產量，然而集約養殖常造成養殖生物在養殖環境中集體感染疾病而造成大量死亡，養殖業者為使水產的產量及水產品質得以提升，業者常投以抗生素類藥品至養殖環境中來預防或治療疾病等。台灣養殖業者及蔬果耕農長期投以抗生素作為預防、治療及控制微生物發酵之用，但水產養殖業者及蔬果耕農等將抗生素廢水排入河川湖泊等自然水域環境後，因含抗生素廢水影響效果穩定持久且具有好的穩定性及抑制微生物生長的特性，會降低微生物因利用食入細菌的生長，難以被水中的微生物所分解，含抗生素廢水排入環境中，環境中抗生素的過量累積會導致抗藥基因的產生並最終影響到生態平衡及人體健康。其研究目的為：　　在本團隊過去之研究中，曾使用COD、分光光度計及循環伏安計進行染料及抗生素的去除率及降解探討，而本實驗將嘗試以TOC分析儀分析溶液中四環素在電氧化程序後在TOC分析儀之結果表現，並探討極板與電解質在電氧化程序中對四環去除之貢獻率。
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應用大渦流模擬水流經過剛性植被之研究

title: 應用大渦流模擬水流經過剛性植被之研究 abstract: 本文主要目的是要了解水流經過植被之水動力特性，採用計算流體力學模式模擬水流通過剛體圓柱植被的流動過程。本研究利用 Fluent 軟體中的大渦流模擬模式進行運算，與 Liu et al. (2008) 之實驗結果進行比對，探討亞網格應力模式之 Smagorinsky-Lilly 模式中的 Cs 值的敏感度。當 Cs 值設定為0.1時，水平速度與垂直速度與實驗值最為接近。模擬結果顯示，當水流經過圓柱植被後，會產生渦流及回流之現象，水平速度在植被附近的流動類似於一個具有速度分佈轉折點的混合層，垂直速度在靠近植物頂部的位置會出現向下，表示後方產生渦流造成流體往下帶的結果。
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化學還原法回收廢水中的重金屬鎳

title: 化學還原法回收廢水中的重金屬鎳 abstract: 印刷電路板業(PCB)為製程繁雜用水需求極高的產業，製造過程會排出大量重金屬廢液與廢水，這些廢液與廢水若未經妥善處理即排放，對人體及自然環境皆會造成重大影響。化學沉澱法是將工業廢水調整至鹼性環境下，使重金屬離子沈澱分離，產生之化學污泥(例如:Ni(OH)2)是屬於廢棄物。本研究利用還原劑dithionite將Ni(II)轉換成金屬鎳或其他有價值的形式，達到回收鎳離子之目的。本研究探討dithionite劑量、pH值及反應溫度對鎳回收的影響。不含螯合劑(例如:檸檬酸鹽)時，鎳的還原效率會隨dithionite:Ni莫耳比增加而上升，dithionite:Ni莫耳比在3:1，可達到99％以上的回收率。pH值對鎳還原效率的影響，與dithionite的標準氧化還原電位(pe0)有關，當pH值增加時，dithionite的還原電位愈大，使得鎳的還原效率愈好。當含有檸檬酸的環境下，由於Ni-檸檬酸錯合物的形成，鎳的還原反應被嚴重的抑制。提升反應pH值或溫度，可增加dithionite的還原電位，因此可改善鎳的還原效率。儘管降低溶液的pH值，可使Ni-檸檬酸錯合物解離產生較多的自由鎳離子，然而，pH值下降會使dithionite的還原力降低，並無法改善鎳的還原效率。鎳還原反應的最佳pH值為8.0。此外，以金屬銅顆粒為核種，可改善鎳的去除速率與效率。除了金屬鎳之外，固體物經XRD分析後顯示為NiS和Ni3S2。實廠含鎳廢液於dithionite:Ni=1.5:1、溫度40℃、pH 4.5-4.8之條件下，分三次添加dithionite，Ni之去除率為57.4%；實廠含鎳廢水以實廠含鎳廢液稀釋10倍進行試驗，dithionite:Ni為4:1、8:1、12:1時，Ni之去除率則分別為84.3%、94.5%、98.1%。
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以電化學法處理廢彈藥並回收資源程序研究

title: 以電化學法處理廢彈藥並回收資源程序研究 abstract: 改善既有廢棄彈藥處理方式，並回收彈藥主要組成物質，本研究提出以電化學程序處理，將廢棄彈藥分解後，分別純化各彈藥成分並回收Pb、Cu、Zn三項重金屬及火藥。本程序將報廢彈藥置於電解液中，電解處理後彈殼的黃銅溶解於電解液中為銅離子、鋅離子，因此彈頭的鉛塊以固態沉澱於電解槽底部，火藥因比重不同將上浮或沉澱於電解液中，以此電解程序將廢棄彈藥經ㄧ步驟後即可分離，並因置於液體中反應增加處理安全性，彈頭及火藥可採用底部收集及上層刮除方式收集，並可藉陰極析出及置換反應進行回收電解液中銅離子及鋅離子，以純化銅及鋅兩種金屬。針對以電化學程序處理彈藥並回收物質規劃三種處理流程，於前段銅回收程序（Cu Electrorefining），試驗以不同電解液H2SO4、H2SO4/CuSO4分析其產出銅品質之良寙。再鋅回收程序利用硫酸鋅沉澱配合銅二次精煉（Cu Second Refined），與置換反應（Single displacement reaction）配合鋅冶金（Zn Electrowining）進行測試。整體程序規劃以簡化處理流程及減少藥品使用為目標，驗證各單元運作可行性。
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垃圾焚化飛灰與吸附水萃廢水之坡縷石共同研磨穩定之生命週期評估

title: 垃圾焚化飛灰與吸附水萃廢水之坡縷石共同研磨穩定之生命週期評估 abstract: 垃圾焚化產生的飛灰需要處理至低於毒性特性溶出程序(TCLP)溶出標準才能進掩埋場或再利用，因新北市地狹人稠，大量的飛灰若選擇以水泥固化再掩埋方式處理，在未來將會導致掩埋地不敷使用。本研究所探討的坡縷石穩定製程(黃郁凱，2015)，其研磨後穩定化物通過再利用管理標準，但仍處於實驗室階段且其對新北市生態系統品質(Ecosystem quality)、人體健康(Human health)、資源(Resources)、氣候變遷(Climate change)以上四層面的影響及進入實廠可行性待考量，因此以情境分析方式進行生命週期評估以探討以上四層面的影響，以IMPACT 2002+為衝擊評估方法並選擇標準化方式為損害層級類別，由生命週期評估軟體GaBi ts運算並以廢棄物管理為系統邊界，功能單位為在新北市處理1 ton垃圾焚化飛灰，使飛灰穩定化重金屬符合再利用管理標準。本研究將衝擊評估分成三個部分：第一部分為坡縷石穩定製程中各程序比較，第二部分為第一部分各程序加入再利用成紅磚情境再作各程序比較，第三部分為第二部分的衝擊評估結果與(黃泰元，2015)固化掩埋製程比較。第一部分各程序的最大考量層面皆為可吸入性無機物對應損害類別層級之人體健康，係以台灣電力製程所排放可吸入至呼吸道粒狀污染物的潛在風險最大。第二部分研磨3小時前最大考量面為全球暖化500年對應損害類別層級之氣候變遷，係以窯燒程序燃燒生煤所排放二氧化碳、再利用成紅磚情境之機具耗用柴油、台電以火力發電為主要供電來源，以上三項影響氣候變遷的潛在風險最大；研磨3小時後最大考量層面改為人體健康，衝擊評估結果與第一部分相同。第三部分將(黃泰元，2015)固化掩埋製程的衝擊評估結果和第二部分相比，除了氣候變遷之外，人體健康、資源、生態系統品質與加總後四層面的影響數據均以固化掩埋製程較大。
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前向滲透膜應用於污泥厭氧消化程序之效能評估 : 以淡水水資源回收中心為例

title: 前向滲透膜應用於污泥厭氧消化程序之效能評估 : 以淡水水資源回收中心為例 abstract: 在一般中型以上民生污水廠污泥處理流程，通常包括污泥濃縮、厭氧消化、及脫水單元，本研究嘗試將前向滲透技術(FO)結合厭氧消化程序，取代傳統的濃縮、消化程序，藉此降低污泥處理程序之用地面積及提高污泥厭氧消化效率。本研究利用前向滲透膜結合厭氧消化槽(FO-AMBR)之小型實驗模組，並使用模擬海水濃度之鹽水作為DS實廠污泥作為FS，進行連續性的操作及監測，觀察FO系統使用於厭氧消化之膜通量變化、厭氧消化效率及鹽類反向滲透對於厭氧消化之影響。實驗結果顯示污泥經濃縮後因濃度極化作用較易產生膜結垢，使最大膜通量降低。整體而言本研究模組之pH、ORP及污泥削減率主要受有機負荷率影響，在模組操作過程得到17.5%每日污泥SS平均削減率及19%累積量推估之污泥SS削減率。而鹽類反向滲透之污泥馴養實驗結果顯示污泥中微生物有其適應性，經過緩慢的馴養依然能有與實廠污泥相同的厭氧消化效率。
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Comparison of membrane fouling for PEUF process and the process combining PEUF and chemical reduction for copper removal

title: Comparison of membrane fouling for PEUF process and the process combining PEUF and chemical reduction for copper removal abstract: 聚電解質加強過濾程序(PEUF)在長時間的操作下，薄膜表面會因為聚電解質累積而造成阻塞。現有的文獻證實在PEUF掃流系統中加入固體顆粒，可以有效的改善薄膜阻塞問題，所以本文章將PEUF結合由化學還原程序所產生之銅顆粒，探討此方法是否可以降低薄膜阻塞之影響，因此本實驗之薄膜掃流系統分為兩個部分:PEUF及PEUF結合化學還原程序產生之銅顆粒。本研究以臨界通量(critical flux)比較在不同的過濾程序中，薄膜阻塞的程度。臨界通量之定義為薄膜在未發生阻塞的條件下，所能操作的最大通量。本實驗使用之聚電解質聚及還原劑分別為乙烯亞胺(PEI)及連二亞硫酸鈉(sodium dithionite)。實驗系統利用bleeding pump將系統內之含銅廢水抽出，使PEI在長時間操作下達到穩定的濃度，此時的濃度稱為最終PEI濃度(ultimate PEI concentration)，簡稱uPEI。結果顯示PEUF臨界通量隨著uPEI濃度增加而減少，所以uPEI濃度會影響薄膜之廢水處理量。此外在PEUF系統中，可操作的PEI最高濃度為35 mmol/L，若超過此濃度會導致薄膜系統不會有通量產生。而在PEUF結合化學還原程序中，於相同uPEI濃度下，其臨界通量比單獨PEUF程序測得的值還低，顯示此時薄膜表面產生嚴重的阻塞。此阻塞是由化學還原所產生的銅顆粒沉積於薄膜表面所造成，其原因可能為薄膜表面及銅顆粒間之不同表面電荷所產生之吸引力所致。為了減少銅顆粒沉積於薄膜表面，PEUF結合化學還原程序中加裝沉澱槽，用來蒐集較大的銅顆粒。然而在相同條件下，臨界通量仍小於PEUF程序。為了減少薄膜系統中的顆粒量，建議之後的研究中，將還原程序移至沉澱槽中，使銅顆粒於槽中還原並沉澱，探討銅顆粒對於薄膜阻塞之影響。
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微胞加強超過濾結合化學還原法去除水中重金屬

title: 微胞加強超過濾結合化學還原法去除水中重金屬 abstract: 印刷電路板業(PCB)是用水需求極高的產業，製程中會產生大量含有重金屬的廢水，如未妥善處理即排放，對人體及自然環境皆會造成重大影響。本研究利用低亞硫酸鈉當還原劑，還原MEUF濃縮液中的金屬。在實驗中先以固定的SDS/Metal莫耳比(5/1)，改變整體濃度(銅及SDS的濃度)探討其對於銅去除率的影響。再分別探討於pH6及pH7的操作條件下，去除率的差異。最後以連續式系統探討薄膜阻塞之影響。此外經由還原所產生的銅顆粒，另以XRD及SEM分析了解其化學組成及外觀結構。在實驗結果中發現，以化學還原法去除MEUF濃縮液中的銅，當銅濃度在5.1 mM時，利用0.45μm濾紙過濾，其去除率可達97%。而鎳在8.5 mM時，利用0.45μm濾紙過濾，去除率也有56%。但是當整體濃度下降時(Cu=1.7mM)，去除率也跟著大幅降低。因此為了解去除率下降的原因，實驗再利用粒徑分析儀分析，得知尚未添加還原劑時，粒徑分析儀所分析出的微胞大小約20奈米 (SDS濃度8.5、12.75、17mM)，當界面活性劑的濃度增加到25.5 mM及42.5 mM時，有5%的微胞增加到600及800奈米。添加還原劑後，銅濃度在1.7 mM時，粒徑大小增加至200奈米，雖然銅離子有被還原劑還原成銅顆粒，但是仍因粒徑低於0.45μm，仍不能被0.45μm的膜阻擋，這也是實驗結果中，銅去除率偏低的原因。另外為了解還原顆粒的組成成份與外觀，另以XRD分析，測得其為氧化亞銅 (Cu2O)，再由SEM及TGA瞭解其外觀及不同溫度下其重量損失的變化。於TGA的結果中發現大約有30%的SDS會黏在銅顆粒上。最後將此程序應用於連續式的一次添加低亞硫酸鈉 (單向垂直過濾系統)及連續添加低亞硫酸鈉(掃流過濾系統)中，當銅濃度為1.7 mM時 (約為108 mg/L)，剛開始兩組系統的去除率皆接近100%，兩小時後，將低亞硫酸鈉一次添加時，銅的去除率為0%；但是在連續添加的系統中，銅之去除率為78%，銅殘留濃度約24 mg/L。顯示連續添加還原劑有較高的使用率及對銅較佳的去除率。
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以數值模擬結合類神經網路探討減洪設施之影響

title: 以數值模擬結合類神經網路探討減洪設施之影響 abstract: 近年來因全球暖化加劇極端水文事件發生頻率，超級颱風、短延時強降雨之暴雨事件屢見不暇；隨著永續發展的意識抬頭，衍生化水患為助益與水共生存的水環境，提倡低衝擊開發技術以減緩對環境的衝擊、減少表面逕流量，及降低城市熱島效應。本研究主要目的是探討都市發展區中設置不同減洪設施對於不同暴雨事件之減洪成效。研究區域以土城區較易淹水之下游部分，設定四種不同的情境包括無減洪設施、入滲率改善(不同土壤組成)、渠道增設與蓄洪池設置，應用二維淹水之水理模擬模式(FLO-2D軟體)模擬不同情境淹水情況，探討不同設施對淹水減災之影響，並利用類神經自組特徵映射網路(SOM)具有視覺化之拓樸圖，展示區域淹水範圍及其嚴重程度之歷程變化，探討不同減洪設施因子與淹水情形及局部淹水變化之影響關係。淹水模擬結果顯示，坋質壤土(Silty Loam)在降雨強度達1.4mm/hr開始淹水；砂質黏壤土(Sandy Clay Loam)在降雨強度達1.7mm/hr開始淹水；蓄洪池則在平均降雨強度大於13mm/hr才有明顯之減洪功能。因此，入滲率改善對於一般降雨事件皆有降低地表逕流量，對於重現期2年、5年的暴雨事件皆能達到有效的減洪效果；蓄洪池則對大的暴雨事件如重現期100年或200年，可有效地發揮防洪減災之效。本研究另以4X4之自組性特徵映射網路分類淹水變化，可獲得具有代表區域淹水空間消長變化之拓樸圖，用以說明低衝擊開發設施對於空間淹水之減緩特徵，有效地分析減洪設施對局部地區淹水防治之效應。
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綠屋頂淨化水質之評估

title: 綠屋頂淨化水質之評估 abstract: 近年都市化導致熱島效應越嚴重，綠屋頂對環境的效益多，緩解熱島效應為其中一項，但對於綠屋頂逕流水水質之研究較不足，所以本研究自行建置綠屋頂模型，使用三種植物(玫瑰景天、波士頓腎蕨與六月雪)及三種生長基層(陽明山土、輕質土與混合土)，探討植物及生長基層種類對逕流水水質與植物生長之影響。實驗期間為2015年10月30日至2016年5月31日，為期七個月，累積共收集八次降雨事件之水樣，分析植物生長及水質，水質項目包括pH值、懸浮固體(SS)硝酸鹽氮(NO3--N)、氨氮(NH4+-N)、正磷酸鹽(PO43--P)、總磷(TP)以及化學需氧量(COD)。此外，以雨量計量測降雨量，混合土由陽明山土與廢玻璃以3：1混合配製之。結果顯示，8次降雨事件之降雨量範圍為29 至 64 mm植物生長情形玫瑰景天生長最好，波士頓腎蕨次之，最差的為六月雪，生長速率平均分別為0.053 cm/day、0.097 cm/day、0.043 cm/day，其中又以輕質土生長最好。輕質土中有機物及氮磷含量最高，且其容積密度最低、孔隙率最高，有較好的通透性。以水質項目分析，不論何種生長基層及植物皆有將雨水中和的效果，pH平均值由5.7上升至8.2。此外，在不同生長基層中硝酸鹽氮、TP及COD濃度為輕質土最高，混合土次之，陽明山土最低；硝酸鹽氮濃度分別為2.55 mg/L、1.19 mg/L、0.99 mg/L；TP分別為3.87 mg/L、0.17 mg/L、0.11 mg/L；COD分別為86.1 mg/L、17.8 mg/L、15.4 mg/L。SS與硝酸鹽氮於不同植物中有明顯的差異，SS於六月雪、玫瑰景天與波士頓腎蕨平均分別為199 mg/L、407 mg/L、448 mg/L，六月雪最低；硝酸鹽氮濃度為玫瑰景天最低，其平均分別為3.03 mg/L、0.63 mg/L、1.08 mg/L。整體來說，此研究綜合水質及植物生長情形結果為玫瑰景天搭配陽明山土逕流水水質濃度最低。
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以紫外線結合不同氧化劑程序處理含雙酚A水溶液之光氧化與生物反應研究

title: 以紫外線結合不同氧化劑程序處理含雙酚A水溶液之光氧化與生物反應研究 abstract: 高級氧化處理(AOPs)在環境污染物處理上之應用已相當成熟，然如何找出最適合的廢水光催化效率並結合處理後之生物毒性分析，過去僅少數研究者探討。本研究主要針對雙酚A(BPA)經UV/"H" _"2" "O" _"2" 及UV/SPS處理過後結合生物毒性分析，比較處理前後BPA之降解效率，並探討殘留之污染物及中間產物對生物可能造成的危害。實驗結果顯示，在90分鐘的反應後，兩種氧化程序對於BPA之去除皆有顯著效果，然UV/SPS系統之整體去除效率皆優於UV/H2O2系統。光強度於兩種氧化程序皆呈現強度愈強其去除BPA效果愈佳之趨勢，顯示提高UV光穿透水溶液之能力可更快促使氧化劑產生自由基以去除污染物。BPA初始濃度影響著UV光催化氧化劑之能力，高濃度的BPA間接導致氧化劑之催化反應受阻，使BPA之去除效率下降。pH於AOPs降解BPA中扮演著重要角色，研究結果顯示，利用UV/H2O2系統降解BPA在pH為7之環境較為適宜；UV/SPS系統則在pH=3以及pH=11的條件有更加顯著的去除效果。UV/SPS系統礦化BPA之能力即使在低劑量的氧化劑加藥量下仍明顯優於UV/H2O2系統。化學反應劑量利用率(RSEs)於兩種氧化程序之各條件操作結果略有不同，顯示氧化劑去除污染物之利用程度亦受各操作因子影響。電能量損耗效益(EE/O)於氧化劑濃度愈高之情況下所需耗能愈低，然過高的氧化劑量對於降低電能損耗並無明顯幫助。由實驗結果所建立之反應速率動力式中觀察得知，UV/H2O2系統對於光強度較具敏感性，UV/SPS系統則較偏向氧化劑。以UV/Thermal/SPS系統降解BPA時，BPA之降解效率隨溫度升高而降低。生物毒性分析方面，UV/H2O2系統降解BPA後仍對HepG2 細胞株肝臟細胞具有一定毒性，顯示BPA於該系統降解過程中產生之中間產物對於細胞仍具影響；UV/SPS系統無論反映前後細胞皆呈現死亡狀態，顯示SPS對細胞具有較大的毒性而失去毒性分析效果。
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超濾膜在高黏度溶液中微粒分離可行性研究

title: 超濾膜在高黏度溶液中微粒分離可行性研究 abstract: 污染防治之首要觀念在於污染減量，除可降低汙染處理的負荷及成本支出外，亦可符合清潔生產的目的。就傳統懸浮微粒處理過程而言，在製程上為避免額外添加物質影響產品品質，均以過濾或沉澱方式來處理，但對於黏度高且流動性差之奈米級顆粒則效果不佳。近年來薄膜技術有長足進步，且市場價格大幅下降，但因薄膜阻塞及膜面清理的問題不易克服，致使薄膜系統仍未能普遍運用於製程減廢領域中。本研究使用國產的超濾薄膜結合物理性薄膜清理技術，將2種高黏度溶液中之微細顆粒予以去除，同時保持一定之過濾流量，回收或製造符合規格之產品。其一為太陽能晶片切削液的回收，將晶片切削廢液中之SiC、Si及Fe與切削液分離，回收切削液與切削原液在物理及化學性質上相差不大，且回收切削液可以50%以上摻配率再回到製程中使用，過濾後最終殘渣則可再利用於其他產業；另一為果糖發酵液之製程簡化，以超濾薄膜系統替代Oliver矽藻土過濾及板框式壓濾機，不但可減少廢棄物量，亦可增加果糖產量，果糖品質符合產品之品質需求，至於過濾後殘渣仍能作為其他產品之添加料。以上2種實驗印證超濾膜系統在高黏度溶液中去除奈米級顆粒之技術性與財務性均屬可行，可降低生產成本及減少廢棄物產生，達到減廢及清潔生產的目標。
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臨界入流量合成法之研究

title: 臨界入流量合成法之研究 abstract: 水庫蓄水之豐枯會影響其放水勢能, 水庫運轉操作時, 在不同豐枯之情況下會有不同的目標放水量。運轉規線以水庫水位為界線, 將各項不同放水量之適用範圍界定出來。國外水庫庫容量大具越年蓄水效益, 一般而言均能滿足計劃供水量無缺水現象。相對的台灣水庫庫容量較小, 颱風期間產生大量溢流, 不具越年蓄水效應, 在水量較少之年份, 會產生缺水現象, 故需制作減量供水之規線。由於缺水年份少再加上該年度各時段缺水情況並不相同, 採用水庫入流量所推求之規線實用性不足。為解決此一困境本論文提出了採用臨界入流量以推求規線, 所謂臨界入流量乃指入流量之供水潛能恰等於其目標供水量, 本論文並對臨界入流量合成法加以說明。採用臨界入流量以推求規線, 推昇了規線制作的簡易度及精準度。
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利用SHIPS資料改進颱風強度統計預報模式之研究

title: 利用SHIPS資料改進颱風強度統計預報模式之研究 abstract: 本研究嘗試改進颱風強度預報技術，採用Tsai and Elsberry(2014)颱風強度統計預報模式(Weighted Analog Intensity Prediction；WAIP)，配合SHIPS資料(Statistical Hurricane Intensity Prediction Scheme Development Data)之垂直風切、颱風可能最大強度(Maximum Potential Intensity；MPI)、海表面溫度(Sea Surface Temperature)、海洋熱容量(Ocean Heat Content)等大氣及海洋環境因子，建立五天颱風強度預報迴歸模式，探討WAIP加入SHIPS預報因子之改進程度，模式簡稱為WAIPs，此外，本研究亦測試了僅使用SHIPS資料建立統計預報模式之預報技術，將模式命名為SHIPSa，並分析SHIPSa模式在去除海洋熱容量相關預報因子後之預報技術，模式簡稱為SHIPSb。本研究以2000~2007年之SHIPS資料為模式訓練組，透過逐步迴歸(Stepwise Regression)，選取重要性較顯著之預報因子。分析結果顯示，垂直風切在12~60小時之迴歸變數選入次序較為優先，但72~120小時之重要性逐漸降低。海洋熱容量則是在所有預報時段皆被納入迴歸模式，在逐步挑選變數時亦佔有一定的重要性。本研究另以2008~2012獨立個案資料之進行預報校驗測試。相較於原始WAIP模式而言，在加入SHIPS預報因子後，WAIPs在各預報時段皆較WAIP有較優之表現。以60小時~120小時為例，校驗資料R2值之預報改進百分比約19%~39%。相較於SHIPSa，WAIPs在60小時~120小時之校驗資料R2值改進百分比可達16%~30%；相較於SHIPSb，WAIPs於60~120小時預報可改進30%~48%。以RMSE(Root Mean Square Error)而言，WAIPs於各預報時段可改進WAIP、SHIPSa及SHIPSb最高可達11%、12.5%及15%。本研究亦特別分析RI (Rapid Intensification)個案之改進程度。校驗結果顯示，WAIPs之R2值在72~120小時預報改進最為顯著，相較於其餘模式，R2增幅皆可達到0.1以上。以108小時預報為例，WAIPs相較於WAIP、SHIPSa及SHIPSb之R2增幅分別為0.21、0.14、0.07。以MAE(Mean Absolute Error)而言，WAIPs約可改進WAIP 3 kt~7 kt，WAIPs於各預報時段之MAE較SHIPSa減少1 kt~3.5 kt，亦較SHIPSb減少1 kt~5 kt。RI個案之校驗RMSE亦有改進，WAIPs可改進WAIP約2 kt~7 kt，WAIPs於各時段預報之RMSE可比SHIPSa減少約1 kt~4 kt， WAIPs於各時段預報之RMSE亦可比SHIPSb減少2 kt~11 kt。 WAIPs於各個地理位置之改進結果顯示，東經150o~160o、北緯10o~20o的範圍在24小時預報MAE可減少5.8 kt，且RMSE可減少5.5 kt。在72小時預報部分，東經140o~150o、北緯10o~20o範圍之MAE及RMSE可分別減少10 kt及10.5 kt，於台灣附近海域亦可減少2.9 kt及3.4 kt。在120小時預報的部分，改進較顯著區域為日本附近之海域，MAE及RMSE可分別減少3.3 kt及4.5 kt，台灣附近區域亦有2.2 kt及4.4 kt的改進。針對RI個案區域改進而言，研究結果顯示，WAIPs在各個區域的改進程度相當顯著。24小時預報改進最為顯著的區域台灣附近之區域(東經120o~130o、北緯20o ~30o)，MAE和RMSE可分別減少9.5 kt及9.9 kt，此外，東經150o ~160o、北緯10o ~20o的範圍，MAE和RMSE亦可分別減少8.2 kt及7.5 kt。以72小時預報而言，改進最為顯著的區域為東經120 o ~130 o、北緯30 o~40 o之範圍，MAE及RMSE分別可減少14.4 kt及13.6 kt。120小時之預報改進校驗顯示，台灣附近海域之改進效果較為顯著，MAE及RMSE可分別減少8 kt及10 kt，菲律賓西側海域之MAE及RMSE亦可減少7.2 kt及7.8 kt。
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Chlorella sp.處理生活污水與藻菌共生克服酚毒害之研究

title: Chlorella sp.處理生活污水與藻菌共生克服酚毒害之研究 abstract: 全球已開發及開發中之國家，隨著人口成長、都市化和工業化的發展，每日都會產出大量的生活污水，然而在污水中除了存在適合微藻培養的營養鹽外，還具有有機物質，係分為易分解與難分解有機物，會對於微藻去除污染物效力造成影響，使得成為微藻處理廢污水之棘手問題。因此，為了要得知污水中易分解與難分解有機物對微藻去除污染物的影響並提升效率同時克服難分解有機物之酚毒害，所以需要了解微藻異營性生長的特性與增加對有機物去除效率方法，期望可以處理污水同時生產的藻體可製成生質能源、飼料等環保及經濟效益。本研究分為三大部分進行探討：(1)易分解有機物(葡萄糖)，首先以Chlorella sp.異營性培養為基礎，利用不同C/N濃度比探討其生長特性與污染物去除較佳操作條件，並加入固定化方式加入探討，了解與懸浮培養的差異性以及污染物去除影響；(2) 模擬生活污水，利用不同初始食微比在含有易分解有機物的環境中探討模擬生活污水與小球藻生物質量之比值圍以及其中污染物質去除的影響；(3)難分解有機物(酚)，將Chlorella sp.於不同酚濃度下培養，探討其生長與對酚忍受程度影響並加入固定化方式對酚去除影響加以比較，並針對藻菌共生方式探討，提升對難分解有機物去除的效率的影響，並同時利用動力學參數深入了解其中的相關性。結果顯示出，Chlorella sp.在C/N 8~12之間有最佳的碳與氮去除率，而C/N 32有最多的脂質累積量與總脂質量。發現在食微比為0.2和12.5 mg TOC*mg-1 biomass*d-1已達極限值，低於或高於此數值皆不適合Chlorella sp.持續生長，而較適合Chlorella sp.於模擬生活污水的F/M範圍為1.5~3 mg TOC*mg-1 biomass*d-1。Chlorella sp.在酚濃度300 mg/L有最佳比生長速率為0.61 d-1，且在酚濃度為800 mg/L時仍有生長。在藻菌共生培養時，顯示出A. vinelandii為主要酚消耗的微生物。Chlorella sp.固定化結合A. vinelandii懸浮培養系統裡有最佳的去除效率，其降解速率與比酚利用率分別為125.6 mg phenol*d-1和28.3 x 10-11 mg*cell-1d-1。
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雨水下水道數值模式與驗證

title: 雨水下水道數值模式與驗證 abstract: 本研究應用一維性非恆態流水理模式以普里斯曼隱性差分技巧(Preissmann''s Scheme)及聖凡南假設(Saint Venant Hypotheses)推導連續方程式及動量方程式，並以數值雙掃法求解。上、下游邊界條件為設計入流歷線及潮汐水位歷線，並假設一基底流量。假設恆態流情況下，各管渠內之初始水深由上、下游邊界條件及基底流量使用標準步推法(Standard-Step Method)求得。本模式主要模擬馬蹄型管之明渠流水理現象並以實驗結果驗證實驗之各項參數及其正確性、可靠性。
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Vollenweider模式與營養狀態指標評估水庫水質之研究

title: Vollenweider模式與營養狀態指標評估水庫水質之研究 abstract: 　　水質指標與水質模式可評估水庫水質營養狀態，台灣環保署使用卡爾森營養狀態指標(CTSI)判斷水庫水質優養化與否。本研究統計台灣環保署1994年至2014年20座主要水庫水質監測資料，以Vollenweider模式與水質指標評估水庫營養狀態。研究目的為:(1)檢討台灣20座水庫優養化限制營養源、(2)比較水質標評估營養狀態之差異，(3) 以暴雨管理模式(SWMM)及Vollenweider模式估算南化水庫污染負荷量與營養狀態、及(4)比較Vollenweider與水質指標評估南化水庫水質營養狀態。此外，水質指標採用OECD、USEPA及Carlson總磷單一營養指標。　　研究結果顯示臺灣本島主要20座水庫之約80%之水質氮磷比值大於15，故水質優養化限制營養鹽為總磷。以CTSI為指標時判定水體營養狀態為優養化之比例為31%，相對地以OECD平均值、OECD、USEPA及Carlson總磷單一指標之優養化比例分別為18%、15%、46%、及34%。依南化水庫2009-2014年之水質、水文與土地利用等條件，SWMM模式推估之年平均總磷負荷量為5,603公斤；以Vollenweider模式評估結果顯示水質營養狀態皆屬普養，且前述其他水質指標(CTSI、Carlson單一指標、OECD指標以及OECD平均值)判定結果相似皆為普養。此外，若南化水庫水質總磷達到10μg/L，以Vollenweider模式推估水庫涵容能力，則六年平均值及季平均超越機率之需削減總磷負荷量分別為32%與47%。
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