濕地功能的應用-自然淨水系統

濕地功能的應用-自然淨水系統
國立臺灣大學環境工程學研究所李佳珮

根據1971年的Ramsar Convention，濕地的定義為「無論天然或人為、永久或暫時、靜止或流水、淡水或鹹水、或二者混合者，由沼澤、泥沼、泥煤地或水域所構成的區域，包括水深在低潮時不超過六公尺之沿海區域。」^[1] 因此，我們廣義的界定有經常性水存在的地方即為濕地。濕地除了擁有豐富的生態外，因為它如同天然過濾器般，減緩水的流速，使得毒物和污染物質沉澱，並且利用濕地中的一些動植物來吸收分解這些物質，故又稱為「地球之腎」。相關研究已利用這樣的特殊性質進行持續的探討及開發，以因應人們渴望在污水進入污水廠前建立一個沒有水泥牆、不需要耗費太多電力及人力、可以與自然相容，甚至是可以為當地提升生態豐富度的小型「污水處理廠」，並藉以節省後續污水廠的處理成本或降低污染物對環境的衝擊。迄今，已經有人工濕地即為了達成此目的而建造，例如：大樹舊鐵橋人工濕地、新海人工濕地、灣裡人工濕地等，一般學者稱之為「自然淨水系統」。

自然淨水系統可依其主要的水生植物之生長型態、濕地的水文或水流方向（垂直／水平）加以分類，最常見的兩種分別為表面自由水層流動式(Free Water Surface, FWS)及表層下流動式(Subsurface Flow, SSF)。FWS的系統(Fig.1)中有50%的面積為高密度的水生植物，可用來過濾懸浮固體物或儲存營養鹽，利用水中的微生物及藻類可有效地去除有機物和氮；SSF則是透過多孔性介質，讓流經的水藉由生物降解及各種物理化學的過程將污染物去除，以達到水質淨化的效果。依照水流動的方式又可細分為垂直流動型(Fig.2)和水平流動型(Fig.3)兩種。^[2]

 

無論是哪一種型態的濕地，經由濕地的生物食物鏈與水生植物不同物種間的優勢競爭演替，使流入的有機質與營養源被利用、吸收、儲存、轉化，而有低濃度的輸出，其去除污染物質的機制不外乎微生物降解及物理化學作用。較詳細的除污機制及去除目標如Table.1所示：

雖然我們模擬了自然濕地的功能來處理廢水，但值得注意的是模擬的濕地無法像自然濕地能夠有完整的代謝及演替，為了維持淨水系統的運作，避免造成衛生困擾或荒地閒置，必須進行建造後的定期調查、維護及其他後續管理。而一個好的自然淨化系統，除了可以淨化水質之外，還可增添綠意、提供教育場所及提升當地的生物多樣性，更可做為休閒的好去處；即在不具有永久破壞性的前提之下，有效利用大自然的功能來提升生活品質，此亦為環境工程師推動永續環境保護的方向。

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參考資料

1. Ramsar Convention http://www.ramsar.org/
2. Jan Vymazal, 2010, “Constructed Wetlands for Wastewater Treatment”, Water 2010, 2, 530-549.
3. 維基百科-Free Water Surface Constructed Wetland http://akvopedia.org/wiki/Free-Water_Surface_Constructed_Wetland
4. 維基百科- Horizontal subsurface flow constructed wetland http://akvopedia.org/wiki/Horizontal_Subsurface_Flow_Constructed_Wetland
5. 維基百科- Vertical flow constructed wetland http://akvopedia.org/wiki/Vertical_Flow_Constructed_Wetland
6. 荊樹人，“ 人工濕地應用於點污染之防治 ”，人工濕地生態工法應用於污染防治研習會議程與論文集， 46-75， 2001。
7. 周明顯、彭致豪，“人工濕地污水處理技術 ”（上），經濟部水利署永續發展簡訊，第十二期，民國九十四年三月。
8. 周明顯、彭致豪，“人工濕地污水處理技術 ”（下），經濟部水利署永續發展簡訊，第十三期，民國九十四年六月。