利用過濾程序與吸收光譜建立量測實廠廢水水中SS與COD方法之研究

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張如慧(Ju-hui Chang) 查詢紙本館藏

畢業系所

環境工程研究所在職專班

論文名稱

利用過濾程序與吸收光譜建立量測實廠廢水水中SS與COD方法之研究

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摘要(中)

利用光學檢測分析技術建立基本、有效之光譜資料庫，以資料庫為基礎，發展水質定性與定量演算法，虛擬監測SS、COD濃度之量測技術，藉此達到即時水質監測，將來有助於未來即時水質監測系統建立之基礎。本研究主要探討污水處理業、染整業及印刷電路板業，所採得之廢水，經由水質檢測分析內容及比對光學檢測方法，去除相關之干擾，主要研究目的，在於將吸收光譜資訊應用於實廠之水質檢測，以此探討光學檢測方法於實際應用時可能遇上之問題，進而提出修正或建議。環檢所公告方法過濾SS孔徑為1.0 μm～1.5 μm濾紙，對於實廠光譜分析上，去除干擾的效果不佳，故本研究利用不同孔徑量測，以0.3 μm～0.6 μm孔徑濾紙過濾，可有效去除SS造成的干擾，得到與傳統分析之最佳多元迴歸的關係。結果顯示，在污水處理業放流水水質有各業別的混合水樣，所產生的干擾複雜性高，單去除SS干擾後其驗算SS及COD可與傳統分析相近，其演算方法是可行性。染整業因染劑的因素，每批次排放可能有不同色度的干擾，針對紫外光及可見光波段，經過過濾能將其SS所造成的干擾降低。印刷電路板業在光譜的干擾因子較污水處理廠及染整廠低，在建立方法上，可對全波段的顯著波峰做演算法可得最佳方法，其演算方法所得數據，可提供實廠廢水處理上參考依據，以提升各單元操作的處理成效。

摘要(英)

Optical detection analysis technique is used to establish the basic and efficient spectrum database, based on which qualitative and quantitative algorithm for water quality and measurement technique for SS and COD concentration virtual monitoring are developed to achieve instant monitoring of water quality, and will be helpful for us to establish real-time water quality monitoring system. This study mainly aims to explore sewage treatment industry, dyeing-finishing industry and printed circuit board industry, from which waste water were sampled to remove the relevant interferences through water quality analysis contents and comparative optical testing method. Apply absorption spectrum information to full-scale water quality testing for research purpose in order to study the problems that may arise in practical application of optical testing method and put forward amendments and proposals. 1.0 μm～1.5 μm filter paper used for SS filtration aperture that was announced by Environmental Analysis Laboratory had poor effect on the removal of interferences. Therefore, this study based on the measurement in different apertures obtained the best relationship between traditional analysis and multiple regression by using 0.3 μm～0.6 μm filtration aperture to remove interferences caused by SS. The result showed that mixed water samples in effluent water quality of sewage treatment industry could be come from various industries, causing high complicated interferences. After only removal of SS interferences, the algorithm used for SS and COD checking computation similar to traditional analysis is feasible. The factor of dye in dyeing-finishing industry may cause the interferences of different chromaticity for each batch of discharge; UV-light and visible band could reduce interferences resulted from SS through filtration. Interference factor on the spectrum in printed circuit board industry is less than in sewage treatment plant and dyeing-finishing plant, and thus the best algorithm for significant wave crest in full-wave band can be obtained, enabling full-scale waste water treatment to use algorithm data as reference basis to improve processing results for each unit operation.

關鍵字(中)

★ 懸浮固體
★ 化學需氧量
★ 分光光度計
★ 吸收光譜分析

關鍵字(英)

論文目次

中文摘要 I

英文摘要 II

目錄 III

圖目錄 VII

中文摘要 I

英文摘要 II

目錄 III

圖目錄 VII

表目錄 IX

第一章前言 1

1.1 研究緣起 1

1.2 研究目的 2

第二章文獻回顧 3

2.1 水中成分與水質特性 3

2.1.1水中成分分類 3

2.1.2水中特性分類 4

2.2 吸收光譜原理整理 5

2.3 水中成分的吸光機制 7

2.3.1懸浮固體之吸光原理與作用機制分析 8

2.3.2有機物之吸光原理與作用機制 9

2.4 各廠廢水特性 10

2.4.1污水處理業廢水特性 10

2.4.2染整業廢水特性 10

2.4.3印刷電路板業廢水特性 10

2.5 主要的水質分析方法 11

2.5.1檢測技術的優缺點 11

2.6 光學光譜檢測的種類 12

2.6.1光學頻譜的原理及種類 12

2.6.2吸收光譜定性及定量原理 15

2.6.3吸收光譜之干擾因素 15

2.7 水質光譜資料庫建置 16

2.7.1光譜分析方法 16

2.7.2多成分演算法建立 17

第三章研究方法 19

3.1 研究流程與內容 19

3.2 規劃實廠量測方法 21

3.2.1 訂定水質成分量測項目 21

3.2.2 水樣前處理 21

3.2.3 建立各成分間的關係 22

3.3 實廠光譜資料庫建置 23

3.3.1 分光光度計穩定性與干擾因子去除測試 23

3.3.2 各廠光譜資料庫建置 23

3.3.3 各種成分之交互作用 24

3.4 多成分定性與定量分析演算法建立 25

3.4.1吸收光譜資料前處理 25

3.4.2多成分定性分析演算法 25

3.4.3多成分定量分析演算法 27

第四章結果與討論 31

4.1 水中影響吸收光譜干擾因子之探討 31

4.1.1過濾處理對吸收光譜影響之探討 31

4.1.2分光光度計光源穩定性 32

4.1.3小結 33

4.2 污水處理業SS濃度量測方法驗證結果與探討 34

4.2.1污水處理業SS波段定性判定 35

4.2.2污水處理業SS濃度量測方法驗證結果與探討 37

4.2.3小結 40

4.3 染整業SS濃度量測方法驗證結果與探討 40

4.3.1染整業SS波段判定 42

4.3.2染整業SS驗算 44

4.3.3小結 46

4.4 印刷電路板業SS濃度量測方法驗證結果與探討 47

4.4.1印刷電路板業SS波段判定 48

4.4.2印刷電路板業SS濃度量測方法驗證結果與探討 50

4.4.3小結 52

4.5 污水處理業COD濃度量測方法驗證結果與探討 53

4.5.1污水處理業COD波段定性判定 54

4.5.2污水處理業COD驗算 54

4.5.3小結 55

4.6 染整業COD濃度量測方法驗證結果與探討 56

4.6.1染整業COD波段定性判定 57

4.6.2染整業COD驗算 57

4.6.3小結 58

4.7 印刷電路板業COD濃度量測方法驗證結果與探討 59

4.7.1印刷電路板業COD波段定性判定 59

4.7.2印刷電路板業COD驗算 60

4.7.3小結 61

第五章　結論與建議 63

5.1 結論 63

5.2 建議 64

參考文獻 65

參考文獻

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指導教授

廖述良

審核日期

2015-8-31

推文