缺乏政府支持下的生態工程 -- 現地處理技術與德國史賓爾河改善

缺乏政府支持下的生態工程 --現地處理技術與德國史賓爾河改善

張文亮　老師

【本著作除另有註明外，採取創用 CC「姓名標示－非商業性－相同方式分享」台灣 3.0版授權釋出】

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/tw/

現地處理技術與德國史賓爾河改善• 工程是解決問題的方式，但是解決問題的方式不是只有一個• 利西比就認為下水道可以排去污水，污水也可用化學處理來淨化。• 利西比成為「污水處理」的先河。

現地處理技術與德國史賓爾河改善• 德國的科學家穆勒 (Alexander Muller)在 1860年代初期也提出污水處理的做法。• 穆勒是柏林市化學分析先河，他看到柏林的人口在經過工業革命後，愈來愈多，流經柏林的史賓爾河 (Spree River)的水也愈來愈髒。

Spree River in the city of berlin

http://www.flickr.com/photos/amateurflickr/5897495475/sizes/m/in/photostream/

Flicker : akshay_pulipaka

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/

現地處理技術與德國史賓爾河改善• 史賓爾河流自德國與捷克相鄰的山區

• 長度 400公里• 流經的地區約有 10,500平方公里的土地• 最後流到波爾的海 (Baltic sea)

• 穆勒發現史賓爾河不僅影響柏林以下的眾多城市，連波爾的海周遭的國家，如比利時、波蘭、瑞典與挪威等都連帶受影響。• 穆勒向柏林當局提出整治史賓爾河，淨化污水的計畫，但是德國正逢諸邦聯合成一歐洲強國的時候，德國當局忽視穆勒的計畫。• 但穆勒沒有氣餒，繼續研究污水淨化技術。

現地處理技術與德國史賓爾河改善• 穆勒發現污水流到地面時，雖然濃度很高，但是污水滲漏經過土壤，與土壤底下的岩石層，到地下水含水層時，污水的濃度減少了百分之九十九，這是一個很重要的發現，大自然存在將污水淨化的能力，後人稱此為「自然淨化作用」 (Natural

Purification)。

• 穆勒模仿大自然，在土地中埋入巨大的鐵桶，桶內放置石頭，讓污水流入桶內，靜置數小時後，再打開鐵桶底部的排水閥，讓污水流出，結果排出的水不僅水色較為澄清，而且臭味不具。• 這種裝置後來稱為「滴濾槽」 (trickling filter tank)，由於是用石頭來過濾污水，又稱為「物理處理」 (physical treatment)。

Flicker: melystu

http://www.flickr.com/photos/melystu/5458612906/sizes/z/in/photostream/


物理的方法淨化污水

• 穆勒設計的污水淨化桶造價便宜，不需政府投入大量資金，只要民間或污水排放者在排出口附近，就可以籌到一點資金建造• 綜合這些小型污水淨化設施的處理水量，也相當於一個大型的處理設施。因著穆勒的推廣， 1873年柏林建造了許多的滴濾槽，這也大大的降低史賓爾河的水質劣化程度。

Wiki: Milton Beychok

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Trickle_Filter_Cross-section.png

http://en.wikipedia.org/wiki/GNU_Free_Documentation_License

http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en

非政府組織的興起• 穆勒立下一個典範，使德國的環境保護，與英國、美國的環境保護不同。英國與美國常需要政府帶領，投入大量資金，才能進行環境的整治，德國卻是民間團體的行動，走在政府的前面，地區百姓的主動付出，來導引政府資金的注入。• 環境保護是長期才能看到成效，因此無論環境破壞多嚴重，永遠不是政治作為的第一優先，環境保護的預算總在國家經費預算充足，方能分霑一些

臺灣大學　張文亮


非政府組織的興起• 穆勒看出攸關百姓生命安全、生活品質的事、百姓應先負起進行改善的責任• 這樣的思維產生十九世紀後期，興起民間環境保護團體的組織，或稱為非政府組織 (Non-Governmental organization, NGO)。

• 當然，在時代的演進中，有些環境保護團體仍然持守政治中立、改善環境的先鋒，敦促政府考慮百姓的需求，與督導日後政府的執行。臺灣大學　張文亮


台灣的現地處理 (on-situ treatment)生態工程的案例• 1.台北關渡自然公園現地處理案



• 關渡自然公園是冬候鳥，前來台灣北部棲息越冬重要的棲地



• 面積 150公頃，位於基隆河與淡水河交會口的東北方，但是基隆河的水質不良，此外，來自士林的水磨坑溪與來自石牌的貴子坑溪汙染嚴重



• 2006年，台灣大學在此建造台灣第一座用石頭表面的微生物膜處理污染的設施



將汙水抽上來，在空氣中曝氣，增加水裡的氧氣，發揮第一道的淨化



• 經過石頭表面，讓好氧的微生物分解，發揮第二道的淨化• 經過石頭的生成，讓缺氧的微生物再分解，發揮第三道的淨化



淨化之後流出來的水，乾淨很多



這是最便宜的方式，與細菌合作，來淨化汙水



台灣的現地處理 (on-situ treatment)生態工程的案例• 2.基隆河中游南湖汙水的處理



• 該地區人口綢密，汙水經常排入基隆河。



• 以致水質惡臭，魚類死亡



• 即使有人垂釣，也不應取為食用



• 基隆河邊的堤岸很高，減少洪害，但不能夠減少河川的惡臭，並影響周遭居民的健康。



• 利用穆勒的方法，營造石頭表面的微生物膜，去除污染的設施



• 表面的微生物 (1)









• 現場所使用的石頭



• 石頭淨化槽裡的吳郭魚



• 石頭淨化槽裡的蝌蚪



• 工程設施流程圖



•工程設施的管控



• 排出去的水，吸引很多釣魚的人前來



台灣的現地處理 (on-situ treatment)生態工程的案例• 3.以澎湖的石頭處理澎湖的汙水

• 澎湖的島花—天人菊臺灣大學　張文亮


• 澎湖居民的汙水



• 用穆勒的方法處理



• 所用的石頭



• 處理場的佈置



• 佈置的一角



• 汙水處理後可供灌溉



• 澎湖的隔風牆



• 可供蔬菜生長



• 可以保持澎湖的海岸美麗



• 讓澎湖的居民生活環境更好



科技發展與人性價值環境污染給人在十九世紀中後期帶來更深的思考• 工業革命促進科技的發展、為政府賺取經濟的利益，但是科技的發展是否影響人的基本價值？人的基本價值影響科技發展的空間在哪裡？• 污水淨化不只是將污水排走和處理的技術，或是爭取社會、國家要投入多少經費來解決問題，而是人性價值的維護。• 真實的環境保護，是在維護人的基本價值，不管貧富，人皆有獲得乾淨的水、土、空氣的權利，這是起初上帝賜給人的祝福，任何人皆不應以不小心、貪心、忽視的心去奪取、破壞這起初的祝福。



科技發展與人性價值• 穆勒的污水淨化處理，到了 1878年才受到德國政府的注重，在各處推動工程建造。• 穆勒持續研究石頭堆積成堆具有污染淨化的原因，當他讀到法國微生物學大師巴斯德 (Louis Pasteur, 1822~1895)在 1860年的發現，微生物產生發酵作用，將較大的有機分子澱粉，在缺氧的情況下，轉換成較小的有機分子酒精（或稱為乙醇）。

Louis Pasteur

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Louis_Pasteur_by_Pierre_Lamy_Petit.jpg

http://en.wikipedia.org/wiki/Public_domain

微生物的作用• 穆勒認為是石頭表面提供微生物附著，將流經石頭表面污水中的有機質發酵分解，產生淨化污水的功效• 他寫道：

• 「原來淨化污水的機制是在微生物，而石頭濾床是提供這些微生物的馴養空間，如果讓這些微生物生長的愈好，污染去除的效果也愈佳，更多污水中的有機物能分解成較小的分子，我稱此為礦化作用 (mineralization)。」• 「在操作的過程中，槽體的底部會出現許多污泥，不用將這些污泥清除，這些污泥是殘存的有機物，微生物會將這些污泥中的有機質持續的分解，轉化為氣體釋至大氣。」

• 這是很重要的報告，讓人知道微生物是幫助人類淨污水最好的幫手。

好氧與厭氧的分解• 不過穆勒認為他的建造只是個起頭，仍然有許多缺點有待改善。

• 例如，他發現污水量持續流入時，淨化的效果就降低，因此每隔一陣子就需要將槽體的污水排光，讓空氣進入一、二天後，才能恢復污水處理的功效。• 他想到微生物淨化污水可能有兩種程序：

• 1) 在有足夠氧氣狀態下的分解，能夠分解較多的污水，分解有機物的速度也較快；• 2)在氧氣缺乏的狀態下，微生物分解污水中有機質的量少，速度也較慢，但是能將分解過程中留下的污泥，分解乾淨。

好氧與厭氧的分解• 穆勒長期在石頭淨化槽邊的研究，解開了微生物淨化污水的奧秘，竟與周遭氧氣的多少有關• 人類只要能瞭解這關係，就能調控污水淨化的速度，管理污水淨化的程度。• 穆勒用污水排放之處的石頭，就地取材，建成淨化污水的設施，後來稱為「現地處理」 (in-situ treatment)。

Photo by CraftyGoat

http://www.flickr.com/photos/craftygoat/2329251584/sizes/z/in/photostream/

http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/

化糞池的由來• 後來，「現地處理」成為德國發展淨化污水的科技主軸，也幫助了普世改善都市公共衛生與周遭水域環境。• 例如在 1926年，德國工程師尹霍夫 (Karl Inhofe, 1876-

1965)就將穆勒的微生物在兩種分解方法，設計成兩個分開的處理單元• 前一個單元氧氣充足，發揮讓污水快速分解的果效，稱為「好氧分解」 (aerobic Decomposition)，淨化過程中產生的淤泥• 流入第二單元進行氧氣不足的厭氧分解 (anaerobic

Decomposition)

• 這裝置就設在每一家庭，或大樓的地底下，承接糞尿，稱為「化糞池」 (septick tank)。

化糞池的由來• 化糞池是最成功的現地處理設施，取代了過去的糞坑與尿桶，使人有更好的居家環境。• 而且有化糞池的初步淨化，家庭污水也較不會阻塞污水管路，減少最終排放的污水量。

Wiki： Olek Remesz

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Septic_tank_EN.svg


• 與細菌合作，大自然的流浪漢



版權聲明作品授權條件作者來源

Flicker : akshay_pulipakahttp://www.flickr.com/photos/amateurflickr/5897495475/sizes/m/in/photostream/2011/10/01 visited

Flicker: melystu http://www.flickr.com/photos/melystu/5458612906/sizes/z/in/photostream/2011/10/01 visited

Wiki: Milton Beychok http://en.wikipedia.org/wiki/File:Trickle_Filter_Cross-section.png2011/10/01 visited















作品授權條件作者來源臺灣大學　張文亮





版權聲明











版權聲明











版權聲明











版權聲明











版權聲明











版權聲明











版權聲明






作品授權條件作者來源Wiki: Louis Pasteurhttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Louis_Pasteur_by_Pierre_Lamy_Petit.jpg2011/10/01 visited

Flicker: CraftyGoathttp://www.flickr.com/photos/craftygoat/2329251584/sizes/z/in/photostream/2011/10/01 visited

Wiki: Septic tankhttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Septic_tank_EN.svg2011/10/01 visited


版權聲明







http://en.wikipedia.org/wiki/Public_domain


http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/




Documents

缺乏政府支持下的 生態工程 -- 現 地處理技術與德國史賓爾河 改善

缺乏政府支持下的生態工程 -- 現地處理技術與德國史賓爾河改善