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蔡忠賢-環境化學環境化學講義高立書局 孫嘉福編著 蔡忠賢整理環 境 化 學 Chap11-1 環境科學和工程:環境科學廣義是指有關發生在路地、空氣、水、生物和人類彼此間複雜交互作用之科學。 環境科學包含大氣圈、水圈、土圈、和生物圈。(1) 大氣圈是指可控制並維持地球溫度於定溫，可吸收外來的能源傳輸能量遠離赤道區域。(2) 水圈大部份之淡水是以冰塊形成存在，97%以上之水是存在海洋中。(3) 土圈為支持大部份植物之生活。(4) 生物圈1-2 環境化學與環境生物化學(1)理念:利用化學理論，方法及技術解決環境問題。(2)具體內容:污染物形成，存在型態，遷移反應與平衡轉化，物種在水，空氣，土壤之宿命。工程技術對生態影響鑑定來源，分佈及控制。(3)主要討論:化學物來源，傳輸，反應，最終產物處置。1-3 1.環境之化學分析 空氣污染物1 水污染物7鹼性 H+7酸性 H+10-7CO-23:HCO-3CO2 不同PH值下鹼度主要扮演者 PH=7 H2CO-3-水中微生物分解作用產生CO2所形成 PH=10 OH- CO-23主要無機鹼所致 溶解性無機碳和鹼度-藻類生長主要來源，為無機碳一致其為水体肥沃度之指標3-5 水中鈣離子和其他離子 水中金屬離子和其他離子水中金屬離子易形成水合離子M(H2O)XN+ 並進行下列反應1. 酸鹼作用Fe(H20)63+FeOH(H2O)52+H+2. 沈澱作用Fe(H20)63+Fe(OH)3+3H2O+3H+3. 氧化還原作用 Fe(H20)63+Fe(OH)3+3H2O+3H+e 水中Ca2+離子 ： Ca2+,Mg2+,Fe2+ 造成水中硬度Ca2+2H2O3- CaCO3(S)+CO2+H20 飲用水-滅菌但離子濃度要求不高.。 工業用水-離子濃度高，但滅菌要求不高。 螯合作用：錯合: 水中金屬與電子供應者形成。如Fe在血紅素中Mg在葉綠素中 螯合:具有超過一個電子以上，可能與中心金屬原子同時形成環狀結構如腐植質和胺基酸在土壤中水体中螫合劑的重要性：1 錯合劑: 可從沈積物中溶出重金屬、降低生物處理槽重金屬之去除效率。2 Fe3+常和其他微量金屬以螫合反應做為藻類培養基。3 Fe3+ 螯合劑造成水体黃褐色。 螯合作用之選擇性和專一性 如鐵色素可由真菌培養出來 藍綠藻在藻花時期會攝取Fe一致抑制其他藻類生長。3-11固相鉛離子之溶出 溶劑可藉螫合作用從固体中溶出毒性重金屬其影響因素1. 螯合物之穩定度2. 水中螫合劑濃度3. PH值:如PH=7時大部份有機配位基以酸形式存在。4. 不溶物與沉積物本性3-13腐植質之錯合作用為生物分解的殘餘物-主要為抗生物性物質構成官能基; Co，OH , -COOH, 鍵結金屬:Fe, Al, Ni, Pb,Ca, Zn等3-14錯合與氧化還原作用螫合劑常造成水管腐蝕Fe Fe3+Chap4 水體中之氧化還原4-1氧化還原現象之重要性1.廢水中Cd2+Fe Cd+Fe2+2.有機物被氧化而消耗溶氧DO3.沈澱物Fe(OH)3會溶解還原良Fe2+流入水庫造成水廠不易處理4.天然水体之NH4+會氧化成NO3-利藻類吸收5.水体底層(厭氧污泥 C CH4)表層則呈好氧影響水中生物分佈4-11水体中鐵離子變化Fe2+存在於高氫離子活性和高電子活性Fe3+存在於高氫離子活性和低電子活性Fe(OH)3固体出現: 低酸度的氧化介質中Fe(OH)2固体出現:鹼性還原介質中，低氫離子活性和高電子活性PH=59時Fe(OH)3和Fe2+為優勢 有高PE 因為溶氧極厭氧及低PE時: Fe3+極高濃度出現 即深井或噴泉Fe3+(紅色氧化鐵出現)淺井或噴泉好氧態Fe(OH)3沈澱於井壁Chap5 相間之交互作用5.11.藻類的光合作用產生生物固體此作用發生於藻類細胞和周圍水相間，且有固體和氣體之交換現象。2.水中細菌分解有機物。3.e和許多微量元素藉水體膠體化合物傳輸或吸附。4.CXHY污染物及農藥浮於水面而不與水互溶。5.底泥沉於水體。5.2 底泥形成和其重要性1.底泥：水體底部之成層微粒物和顆粒物質。2.包括：精細，普通和粗糙礦物等混合物。（含黏土、沙子、淤泥、有機物等）3.功能：(1)水體食物鏈化學物種之轉換。(2)有機體不斷循環且生活在底泥中。(3)為各種生物、化學、污染性多樣的貯存物。(4)可做為水體生物毒性評估之依據。4.形成：物理、化學和生物作用造成底泥的沉積。(1)沉澱反應形成： 5.3 溶解度一、固體：溶解度積常數：連續不斷平衡狀態描述固體溶解形成離子態之平衡常數。影響因子：二、 氣體：亨利定律：一定溫度下，氣體在水中溶解度與液面上氣體分壓成正比。X=KPX亨利常數 計算時氣體總壓需減掉水蒸氣壓力。溫度影響因子之氣體溶解度方程式Clausius-Clapeyron方程式5.4 膠體粒子特性：粒徑能干擾光線之進行稱膠體粒子。1.廷得耳效應。2.布朗運動。膠體分子特性：1.表面積大。 2.高內能。 3.高表面電荷密度。 分：1.親水性膠體。 如:蛋白質，合成聚合物，較不受鹽類添加影響。 2.疏水性膠體。 如:電雙層：表面帶電荷和反離子包圍在粒子表面，致粒子互相排斥，鹽類影響帶電性，造成吸引沉澱。 3.膠體微胞。 4.臨界微胞濃度：當界面活性劑濃度達時膠體粒子形成。 膠體穩定性： 造成影響:1.底泥形成或分散。 2.細菌細胞聚合作用。 3.污染物:分散或去除作用。 穩定因子:1.水合作用水避免粒子接觸。 2.表面電荷避免聚合作用(排斥)。 天然水PH=7，大部份帶負電膠體粒子。致PH值影響其他電荷穩定。 零電荷點:膠體粒子在一特定PH值時表面淨電荷=0稱之，有利沉澱形成。膠體形成電荷的方法：1.PH值改變:H+之變化。2.離子吸收藉共價鍵、氫鍵、倫敦力交互作用，吸收在顆粒表面。3.離子取代 如. 5.5 黏土的膠體特性 黏土:水合鋁和矽氧化物及二級礦物 (經風化和其他過程形成)。 且Si(IV)，Al(III)可與稱可交換陽離子致使黏土有強烈吸附水中化學物種之傾向。 黏土扮演生物廢物、有機化學物、氣體等之傳輸和反應之角色。5.6 顆粒的聚合作用一. 分 膠羽：顆粒以化學鍵鏈結形成較重顆粒之過程。電雙層壓縮：造成河海口附近，淡水流至海洋因鹽類增加致有沙洲或底泥沉積形成之原因。二. 聚合物電解質的膠凝作用：（即架橋作用常發生）分：P.117表5.2三. 聚合物對細菌之膠凝作用 活性污泥法：微生物利用水中碳源製造生物體及產生及能量。 生物處理之主要目的：去除含碳有機物。 表面親水性可使細胞保持懸浮，藉由架橋物種之化學作用使細菌形成膠凝。5.7 固體表面的吸附行為1. 金屬氧化物表面吸附金屬離子而引起錯合反應或螯合反應。2. 碳酸鹽可能因氫氧化物在表面置換而吸附。3. 可因靜電引力而吸附。5.8 底泥的離子交換 底泥厭氧狀態，化學物種呈還原相，有機成分遠高於土壤。 陽離子交換能力(CEC):測量固體物(如底泥)吸附陽離子之能力。 陽離子數(ECS):與底泥鍵結的特定離子之總數。 底泥採樣收集後需密封及冷藏可交換性不可交換性 底泥中易與氧化成 決定CEC的方法：1.利用鹽佔據底泥中可交換行離子之位址。2.以取代離子。3.決定被置換離子之量。 決定ECS的方法：1. 利用提出底泥中所有可交換的重金屬陽離子。 如:2.由滲出水定量出離子濃度。A.在懸浮物質和底泥中存在的微量重金屬之特性1. 底泥或懸浮物溶出之重金屬常為錯合劑出現的函數。(包含胺基酸Cl)2. 重金屬之毒性和生物有機體有效利用決定其在水體系統中環境效應。3. 因在厭氧狀態，微生物將還原成，並以金屬硫化物存於底泥。4. 金屬硫化物限制重金屬被生物利用之情形。5. 底泥曝露於空氣中，將使硫化物氧化成硫酸鹽中而釋出重金屬。 P.121.表5.3 B. P與底泥進行交換作用 底泥中含磷之物種型式1.磷酸鹽礦物。2.非吸收磷：磷酸鹽離子鍵結在或表面，易溶解且比吸收磷易被利用。3.吸收磷：存於非結晶型水含氧化鐵、氧化鋁和鋁矽氧化物間結構中，不易被有效利用。4.有機磷：水中生物體。 C.在底泥和懸浮物質之有機化合物1.底泥中具有與有機物鍵結的物質有：黏土、有機腐植質和介於黏土和腐植質間錯合物。具有與陽離子交換能力之物質。2.有機物被吸附的程度與它在水中溶解度成反比。3.不溶於水之化合物常與脂質固體物鍵結。4.腐植質化合物具高蒸氣壓藉揮發作用從水或固體中喪失。Freundlich等溫吸附方程式 有機物質在底泥中被吸附之重要性：1.如農藥在水體中有毒性，生物分解較慢，但其被底泥吸附而有高累積性。5.9 吸附氣體氣體存於空隙水或孔隙水 空隙水或孔隙水:是天然水體系統儲存氣體極重要的地方。 Chap6 水體生物化學6.1 水體生物化學過程 微生物如細菌、真菌、原生動物和藻類等皆為水中和土壤中所發生的化學反應之活催化劑。 微生物功能：1. 許多水底沉澱物和礦物質的形成。2. 水中廢棄物進一步處理重要角色。 病毒：本身無法單獨存活，須生活在寄主之細胞中，大小為細菌細胞的(如小兒麻痺、傳染性肝炎) 微生物分兩種：1.原核生物：不具細胞核膜，具細胞核特性物質則散佈細胞中。2.真核生物：具真正細胞核。孢子：微生物在不適合生存的環境下，處於休息狀態所產生。消費者（或分解者）：真菌、原生動物和細菌（除光合原生動物和光合細菌外）將化學物質分解，利用分解過程所生之能量作為代謝和生長所需。生產者：藻類將日光能轉化為化學能貯存，不行光合作用時，利用化學能作為其他代謝和生長所需。 微生物依能量和碳源不同分：P.131.fig6.2 1.化學異營微生物 自營：利用和游離碳化物作為碳源。2.化學自營微生物 異營：指從其他生物得到所需之碳源。 3.光合異營微生物 4.光合自營微生物 A.化學營：利用氧化還原過程所產生的化學能作為所需的能量。 B.光合營：利用光能行光合作用產生能量來運用。6.2 藻類：環境中四種重要單細胞藻1. 金黃藻類：含黃綠色或金褐色之色素，存在淡水和海水中，以碳水化合物和油脂方式貯存能量。如：矽藻。2. 綠藻類：淡水中最重要的生產者。如：綠藻。3. 紅綠藻：可移動，生長於淡水和海水中，如：雙鞭藻。可釋出毒素而造成紅潮。4. 纖毛藻類：具植物和動物特徵，除光合自營外，亦可利用其他生物為其碳源。生存方式:1.白天行光合作用、夜晚行代謝作用將白天儲存之澱粉、油脂，甚至細胞本身原生質分解產生化學能作為代謝所需之能量，並耗氧。藻類過多時將降低水中溶氧。2.與其他生物行共生作用如地衣：是藻類與真菌的共生，真菌提供藻類水分及養分行光合作用，藻類提供真菌光合作用產生之食物。6.3 真菌1.不能行光合作用，具絲狀結構，比細菌大許多。2.好氧性生物，比細菌更能在酸性及含重金屬的環境下生存。3.具有分解植物木質素功能。(分解或溶於水之碳水化合物，供真菌生長所需)4.不能在水中大量繁殖，但其分解之物質能溶於水，致影響廢水之組成。6.4 原生動物:具有真核之單細胞動物 分類常以形態來劃分如1. 移動方式：鞭毛、纖毛、偽足等。2. 葉綠素存在否。3. 具保護殼否。4. 能否形成胞囊。5. 是否產生孢子。原生動物在水中和土壤裡生化過程重要性有1. 人類傳染病(瘧疾、痢疾)為原生動物寄生所致。2. 造成飼養或野生動植物疾病或死亡。3. 沉積石灰岩含有原生動物死亡之殘留物質。4. 廢水處理中有機物氧化分解重要參與者。5. 以細菌為食物來源，細菌分解物質過程，原生動物影響其速率。6.5 細菌1. 為單細胞之原核生物，形狀有桿狀、球狀或螺旋狀等。2. 大部份有細胞壁，部分具鞭毛。3. 代謝快，致反應速率較大型微生物快。4. 在含營養源的洋菜培養基中培養，再計算其菌落數。(致通常較原來細菌數低)一. 自營性細菌與異營性細菌a.自營性細菌：以和其他無機碳化物做為其碳源，以生物反應生成之化學能為其能源。b.異營性細菌：利用有機物作為合成細胞所需之能源和碳源，為污水處理過程主要之分解者。二. 好氧細菌與厭氧細菌分：好氧 厭氧 兼氧細菌：此菌在有氧情況，以氧作為電子之接受者，以氧化物取代氧做為電子之接受者。6.6 原核細菌 如P.136.fig6.31. 不具有核膜以包覆核仁。2. 有細胞壁，使細胞保持一定形狀。3. 細胞壁外具一層黏液性的莢膜，具保護與附著之雙重功用。4. 原生質及細胞壁間有細胞膜。(為蛋白質及磷質所組成)5. 原生質可控制進出細胞物質之種類及數量。6. 纖毛可幫助細菌細胞附著在物質表面上。7. 鞭毛之構造比菌毛較大，藉其揮動可使細菌移動。(又稱自走性細菌)8. 細胞質包括：蛋白質、油脂、碳水化合物、核酸等，為細胞代謝作用之介質。9. 核體：控制代謝及生殖作用之單一DNA分子。10. 懸浮顆粒：儲存食物(脂肪、碳水化合物、S)的地方。11. 核糖體：合成蛋白質的地方(由RNA及蛋白質組成)。6.7 細菌生長動力學 細菌的生長曲線包括： 每一世代：即數量加倍所需時間稱之。 第一階段：適應期或遲滯期 適應培養液階段 第二階段：對數期或指數期(N=NOekt):即每隔一世代時間其數量就增加為原來的2倍。 第三階段：穩定期:細菌數量維持一定。 第四階段：死亡期:死亡速率比繁殖速率快。Exa. How many bacterial would be produced after 10hours by one bacterial cell, assuming exponential growth with a generation time of 20minutes？6.8 細菌代謝作用1. 具有使礦物沉積的能力。(如鐵、錳)2. 藉生化作用的過程將營養物質分解產生細胞生長所需之能量與物質。 代謝作用分：1. 異化作用：將大分子分解成許多組成單體並產生能量。2. 同化作用：將許多小分子組成大分子，並消耗能量。a.好氧呼吸作用細菌氧化物質以得到所須的能量。 藉電子傳遞鍵作用來傳遞能量，且當最終接受者為O2時稱之。b.厭氧呼吸作用細菌氧化物質以得到所需的能量。 如果由還原性物質，如等做為電子之接受者時稱之。 影響細菌代謝作用之因素：1. 細菌活性隨營養物增加而增強，直到飽和點後穩定。2. 酵素活性隨溫度增加而增強，直到達不能忍受則急速下降。3. PH值在中性時酵素活性較高。(但硫酸菌則適合在酸性環境) 微生物的氧化還原作用：即細菌代謝及繁殖作用所需能量即藉分解過程氧化還原反應而得。6.9 碳元素的轉化作用 碳作微生物體轉重之絕大部份，且代謝過程能量的產生與消耗皆包括其各種不同的氧化態。 A.甲烷生成菌 產生甲烷條件:1. 厭氧。2.有機物含量高。3.硝酸鹽和硫酸鹽濃度低下。 甲烷菌種類皆為厭氧態存活1. Methanobacterium2. Methanobacillus3. Methanococcus4. Methanosarcina B.碳氫化合物之利用 如 C.一氧化碳之利用 真菌如Penicillium及Aspergillus(土壤中) 具有代謝CO之能力6.10 有機物之分解 微生物藉氧化作用分解不同的有機物，有機物亦有殺真菌劑來抑制真菌之作用。A.碳氫化合物之氧化作用 微生物分解碳氫化合物之特性：1.直鍵式碳氫化合物易分解。2.具支鏈之碳氫化合物，則不易分解。3.芳香族類碳氫化合物，雖穩定但易被分解。4.石油洩漏，分解過程發生在油-水分界處，但油層太厚導致氧氣及細菌酵素與原油同時接觸機會小。 B.其他生化過程1.水解作用(水解酵素) 酯類(殺蟲劑) 水解酵素 酸+醇 醯胺 +H2O 酸+胺 有機磷酯 分解 酸+醇2.還原作用(還原酵素) P.151.表6.23.脫鹵作用：以-OH取代鹵素原子作用。4.環狀裂解作用：芳香類之分解作用產生-OH。5.脫烴作用：以H原子取代-CH3或-R基之作用。6.11 氮之微生物轉化一. 固氮作用將氮分子固定成有機氮的過程。 具固氮作用之微生物種類：1. Azotobacter菌光合作用。2. Clostridium類菌。3. 藍綠藻。4. 根瘤菌土壤中之豆科植物所生。(草原中灌木及喬木)5. 其他非共生菌類如:Spirillum lipoferum二. 硝化作用將氨轉化成NO3-之過程。 NH3NO3- 微生物種類皆化學異營性菌。(具氧化無機物之能力)1. 亞硝酸菌好氧菌。 NH3NO2-2. 硝酸菌好氧菌 NO2-NO3- 三.硝酸鹽還原作用將硝酸鹽還原為較低氧化態。 NO3-NH4+ (厭氧態下) 同時： NO3-NO2- (亞硝酸鹽具毒性，抑制細菌活性) 四.脫硝作用將硝酸鹽及亞硝酸鹽還原成N2作用。 NO3-、NO2-N2 (厭氧下) 厭氧時同時： NO3-、NO2N2O+NO 氣體釋返大氣 五.有機物氧化作用之競爭者硝酸鹽及其他氧化劑。 O2+有機物產物 NO3-+有機物產物 SO42-+有機物產物6.12 磷及硫之微生物轉化作用一. 磷化物1.多磷酸鹽正磷酸鹽 (提供藻類養份)2.毒性多磷酸鹽(殺蟲劑)不具毒性物質二. 硫化物有機硫(SH)H2S (厭氧)有機硫(SH)+O2SO42- (好氧)A.硫化物之氧化及還原作用1. 海水中SO42-濃度高 最終產物CH3COOH2. 硫酸鈣沉積物高時 散佈於石灰岩孔隙中3. 如有紫硫菌及綠硫菌下，(厭氧下)，以CO2為碳源。 H2SSO42-4. 無色硫菌下(好氧下) H2S+O2S+H2O S+O2SO42- O S三. 有機硫化物之微生物代謝作用 | | 水中有機硫化物包括SH、SS、S、S、SO2OH、C及硫氮二烯五環等。 有機硫化物6.13 鹵素與有機鹵化物之微生物轉化作用一. 脫鹵素作用將鹵素原子以其他物質取代硝酸鹽、硫酸鹽、微生物 (污染土壤中)6.14 金屬與非金屬之微生物轉化作用 如Fe2+Fe3+ Fe菌微生物有：(皆為好氧菌，皆以CO2為碳源) 1. PH值中性下，空氣中氧使得Fe2+Fe3+反應非常快速，致鐵菌不易生存。2. 海水中細菌可儲存錳、銅、鎳、鈷等金屬。A.礦區酸性廢水 細菌對金屬化合物分解作用而產生酸性廢水。 形成原因：微生物氧化FeS2硫酸鹽H2SO4 防止方法：利用含CaCO3之石灰岩加入處理。 CaCO3+H2SO4CaSO4+CO2+H2OB.硒元素之微生物酸化作用 土壤中Becillus megaterium菌可 Se6.15 微生物之腐蝕作用 P166.fig6.14 鐵菌腐蝕鐵作用Chap7 水污染 7.1水污染特性和種類 種類：1.農業:殺蟲劑、除草劑、畜產BOD。2.工業:含氯碳水化合物、重金屬(Cd、Pb、Hg)。3.家庭:生活污水中BOD。 來源：1.市鎮污水、畜產污水。2.廢化學品傾棄場、掩埋場、貯存池、處理廠。 7.2 污染元素1.大致上屬中性金屬元素：Pb、錫(Sn)。2.重金屬元素a.Fe無毒b.Cd，Hg有毒3.類金屬：As，Se，Sb4.無機化合物製程產生之微量元素。 7.3 重金屬A.Cd電鍍之業，採礦所生。 影響：高血壓，腎危害，睪丸組織破壞及紅血球細胞破壞。 地區：夏季:港口沉澱。 冬季強風下:海灣下沉澱物。B.Pb礦業，含鉛工業(焊接劑) 影響：腎臟，再生系統，肝，腦及中央神經系統官能障礙，貧血症。C.Hg藉厭氧菌形成甲基化而活化。 (鹼氯工業，實驗儀器電極，殺蟲劑，除草劑) 影響：神經之損壞(過敏，麻痺，眼盲目不清) 染色體破壞，生育缺陷 7.4 類金屬 As煤，石油燃燒，採礦精提煉過程。 影響：致癌性。 7.5 有機金屬和兩性元素 形成：1.複合(即螯合作用)有機物與游離金屬離子形成一有機複合體。 2.有機金屬化合物金屬離子本來即無法游離。a.含烷基與金屬的有機鍵結(C2H5)4Pb。b.連結碳氧鍵結至金屬上(C O)。c.含有機鍵結之電子對鍵結型乙烯，苯。 影響：1.沉澱物形成和溶解。 2.膠體的形成穩定。 3.酸鹼反應。 4.和水中微生物轉達的反應。 5.有機金屬交互作用影響水生生態系金屬之毒素。 A.有機錫化物商業中數目最多的有機金屬化合物。 (如:殺蟲，殺真菌，消毒劑，抗臭漆，消化劑，軟片製造)chap8 水處理8.1 水之處理及利用 水處理分三方面：1.民生用水的淨化 2.特殊工業用水處理3.符合放流水排放或再利用處理 水處理方式和等級取決於水源及其用途8.2 多元化水處理方式 如水源硬度較高及含高鐵離子時處理法如 fig8.1 P.2228.3 工業用水處理 主要為：鍋爐水和冷卻水。 冷卻水：去除腐蝕性及易形成鍋垢物質。 食品用水：去除致病菌和具毒性物質。 其設計及操作上考慮因素(如何處理工業用水)：1. 水的需要程度2. 水資源的品質及水量3. 引水取水方式4. 水之再利用5. 廢水的放流標準 又分：A.外部處理運用於給水系統 程序：曝氣、過慮及消毒等。 目的：去除水中SS，溶解性固體、硬度等。B.內部處理依水質特性而有不同處理程序。 方式：1.曝氣DO使聯胺及亞硫酸鹽氧化。 2.加螯合劑使Ca沉澱物減少成錯合物。 3.加分散劑防止顆粒形成。 4.加抑制劑防止腐蝕。 5.控制PH值。 6.消毒控制細菌。8.4 污水處理 描述污水特性有： 濁度、懸浮固體、總溶解性固體、PH值、DO、BOD等。 處理程序分：初級、二級及三級等或物理、化學及生物處理法等。A.初級處理物理法 去除：細砂、油脂、污渣等。 有1.攔污柵 2.初沉池 3.刮除設備B.二級生物處理生物法 去除：BOD及NH3-N 方法有：1.滴濾池 2.RBC 3.活性污泥法 fig8.3 P226活性污泥法：a. 去BOD之途徑有二：1.氧化去除有機物以提供微生物代謝所需能量 轉化 微生物細胞2.有機物合成為新的微生物細胞 CO2b.去除NH3-N方式： C.三級處理(高級處理)化學及部份物理法 去除：懸浮固體，溶解性有機物，溶解性無機鹽及致病菌等。 有：活性碳吸附，消毒槽等。 D.多元化廢水物化處理 優點：1.建造及土地成本較低。 2.有效運用毒性及較高有機負荷之廢水處理。 缺點：1.消耗許多能量及藥劑操作成本高。 2.操作條件難控制。 基本程序有：1. 浮渣和固體物去除。2. 混凝去除及特製藥劑的增加。3. 活性碳吸附。4. 消毒。8.5 工業廢水處理 去除有機物的方法有：一、 生物法：活性污泥法：需考慮可被微生物利用之組成成分及是否有毒性 (重金屬)。二、 理化法：活性碳吸附可吸附毒性重金屬後再配合活性污泥法。 酸鹼中和中性下操作有利微生物生長。 氧化還原反應如消毒。 沉澱作用重金屬加鹼。 萃取法以溶劑萃取、氣提等。 有機親水樹脂去除乙醇、酮、醛等。 離子交換樹脂去除重金屬。8.6 固體物去除 沉降或過濾法去除 分：1.微過濾：去除515之微粒，如細菌等。 2.混凝過濾：即過濾前加混凝劑將小粒子聚集形成較大膠體。 混凝：去除水中膠體固體，如以Al鹽和鐵鹽為混凝劑及聚合物。常以：砂或煤碳為濾材。8.7 鈣和其他重金屬之去除 鈣鎂以碳酸鹽或硫酸鹽形成存在水中，呈現硬度。 軟化法：1.石灰蘇打法 缺點：1.過飽和的CaCO3會殘留在水中，致呈鍋垢。 2.過量Na2CO3形成高PH值甚至達PH=11需以CO2酸化。2.加正磷酸鹽法 3.離子交換法 離子交換材料有：鋁矽鹽、礦物質、沸石、木材酯類等。4.螯合(錯合)作用：如EDTA-4 鐵離子及Mg2+之去除存於地下水中 去除法：1.曝氣法(氧化法) 氧化速率隨PH而加速2.氧化劑法加Cl2 3.沉澱法加Na2CO3、Ca(OH)2 4.其他：電透折法、逆滲透、離子交換法、活性碳等。8.8 溶解性有機物的去除 飲用水中低濃度有機污染物利用消毒氧化程序來去除， 但需考慮消毒副產物：如CHCl3及氯化有機物(腐植酸)等毒性物， 且腐植酸具較大分子量及非離子性會影響物化處理效率。 去除溶解性有機物： 方法：1.活性碳吸附 材料：木材、椰子殼、泥煤、褐煤 型式：粒狀:0.11mm用途較廣 粉狀:50100 比表面積：單位立方呎含10平方哩2.合成聚合吸附劑 如XAD-4具疏水基對非極性有機物有強烈吸附性。3.氧化劑氧化法 如O3、H2O2、Cl2、過錳酸等。4.電化學氧化法以高電壓及電流使有機物破壞。8.9 溶解性無機物的去除 目的：實現水循環利用 去除項目：1.磷酸鹽，氮鹽。 2.毒性重金屬。 方法：1.蒸餾法耗能。 2.薄膜分離技術電透析法(方法技術成熟且經濟)。 3.離子交換程序適合去除礦物質。 4.逆滲透技術。 2.電透析法：利用電極和半透膜結合使陽離子移向陰極；陰離子移向陽極，使陰陽離子濃度減少而去除。 適用於：二級處理放流水之鹽類，去除率50%以上。 3.離子交換法 分：陽離子交換以強酸再生。 陰離子交換以強鹼再生。 缺點：1.地下水中有機物易污染樹脂。 2.微生物易孳生 3.價貴(樹脂) 4.逆滲透法 利用高壓使純水強迫通過半透膜而不使雜質通過。 半透膜材質：乙酸纖維質，聚醯胺等多孔性物質。A.磷酸鹽之去除 高級廢水處理一般將其濃度去除至藻類生長濃度以下0.05mg/l 去除法：1.初級沉澱 2.活性污