宜大邁向 SDGs─宜蘭大學產學合作研究計畫
淨水智慧化，環境永續最大化

2023-02-03

研究發展處

    聯合國永續發展目標SDG6是以「淨水與衛生」作為目標，國立宜蘭大學(以下簡稱宜大)研究群為推動廢污水妥善處理，強化土地健全與循環利用，與公私部門合作研究，透過科學化的實驗設計，獲得務實可行的研究成果，以確保所有人都能享用量足質優的水及衛生環境，進一步實踐永續管理的目標。

    宜大環境工程學系張章堂教授的研究團隊，成功利用磁性生物炭進行農地地下水重金屬的脫附與回收，使地下水達管制標準，處理後可直接回流至地下水層，達成循環再利用的目的。同為環境工程學系的劉鎮宗教授研究團隊則透過研究提出負壓式圓柱透水性反應牆陣列法，此新技術不僅可於狹小場址有效攔截污染物，亦可縮短整治時程，節省操作經費，適合整治相關業者推廣應用。

成功利用磁性生物炭吸附地下水砷離子，以磁鐵回收吸附含砷生物炭-張章堂教授

圖1. 小型實場吸附設備圖

    砷，是一種廣泛存在地殼中的自然元素，卻對人類身體健康存在威脅。為有效降低重金屬對環境的危害，此研究利用「生物炭」具有來源廣泛、吸附性佳等特點，於嘉義縣某農地進行實場研究，處理與回收農地地下水所含重金屬砷。

圖2. 模廠實驗吸附結果

    奠基於過去以木屑為生物質的研究，研究團隊為提升生物炭對溶液中三價砷的去除效果，乃利用鐵離子（FeCl₃·6H₂O）和錳離子（KMnO₄）對生物質改性，通過高溫裂解的方法製備出具磁性的「鐵改性生物炭」及「鐵錳改性生物炭」，於實場地下進行砷吸附實驗，實驗後具磁性的生物炭對砷的去除效率達77至81%之間，砷濃度亦達非飲用水源區之地下水管制標準每公升0.5毫克，即處理後的地下水可重新回流至地下水層，達到資源再利用的目的，進而提升環境永續發展的效益。

有效開發以酒廠污泥構築陣列式反應牆，精準攔截深飽和層污染物–劉鎮宗教授

圖3. 反應牆攔截試驗操作實景

    一般的污染場址若位於人口稠密的市區，因施工腹地較小，不適合引進大型機具建構較深的傳統透水性反應牆，以攔阻污染物於地下水層的擴散。為解決此問題，劉鎮宗教授的計畫提出「負壓式圓柱透水性反應牆陣列法」，以大型水槽模擬飽和層污染團動態，進行系統性的試驗，驗證其可行性。

圖4. 反應牆攔截試驗操作實景

    試驗中佈置兩排外徑 8 公分、內徑 3 公分的中空反應牆柱，下半部填裝吸附劑，可負壓抽水使周圍孔隙水流入牆體，前後排分別為4支與3支交錯排列，以增加攔截效率。由於反應牆對「萘」的攔截隨抽水流量而遞增，亦可加速污染團的移動並縮短影響時間，試驗分別以每分鐘0、19、38、57 毫升等四種抽水操作。實驗發現，當每分鐘57毫升時，全程陣列區下游的萘濃度皆小於管制標準，每分鐘38毫升則只有12小時超標，反應牆內負壓抽除水其萘濃度皆低於30 ppb（十億分之三十），可直接排放。試驗結果證實，此新技術不僅可於狹小場址有效攔截污染物，亦可縮短整治時程，節省操作經費，適合整治相關業者推廣應用。

    宜大在SDG6 (Clean Water and Sanitation)「淨水與衛生」之項目的體現，環工系兩位教授著眼於農村與城市對水資源的排放與限制，關注土壤與地下水對生活環境的影響，在衡量經濟與實用效益下，設計因地制宜的解決方案，使日常的基礎建設也能智慧化運作，亦在無形中逐步促成永續生活的理想境界。

 (內文涉及研究觀點處已獲兩位專家學者授權報導–宜大研發處。)

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