廢水污染防治可行性之評估
－以台灣六輕麥寮廠為例
文／楊磊
近年來，國人已逐漸了解濕地在生態上的重要性，尤其對保護沿岸濕地為候鳥棲息地特別重視，然而濕地尚有淨化水質的特殊功能。利用濕地自然處理的自淨過程，包括一連串濕地生態中的物理作用（沉澱、過濾及吸附作用）、化學作用（氧化還原、吸附、離子交換與錯和反應）及生物作用（生物的同化吸收作用、礦化分解作用及植物的同化吸收作用等）來將污水水質淨化，減少對環境的污染，亦可維持自然濕地或人工濕地之生態系統。此外，若經二級以上處理過之廢污水，再經濕地處理淨化後，其放流水可考慮回收再利用之可行性，以達到水資源永續利用的目的。
濕地處理的技術開始於天然濕地被併為廢水處理系統的一部份。一般而言，有兩個淺水植物生態系統被用來淨水水質處理：自由表面系統（free water surface system）和地下流系統（vegetated submerged bed system）。自由表面濕地系統為模擬天然濕地之水文系統。在這些濕地中，水從進流口流經土壤表面再流至出流口，或者在極少數中，水會全部蒸散或滲透到濕地中。而在地下流濕地中，廢水流經種植植物之介質床；這可以排除廢水直接暴露於人類及動物的可能性。因此，國內逐漸對濕地的淨化功能愈加重視，但大多數用於處理一般的生活污水，然而在世界各國已有利用人工濕地處理各種廢污水的案例，亦包括各種類的工業廢水在內，而各種工業廢水中以石化及煉油廢水在人工濕地處理成效尤佳，包括美國的Chevron𠏋 Richmond及Amoco𠏋 Mandan皆有大規模人工濕地進行一些煉油廢污水的處理（Knight et al., 1999）。此外，美國杜邦公司(DuPont Chemical Co.)在美國德州之維多利亞廠(Victoria Plant)，亦建有大型之人工濕地(約21公頃)再淨化其工業前處理放流水，並提供附近學校進行生態教學之用，因此同時亦兼具有教育之功能。
在國內工業區之開發上，由於內陸土地較不易取得，再加上社會上環保意識高漲，因此造成海岸及離島型工業區的相繼開發，然而此類型工業區對於水資源取得不易，因此，對於其產生之廢污水最好是在經過適當的處理程序後，循環回收再利用之。此外，人工濕地亦能提供固砂護岸、滯洪排水、吸收空氣污染物及提供生物生活環境棲地上，亦具有明顯之功能性。因此，人工濕地對海岸或離島型工業區兼具有環境保護及生態保育之雙重功能，同時又能永續利用水資源。所以人工濕地對於建立生態化工業區具有正面之成效，進而可減緩該工業區對海洋及海岸環境之衝擊。由於海岸及離島型工業區大部分是使用大規模的抽砂填海來進行造陸。如能事先適當地直接在區內規劃一處人工溼地，以作為未來廢污水循環處理再利用及生態保育之設備，其可行性應較一般內陸型工業區為高，而一般民眾對此生態化工業區之接受度亦較高。
二、濕地的定義、種類及功能
在濕地的眾多定義中，涵義最廣，且普遍為國際間所使用者，當屬1971年間於伊朗拉姆薩簽訂的「針對水鳥棲息地之國際重要濕地公約」之第一條：「不論天然或人為、永久或暫時、靜止或流水、淡水或鹹水，由沼澤（marsh）、泥沼地（fen）、泥煤地（peat land）或水域所構成之地區，包括低潮時水深六公尺以內之海域。」此定義中包含了「內陸濕地」與「海岸濕地」。雖說在我國目前相關法規中，並無對「濕地」二字有明確之定義（楊文瑜，1999），但在各國官方及民間團體有各種不同對濕地的解釋及定義（于立平，1997）。
而通常濕地的定義會包括三個主要的因子：水、土壤、水生植物。可以透過水的分佈狀況來區分濕地；濕地土壤通常有與附近高地不同的特殊土壤條件；唯有水生植物可在濕地中生存。也可藉此三因子來判別是否為濕地（Mitsch and Gosselink，1993）。濕地可分為自然濕地及人為濕地，而自然濕地分類的方式有很多種，一般所採用的分類方法是依照水中鹽分的濃度分為淡水及鹹水濕地，以水中濃度 1000 mg/L 作為分界，大於 1000 mg/L 者稱為鹹水濕地（saltwater wetlands），反之則稱為淡水濕地（freshwater wetlands）；而天然鹹水濕地又依植物的林相，可分為鹹水草澤（salt marsh）及鹹水林澤（forested saltwater or mangrove）；同時，淡水濕地也依相同方式可細分為淡水草澤（freshwater marsh）及淡水林澤（freshwater swamp）（Kadlec，1996）。
然而，美國漁業及野生動物署（The U.S. Fish and Wildlife Service，USFWS）也提出了另一種自然濕地的分類系統，作為美國境內的濕地分類標準 (Cowardin et al.，1979）。
濕地對生物族群、生態系統及全球都有不同的價值（Mitsch and Gosselink ，1993）。對族群而言，對皮草類動物、魚類、甲殼類動物、水禽及其他鳥類都有維續族群的功能，濕地供應食物來源，提供棲息地，成為繁延下一代的最佳場所；濕地棲地對瀕臨絕種之物種的存活是必須的，在美國雖然濕地面積只占陸域面積的3.5 %，但是瀕臨絕種的生物名單中，卻有50 % 仰賴濕地生存。對生態系統的價值則包括了對洪水的消減作用、對暴雨的緩減效果、對含水層的補助以及淨化水質的功能。然而對於全球的價值則在於在氮循環、硫循環及碳循環之中，濕地是一個很重要的因子，以維持大氣中氮氣、硫化物及二氧化碳的平衡。濕地的價值及功能有許多，可見於表2中，而濕地的各項功能會彼此互相影響，包括涵養水量及飽和水層的深度會影響植物的生長情形，此外，pH值、溫度及營養鹽的成分也幾乎天天發生變化，且深受到日照陽光的影響。
然而，在濕地的內部，因植物相的豐富，土壤中微生物的活躍，再加上擁有充足的水源，造成濕地兼具有淨化水質的功能。利用濕地本身的物理性作用（過濾、沉澱及吸附等作用）、化學性作用（氧化還原、化學沉澱、化學吸收、離子交換及錯合作用等反應過程）及生物性作用（微生物的生物分解、同化作用及植物吸收同化等作用），將點源性廢污水（生活污水、工業廢水及垃圾滲出水）及非點源污染性廢污水（雨水排水、農業灌溉排水及酸礦排水）之中的有機物質、懸浮固體、營養鹽物質、油脂及重金屬，利用溼地的淨化作用，而去除或轉換成較不具有毒性的物質（Hammer，1989）。
因此，人工濕地就是以改進濕地淨化水質的功能為設計的，而藉由人工濕地處理在二級處理中無法消除的氮及磷等營養鹽，並更進一步去除二級放流水中剩餘的生化需氧量（BOD）、化學需氧量（COD）及懸浮固體（S.S）。