112 地方特考三等 環境工程類科 水處理工程（包括相關法規） 考古題詳解

核心觀念

本題比較兩種中水深度處理技術：**逆滲透（Reverse Osmosis, RO）**以壓力驅動薄膜分離溶質；**離子交換（Ion Exchange, IX）**則以水中離子與交換材料上的可交換離子進行化學計量交換。比較重點包括分離原理、處理範圍、產水水質、操作需求，以及濃縮液或再生廢液的處置。

逆滲透膜的孔隙極微小，在高於滲透壓的操作壓力下，使水分子透過薄膜，並截留大部分溶解鹽類、有機物、微粒及微生物。其產水量與進水量之比稱為回收率：

其中 $Q_p$ 為產水流量，$Q_f$ 為進水流量。被膜截留的物質集中在濃縮液中。

離子交換利用陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂或其他交換材料，選擇性吸附水中的特定離子，並釋出樹脂原有的反離子。例如陽離子樹脂可將水中 $Ca^{2+}$、$Mg^{2+}$ 換成 $Na^+$，降低硬度；若採氫型陽離子樹脂與氫氧型陰離子樹脂串聯，則可去除多數溶解離子。樹脂交換容量耗盡後，須以酸、鹼、鹽等再生劑再生。

解題方法與技術比較

作答時先由「分離機制」區分兩者，再依中水回收需求比較其處理範圍與副產物流。RO 是跨膜的物理分離，適合降低整體溶解性物質；離子交換是具選擇性的化學交換，適合去除特定離子或進一步除鹽。

核心觀念

廢污水回收再利用，是將生活污水、都市污水或工業廢水經適當處理後，依不同用途的水質需求，回供工業製程、冷卻、沖廁、景觀、灌溉、清洗或地下水補注等用途，藉此增加可用水源並降低對自來水及天然水源的依賴。規劃時應掌握「水源與用途配對、處理程度符合用途、健康與環境風險可控」三項原則。

本題涉及《再生水資源發展條例》及《再生水水質標準及使用遵行辦法》，法規內容以命題當年（民國 112 年）為準。命題年度的《再生水水質標準及使用遵行辦法》規定，再生水基本水質項目包括 pH、濁度、總有機碳及氨氮；供作景觀、澆灌、清洗、抑制揚塵或沖廁等生活次級用途時，另須管制餘氯及大腸桿菌群。再生水不得供作直接飲用及食品業、藥品業用水。

解題方法

申論可依「用途分類 → 對應處理流程 → 使用管理 → 水質項目」作答。先指出回收水可以用在哪裡，再說明不同用途要求不同處理程度，最後交代輸配、衛生及水質監測事項，呈現從水源到使用端的完整管理。

一、可行的廢污水回收再利用技術

1. 都市污水處理廠放流水再生 以二級生物處理出流水為水源，經混凝、沉澱或過濾降低懸浮物與濁度，再依用途採用消毒、活性碳吸附、薄膜過濾或逆滲透等程序。可供工業冷卻、沖廁、景觀、清洗及灌溉等非飲用用途。

2. 生物處理與薄膜程序 膜生物反應器（MBR）結合生物處理與膜固液分離，可產出低懸浮固體水質；再接逆滲透（RO）或其他薄膜處理，可進一步降低溶解性鹽類、有機物及部分微量污染物。適合高水質需求的工業製程或鍋爐補充水前處理。薄膜濃縮液仍須妥善處置。

3. 工業廢水分流回收與廠內循環 先將冷卻排水、清洗水、製程排水等依污染特性分流，對水質較單純且污染物可控制的水流優先回收；再採用混凝沉澱、砂濾、活性碳、離子交換或薄膜處理等單元，回用於冷卻、洗滌或特定製程。源頭分流可避免高污染水混入後，增加整體處理負荷。

4. 自然與土地處理系統 利用人工濕地、土壤入滲或土地處理等方式，藉由過濾、吸附及微生物作用削減污染物，可用於適當場址的灌溉、景觀或地下水補注規劃；應評估土地需求、季節變化、地下水保護及病原體風險。

5. 依用途配置的處理概念 冷卻及沖廁等用途，著重懸浮物、微生物、結垢與腐蝕控制；高純度製程用水則需進一步去除溶解鹽類、有機物及特定離子。處理流程應由使用端的水質規格倒推設計，避免處理不足或不必要的過度處理。

二、廢污水再利用時應注意事項

• 確認用途與水質需求： 依用水端規格選擇處理程序，並確認供水量、需求變化及水質波動；各用途所需水質不同，不宜以單一標準適用所有用途。
• 優先控制污染源並分流： 工業廢水須辨識重金屬、有毒物質、油脂、溶劑及高鹽分等污染來源，避免不相容廢水混合，並防止污染物在回用系統中累積。
• 評估健康與環境風險： 非飲用水仍可能透過噴灑、接觸或氣膠造成暴露，應控制病原微生物及具健康疑慮的污染物；

核心觀念

本題考《飲用水水質標準》第三條，重點是依標準的法規架構列出水質項目類別，並正確舉例其最大限值。以命題當年（民國 112 年）法規為準。

解題方法

先依條文標題列出大類，再按化學性標準的子類整理，避免把「化學性標準」底下的項目誤當成彼此平行的大類：

1. 細菌性標準
2. 物理性標準
3. 化學性標準，再分為：

• 影響健康物質
• 可能影響健康物質
• 影響適飲性、感觀物質

標準中的「最大限值」是各項目容許的法規上限；部分項目以範圍、菌數或特定計量單位表示，作答時應連同單位寫清楚。

三項最大限值舉例

核心觀念

本題以明渠均勻流的曼寧公式（Manning equation）計算流速，再用連續方程式 $Q=AV$ 求流量。矩形渠道的水力半徑為過水斷面積除以濕周：

解題方法

已知渠道寬度 $b=1\ \mathrm{m}$、水深 $y=0.7\ \mathrm{m}$、曼寧粗糙係數 $n=0.014$，坡度 $S=6/1000=0.006$。

矩形渠道的過水斷面積與濕周分別為：

因此水力半徑為：

曼寧公式計算平均流速：