113 地方特考四等 環境工程 水處理工程概要 考古題詳解

核心觀念

本題考查以河川表流水作為自來水原水時，如何透過長期調查與歷史資料評估水源可靠度。《自來水工程設施標準》第 7 條規定，應長期調查河川水量、水位、水權及水質，並利用過去的流量與氣象資料估計安全出水量；第 8 條規定，河川表流水的安全出水量以重現期距 20 年的枯水流量為準。

法規題以命題當年（民國 113 年）法規為準。

解題方法

依《自來水工程設施標準》第 7 條，將資料分為「水文、水權、水質」三類，逐項列舉即可。安全出水量關注枯水期間仍可穩定取得的水量，因此須掌握河川流量及水位的長期變化，並將既有水權納入水源可供使用量的評估；水質資料則用來了解水源品質及其季節、降雨變化。

應彙整的長期資料

1. 水量與水位

• 每年最低枯水量及枯水位。
• 河川水量、水位的變化情形。
• 每年最高洪水位。
• 過去流量及氣象資料，供估計安全出水量使用。

核心觀念

本題考查臭氧與含氯消毒劑的消毒特性、氧化能力、消毒副產物及供水系統中的持續保護能力。比較時要同時看「水廠內的消毒效果」和「水離開水廠後，配水管網能否維持消毒」。

臭氧是強氧化劑，能有效滅活多種微生物，也能氧化部分造成異味、色度的物質，以及鐵、錳等成分；但臭氧在水中會迅速分解，無法像含氯消毒劑一樣在管網中維持有效消毒餘量。此外，臭氧可能形成溴酸鹽等副產物，並使天然有機物變得較易生物分解。

解題方法

採「消毒效果、感官與氧化處理、副產物、管網餘氯、設施設備與操作成本」逐項比較。優點要指出臭氧能改善哪些水質或消毒哪些微生物；缺點則著重於副產物、無持續消毒餘量及設備操作需求。作答時避免只寫「臭氧消毒較強」，因為水廠內的滅菌效果不等於配水管網中的持續保護。

優缺點比較

核心觀念

沉澱類型依懸浮固體濃度及顆粒間的交互作用，可分為四類：

1. 第一型：離散顆粒沉澱（自由沉澱） 懸浮固體濃度低，顆粒彼此距離較遠，沉降時互不干擾，顆粒大小、形狀及沉降速度大致維持不變。理想沉砂池中的砂粒沉降即屬此類。

2. 第二型：絮凝沉澱 懸浮固體濃度較低，顆粒沉降過程中互相碰撞、結合成較大絮體，使粒徑及沉降速度隨沉降過程增加。常見於初沉池中可絮凝的懸浮物。

3. 第三型：區域沉澱（受阻沉澱） 懸浮固體濃度較高，顆粒彼此接近、相互作用，形成明顯的固液界面，顆粒群以整體方式向下沉降。常見於活性污泥二沉池。

4. 第四型：壓縮沉澱 懸浮固體濃度很高，沉降顆粒形成的污泥層互相接觸，並在上方固體重量作用下排出孔隙水、逐漸壓密。常見於沉澱池底部污泥層及污泥濃縮過程。

解題方法

核心觀念

本題考查活性碳的材料特性，以及這些特性如何使其適合去除水中的生物難分解有機物與毒性污染物。活性碳的吸附作用主要發生在其多孔表面與孔隙內；污染物能否被吸附，與活性碳的孔隙結構、表面性質，以及污染物本身的特性有關。

解題方法

作答時，依序從「吸附表面與孔隙」、「吸附能力」、「污染物選擇性」及「工程操作」說明活性碳的特質，並將每項特質連結到污染物去除或處理設施的實際效益。

活性碳有利於工程應用的特質

1. 比表面積大、孔隙發達 活性碳具有大量微孔、中孔及大孔，提供廣大的內部表面供污染物吸附。微孔可提供主要吸附容量；中孔、大孔則有利於較大分子進入孔隙，並作為污染物傳輸至內部吸附位置的通道。

2. 對多種有機物具有良好吸附能力 活性碳表面可吸附許多溶解性有機物，包括部分難生物分解、具毒性、具色味或造成水質異味的污染物。對疏水性較高、分子量適中且水中溶解度較低的有機物，通常具有較佳的吸附親和力，適合用於生物處理後的深度處理。

3. 孔徑與表面性質可配合污染物特性 不同活性碳的孔徑分布、表面官能基與表面化學性質不同，工程上可依目標污染物選擇適當產品。