109 高普考普通考試 環境工程 水處理工程概要 考古題詳解

**核心觀念：**考《水污染防治措施及檢測申報管理辦法》第 2 條的專用名詞定義。以命題當年（民國 109 年）法規為準。

**解題方法：**抓住「受委託」及「操作管理廢（污）水處理設施」兩個要件，區別代操作與受託處理：代操作是受託管理設施的操作；受託處理則是接受他人委託處理廢（污）水。

**解題技巧：**作答時須寫出委託者可能是「事業或污水下水道系統」，並指出操作管理的對象是其廢（污）水（前）處理設施。現行法已修正部分條文架構，解題仍以命題當年法規為準。

（二）「貯留」之定義

**核心觀念：**同考《水污染防治措施及檢測申報管理辦法》第 2 條的專用名詞定義。以命題當年（民國 109 年）法規為準。

**解題方法：**貯留不只是把廢（污）水暫存在設施內，還包含貯留後的去向。依命題當年法規，貯留是將廢（污）水送至貯留設施，後續採下列方式處理或移出：

• 回收使用。
• 委託處理。
• 以桶裝、槽車或其他非管線、溝渠方式，清除、運送至作業環境外。
• 廢棄物掩埋場將滲出水返送至掩埋面。

**解題技巧：**完整作答要同時寫出「送至貯留設施」與「後續用途或去向」，只寫暫存會漏掉法規定義的後半段。現行法已修正部分條文架構，解題仍以命題當年法規為準。

（三）地下水安全抽水量

**核心觀念：**安全抽水量（safe yield）是地下水長期開發的水量上限概念，重點在抽水不造成不可接受的不良影響。

**解題方法：**以含水層及周遭環境是否能長期承受抽水，作為判斷標準。安全抽水量是指在一定期間內，從含水層抽取而不致造成地下水位持續過度下降、含水層儲量耗竭、水質惡化，或損害鄰近水體、土地及其他用水者的最大抽水量或抽水率。評估時須考量地下水補注量、天然排出量、季節變化、含水層特性及環境需求。

**解題技巧：**不可只把安全抽水量寫成「等於地下水補注量」；補注量是重要評估資料，但仍須考慮維持地下水位、水質及周遭水文環境等條件。

（四）混凝與膠凝的 $G$ 值

核心觀念：$G$ 值是速度梯度（velocity gradient），用來表示水體中相鄰流體層的速度變化程度，是混合強度的指標。$G$ 越大，剪切與混合作用越強。

**解題方法：**速度梯度可表示為單位距離上的速度差，單位為 $\mathrm{s^{-1}}$。在機械攪拌池中，常用下式表示：

$$G=\sqrt{\frac{P}{\mu V}}$$

其中 $P$ 為輸入水體的攪拌功率，單位為 $\mathrm{W}$；$\mu$ 為水的動力黏滯係數，單位為 $\mathrm{N\cdot s/m^2}$；

核心觀念

接觸曝氣法屬生物膜法：微生物附著於接觸材表面，藉曝氣供氧並使污水與生物膜充分接觸。設計主要依計畫最大日污水量、進流水 BOD 負荷及規定的水力停留時間或 BOD 容積負荷決定池體；供氣量則按計畫最大日污水量估算。

本題未提供日污水量、進流水 BOD 濃度或最大日係數，無法唯一決定池體及供氣量。以下採用每人每日污水量 $250\ \mathrm{L/(人\cdot d)}$、進流水 BOD $160\ \mathrm{mg/L}$，最大日污水量為平均日的 $1.2$ 倍作為設計假設。題列放流水標準為 BOD $30\ \mathrm{mg/L}$、COD $100\ \mathrm{mg/L}$、SS $30\ \mathrm{mg/L}$；由於未給原水濃度，無法據此計算各污染物去除率，本題池體容量以 BOD 負荷設計。

接觸曝氣法相關設計依據為《下水道工程設施標準》：反應池水深以 $3$ 至 $5\ \mathrm{m}$ 為標準；每組至少分為二室，第一室與第二室容量比為 $3:2$；池容量以水力停留時間 $10$ 小時或 BOD 容積負荷每日每立方公尺 $0.3\ \mathrm{kg}$ 決定；接觸材填充率約為 $55\%$；送風量以計畫最大日污水量的 $8$ 倍為標準。

解題方法與計算

1. 計算平均日及最大日污水量

平均日污水量：

$$Q_{\mathrm{avg}} =2{,}000\ \mathrm{人}\times0.25\ \mathrm{m^3/(人\cdot d)} =500\ \mathrm{m^3/d}$$

採最大日係數 $1.2$：

$$Q_{\max}=1.2Q_{\mathrm{avg}} =1.2\times500 =600\ \mathrm{m^3/d}$$

2. 以 BOD 容積負荷決定反應池容量

進流水 BOD 負荷為：

$$L_{\mathrm{BOD}} =Q_{\max}S_{\mathrm{BOD}} =600\ \mathrm{m^3/d}\times160\ \mathrm{g/m^3} =96{,}000\ \mathrm{g/d} =96\ \mathrm{kg/d}$$

其中 $160\ \mathrm{mg/L}=160\ \mathrm{g/m^3}$。

依 BOD 容積負荷 $0.3\ \mathrm{kg/(m^3\cdot d)}$ 計算：

$$V_{\mathrm{BOD}} =\frac{L_{\mathrm{BOD}}}{0.3} =\frac{96}{0.3} =320\ \mathrm{m^3}$$

再以水力停留時間 $10$ 小時核算：

$$V_{\mathrm{HRT}} =Q_{\max}\times\frac{10}{24} =600\times\frac{10}{24} =250\ \mathrm{m^3}$$

取兩者較大值，故反應池有效容量採：

$$V=320\ \mathrm{m^3}$$

設計水力停留時間為：

$$\mathrm{HRT} =\frac{V}{Q_{\max}}\times24 =\frac{320}{600}\times24 =12.8\ \mathrm{h}$$

3. 池體尺寸與分室

採兩組平行反應池，每組有效容量：

$$V_{\mathrm{each}}=\frac{320}{2}=160\ \mathrm{m^3}$$

採有效水深 $4\ \mathrm{m}$、池寬 $6\ \mathrm{m}$，符合池寬約為水深 $1$ 至 $2$ 倍的原則。每組所需平面面積為：

$$A_{\mathrm{each}}=\frac{160}{4}=40\ \mathrm{m^2}$$

因此每組池長：

$$L_{\mathrm{each}}=\frac{40}{6}=6.67\ \mathrm{m}$$

每組分為二室，第一室與第二室容量比採 $3:2$：

• 第一室容量：$160\times\frac{3}{5}=96\ \mathrm{m^3}$，池長 $96/(6\times4)=4.00\ \mathrm{m}$。

核心觀念

本題考查快混、慢混後沉澱池的操作條件如何影響絮體沉降與固液分離。沉澱效率可理解為進流水中的懸浮固體或絮體，經沉澱後被移除的比例：

$$\eta=\frac{C_{\mathrm{in}}-C_{\mathrm{out}}}{C_{\mathrm{in}}}\times100\%$$

其中 $C_{\mathrm{in}}$ 與 $C_{\mathrm{out}}$ 分別為沉澱池進、出流水的懸浮固體濃度。影響效率的因素可分為水力條件、絮體特性、池體與操作管理三類。

解題方法

依沉澱原理，顆粒須有足夠時間沉降至池底，且池內水流不能將已沉降的污泥帶出。因此，作答時依序說明「水量與停留條件」、「絮體能否形成並沉降」、「池內流況與污泥管理」，並指出各因素對沉澱效率的影響。

影響沉澱效率的因子

一、水力負荷與停留時間

1. 表面溢流率（表面負荷） 表面溢流率為流量除以沉澱池表面積：

$\frac{Q}{A}$

在理想沉澱條件下，顆粒沉降速度大於表面溢流率時，較易被去除。流量增加或有效表面積不足，會提高表面負荷，使沉降較慢的絮體隨出流水流失。

2. 停留時間 停留時間可用池體有效容積除以流量表示：

$t=\frac{V}{Q}$

流量過大、池容不足或短流，都會縮短有效停留時間，使絮體來不及沉降。停留時間過長也不必然提升效率；若造成污泥停留過久、腐敗或浮泥，反而可能使出流水質惡化。

3. 進流水量及水量變動 瞬間流量尖峰會提高表面負荷並擾動池內流況；不均勻分配至各池，也會造成部分池超負荷、部分池利用不足。

二、絮體性質與混凝效果

1. 絮體大小、密度及沉降速度 絮體越大、密度越高，通常沉降越快；細小、鬆散或低密度絮體容易穿透沉澱池，增加出流水濁度。

2. 混凝劑種類、劑量與投加條件 混凝劑劑量不適當、投加點不佳或混合不均，會使微粒未能充分脫穩與凝聚。混凝不足會形成小絮體；過量投加也可能造成不利的絮體特性或殘留，降低處理效果。

核心觀念

本題比較的是兩種不同性質的費用：

• 水污染防治費：依《水污染防治法》第 11 條徵收，採「污染者付費」精神，目的在於防治水污染。
• 下水道使用費：依《下水道法》第 26 條徵收，採「使用者付費」精神，因用戶使用下水道系統而繳納。

**以下以命題當年（民國 109 年）法規為準。**兩項費用的法定目的、徵收對象與計費方式不同，不可只因都與廢污水有關，就視為同一筆費用。

解題方法

作答時可從四個面向比較：法源與目的、繳費對象、計費基礎、收費機關與費用用途。其中最關鍵的判斷是：水污費看排放所造成的污染負荷；下水道使用費看用戶使用下水道服務的情形。

差異比較

比較項目	水污染防治費	下水道使用費
法源	《水污染防治法》第 11 條及相關收費辦法	《下水道法》第 26 條及地方主管機關所訂徵收辦法
主要目的	防治水污染，落實污染者付費	支應下水道系統提供服務所需的建設、操作、維護等費用，落實使用者付費
主要徵收對象	排放廢污水至地面水體的事業及污水下水道系統；地方政府另依規定向特定未接管家戶徵收家戶水污費	使用下水道的用戶，包括接管排水的家戶或事業用戶
計費基礎	依排放水質、水量及適用費率計算，反映污染物排放負荷	依下水道用戶使用自來水及其他用水量的比例、排放下水的水質及水量，或其他經主管機關核定的方式計收
徵收與管理	事業及污水下水道系統的水污費，由中央主管機關依規定徵收；家戶水污費則依規定由地方政府徵收	由地方主管機關訂定計算公式及徵收辦法，報中央主管機關核定