113 高普考高考三級 環保技術 環境污染防治技術 考古題詳解

核心觀念

本題考的是生物除氮與生物除磷程序的整合。常見的 A²/O（厭氧－缺氧－好氧）流程，將三種環境依序串聯，再以內回流把好氧槽中的硝酸鹽送回缺氧槽，進行脫硝。

關鍵在於控制回流位置：

• 厭氧槽需避免溶氧及硝酸鹽進入，讓聚磷菌（PAOs）能利用揮發性脂肪酸，進行攝取與儲存，並釋出磷。
• 缺氧槽需有硝酸鹽或亞硝酸鹽作為電子受體，並維持低溶氧，使脫硝菌利用有機物進行反硝化。
• 好氧槽提供硝化與聚磷菌好氧吸磷所需的環境。

若含硝酸鹽的回流污泥直接送入厭氧槽，硝酸鹽會先被反硝化菌利用，消耗可供聚磷菌使用的有機物，妨礙厭氧釋磷與後續吸磷。

解題方法

採用「先除去回流污泥中的硝酸鹽，再送入厭氧槽」的配置，以 UCT（University of Cape Town）流程為代表：

核心觀念

TNT（三硝基甲苯）、DNT（二硝基甲苯）及 TNB（三硝基苯）屬硝基芳香族爆炸性污染物，可能具毒性、致突變性，且在土壤中不易自然分解。整治策略要依污染物濃度、土壤性質、污染深度及場址條件選擇，主要包括生物整治、物理分離、化學處理及熱處理。

生物整治需特別注意：微生物可能先將硝基還原為胺基中間產物；污染物濃度下降不必然代表完全礦化或毒性消失，仍須追蹤轉化產物及其毒性。

解題方法

本題是列舉題，作答時可按「污染物怎麼被處理」分類：生物分解或轉化、從土壤中分離、化學破壞、加熱破壞，再補充安全及成效判斷。答案應指出具體技術及其處理方式，避免只寫「生物法、物理法」等籠統名稱。

一、生物整治

• 土壤堆肥法（composting）：將污染土與有機物混合，控制含水率、通氣及養分，利用微生物分解或轉化硝基芳香族化合物。
• 土地耕作法（landfarming）：將挖出的污染土鋪展並定期翻耕、曝氣，以促進土壤微生物作用。
• 土壤漿液生物反應器（soil slurry bioreactor）：將土壤與水混成漿液，在反應器內控制氧化還原條件、養分及菌相，提高污染物與微生物接觸及處理效率。
• 生物刺激與生物增強：添加適當養分、電子供體或電子受體，以促進原生菌作用；或加入能降解目標污染物的菌種。
• 植物復育及根圈復育（phytoremediation / rhizoremediation）：利用植物吸收、轉化污染物，或藉根圈微生物促進降解；適合低至中度污染及較長期處理。
• 厭氧或好氧生物處理：視污染物、菌種及場址條件控制氧化還原環境，促進轉化或進一步降解。

二、物理分離與移除

核心觀念

瓶杯實驗（jar test）是以同一批原水分裝多杯，在控制混合與沉澱條件相同的情況下，改變混凝劑種類、加藥量或操作條件，模擬淨水場的混凝、膠凝與沉澱程序。比較各杯處理後的水質，選出能有效去除濁度與顏色、形成良好礬花，且操作與成本合宜的條件。

混凝劑用量通常以有效成分濃度表示，常用單位為 $\mathrm{mg/L}$。若以藥品儲備液加藥，所需體積可依下式換算：

其中，$V_s$ 為加入的儲備液體積，$D$ 為目標加藥量，$V_j$ 為杯中水樣體積，$C_s$ 為儲備液濃度；各體積與濃度單位須一致。

解題方法：瓶杯實驗步驟

1. 採取並均勻原水 取具代表性的原水，充分混合後分裝至數個相同的燒杯，各杯水量一致。記錄原水的濁度、色度、pH、水溫等資料，並確認燒杯與攪拌器具清潔。

2. 設定混凝劑與加藥量 依處理需求選定候選混凝劑，例如硫酸鋁、氯化鐵或聚合氯化鋁。先設定一系列涵蓋預期操作範圍的加藥量，逐杯加入；也可先用一種混凝劑比較劑量，再以相同方式比較不同混凝劑。 若需調整 pH 或鹼度，應把它列為試驗控制條件，並記錄各杯所加藥品。

3. 快速混合，使藥劑迅速分散 加藥後立即進行短時間、高強度攪拌，模擬淨水場的快速混合，使混凝劑均勻接觸水中膠體顆粒。各杯的加藥順序、快速混合強度與時間須一致。

4. 慢速攪拌，促進絮體成長 接續以較低強度攪拌一段時間，使已脫穩的微粒碰撞、聚集，形成較大且可沉降的絮體。比較各杯絮體形成時間、大小、密實程度與抗攪動性。

5. 靜置沉澱並取樣 停止攪拌後靜置相同時間，讓絮體沉降。由各杯相同深度取上清液，避免擾動沉積物，測量處理後濁度；依處理目標也可測量色度、殘餘鋁或鐵、pH、鹼度等。

核心觀念

礫間淨化法是利用礫石作為微生物附著的載體，使受污染水流經礫石間隙時，透過物理截留與沉降、生物膜分解及氧化作用降低污染負荷。題目重點在說明礫石與附著微生物如何共同作用，而非單靠礫石過濾。

解題方法

可依「水流通過礫間 → 污染物被截留或附著 → 微生物分解轉化 → 水質改善」說明整治原理：

1. 物理截留與沉降：礫石間隙減緩水流並提供接觸面，使懸浮固體及部分顆粒性污染物沉降、附著或被截留。
2. 生物膜分解有機物：礫石表面形成生物膜，微生物利用水中可分解有機物作為基質，將其分解，降低生化需氧量及化學需氧量。
3. 氮素轉化：在溶氧充足的礫間區，微生物可進行硝化作用；