水處理工程 申論題歷屆試題與參考架構
地方特考三等，民國 102～112 年共 11 份試卷、52 題，其中 50 題附參考答題架構。考這一科的類科：環境工程。本頁列出歷年全部題目，參考架構只列開頭的「破題」，完整的答題架構、關鍵字與作答提醒請到站內查看。
112 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
試申論以逆滲透薄膜過濾與離子交換程序作為中水回收再利用的技術，二者之優缺點與差異性為何。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
本題要比較兩種中水回收的核心程序：逆滲透（RO）是以壓力驅動的物理膜分離，離子交換（IX）是以樹脂上的可交換離子進行化學置換。作答重點是分別說明原理，再從去除對象、能耗、藥劑、廢液與成本逐項對照。
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- 2
近年極端氣候頻傳，臺灣已面臨多次限水危機。試申論可行的廢污水回收再利用技術、廢污水再利用時應注意的事項、及需考量的水質項目種類。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
極端氣候使水源不穩，廢污水回收再利用是開源的重要手段。本題要求三件事：可行技術、再利用時的注意事項、需考量的水質項目，答題時要依用途（工業、農業、景觀、都市雜用）分別對應水質要求。
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- 3
請說明我國飲用水水質標準中各水質項目可區分為那些類別？並舉出三項飲用水水質項目的法規最大限值。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
我國飲用水水質標準依項目性質分成若干類，本題要先說明分類的邏輯（對健康的影響與管理目的），再各舉三項項目及其最大限值。限值不確定時寧可少舉，選有把握的項目。
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- 4
有一矩形的混凝土渠道寬度為 1 m，水深 0.7 m，粗糙係數 0.014，坡度為千分之六，請計算此渠道內的水流速度及流量（cms）各為多少？（25 分）
（25 分）
111 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
請說明理想沉澱池的假設條件。（15 分）一水體含兩種顆粒，其終端速度分別為 1.2 cm/s 及 0.98 cm/s，且其顆粒固體濃度分別為 250 mg/L 及200 mg/L。若一理想沉澱池之表面負荷率為 40 m3/m2/hr。則此水體經理想沉澱池後的出流水固體物濃度為何？（10 分）
（25 分）
- 2
請繪圖說明城市污水進入二級污水處理廠後所經過的操作單元，並說明其功能。（25 分）
（25 分）
- 3
請繪圖說明離心抽水機之特性曲線中，揚程（H）、效率（E）與功率（P）對抽水量（Q）之關係，並表示出額定抽水量及額定揚程的位置。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
離心泵特性曲線是在固定轉速下，以流量Q為橫軸，表示揚程H、效率E（或η）及軸功率P的變化。本題需畫出三條曲線，並標出額定點（設計點）。作答的重點是曲線的形狀與相對關係。
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- 4
請利用質量平衡推導離心式污泥脫水機的固體回收率，如下式。固體回收率= C o、C k 及 C c 分別為進流污泥、濃縮污泥及離心濾液中的污泥濃度。（25 分）
（25 分）
110 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
（一）說明制定水污染防治法的目的宗旨為何？（10 分）
（二）說明下列水污染防治法專用名詞的定義：污染物、水污染、廢水、污水。（10 分）
（20 分）
參考架構・破題
本題考水污染防治法的立法目的與基本名詞定義。作答時目的宗旨要抓住「防治水污染、確保水資源清潔、維護生態、保障國民健康」四個層面，名詞定義則盡量貼近法條用語，不確定原文就用意思相近的說法並點出核心概念。
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- 2
活性碳在淨水工程上常被用來處理微量污染物質，請論述活性碳處理污染物的機制與原理，在實際工程運用上常先建立活性碳與污染物間的adsorption isotherm，請說明如何建置此 adsorption isotherm 及如何將其應用在工程設計？（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
活性碳靠巨大的比表面積與孔隙結構，以吸附方式去除水中微量有機物、臭味與部分消毒副產物前驅物。本題分三段：吸附機制與原理、吸附等溫線的建置方法、等溫線在工程設計的應用。
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- 3
自來水廠工作人員做瓶杯試驗（Jar Test）的目的為何？如何進行瓶杯試驗程序以達到前項目的？（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
瓶杯試驗（Jar Test）是模擬混凝、膠凝與沉澱程序的實驗室試驗，目的在找出特定原水的最佳混凝劑種類、最佳劑量與最佳pH等操作條件。作答需說明目的，再按步驟寫出程序與判讀方式。
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- 4
流體力學原理說明如果要驅動水在管線中流動傳輸，則必須要提供外部能量如水頭，說明此外部能量被消耗的作用機制為何？另在下水道管線與自來水管線設計，工程師如何計算傳輸自來水及污水流量所需提供的外部能量？（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
水在管線中流動時，必須有外部能量（水頭）來克服流動損失。本題分兩部分：一、外部能量被消耗的機制（摩擦損失與局部損失）；二、自來水壓力管線與下水道重力管線的設計計算方式。
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- 5
節約水資源的眾多方案中，其中有項方案是在家戶建立中水道系統，中水道系統係使用源自都市污水處理廠之再生水，其水質非等同於自來水水質，為防止再生水與自來水誤混，故在家戶內的使用用途皆有所限制，如限用於沖廁，請論述在使用端的供水系統應該如何配置以兼顧供水充裕與防止錯接。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
中水道系統以再生水取代部分自來水，核心矛盾在於：要讓再生水確實用在低水質需求用途（如沖廁）以節水，同時絕不能讓再生水與自來水在管線上互連或被誤用。作答方向為「雙管分流、物理隔離、標示辨識、備援補水、監測管理」五個層面，兼顧供水充裕與防止錯接。
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109 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
試分別說明 BOD 及 COD 檢驗方法及其原理，其相對比值（BOD/COD）如何應用於污水處理廠規劃設計？（20分）
（20 分）
參考架構・破題
BOD 與 COD 都是以「氧當量」表示水中有機物含量，但前者量的是可被微生物分解的部分，後者量的是可被強氧化劑氧化的部分；兩者比值反映廢水的生物可分解性，是選擇生物或物化處理程序的依據。
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- 2
氣候變遷影響淨水場之水質與水量至鉅，先進國家多使用「多種屏障措施」予以因應。試說明「多種屏障措施」用於保障公共給水系統安全及永續性之理念與作為。（20分）
（20 分）
參考架構・破題
多重屏障（Multiple Barrier）的核心是「不依賴單一防線」：從水源到水龍頭設置多道彼此獨立的保護措施，任一道失效時其他屏障仍可確保供水安全；面對氣候變遷造成的高濁度、乾旱、藻華等極端情況，更需以風險管理觀念強化各道屏障。
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- 3
一般原水中總溶解固體物（TDS）去除方法有：電透析（Electrodialysis） 、離子交換（Ion exchange）及逆滲透（Reverse osmosis），試分別說明上述處理單元之原理及其應用。 （20分）
（20 分）
參考架構・破題
TDS 主要為溶解性無機鹽類，無法以混凝沉澱、過濾去除，須以薄膜或離子交換類的除鹽程序處理；三種方法的驅動力與適用水質不同，作答時要比較原理與應用場合。
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- 4
試說明如何由濾料之「篩網尺寸」及「累計通過率」等試驗結果，求得「有效粒徑」及「均一係數」，並說明如何利用此等參數比較「無煙煤」、「砂」及「柘榴石」三濾料特性及功能。（20分）
（20 分）
參考架構・破題
有效粒徑與均一係數由篩分析的粒徑累積曲線求得，是濾料規格的核心參數；多層濾床利用無煙煤、砂、柘榴石的粒徑與比重差異，達成「粗而輕在上、細而重在下」的反粒徑過濾。
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- 5
試分別說明生物污泥「好氧消化」及「厭氧消化」之原理及其設計準則。（20分）
（20 分）
108 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
自來水處理流程中，那些單元會產生廢水（污泥）及其主要成份為何？這些產生的廢水（污泥）大約占淨水場處理水量的多少比例（%）？請說明這些廢水（污泥）的回收再利用可行性。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
淨水場的廢水與污泥主要來自沉澱池排泥與快濾池反沖洗，成分以原水濁質與混凝劑水解產物為主；妥善回收可減少取水量與排放負荷，但須控制病原性原生動物與金屬累積風險。
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- 2
請說明化學沉降應用於廢水重金屬處理的基本原理為何？一般以化學沉降去除廢水中重金屬之做法為何？化學沉降法在實際操作上之困難點有那些？（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
化學沉降是調整 pH 或加入沉澱劑，使溶解態重金屬轉為難溶性氫氧化物、硫化物或碳酸鹽，再經膠凝沉澱去除；設計關鍵在最佳 pH 與溶解度控制，實務難點在錯合物、兩性金屬與污泥處置。
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- 3
在都市污水生物處理程序中，請說明何謂食微比（food-to-microorganisms ratio, F/M ratio）與污泥齡（sludge age），以及在一般活性污泥系統中其合理的範圍值是多少？並說明為何要控制食微比與污泥齡以及如何控制此二參數？（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
F/M 比與污泥齡（SRT）是活性污泥法最重要的操作參數，兩者呈反向關係，決定微生物生長期、處理效率、污泥沉降性與污泥產量；操作上主要靠廢棄污泥量與迴流污泥量來控制。
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- 4
污泥處理程序中，請列出並說明四項厭氧污泥消化程序中影響消化效率的因子。（20 分）
（20 分）
- 5
廢水生物處理程序中，請說明何謂附著式生物處理系統？並說明其原理及優缺點？並列舉兩種常見的附著式生物處理系統。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
附著式生物處理（固定膜法）是讓微生物附著在濾材或擔體表面形成生物膜，廢水流經時有機物擴散進入生物膜被分解；相對於懸浮式活性污泥法，其特徵是生物量高、耐衝擊、污泥少。
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107 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
依水污染防治法第 73 條之規定，違反水污染防治法所稱之情節重大者，係指何項情形之一者？（最少列舉 5 項情形）（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
「情節重大」是水污染防治法加重處罰（如停工停業、撤銷許可）的構成要件，題目要求依條文列舉情形；作答重點在把各款情形以法條語意完整寫出，並說明其加重處罰的意義。
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- 2
某一傳統產業為妥善處理作業廢水，規劃下列廢水處理單元：⑴曝氣池；
⑵攔污柵；⑶活性碳吸附；⑷沉砂池；⑸最初沉澱池；⑹加氯消毒；
⑺最終沉澱池；⑻慢混池；⑼快混池；⑽放流池。（每小題 10 分，共 20 分）
（一）如何安排廢水處理單元流程配置較為合理且較有效率？
（二）請依各處理單元之功能，論述規劃此流程配置之關鍵概念和理由。
（20 分）
參考架構・破題
廢水處理流程應依「前處理 → 初級處理 → 二級生物處理 → 三級（高級）處理 → 消毒 → 放流」的順序安排，先去除會損傷設備的大型物與砂粒，再去除可沉降固體與有機物，最後去除殘餘污染物並消毒。
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- 3
為妥善處理國內畜牧業所產生之畜牧廢水，請依下列考量面向，論述可行的處理流程和可能遭遇的問題或瓶頸？（每小題 10 分，共 20 分）
（一）依畜牧廢水處理面向。
（二）依畜牧廢水資源化面向。
（20 分）
參考架構・破題
畜牧廢水（以養豬為主）屬高有機物、高氨氮、高懸浮固體廢水。處理面向著重穩定達放流水標準，資源化面向著重沼氣能源與沼液沼渣回歸農地。兩面向都要寫出流程，也要寫出瓶頸。
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- 4
某一事業廢水量為 3200 m3/day，污泥迴流至曝氣槽進流管線，污泥迴流比為 25%，進流 BOD5 為 250 mg / L，出流 BOD5 為 10 mg / L，曝氣槽體積為 1200 m3，曝氣槽內溶氧為 0.5 mg / L，混合液 1 公升經量筒沉降30 分鐘時，其污泥體積為 550 mL，MLSS 值為 2500 mg / L，迴流污泥濃度為 12000 mg / L，由迴流污泥管線廢棄污泥流量為 40 m3/day：（每小題 5 分，共 20 分）
（一）計算食微比（F / M）和污泥容積指數（SVI）值。
（二）計算曝氣槽水力停留時間（HRT）和平均細胞停留時間（MCRT）。
（三）判斷上述參數（F / M、SVI 值、溶氧、活性污泥濃度）是否落在活性污泥法合理的參數操作範圍？
（四）承問題（三），若否，可能會造成的操作問題及可行的解決方法？
（20 分）
參考架構・破題
本題是活性污泥操作參數計算與診斷：先算 F/M、SVI、HRT、MCRT，再和典型操作範圍比對，最後找出 SVI 過高與溶氧不足所指向的膨化問題及改善方法。
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- 5
針對流量為 3000 m3/day 之三級處理放流水，使用逆滲透單元去除水中礦物質，以利水資源回收再利用，有關操作數據：進流溶解性固體濃度為 3000 mg / L，出流溶解性固體濃度為 200 mg / L，水通量率係數（water flux rate coefficient）為 2.0 × 10-8 s / m，水回收率（water recovery rate）為 85%，進流水與出流水壓力差為 2750 kPa（2750 × 103 kg / m·s2） ，進流水與出流水之滲透壓差為 250 kPa（250 × 103 kg / m·s2）：（每小題 5 分，共 20 分）
（一）計算所需逆滲透膜面積（m2）。
（二）計算溶解性固體去除率（%）。
（三）計算截留液（retentate）濃度（mg / L）。
（四）列舉 3 項控制薄膜污堵（membrane fouling）的方法。
（20 分）
參考架構・破題
本題是逆滲透的水通量與質量平衡計算：用 Fw＝kw(ΔP－Δπ) 求通量，再用回收率求產水量與膜面積，接著做溶質質量平衡求截留液濃度，最後說明污堵控制。
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106 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
常見的離子交換樹脂官能基有磺酸基、羧基、氨基及銨鹽官能基。請依照離子交換樹脂的官能基的形式，說明分類離子交換樹脂及可去除離子的種類。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
離子交換樹脂依官能基可分成強酸型、弱酸型陽離子樹脂，以及強鹼型、弱鹼型陰離子樹脂。作答時對每一類寫出官能基、適用 pH、可去除的離子與再生方式，最後用比較表收尾。
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- 2
試回答下列有關生物硝化／脫硝程序的問題：（每小題 5 分，共 20 分）NH4+）硝化成硝酸的化學平衡式。NH4+-N）硝化成硝酸鹽氮需要幾克的氧氣？NH4+-N）硝化成硝酸鹽氮消耗幾克的鹼度（以 mg CaCO3/L 表示）？試繪製一生物硝化/脫硝程序的流程圖並說明各槽體的功能。
（20 分）
參考架構・破題
本題考硝化計量與脫氮流程：寫出氨氮氧化成硝酸鹽的總反應，由化學計量算需氧量與鹼度消耗，最後畫一個前脫硝（MLE）流程圖並說明各槽功能。（題目文字在轉檔時有部分缺漏，各小題依常見考法作答。）
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- 3
水中一污染物 A 去除率與污染物濃度的關係符合一階反應動力（first order reaction kinetic） ，其一階速率常數為 0.5／小時： （每小題 10 分，共 20 分）一連續攪拌槽反應器（Continuous stirred tank reactor；CSTR），於穩定狀態下（ steady state ） 可 將 80% 的 污 染 物 A 去 除 ， 試 求 槽 體 的 水 力 停 滯 時 間（Hydraulic Retention Time）。若將此 CSTR 分隔成兩個相同體積的 CSTR 槽，讓污染物 A 依序進入第一個 CSTR槽後，再進入第二個 CSTR 槽。試求此設計程序於穩定狀態下的污染物 A 的去除率。
（20 分）
- 4
水處理消毒病菌的效率通常以 Chick-Watson 模式建立特定消毒劑與目標細菌的關係。Chick-Watson 模式如下：N ln t kC n t N0 其中 Nt、No、k、C、t 及 n 分別代表反應 t 時間後的殘餘細菌量、初始細菌量、細菌削減常數、消毒劑濃度、反應時間及經驗常數。若 n = 1，當添加二氧化氯濃度 2 mg/L、反應時間 5 分鐘可達到 3 個 log 的病菌消毒效果。試計算達到 4 個 log 的病菌消毒效果，反應時間 10 分鐘所需要的二氧化氯濃度。（20 分）
（20 分）
- 5
一污水處理廠每天處理的污水量為 25,000m3；經初級沈澱處理後之出流水 BOD5 為150 mg/L，SS 可忽略，接著以活性污泥程序處理。活性污泥池操作之容積負荷（volumetric loading）為 0.6 kg BOD5/day-m3。假設微生物增殖係數 Y 為 0.55，減衰係數 Kd 為 0.06（1/day） ，污泥齡為 8 天，BOD5 去除率為 90%，MLVSS＝0.85 × MLSS，二級沈澱池之廢棄污泥濃度為 8,000mg/L。試求： （每小題 5 分，共 20 分）活性污泥池之 MLVSS污泥產生量（kg/day）污泥迴流比廢棄污泥管線流量（m3/day）
（20 分）
參考架構・破題
本題以容積負荷先求曝氣槽體積，再用活性污泥穩態動力式求 MLVSS、污泥產量，最後由固體質量平衡求迴流比與廢棄污泥流量。關鍵是 VSS 和 SS 之間的換算要前後一致。
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105 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
薄膜過濾常被用在水與污水處理工程及水再生工程，薄膜規格有微濾膜（Micro Filtration）、超濾膜（Ultra Filtration）、奈米膜（Nano Filtration）及逆滲透膜（Reverse Osmosis） ，上述薄膜操作屬性均為壓力膜，每產製單位立方米濾水需耗電 1 至 5 度能源，為節省產水耗能，近年來正滲透膜工法（Forward Osmosis）再度被開發應用。請詳述正滲透膜運作之基本原理、操作機制、模組系統操作上之問題與解決方法，並說明如何選定提取液種類、選定之參數與原則；今設定膜的左端為污水槽（Waste Solution），膜的右端為提取液槽（Draw Solution）。 （可輔以圖示說明）（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
正滲透（FO）以兩側溶液的滲透壓差為驅動力，不需外加高壓；水從低滲透壓的污水側自然流向高滲透壓的提取液側。作答依「原理→操作機制→問題與對策→提取液選擇」展開，並附示意圖。
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- 2
氣提工法（Air Stripping）常用在處理較高污染物濃度廢水，但前提是該污染物需要有溶解與揮發特性，而其氣液相平衡關係依亨利定律（Henry’s Law）決定。試說明亨利定律之關係式，並討論如何以亨利定律決定污染物質特性是否適合以氣提工法處理；今已知污染物濃度，工程上如欲以逆流式（Counter Current）反應器處理污染物液相濃度至放流水標準，試以質量守恆與亨利定律說明如何計算氣提工法所需要之進流氣體流量，並討論氣提工法計算之必要前提假設。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
氣提是利用亨利定律所描述的氣液平衡，把揮發性污染物從水中轉移到空氣中。作答依序寫：亨利定律表示式→用亨利常數判斷是否適合氣提→逆流塔的質量平衡與最小氣液比→設計假設。
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- 3
將水中金屬離子去除之方法良多，有化學沉澱方法、薄膜方法與離子交換樹酯等方法，然超純水製造產業常使用電透析工法（Electrodialysis）。試由處理效率與操作面，比較上述工法之優劣，並說明電透析工法之裝置與原理。 （可輔以圖示說明）（20 分）
（20 分）
- 4
自來水淨水場之消毒單元以消毒劑量及接觸反應時間為達到消毒效率之主要操作參數，操作員要確保 99.9%之消毒效率，操作上可以減少藥劑量而增加接觸反應時間，或增加藥劑量而減少接觸反應時間，兩者之關係乃依據乞克華生方程式（Chick-Watson Equation）即 Cnt =常數，C 為消毒劑濃度，t 為反應時間，n 為特定消毒劑與目標細菌下的乞克華生方程式係數。試說明如何在實驗室進行實驗，再依此結果建立特定消毒劑與目標細菌的乞克華生方程式；假設細菌的削減反應式為：-ln（Nt/No）= ktm，式中 Nt，No，k，t 及 m 依序分別代表反應時間的殘餘細菌量，初始細菌量，細菌削減常數，反應時間及經驗常數。（可輔以圖示說明） （20 分）全一張（背面）等 別：三等考試
（20 分）
參考架構・破題
本題要說明怎麼用批次消毒實驗求出 Chick-Watson 方程式 C^n·t＝常數。做法是：先在固定的消毒劑濃度下，用 -ln(Nt/N0)＝k·t^m 擬合殺菌曲線，求出達 99.9% 所需時間；再對不同濃度的結果取對數線性回歸求 n。
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- 5
淨水場快濾池有單層與雙層濾料之設計，惟在進行反沖洗後要確保快濾池上層與下層濾料的相對位置不變，以維持快濾池功能，由於濾料之粒徑與密度影響濾料之終端沉降速度，而具相同終端沉降速度之二種不同粒徑與不同密度濾料間的關係可由下式定義，試由單顆粒之終端沉降速度推導證明此公式。（20 分）d1 ρ2 －ρw 23 =（ ）d2 ρ1 －ρw d 為粒徑，ρ 為顆粒密度，ρw 為水密度；單顆粒沉降時的阻力係數（Coefficient of Drag）為 CD：24 3 CD = + +0.34 Re Re Re 為雷諾數（Reynolds Number），Re = vsdρw/μ；vs 為顆粒沉降速度，μ 為水動力黏滯係數。
（20 分）
參考架構・破題
雙層濾料要讓反沖洗後分層位置不變，兩種濾料的終端沉降速度必須相等。由顆粒受力平衡寫出終端沉速，令兩者相等，再依阻力係數和雷諾數的關係簡化，就能推得粒徑比與有效密度比的關係。（題目的指數在轉檔時毀損，以常見版本 2/3 次方推導。）
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104 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
在設計一個沉澱池時所考慮的因素很多，包括原水水質、沉澱池形狀及尺寸、顆粒性質及沉降特性等。請在相同沉澱去除率為前提下，判斷下列對應狀況中，前者比後者需要較小、較大或相同大小的沉澱池？並解釋你的答案。 （每小題 5 分，共 25 分）
（一）水溫：10℃ ↔ 30℃
（二）沉澱池形狀：長條形 ↔ 圓形
（三）沉澱池深度：3 公尺 ↔ 5 公尺
（四）有相同顆粒大小：無機顆粒 ↔ 有機顆粒
（五）有相同顆粒大小：Type 1 沉降 ↔ Type 2 沉降
（25 分）
- 2
一座新完成之二級（活性污泥）污水處理廠經試車測試結果如下，試計算兩座沉澱池每日污泥產生量（乾重，kg）。（25 分）平均流量 = 4000 CMD初級沉澱池之總懸浮固體（TSS）及五天生化需氧量（BOD5）之去除率分別為 60%及 30%進流水 TSS = 240 mg/L、BOD = 200 mg/L出流水 TSS = 26 mg/L、BOD = 20 mg/L曝氣池之細菌生長速率 Y = 0.25 kg/kg
（25 分）
參考架構・破題
本題為活性污泥廠的污泥質量平衡計算：初級沉澱池污泥來自被去除的 TSS，二級沉澱池污泥（剩餘污泥）來自曝氣池中以 BOD 為基質所增殖的微生物量，兩者分開算再加總。
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- 3
試列出水處理中消毒（Disinfection）程序使用之常用藥劑有那四種？各自會產生之有機或無機消毒副產物為何？（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
消毒副產物（DBPs）是消毒劑與水中天然有機物（NOM）、溴離子等前驅物反應的產物；本題應列出四種常用消毒劑，並分別寫出其有機與無機副產物，最後補控制對策。
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- 4
原水含有 20 mg/L as CaCO3 的天然鹼度，在 55.4 mg/L 之含水硫酸鋁（Al2(SO4)3 • 18H2O）加藥混凝後，仍需加入多少的石灰（CaO）以供應所需之鹼度？（已知 Al = 27 g/mol、S = 32 g/mol、Ca = 40.1 g/mol）（25 分）
（25 分）
103 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
請說明廢水活性污泥生物處理系統中：（每小題 5 分，共 20 分）何謂污泥齡（sludge age）或稱為平均細胞停留時間（mean cell residence time, MCRT）？何謂有機負荷（organic loading）或稱為 F/M（食微比）？何謂容積負荷（volumetric loading）或稱為 F/V（體積負荷）？何謂污泥容積指標（sludge volume index, SVI）？
（20 分）
- 2
試述廢水中氨氮：（每小題 10 分，共 20 分）喜氣亞硝化。喜氣硝化之生化反應方程式。
（20 分）
參考架構・破題
題目「喜氣」即「好氧」。硝化為兩段式自營性好氧反應：先由氨氧化菌把氨氮氧化成亞硝酸鹽（亞硝化），再由亞硝酸氧化菌氧化成硝酸鹽（硝化），兩小題各寫反應式、菌種、需氧量與鹼度消耗。
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- 3
一陰離子交換樹脂理論離子交換容量（ion exchange capacity）為 2 eq/kg（每公斤交換 2 克當量），一含 SO42- 96 mg/L、Cl- 35.5 mg/L 之水欲以 OH-型陰離子交換樹脂處理，可行交換容量為理論交換容量之 60%，試估算處理 1,000 m3 該水所需之該離子交換樹脂重量（原子量 S＝32、O＝16、Cl＝35.5）。（20 分）
（20 分）
- 4
在 25℃，一厭氣處理反應器進流水量為 1,000 m3/day，內含 COD 3,000 mg/L，經反應後，90% COD 轉化為 CH4，餘轉化為其他有機物或菌體。試估算該厭氣反應器之甲烷日產量（kg/day）。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
厭氧處理中被轉成甲烷的 COD 以 COD 當量換算：1 mol CH4 需 2 mol O2 完全氧化，即 64 g COD 對應 16 g CH4，故甲烷質量與溫度無關，溫度只影響體積。
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- 5
在 25℃、利用空氣為氣體時，一活性污泥曝氣系統之清水輸氧能力為 1.0 kgO2/kWh。該曝氣系統用於污水處理時，其傳輸速率（KLa）修正係數 α＝0.9、飽和溶氧（C*）修正係數 β＝0.9、污水中溶氧需維持於 1.0 mg/L。試計算在 25℃（25℃時，利用空氣為氣體曝氣，清水中飽和溶氧濃度為 8.38 mg/L）：（每小題 10 分，共 20 分）若仍利用空氣為氣體，該曝氣系統於污水中之輸氧能力。利用含氧濃度 40 vol.%之空氣為曝氣氣體時，該曝氣系統於污水中之輸氧能力。
（20 分）
參考架構・破題
曝氣設備在污水中的實際輸氧能力須以 α、β 修正清水輸氧能力，且輸氧速率與溶氧驅動力（Cs－C）成正比；改用富氧空氣時飽和溶氧依亨利定律隨氧分壓等比例提高。
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102 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
試說明自來水淨水處理以混凝打破膠體穩定性之機制（Mechanisms for colloidal destabilization）。並以上述機制來說明為何淨水廠在處理低濁度原水時，有時會另外添加黏土或迴流污泥至原水中，以增進混凝效果。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
水中膠體因表面帶負電、電雙層互斥而穩定；混凝就是以化學方法破壞此穩定性。本題先說明四大去穩定機制，再以「顆粒碰撞機率」解釋低濁度原水添加黏土或迴流污泥的原理。
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- 2
（一）試述自來水配水管網內維持適當壓力之必要性。（10 分）
（二）工程規劃及設計上，有那些方法可以維持配水系統之適當壓力？（10 分）
（20 分）
參考架構・破題
配水管網壓力過低會供水不足並有負壓污染風險，壓力過高則漏水與爆管增加；第一小題說明維持適當壓力（下限與上限）的理由，第二小題從水源高程、加壓、分區與管網設計提出工程手段。
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- 3
（一）試述污泥帶壓式脫水機（Belt press）之脫水機制。（10 分）
（二）污泥在機械脫水之前，常須進行化學調理，試述化學調理之目的，常用之調理劑，及如何決定適當之劑量。（10 分）
（20 分）
參考架構・破題
帶壓式脫水機以濾布夾持污泥，依序經重力脫水、楔形低壓與高壓剪力擠壓脫水；化學調理則是讓污泥顆粒凝聚、釋出水分以提高脫水性。兩小題分別說明機制與調理劑選擇、劑量決定方法。
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- 4
有一抽水系統，流量為 400 L/s。吸水管及出水管直徑分別為 36 及 32 cm。假設吸水端壓力計（標高位於抽水機軸心之上 0.36 m）之讀值為 12 kN/m2，而出水端壓力計（標高與抽水機軸心同）之讀值為 120 kN/m2。假設抽水機之效率為 81％，而馬達效率為 92％。水溫為 20 ℃，水之密度為 998 kg/m3。試求軸馬力（Shaft horse power）及需要馬力（Required horse power）。（1 kW＝1.341 hp）（20 分）
（20 分）
- 5
欲回收社區污水再利用，常用之處理程序之一，為將二級處理排放水再經 UF（Ultrafiltration）及 RO（Reverse Osmosis）薄膜程序處理。試回答下列問題：
（一） UF 及 RO 單元之主要功能分別為何？（5 分）
（二） UF 及 RO 常用之模組（Module）型式分別為何？（5 分）
（三） UF 膜之 MWCO（Molecular Weight Cutoff）所代表之意義。（5 分）
（四） RO 進流水 SDI（Silt Density Index）值所代表之意義。（5 分）
（20 分）
參考架構・破題
本題考污水回收再利用的「雙膜程序」（UF＋RO）：先說明兩者分工（UF 去顆粒與微生物、RO 去溶解性鹽類），再分別交代模組型式，最後解釋兩個膜材與進水水質指標 MWCO 與 SDI 的定義與工程意義。四小題各 5 分，宜平均配置、定義要精確。
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其他等別的「水處理工程」
- 水處理工程（高考三級）（49 題）
題目來源：考選部考畢試題查詢平臺（政府資訊公開資料）；參考架構為本站自撰，僅供準備方向參考，非官方標準答案。最後更新：。