高考申論題 105年 [環境工程] 水處理工程(包括相關法規)

第一題

📖 題組：
四、廢水處理所用之生物脫硝方法（denitrification），是藉由微生物的生化作用達成者，而大部分化學異營微生物都可以進行脫硝作用。

📝 此題為申論題，共 2 小題

小題 (一)

試說明脫硝反應槽應在何種操作條件之下，化學異營微生物才可進行脫硝？（脫硝可視作：微生物將 NO3-之 N 與 O 脫離，利用了 O，而釋放 N）（10 分）

看到「脫硝（Denitrification）與化學異營菌」，應立即聯想到兩大核心條件：「缺氧環境（無游離氧）」與「充足的有機碳源」。結合題目提示，說明微生物在缺乏溶氧時，才會被迫將硝酸鹽作為最終電子受體（奪取氧）；同時因其為異營菌，必須依賴外部有機物作為電子供體進行生化反應。

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【破題】生物脫硝（Denitrification）是化學異營性兼性厭氧菌在「缺氧（Anoxic）」狀態下，利用有機物為電子供體，並以硝酸鹽（NO3-）或亞硝酸鹽（NO2-）作為最終電子受體的呼吸作用。為使脫硝順利進行，反應槽必須具備以下操作條件：【論述】

含硝廢水中，還必須含有何種物質（成分），才能使生物脫硝得以進行？（10 分）

看到本題應立即從「化學異營微生物（chemoheterotrophs）」的代謝特性切入。異營菌無法自行固碳，必須依賴外部有機物作為「碳源」與「能源（電子供體）」，再結合脫硝反應中硝酸鹽作為「最終電子受體」的機制，即可推導出廢水中必須具備充足的「有機碳源」及「生長所需營養鹽」方能進行反應。

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【破題】生物脫硝作用主要由化學異營性兼性厭氧菌（Chemoheterotrophs）進行。此類微生物在缺氧（Anoxic）環境下，以硝酸鹽（$NO_3^-$）作為最終電子受體。為了使脫硝反應順利進行，含硝廢水中還必須含有「有機碳源（電子供體）」及「生長必需之營養鹽」等核心物質。【論述】