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地特四等申論題 107年 [環境工程] 水處理工程概要

第 一 題

📖 題組:
一、試說明下列名詞或問題:(每小題 5 分,共 25 分) (一)抽水機穴蝕(cavitation)與避免方法 (二)合流式下水道及其優缺點 (三)列出五種影響自來水用水量之因素 (四)影響自來水消毒的因素 (五)理想沉澱池
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (一)

抽水機穴蝕(cavitation)與避免方法

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看到「穴蝕」,應立刻聯想到物理機制:局部壓力低於水的「飽和蒸氣壓」導致水汽化產生氣泡,氣泡至高壓區破裂而產生強大衝擊力破壞葉輪。避免方法的解題核心在於「提高有效淨正吸水頭 (NPSHA) 大於 必需淨正吸水頭 (NPSHR)」,並由吸水揚程、管路水頭損失及水溫等工程實務面展開論述。

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【破題】抽水機穴蝕(Cavitation)為水流局部壓力過低導致水汽化,進而產生氣泡破裂衝擊金屬表面的物理破壞現象。 【論述】 一、 發生機制(定義)

小題 (二)

合流式下水道及其優缺點

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看到合流式下水道,應直覺聯想到「雨污水共用管線」的特徵。答題時需先明確給出定義,接著從工程成本、施工難易度(優點),以及降雨期的合流管溢流污染(CSO)、處理廠負荷衝擊與晴天流速(缺點)等工程實務面向進行條列對比論述。

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【破題】合流式下水道係指將「雨水」與「污水」(含生活污水及事業廢水)收集於同一管渠系統中輸送之下水道工程設施。 【論述】 一、優點:

小題 (三)

列出五種影響自來水用水量之因素

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看到此題可從「自然環境、社會經濟、工程管理」三個維度進行聯想。作答時除了標題外,建議每點附上一句話的簡短說明,以展現工程與管理實務的理解,確保穩拿此5分。

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影響自來水用水量之因素眾多,常見之五種主要因素如下: (1) 氣候條件:氣溫較高或降雨量較少之季節及地區,因沐浴、空調冷卻及植栽澆灌需求增加,用水量通常較大。 (2) 生活水準與習慣:國民所得較高、現代化程度較高之地區,因衛生設備(如沖水馬桶、浴缸)及家電(如洗衣機)普及,人均用水量較高。

小題 (四)

影響自來水消毒的因素

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面對此題,考生應從「化學反應條件(CT值)」、「水質理化特性(pH、溫度、濁度)」及「目標物特性(微生物)」三個維度進行系統性聯想,條列出至少 5 項關鍵因素並附帶簡要物理/化學機制說明,以確保完整拿下這 5 分。

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【破題】自來水消毒的效率主要取決於消毒劑的滅菌能力(CT值)以及水體的物理化學特性。影響其效果的主要因素如下: 【論述】 一、消毒劑種類與濃度(C)

小題 (五)

理想沉澱池

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看到「理想沉澱池」,應直覺聯想到 Hazen 提出的理論模型四大假設條件。答題重點在於條列出水流特性(平推流)、顆粒分布狀態、沉降行為(自由沉降)以及底部污泥狀態(不揚起),並可適度補充其在工程設計上的應用或與真實沉澱池的差異。

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「理想沉澱池」是水處理工程中為了簡化沉澱理論與計算(如 Hazen 理論)所提出的概念模型。其四大基本假設與特徵包含: (1) 水流為理想平推流(Plug flow):水流在沉澱區內各點的水平流速皆完全相同,且無短流、死角或紊流現象。 (2) 顆粒均勻分佈:懸浮固體顆粒在沉澱池的進口截面上,均勻分佈於各個水深位置。

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