高考申論題
107年
[環境工程] 水處理工程(包括相關法規)
第 二 題
📖 題組：
五、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。
五、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。
📝 此題為申論題，共 4 小題
小題 (二)
計算溶解性固體去除率（%）。
思路引導 VIP
看到計算去除率的題目，應直覺聯想去除效率的基本定義公式。確認題目給定的進流濃度（3000 mg/L）與出流水（滲透液）濃度（200 mg/L），代入「(進流濃度 - 出流濃度) / 進流濃度 × 100%」即可輕鬆得出結果。
小題 (一)
計算所需逆滲透膜面積（m2）。
思路引導 VIP
首先辨識水通量率係數的單位 (s/m) 與壓力單位 (kg/m·s²) 相乘後會得到「質量通量」(kg/m²·s)，必須假設水密度 (1000 kg/m³) 將其轉換為「體積通量」(m/s)。接著利用進水流量與水回收率求出透過水流量 (Permeate flow rate)，最後以透過水流量除以體積通量，即可求得所需的逆滲透膜面積。
小題 (三)
計算截留液（retentate）濃度（mg/L）。
思路引導 VIP
看到逆滲透單元截留液濃度計算，首先想到『質量平衡原理』（進水總質量 = 透水總質量 + 截留液總質量）與『水量平衡』。利用水回收率（85%）先求出透流水量與截留水量，再代入質量平衡公式求出截留液中溶解性固體的濃度。
小題 (四)
列舉 3 項控制薄膜污堵（membrane fouling）的方法。
思路引導 VIP
考生看到此題應聯想到薄膜污堵（Membrane fouling）的成因（如顆粒物、有機物、無機結垢及微生物），進而從「事前預防（進水預處理）」、「事中控制（水力操作條件）」及「事後恢復（物理/化學清洗）」三個實務面向來切入作答，確保答案具備工程全面性。