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普考申論題 114年 [環境工程] 水處理工程概要

第 五 題

📖 題組:
一座工廠排放廢水中含有下列污染物成分,請分別舉出 2 種廢水處理設施適用的處理法/流程。(每小題 6 分,共 30 分) (一) COD (二) 苯酚 (三) NH4+ (四) PO4 3- (五) Zn、Cu、Cr3+
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (五)

Zn、Cu、Cr3+

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看到 Zn、Cu、Cr3+,應立即聯想到「重金屬廢水處理」。最直覺且普遍的方法是改變重金屬的溶解度使其轉為固相(如化學沉澱法);若考慮低濃度極限去除或重金屬資源回收,則應想到利用電荷吸附置換的原理(如離子交換法)。思考時需特別注意鋅(Zn)為兩性金屬的特性。

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【破題】Zn、Cu、Cr3+ 均屬於重金屬離子,廢水處理的核心原則是將溶解態的金屬離子轉化為固相沉澱物去除,或藉由物理化學特性將其分離濃縮。 【論述】 針對含有 Zn、Cu、Cr3+ 的重金屬廢水,常見且適用的 2 種處理法與流程如下:

小題 (一)

COD

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看到 COD(化學需氧量),應先評估廢水中可生物降解(BOD)與不可生物降解有機物的比例。答題時建議分別提出針對易生物降解的「生物處理法」,以及針對難生物降解有機物的「化學氧化/高級氧化法」,以展現全面的工程實務觀念。

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【破題】針對廢水中的化學需氧量(COD),依其可生物降解性(BOD/COD 比值),實務上最常採用以下兩種處理法: 【論述】 一、生物處理法(如:活性污泥法、厭氧生物處理)

小題 (二)

苯酚

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看到苯酚(Phenol),應立即聯想其為「具毒性、高濃度會抑制微生物生長」的芳香族有機物。解題策略應分為化學破壞(破壞苯環)與物理分離(轉移相態)兩大方向,首選高普考常考的「高級氧化法(如芬頓法)」與「活性碳吸附法」進行作答。

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【破題】苯酚為具毒性且高濃度下會抑制微生物生長的芳香族難降解有機物,實務上常優先採用物理化學程序進行毒性削減或相態分離。 【論述】 針對含苯酚廢水,適用的2種處理法與流程如下:

小題 (三)

NH4+

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看到廢水中的 NH4+(氨氮),應立即聯想到「生物脫氮」與「物化脫氮」兩大主要途徑。生物法首推最經典且經濟的「硝化/脫硝程序」;物化法則可考慮藉由調高 pH 值使其轉為氣態的「空氣吹散法」,或利用強氧化劑反應的「折點加氯法」。作答時挑選實務中最具代表性的兩種方法,寫出其物理化學反應機制或生物轉化流程即可拿高分。

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【破題】處理廢水中的銨根離子(NH4+,即氨氮),主要目的是將其轉化為無害的氮氣(N2)逸散至大氣,或藉由物理化學特性將其從水中分離。實務上最適用的 2 種處理法如下: 【論述】 一、生物硝化與脫硝法(Biological Nitrification-Denitrification)

小題 (四)

PO4 3-

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看到 PO4 3- (磷酸根) 應立即聯想到廢水除磷的兩大主流技術:化學沉澱與生物除磷。作答時需點出各方法的反應機制(金屬鹽類沉澱 vs 聚磷菌的厭氧釋磷/好氧吸磷)及其實務應用。

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【破題】針對廢水中的磷酸根離子(PO4 3-),實務工程上主要透過加入藥劑的化學沉澱法,或利用特定微生物特性的生物除磷法進行處理。 【論述】 一、化學沉澱法(Chemical Precipitation)

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