115年:物治概論(1)
有關自來水廠處理飲用水之問題，下列何者正確？
A加入明礬是為了除去細菌等微生物
B良好的過濾設施可除去梨形鞭毛蟲與隱孢子蟲等
C加入氯是為了結成絮狀膠羽物，以作沉澱之用
D加入活性碳作為濾料，可吸附水中親水性有機物質
詳細解析
本題觀念：
本題考查**飲用水處理流程（Water Treatment Process）**中各個單元的主要功能與原理，特別聚焦於去除不同病原體（細菌、病毒、原蟲）與化學物質的機制。核心概念包括混凝、沉澱、過濾、消毒以及活性碳吸附的特性。
選項分析
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A. 加入明礬是為了除去細菌等微生物：錯誤。
- 明礬（Alum，硫酸鋁）的主要功能是作為混凝劑（Coagulant）。水中的膠體顆粒（如泥沙、有機懸浮物）通常帶負電，彼此排斥而無法沉降。明礬溶於水後產生正電核，能中和膠體的電荷，使其凝聚成較大的絮狀膠羽（Flocs），以便在後續的沉澱池與快濾池中被物理移除。
- 雖然在混凝沉澱的過程中會連帶將附著在顆粒上的微生物移除，但明礬本身並非殺菌劑，其加入的主要目的不是「殺死」或直接針對「除去」細菌，殺菌是「消毒（加氯）」步驟的主要任務。
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B. 良好的過濾設施可除去梨形鞭毛蟲與隱孢子蟲等：正確。
- 梨形鞭毛蟲（Giardia）與隱孢子蟲（Cryptosporidium）會形成具有厚壁的包囊（Cysts）或卵囊（Oocysts），對傳統的氯氣消毒具有極強的抗藥性（特別是隱孢子蟲，氯氣幾乎無法將其殺死）。
- 因此，自來水處理中去除這類原蟲的主要屏障是依靠混凝後的物理過濾（Filtration）。良好的過濾設施（如快濾池搭配完善的混凝，或薄膜過濾）能有效攔截這些體積大於細菌的原蟲包囊（大小約 4~15 微米）。這是公共衛生中非常重要的考點。
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C. 加入氯是為了結成絮狀膠羽物，以作沉澱之用：錯誤。
- 氯（Chlorine）的功能是消毒（Disinfection），利用其強氧化力殺滅水中的病原菌與病毒，並在配水管網中維持餘氯以防止二次污染。
- 「結成絮狀膠羽物」是**混凝劑（如明礬、聚氯化鋁 PAC）**的功能，此選項將兩者的功能混淆。
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D. 加入活性碳作為濾料，可吸附水中親水性有機物質：錯誤。
- 活性碳（Activated Carbon）的表面主要為疏水性（Hydrophobic）。
- 根據化學原理（相似者互溶/吸附），活性碳極易吸附**疏水性（非極性）**的有機物質（如殺蟲劑、苯類、臭味物質、三鹵甲烷前驅物等）。對於親水性（極性）物質，活性碳的吸附效果較差。
答案解析
正確答案為 (B)。 梨形鞭毛蟲與隱孢子蟲因具有抗氯性，無法單靠加氯消毒去除，必須仰賴**過濾程序（Filtration）**將其物理性移除。這是現代水處理防止原蟲群聚感染（Outbreak）的關鍵控制點。
核心知識點
- 混凝（Coagulation）：使用藥劑（明礬、PAC），目的為中和電荷、形成膠羽（Flocculation），去除懸浮微粒（濁度）。
- 過濾（Filtration）：去除懸浮物及**抗氯原蟲（隱孢子蟲、梨形鞭毛蟲）**的關鍵步驟。
- 消毒（Disinfection）：使用氯、臭氧或紫外線。氯能殺菌但對原蟲包囊無效；需維持餘氯以防管網再生菌。
- 活性碳（Activated Carbon）：主要吸附**疏水性（非極性）**有機物，用於除臭、除味、去除農藥及三鹵甲烷前驅物。