2026年9月13日星期日

污水處理廠的運作

 污水處理廠的運作

 

以下是污水處理廠的基本運作方式: (重要提醒: 下圖並不是香港污水處理廠的一般運作方式,因為香港的污水處理廠大部份並不處理第三級)

 

基本上,污水處理廠處理污水的方式跟在河流中有機污水的方式是差不多的。

 

污水處理廠的污水處理分為三級(要記誦)

第一級: 處理污水中的較大的顆粒(步驟2)

第二級: 處理污水中的有機物(變成無機鹽)(步驟3)

第三級: 處理污水中的無機鹽(步驟4)

 

過程說明:

1.      隔去砂礫

-          目的: 隔去大塊的沙石而已。

2.      沉降(一級處理)

-          目的: 除去污水中較大的顆粒,即懸浮固體。。

-          方法:

(1)   於沉降池中,污水中懸浮固體會沉降到底部。

(2)   亦可能會加入化學物,加快有機物的沉降,這過程稱為化學強化一級處理。

3.      需氧分解(二級處理)

-          目的: 把污水中有機物變成無機化合物。

-          方法: 於曝氣池內,會加入空氣於水中,提供足夠氧氣讓微生物(主要是細菌)進行需氧呼吸,讓

(1)   分解者有機物分解成銨化合等無機化合物

(2)   硝化細菌把銨化合物轉化成硝酸鹽

##參考氮循環的過程。

4.      缺氧分解(三級處理)

目的: 把第二級處理完的污水內的無機鹽除去

方法: 使用反硝化細菌,把硝酸鹽、磷酸鹽等轉成氮氣。

##這不是唯一除去無機鹽的方法! 這祇是DSE課程範圍內應已掌握的知識而已。

5.      沉降及消毒

目的: 把污中的微生物殺死

方法: 利用紫外光、臭氧等把進行消毒。

6.      ()泥消化

目的: 盡量處理剩下的污泥,變成有用的物質,無法再處理的話,便要作一般垃圾處理方式(運至堆填區或垃圾焚化)

方法: 在缺氧的情況下,厭氧細菌分解有機物,會釋出含有甲烷的沼氣。

沼氣用作為燃料,供污水處理廠使用。

污泥被弄乾,送至堆填區或其他處理。

 

## 基本上,所有的污水處理廠都會處理第一及第二級的步驟,但未必會處理第三級。

相關問題:

1.      為何污水處理廠不普遍採用三級處理?

2.      為甚麼要先隔去砂礫?

3.      在自然界中,例如河流中,懸浮固體會否被分解?

4.      即使不處理懸浮固體,分解者還是能分解懸浮固體內的有機物,那為何要處理?

5.      需氧分解的過程涉及甚麼微生物? 作用是甚麼?

6.      如果不進行第三級處理而直接排出河流或海中,有甚麼影響?

7.      不進行消毒有甚麼問題?

8.      有些污水處理廠,並不採用缺氧分解方式處理污水中的無機鹽,而採用藻類。試估計其原理。

9.      甲烷的沼氣不能作為污水處理廠內唯一的燃料來源,為甚麼?

10.  除了被送去堆填區,弄乾的污泥還可能有甚麼去向?


生物需氧量(BOD)

 生物需氧量(BOD)

 

重要提示: 這是「生物需氧量」,不是水中的溶氧量。

 

這是甚麼?

-          生物需氧量(Biochemical Oxygen Demand,簡稱 BOD)是衡量水質污染程度的一個重要指標。它指的是在特定條件下(通常是 20°C),水中微生物(主要是細菌)分解水中有機污染物時,所消耗的溶解氧量。

n   亦即是,主要估算水中有機物濃度的指標。

 

簡單來說,BOD 數值越高,代表水中有機污染物越多,水質污染越嚴重

 

背後的原理

水中如果含有大量有機物(例如來自污水、排泄物、食物殘渣),微生物就會開始分解這些有機物。分解過程中,微生物需要消耗水中的氧氣。因此,透過測量水中氧氣被消耗了多少,就可以間接推算出有機污染物的含量。

 

常見的測量方式

- **BOD₅**:最常見的標準,指在 20°C 下培養 5 天後測得的氧氣消耗量。這是因為 5 天通常足以分解大部分容易分解的有機物,同時避免硝化作用干擾。

- **BOD₂₀**:培養 20 天,接近完全分解,但耗時較長,實務上較少用。

 

為什麼重要?

BOD 是污水處理廠、環保法規和水質監測的核心指標之一。如果 BOD 過高,水中氧氣會被大量消耗,導致魚類和其他水生生物缺氧死亡,生態系統崩壞。

 

BOD 雖然是水質監測的常用指標,但在實際應用上有不少限制,主要可以從以下幾個層面來看:

1. 只能反映「可被微生物分解」的有機物

- BOD 測的是微生物分解有機物時消耗的氧氣,因此:

無法反映難分解的有機物**:例如某些塑膠、農藥、工業化學品,微生物難以分解,BOD 值可能很低,但水其實有毒或污染嚴重。

無法反映無機污染物:重金屬、氰化物、氨氮等無機污染物不會被微生物當作「食物」分解,BOD 測不出來。

對毒性物質不敏感:如果水中有殺菌劑或重金屬,微生物被毒死,BOD 反而會偏低,造成「水很乾淨」的假象。

 

2. 測量時間長,無法即時反映水質

- **BOD₅ 需要 5天才能得到結果,BOD₂₀ 更要 20 天。

- 這段時間內水質可能已經變化,因此無法用於即時監測或緊急應變

- 污水處理廠若要靠 BOD₅ 來調整操作,往往已經太遲。

3. 重現性與準確度較差

- 微生物活性受溫度、pH、營養鹽、接種菌種等因素影響,不同實驗室測同一水樣,結果可能差異很大。

- 需要嚴格控制培養條件(20°C、避光、特定稀釋倍數),操作門檻較高。

- 若水樣本身缺乏足夠微生物或營養,還需額外接種或添加營養鹽,否則結果不準。

4. 稀釋倍數難以拿捏

- 高濃度污水(如未處理污水)BOD 可能高達數百甚至數千 mg/L,必須大幅稀釋。

- 稀釋倍數選錯,可能導致培養後溶氧耗盡(無法判讀)或耗氧太少(誤差大)。

- 需要事先預估 BOD 範圍,實務上常靠經驗或先用 COD 輔助判斷。

5. 硝化作用會干擾結果

- 水中的氨氮會被硝化細菌氧化,這個過程也會消耗氧氣,但不屬於有機物分解

- 若不抑制硝化作用,BOD 值會被高估。

- 因此標準方法常加入硝化抑制劑,或另測 CBOD(碳質 BOD)來區分。

6. 不適合某些特定水樣

- 含殺菌劑或高毒性廢水:微生物無法正常作用。

- 高鹽度或極端 pH 水樣:微生物活性受抑制。

- 含藻類的水樣:藻類行光合作用會產生氧氣,干擾溶氧測定。

- 難分解工業廢水:BOD 值低,但 COD 可能很高,單看 BOD 會嚴重低估污染。

7. 與法規標準的搭配問題

- 許多法規以 BOD₅ 為放流水標準,但對某些產業廢水,BOD₅ 無法代表實際污染負荷。

- 因此實務上常同時測 BODCODTOCSS等,互相補充,才能較完整評估水質。

 

總結:

BOD 的限制核心在於:它只反映「微生物可分解有機物」的耗氧量,且測量耗時、重現性受多種因素影響因此它適合用來評估生活污水、易分解有機污染的程度,但不適合單獨用來判斷所有類型的水污染。實務上通常會搭配 CODTOC、溶氧、氨氮等指標一起看,才能得到較全面的水質圖像。


2026年4月16日星期四

動物界分類

 動物界分類

 

注意:

1.  DSE範圍內,動物界祇需記誦以下類別的特徵:

(A)無脊椎動物()

(B)脊椎動物()

(1)()

(2)兩棲()

(3)爬行()

(4)()

(5)哺乳()

2.  魚、兩棲、爬行、鳥及哺乳類屬於「綱」這分類系統層級是一定需要記誦的。無脊椎動物及脊椎動物屬於「門」則可以記也可以不記,因為更準確的分類應是無脊索動物門及脊索動物門,而脊椎動物是屬於亞門(脊索動物門之下的層級)。但脊索動物不在DSE範圍內。脊索是沒有脊椎骨包圍的脊髓(神經線),地球歷史上先出現脊索動物,才演化出脊椎動物,但現存地球上已差不多沒有脊索動物。

3.  DSE範圍沒有把無脊椎動物再分類,因此以下常見的動物,例如蝦、蟹、蚯蚓,水母、昆蟲、蜘蛛、甲蟲、海星,蜈蚣等等通通歸入無脊椎動物便可以。

4.  脊椎動物的演化基上是由魚,演變成兩棲類,再演變爬行類。爬行類再分支,一支演變成鳥,另一支演變成哺乳類。

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1. 試列表寫出動物與植物其中三項差異。(提示: 參考生命的七項特徵)

 動物反應較快、可自由移動、呼吸速率較快、排泄較多、不能自行製造食物

植物反應較慢、不可自由移動、呼吸速率較慢、排泄較少、能自行製造食物

備註: 以上問的是動物與植物的差異,不是動物細胞與植物胞的差異。

 

2. 脊椎動物分類

脊 椎 動 物 分 類

特徵

魚綱

兩棲(兩生)

爬行()

鳥綱

哺乳綱

生活環境

水生

 

幼時水生;

成熟時陸生

陸生(絶大部份)(1)

陸生(2)

陸生(絶大部份)(3)

體表覆蓋物

濕滑鱗片(4)

乾硬鱗片

羽毛;

腳部保留鱗片

毛髮

受精方法

體外

體外(5)

體內

體內

體內

受精環境

水或濕地

陸地

陸地

陸地

繁殖方法(6)

卵生

卵生

生蛋

生蛋

胎生

後代數目比較(7)

極多

極多

較少

較少

最少

體溫調節方法

變溫

變溫

變溫

恆溫

恆溫

呼吸用器官

幼時用鰓;

成熟時用在陸地主要用肺,在水中用皮膚

運動用器官

成熟時用四肢

四肢

四肢(前肢演化成翅膀)

四肢

其他重要特徵

(可略去)

具側線;流線形身體

---

---

具堅硬的喙;骨骼中空

具乳腺,可分泌乳汁哺育幼兒

典型例子

擁有以上所有特徵的生物

其他特殊例子(*可能會誤會的生物)

海馬、鯊魚(8)

蠑螈、蟾蜍(9)

蛇、龜、鱷

企鵝、鴕鳥(10)

鯨魚、鴨咀獸、袋鼠、蝙蝠(11)

備註:

1.例如海龜是生活於水中的,產蛋時才上陸地(沙灘)

2. 留意,不要寫天空,祇有陸生或水生環境。沒有任何鳥類是水生的,有些鳥於水中找尋食物而已。

3. 例如鯨魚、海豚等哺乳類便是終生在水中生活的。

4. 魚的鱗片濕滑,因為皮膚表面會分泌黏液。

5. 由於兩棲類是進行體外受精的,需要水作為媒介,因此受精時需要於水中進行,而年幼時也祇能於水中生活。爬行類、鳥類及哺乳類皆一定會進行體內受精,即是一定有交配的行為。

6. 這裡指的卵(有時書仍寫作蛋)是指無硬殼的,而蛋指是有硬殼的。但如寫魚及兩棲也產蛋的話,其他便應寫硬殼蛋。

7. 魚及兩棲類基本上沒有親化撫育,後代數目很多,但死亡率也高。

8. 海馬祇是外形不似一般的魚,但其實以上魚的特徵海馬皆有。鯊魚屬軟骨魚,平時說的魚指的是硬骨魚。

9. 蠑螈的外形似蜥蜴,但蠑螈的特徵跟一般青蛙是沒有大分別的。蟾蜍外形像青蛙,但皮膚較粗糙,更適應陸生環境。

10. 企鵝及鴕鳥皆是不會飛的鳥,但基本特徵跟其他鳥是沒有分別的。

11. 鯨魚是水生的,沒有毛髮。鴨咀獸產硬殼蛋。袋鼠屬較原始的哺乳類,有袋。蝙蝠是唯一懂飛行的哺乳類。這些動物皆會哺乳,因此全歸為哺乳類。

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3. 你認為以上哪些特徵是適應陸地生活的?

   防止失水: 乾的皮膚表面、體外受精、生蛋/胎生、用肺呼吸

   應付溫差較大的問題: 恆溫、毛髮 / 羽毛

   應付浮力較小的問題: 用四肢運動