你是否曾經想過我們日常生活中使用過後的廢水，

像是洗衣服的水含有洗潔劑、

洗澡水中含有肥皂液、

沖馬桶的水含有有機物、微生物

還有工廠排出來的廢水也含有各種不同的化學物質，

這些含有汙染物廢水，

對我們的環境會造成什麼影響嗎？

不論是家庭用水、農業用水還是工業用水，

使用過的水都會受到不同種類物質的汙染，

而對生態產生不同的影響。

水中若有過多的有機物汙染，

微生物在分解這些有機物時會消耗水中的溶氧，

造成水體缺氧；

微生物在缺氧的水體中分解有機物時

會產生臭味物質，

缺氧時也會使魚類等水中生物難以生存。

所以會用生化需氧量（BOD）或是化學需氧量（COD）

來表示水中有機物的汙染程度；

BOD或COD值越大，

表示水中的有機汙染物質越多，

分解時所需要的氧氣越多。

當水中含有過高的硝酸鹽、磷酸鹽等植物的營養素，

會使水中的藻類迅速大量繁殖，

造成水質的優養化；

而後會因藻類腐敗分解消耗水中大量的氧氣，

導致水中溶氧量下降，

造成水中生物衰亡甚至絕跡。

此外，由於工業廢水中可能含有重金屬離子，

因此必須依不同的重金屬，

加入適當的試劑，

使其沉澱處理後才可排放。

否則重金屬離子如鎘、汞、銅…等在極低的濃度下，

就足以對人體產生嚴重的危害。

人類不斷地在產生廢水，

但我們學過水資源是有限的，

那麼又是怎麼有足夠乾淨的水供我們日常使用？

我們知道從水龍頭裡流出來的自來水，

都是經過自來水廠處理淨化過的水。

但你知道自來水廠的水處理過程中，

會去除哪些物質呢？

你都想到了嗎？

因陸地上有不少礦物質可以溶於水，

因此自然水中或多或少含有礦物質、有機物質，

並且混雜著懸浮物和微生物等。

而自來水廠就是透過沉降、過濾、曝氣及消毒等步驟，

除去水中的懸浮物質、

造成水中發臭變色的有機物質、微生物等，

將水淨化成家庭可使用的自來水。

首先，去除水中的固體雜質和懸浮物質。

自來水廠引入原水後會加入鋁鹽如明礬等凝聚劑，

以吸附較小的懸浮微粒，

促使水中雜質凝結成小顆粒，

並透過靜置的方式讓水中雜質

因重力而沉降於沉澱池池底，

這個過程稱為沉降。

然後，再將沉降處理後的水通過細砂層過濾以去除雜質。

接著，去除造成水中臭味與顏色的有機物質。

將水繼續流過活性碳濾床，

利用活性碳吸附未被過濾去除的有機雜質，

達到除臭除色的目的。

此外，由於微生物分解有機物質時需要氧氣，

因此可透過曝氣方式—

將空氣打入水中增加溶氧，

來促使微生物分解有機物質。

最後，在水中通入氯氣或臭氧來消毒，

殺死水中的細菌和病毒等致病微生物。

你注意到了嗎？

自來水的處理過程中，

並沒有特別去除溶解於水中的礦物質。

若原水中含有較多的鈣離子、鎂離子，

那麼水龍頭流出來的水就會是硬水。

然而硬水受熱後，

容易形成碳酸鈣、碳酸鎂等鹽類沉澱，

形成水垢。

想一想，

水垢在水管中、加熱的鍋爐中可能會造成什麼影響呢？

你想到了嗎？

水垢若堆積在水管中形成管垢，

會造成水管阻塞。

沉澱在加熱的鍋爐中形成鍋垢時，

則使鍋爐的熱傳導效果降低，

浪費能源；鍋垢太厚時，

還可能會導致鍋爐局部過熱、破裂，

在工業的高壓系統中，

甚至可能引起鍋爐爆炸。

所以，要想辦法將硬水軟化，

除去硬水中所含的鈣離子和鎂離子。

想一想，

下列這些方式是否可將硬水變成軟水呢？

你答對了嗎？

這些都是可以將硬水軟化的方法！

我們可以利用暫時硬水中的碳酸氫鈣和碳酸氫鎂加熱後，

容易形成碳酸鈣和碳酸鎂沉澱的性質。

或是加入蘇打粉

使其與硬水中的鈣、鎂離子產生化學反應

產生碳酸鈣、碳酸鎂沉澱，

然後再過濾出軟水。

而離子交換法，

則是讓硬水通過含有鈉離子的天然泡沸石

或陽離子交換樹脂的管柱，

利用鈣離子、鎂離子與泡沸石

陽離子交換樹脂結合力比鈉離子強的原理

--當硬水流入含有鈉離子交換樹脂/泡沸石的管中時，

水中的鈣離子、鎂離子會與鈉離子進行交換，

而流出的水即為含鈉離子的軟水。

當樹脂使用一段時間後，

管柱上的鈉離子會愈來愈少，

而不能再軟化水，

此時只要用飽和食鹽水浸泡或沖洗樹脂，

使其重新吸附鈉離子，

還原回乾淨的樹脂再生，就可重複使用。

學習完水汙染與處理後，

讓我們來做個重點整理吧！

1.水汙染：

硝酸鹽、磷酸鹽會造成水質優養化，

水中的有機汙染物質越多，

生化需氧量BOD和化學需氧量COD越大，

兩者都會使水中含氧量降低，

使水變臭、混濁，

甚至造成魚蝦死亡。

而重金屬離子則會汙染農田與水中生物，

極低濃度即會對人體產生嚴重的危害。

2.水處理：

去除懸浮物質時，

可加入鋁鹽等凝聚劑，

促使懸浮微粒凝聚，

並在靜置時沉降，

然後再透過細砂層過濾雜質。

要去除水中的臭味顏色會採用活性碳吸附有機雜質，

除臭除色，或是加上曝氣法：打入空氣增加溶氧，

加速微生物分解有機物質。

去除微生物消毒，

則是透過強氧化劑如氯氣、臭氧，

殺死微生物。

暫時硬水軟化可採用煮沸法：

利用暫時硬水加熱後會形成碳酸鈣和碳酸鎂沉澱，

過濾後移除水中鈣離子、鎂離子；

蘇打法：加入碳酸鈉會和水中鈣離子、鎂離子起化學反應，

形成碳酸鈣和碳酸鎂沉澱，

過濾後移除水中鈣離子、鎂離子；

陽離子交換法：讓硬水中的鈣離子、

鎂離子與陽離子交換樹脂中的鈉離子

進行交換而變成含鈉離子的軟水。