給水工程原理與設計

人為污染及全球氣候變遷持續帶來水質與水量的衝擊，復以對飲用水的品質要求日益提高，改善及提供乾淨的公共生活用水，並確保淨水場操作的優化管理與淨水處理程序升級，已成為全民的共識。
本書為符合二十一世紀的給水工程設計與操作實務之工具書，內容涵蓋給水工程範圍內自取水至送水端管線、淨水場各處理單元的基本原理及設計規範，並連結作者多年工程實務經驗，介紹已應用於台灣實場的特殊淨水單元設備，期提升讀者對淨水實務工程的認識及設計能力。
全書兼顧給水工程的理論與實務，並提供例題與詳細推導協助讀者理解，做為大專用書、工程設計人員的工具書，亦可供國家專業技術考試參考。

陳國宏
國立台北科技大學（前台北工專）土木工程科畢
國立台灣大學環境工程學研究所碩士
中華民國土木工程技師

經歷（1962～2005 年，43 年資歷）
台北區自來水建設委員會
集美工程顧問（股）公司
開元工程顧問（股）公司總經理暨資深工程師
中華民國自來水協會技術研究委員會委員
中央大學環境工程學研究所兼任教師
台灣自來水公司員工訓練所講師

參與工程計劃
台灣淨水場規劃暨管線設計
水場廢水污泥處理及改善
淨水場高濁度原水條件操作合理性研究
台灣鄉鎮自來水系統擴建及水庫曝氣設備規劃設計及水質改善
基隆（安樂、新山一期及二期擴建、暖暖）、貢寮、新竹（寶山、第一）、台南（山上、新營、烏山頭改善、南化一期）、高雄（翁公園、拷潭、坪頂、澄清湖）、陽明山泉源、大屯、台北（板新、長興、公館、雙溪、陽明）、花蓮砂婆噹、台中（鯉魚潭、豐原二場）、金門（太湖、榮湖、紅山）、集集攔河堰共同引水後續計劃等


陳怡靜
國立台灣大學土木工程學系學士
國立台灣大學環境工程學研究所博士暨博士後研究
中華民國環境工程技師

經歷（2003～）
國立台灣大學環境工程學研究所兼任助理教授
國立宜蘭大學環境工程學系兼任助理教授
私立德明財經科技大學兼任助理教授
私立法鼓山佛教學院兼任助理教授
台大土木工程學系助教

教授課程
給水工程設計
土壤污染與防治
環境與永續發展
自然資源與企業環境管理

參與工程研究計劃
台灣淨水場規劃設計
淨水場高濁度原水條件操作合理性研究
水庫優養化水質及底泥調查暨改善
水庫曝氣設備規劃
以生物鏈淨化水庫水質實證研究
教育部大專院校「環境與永續教育」通識課程規劃
毒性化學物質相關法規審查標準研訂及運作資料建立

推薦序
序言

Chapter 1　緒 論
1.1 淨水工程範圍
1.2 台灣淨水處理發展沿革
1.3 傳統淨水處理成效
1.4 台灣淨水處理面對的挑戰
1.5 淨水處理技術與發展趨勢
1.6 未來飲用水水質目標

Chapter 2　水組成及水質標準
2.1 水污染物
2.2 水中污染物來源及污染事件回顧
2.3 水質標準及其建立原則
2.4 中華民國飲用水水質標準
2.5 各國飲用水水質標準
2.5.1 世界衛生組織（WHO）
2.5.2 歐盟（EU）
2.5.3 美國
2.5.4 中華人民共和國
2.6 健康風險評估技術及應用
2.7 水質鑑定分析技術
2.8 關切水質項目及處理目標
2.8.1 致病微生物
2.8.2 濁度
2.8.3 消毒副產物
2.8.4 影響健康物質
2.8.5 持久性難分解有機物
2.8.6 藻毒素
2.8.7 硬度
2.8.8 影響適飲性及感觀物質
2.8.9 金屬鋁（aluminum)
2.8.10 輻射性物質
2.8.11 更嚴格的淨水處理目標

Chapter 3　取水導水設計
3.1 水源水質特性
3.1.1 河川水
3.1.2 湖沼及水庫
3.1.3 地下水
3.1.4 泉水
3.1.5 伏流水
3.2 取水原則
3.3 需水量估計
3.4 取水工程
3.4.1 河川水
3.4.2 湖泊及水庫
3.4.3 地下水井取水
3.4.4 集水暗渠
3.5 導水工程
3.5.1 導水渠（管）水力學
3.5.2 導水渠（管）設計及埋設考量因素

Chapter 4　淨水單元──快混及膠凝
4.1 原水水質特性及評估因素
4.2 混凝膠凝原理
4.2.1 膠體粒子
4.2.2 膠體去穩定機制
4.2.3 影響混凝效果因素
4.3 混凝劑和助凝劑
4.3.1 混凝劑種類
4.3.2 助凝劑種類
4.3.3 瓶杯實驗
4.4 快混及膠凝系統
4.4.1 快混（膠凝）攪拌強度
4.4.2 快混型式及設計準則
4.4.3 膠凝池型式及設計準則
4.5 化學加藥系統
4.6 快混及膠凝系統功能評估

Chapter 5　淨水單元──沉澱
5.1 概論
5.2 沉澱理論
5.2.1 單顆粒重力沉降理論
5.3 理想沉澱池
5.4 沉澱池設計應考慮要素
5.5 沉澱池種類和型式
5.5.1 沉砂池
5.5.2 加藥矩形沉澱池
5.5.3 圓形沉澱池
5.5.4 傾斜管（板）沉澱池
5.5.5 污泥接觸式沉澱池
5.5.6 污泥氈式沉澱池
5.6 高濁度原水的沉澱池處理能力檢討

Chapter 6　淨水單元──過濾
6.1 概論
6.2 過濾池的設計概念
6.3 慢濾
6.3.1 水處理條件
6.3.2 慢濾除污機制
6.3.3 慢濾池設計
6.4 快濾
6.4.1 快濾操作
6.4.2 快濾的除污機制
6.4.3 快濾池組成和設計
6.5 快濾池設計及操控型式
6.5.1 快濾池數目及配置
6.5.2 快濾池操控型式
6.5.3 快濾池操作控制系統

Chapter 7　淨水單元──消毒與軟化處理
7.1 消毒目的及原理
7.2 消毒方法
7.3 消毒機制及影響消毒效果因素
7.3.1 消毒機制
7.3.2 影響消毒效果因素
7.4 化學消毒劑──氯
7.4.1 加藥種類和加藥設備
7.5 化學消毒劑──二氧化氯
7.6 化學消毒劑──結合餘氯
7.7 化學消毒劑──臭氧
7.7.1 臭氧加藥及接觸槽設計要點
7.8 物理性的紫外線消毒
7.9 軟化處理
7.9.1 硬水來源和現況
7.9.2 硬水軟化方法

Chapter 8　清水池及配水管網系統
8.1 清水池設計
8.2 配水系統
8.2.1 配水方式
8.2.2 配水池設計
8.2.3 管線設計
8.2.4 配水管水力分析
8.3 配水管網和水力分析
8.3.1 配水管網型式
8.3.2 配水管網分析
8.4 給水管錯接及污染防止
8.5 管線漏水及無費水量

Chapter 9　淨水場廢水及污泥處理
9.1 廢水及污泥來源及特性
9.2 與廢水和污泥相關環保法規
9.3 廢水（污泥）量推估
9.3.1 廢污泥量推估
9.3.2 洗砂廢水量
9.3.3 平均固體物SS濃度
9.3.4 沉澱池廢泥量
9.4 廢水收集與處理方式
9.5 廢水處理單元設計
9.5.1 反洗砂廢水收集池
9.5.2 污泥池
9.5.3 廢水沉澱池
9.5.4 污泥重力濃縮池
9.6 污泥調理和脫水處理
9.6.1 污泥餅體積
9.6.2 污泥脫水方法
9.7 廢水處理流程質量平衡
9.8 廢水處理操作建議

Chapter 10　泵浦（抽水機）系統
10.1 泵浦分類
10.1.1 離心式泵浦
10.2 抽水機水力學
10.2.1 離心式抽水機揚程
10.2.2 穴蝕現象
10.2.3 抽水機動力
10.2.4 抽水機特性曲線
10.2.5 系統水頭曲線
10.3 抽水機水錘現象
10.4 抽水機選擇及組合
10.4.1 抽水機的組合
10.5 抽水站設計

Chapter 11　淨水場規劃
11.1 主要設計構想
11.2 分析水質及確定所需處理流程及目標
11.3 場地選擇與環評要點
11.4 初步設計各處理單元主體結構及設備尺寸
11.5 廢水收集與處理方式
11.6 場內平面布置及動線規劃
11.7 規劃水場高程、水力剖面線關係
11.8 操作及監控計畫
11.9 工程繪圖
11.10 工程財務計畫
11.11 撰寫工程設計報告書
11.12 淨水場水力功能計算書範例
11.12.1 功能水理計算
11.12.2 水頭損失計算

Chapter 12　台灣應用高級水質處理程序概況
12.1 台灣既設高級淨水處理單元
12.2 高濁度對沉澱池衝擊探討
12.2.1 各型沉澱池除污機制與使用概況
12.2.2 提升沉澱池高濁度處理能力建議
12.2.3 矩形池（傾斜管沉澱池）排泥設備設計探討
12.2.4 刮泥機與刮泥量分析
12.2.5 刮泥機與可能適應之原水濁度
12.2.6 集泥坑
12.2.7 排泥管

參考文獻