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本系統之水質淨化流程主要區分為截水/取水單元、前處理及進流設施、礫間接觸曝氣氧化設施、污泥處置設施及放流設施。鶯歌溪因屬區域性排水，加上匯集上游山區泉水，豐枯水期之流量變化甚大，約介於20,000～150,000 公噸/日間，晴天時之排水量約介於20,000～50,000 公噸/日間，生化需氧量介於7.2～22.4毫克/公升之間，氨氮介於1.6～10.6毫克/公升之間，懸浮固體介於11.0～900毫克/公升之間。
本工程於進行礫間接觸曝氣氧化處理系統設計時，考量用地可利用面積，以枯水期之平均流量40,000 公噸/日做為設計處理量，而以前述各項水質之平均濃度為設計進流水質條件，即生化需氧量採20 毫克/公升、懸浮固體採300 毫克/公升、氨氮採8.5 毫克/公升。在出流水質濃度方面，以生化需氧量污染去除率70%、懸浮固體污染去除率90%及氨氮污染去除率65%，或生化需氧量≦7毫克/公升、懸浮固體≦30毫克/公升及氨氮≦3毫克/公升為出流水質之設計目標。
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