112 地方特考三等 環境工程類科 廢棄物處理工程（包括相關法規） 考古題詳解

核心觀念

垃圾的可燃元素分析是將垃圾中主要可燃成分換算為元素含量，通常包括：

• 碳（C）
• 氫（H）
• 氧（O）
• 氮（N）
• 硫（S）

有些教材會另列灰分（Ash）作為分析項目；灰分是燃燒後留下的無機殘渣，並非可燃元素。氯等其他元素也可能因焚化污染物控制需求另行分析，但不屬於此題通常所指的可燃元素分析基本項目。

解題方法與分析目的

本題採「列出元素，再說明各元素分析用途」作答。可燃元素分析主要用來判斷垃圾的燃燒特性、估算燃燒所需空氣量，並評估燃燒產物與污染控制需求。

1. 估算理論需氧量與理論空氣量 依碳、氫、硫完全燃燒所需的氧量，以及垃圾本身含氧量，可估算理論需氧量。以元素質量分率表示，常用關係式為：

$O_{2,\mathrm{th}}=2.667C+8H+S-O$

式中各元素含量以同一質量基準表示。再依空氣中的氧比例換算理論空氣量。實際焚化時通常須供應過量空氣，以確保燃燒完全。

核心觀念

焚化的「3T」是控制燃燒完全與污染物生成的三項操作條件：

• 溫度（Temperature）：維持足夠高的燃燒溫度，使可燃物及可燃氣體能氧化分解。
• 停留時間（Time）：讓廢氣在高溫燃燒區停留足夠時間，使燃燒與氧化反應充分進行。
• 紊流（Turbulence）：使空氣與廢棄物、可燃氣體充分混合，避免局部缺氧或混合不良。

3T 相互配合，才能促進垃圾及其燃燒氣體完全燃燒；任何一項不足，都可能使燃燒不完全。

解題方法

本題屬於焚化操作原理題，作答時先說明 3T 的定義，再逐項連結到燃燒效率與燃燒不完全的結果：

核心觀念

$\mathrm{ng\ TEQ/Nm^3}$ 是戴奧辛類排放濃度的表示方式，須拆成三部分理解：

• ng：奈克，質量單位；$1\ \mathrm{ng}=10^{-9}\ \mathrm{g}$。
• TEQ：毒性當量（Toxicity Equivalency），把不同戴奧辛及戴奧辛樣化合物的毒性，換算成相當於 2,3,7,8-TCDD 的總毒性。
• Nm³：標準狀態下的立方公尺；$N$ 表示氣體體積已換算至規定的標準溫度與壓力，不是未經校正的實際煙氣體積。

因此，整個單位表示「每標準立方公尺氣體中所含的戴奧辛毒性當量質量」，屬於以標準狀態氣體體積為基準的毒性當量濃度。

解題方法

戴奧辛排氣中常有多種同系物及異構物，不能只把各成分的實際質量直接相加來表示毒性。應先依各化合物的毒性當量因子（TEF）換算，再加總：

核心觀念

本題考查垃圾在衛生掩埋場內的生物分解演變：垃圾由初期的好氧分解，逐步轉為厭氧分解，並經歷酸生成與甲烷生成等階段，最後分解速率降低、掩埋體趨於穩定。各期的區分主要依據掩埋體內的氧氣狀態、微生物作用，以及滲出水與掩埋氣體的組成變化。

解題方法：依「氧氣消耗 → 酸化 → 產甲烷 → 穩定」說明五期

第一期：好氧期

垃圾剛掩埋時，孔隙中仍含有空氣，微生物利用氧氣分解可生物降解有機物。此期以好氧分解為主，會產生二氧化碳、水及熱，使掩埋體溫度上升。隨著氧氣逐漸耗盡，好氧作用減弱，掩埋環境轉為缺氧。

第二期：轉換期

氧氣濃度下降，掩埋體由好氧環境逐漸轉為厭氧環境。硝酸鹽、硫酸鹽等氧化性物質可作為替代電子受體，其濃度逐漸降低；二氧化碳開始累積，氧化還原電位下降。此期是好氧分解轉入厭氧分解的過渡階段。

第三期：酸生成期

厭氧微生物將有機物水解、發酵，生成揮發性脂肪酸及其他有機酸，也會產生二氧化碳與氫氣。滲出水中的有機物濃度及化學需氧量通常偏高，pH 值可能下降；