114 地方特考離島四等 環保行政類科 環境污染防治技術概要 考古題詳解

114 年・地方特考・離島四等・環保行政類科
試題代碼 環境污染防治技術概要

第 一 題25 分

請說明民生水資源再生廠處理程序,並繪製處理流程說明各處理單元之處理功能。

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核心觀念

本題考查民生水資源再生廠的三級污水處理流程,以及各單元在固體物去除、有機物分解、脫氮、固液分離、消毒與再生水利用上的功能。作答時應依水流順序繪圖,並說明污泥及內回流等支線。

民生廠以生物除氮程序(MLE)結合薄膜生物反應器(MBR)處理污水。MBR 膜進行固液分離,提供較低懸浮固體的出流水;紫外線消毒後,水可供再利用,部分再經逆滲透(RO)處理。

解題方法與流程

由污水進廠後的前處理、生物處理、膜分離、消毒及再利用依序說明;同時補上污泥線和硝化液內回流,完整呈現各單元間的關係。

污水
 ↓
進流抽水站
 ↓
機械式粗攔污柵
 ↓
進流抽水泵浦
 ↓
機械式細攔污柵
 ↓
渦流沉砂池
 ↓
微細篩機
 ↓
浮渣撈除機
 ↓
缺氧池(MLE)
 ↓
好氧池(MLE)
 ↓
膜濾池/MBR
 ↓
紫外線消毒
 ↓
回收水池
 ├─→ 加壓供水:廠內及廠外再利用
 ├─→ RO 系統:高品質再生水
 └─→ 剩餘放流水:排入基隆河

好氧池硝化液 ─────────→ 回流至缺氧池
膜濾池剩餘污泥 ─────────→ 污泥處理系統

各處理單元功能

單元主要處理功能
進流抽水站及抽水泵浦收集並揚升污水,使污水能依序流經後續處理單元。
機械式粗攔污柵截除布條、塑膠、樹枝等較大型雜物,保護抽水設備及後續設施。
機械式細攔污柵去除較小型固體雜物,降低管線及處理設備堵塞風險。
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第 二 題25 分

請說明焚化爐的處理技術,如何提升熱能回收(發電)、廢氣淨化及灰渣的無害化與資源化。

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核心觀念

本題考查焚化處理的「能量回收、空氣污染防制、灰渣管理」整體設計。作答須說明如何提高能源利用效率、控制燃燒及排氣污染物,並將底渣與飛灰分流處理,兼顧無害化及資源化。

法規依據以命題當年(民國 114 年)法規為準,可提及《廢棄物清理法》、《一般廢棄物回收清除處理辦法》、《廢棄物焚化爐空氣污染物排放標準》及《垃圾焚化廠焚化底渣再利用管理方式》。

解題方法

依「熱能回收 → 廢氣淨化 → 灰渣處理」三個流程作答。每一部分均交代主要設備、改善方式及其作用,並指出底渣與飛灰性質不同,應分開收集與處理。

一、提升熱能回收與發電

垃圾燃燒產生的高溫煙氣通過廢熱鍋爐,使鍋爐水吸熱產生蒸汽,再以蒸汽輪機帶動發電機發電。可由下列方式提升回收效益:

  1. 穩定燃燒與進料品質:混合垃圾、均勻進料,並維持適當燃燒空氣供應及爐溫,讓燃燒穩定、減少未完全燃燒及熱能波動。
  2. 改善鍋爐熱交換:定期清灰、除垢,避免受熱面積灰或結渣,維持煙氣與鍋爐水間的熱傳效率;適度降低鍋爐排煙溫度,但須避免低溫腐蝕。
  3. 提高蒸汽利用效率:維持適當蒸汽壓力與溫度,改善汽輪機及發電機效率,降低廠內用電與輸配電損失。
  4. 回收低品位熱能:依供熱需求,利用汽輪機抽汽供廠內熱水、乾燥或區域供熱,採熱電共生,提高整體能源利用率。

熱能回收的基本關係可表示為:

Q回收≈m煙氣cp(T入口−T出口)Q_{\text{回收}} \approx m_{\text{煙氣}} c_p (T_{\text{入口}}-T_{\text{出口}})

提高熱回收量,須增加有效吸熱並避免不必要的熱損失;實際發電量還會受到垃圾熱值、設備效率及廠內耗電影響。

二、提升廢氣淨化

廢氣防制須依污染物特性配置多段設備,並以穩定燃燒減少污染物生成,再於後端去除污染物。

  1. 抑制污染物生成:維持良好燃燒條件、充分混合及適當停留時間,降低一氧化碳、未燃碳氫化合物及戴奧辛生成;控制燃燒區氧氣與溫度,避免局部不完全燃燒。
  2. 去除粒狀物及重金屬:以袋濾式集塵器捕集飛灰與附著於粒子的重金屬。維持濾袋完整、壓差正常及清灰設備良好,避免破袋造成排放升高。
  3. 去除酸性氣體:以半乾式洗煙塔噴入消石灰等鹼性吸收劑,或採濕式洗滌,去除氯化氫、硫氧化物等酸性氣體;控制藥劑量、噴霧狀況與反應時間。
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第 三 題20 分

試定義 VOCs,並說明以「氧化法」削減 VOCs 之原理及其控制技術方法。

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核心觀念

本題考查兩部分:一是依命題年度法規界定揮發性有機物(VOCs);二是說明以氧化方式破壞 VOCs 的反應原理與設備類型。

以民國 114 年法規為準,依《揮發性有機物空氣污染管制及排放標準》,VOCs 指在一大氣壓下,測量所得初始沸點在攝氏 250 度以下的有機化合物空氣污染物總稱,但不包括甲烷、一氧化碳、二氧化碳、二硫化碳、碳酸、碳酸鹽、碳酸銨、氰化物及硫氰化物等化合物。

解題方法:先說反應,再列技術

氧化法的核心是將含 VOCs 廢氣與氧氣充分混合,提供足夠的反應溫度及停留時間,使有機物氧化分解。以一般碳氫化合物表示,完全氧化反應為:

CxHy+(x+y4)O2→xCO2+y2H2O+熱\mathrm{C_xH_y+\left(x+\frac{y}{4}\right)O_2 \rightarrow xCO_2+\frac{y}{2}H_2O+\text{熱}}

若廢氣含氯、硫、氮等元素,氧化後也可能產生氯化氫、硫氧化物、氮氧化物等副產物,須依廢氣成分設置後續處理設備。氧化處理成效主要受溫度、停留時間、混合程度及氧氣供應影響;操作條件不足時,可能造成氧化不完全及副產物生成。

常見氧化控制技術如下:

  1. 熱氧化(熱焚化):將廢氣加熱至足以使 VOCs 氧化的溫度,再於燃燒室中維持適當停留時間及混合狀態。適用範圍廣,但需要燃料維持操作溫度;可設置熱回收設備,利用處理後高溫氣體預熱進氣。
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第 四 題20 分

請說明在土壤污染復育過程中如何兼顧「污染整治」及「自然碳匯」?

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核心觀念

本題考查的是:土壤污染整治除了降低污染風險,也能否透過整治工法與後續土地管理,減少整治過程的溫室氣體排放,並增加或維持土壤及植生的碳儲存。

「自然碳匯」是由森林、土壤、海洋等自然系統吸收並儲存二氧化碳的功能。土壤碳匯主要來自植物光合作用固定的大氣碳,經由根系、枯枝落葉及有機質進入土壤,形成土壤有機碳;碳也會儲存在植物生物量中。

污染整治的首要目標仍是控制污染物暴露與環境風險。依《土壤及地下水污染整治法》的污染調查、管制與整治架構,不能為了增加碳匯而降低整治標準、留下不受控制的污染,或讓污染物進入食物鏈。涉及法規時,以命題當年(民國 114 年)法規為準。

解題方法

可由「污染物特性與風險評估 → 選擇低碳整治策略 → 復育植生與土壤碳 → 監測查證」依序作答。這個架構同時交代整治主軸、可採措施及碳匯管理方式。

一、依污染物與場址條件選擇整治工法

先調查污染物種類、濃度、污染範圍、土壤特性及土地使用情形,再依人體健康與生態暴露風險選擇適當工法。

  • 可生物分解的有機污染物:評估生物整治、植生復育或生物通氣等方法,利用微生物或植物促進污染物降解。若污染濃度過高、會妨礙植生,應先以適當方法降低污染負荷,再進行生物整治及植生復育。
  • 重金屬等不可生物分解污染物:植物萃取可將污染物移入植物體,植物收穫後須妥善管理;植物穩定化則以根系及植被降低污染物移動、揚塵或侵蝕。穩定化主要是控制污染物暴露與遷移,不代表污染物已被分解或移除。
  • 需開挖或高耗能處理的場址:在不影響整治成效與工期的前提下,考量原地處理、土壤再利用、能源效率及運輸距離,以降低施工及處理造成的排放。

二、以植生復育連結污染控制與碳吸存

污染風險受到控制後,可種植適合場址氣候、土壤及污染狀況的植物,以根系固定土壤、減少侵蝕與揚塵,並透過光合作用吸收二氧化碳。枯枝落葉與根系殘體可補充土壤有機質,增加土壤碳儲量。

植種應優先考慮適地、耐受性佳的原生或合宜物種,避免選用可能造成外來種擴散或生態風險的植物。若採用植物萃取,應收穫並檢測植物體,依污染物性質妥善處理或處置;不可任其腐解,使污染物重新回到土壤,或進入牲畜、野生動物及人體食物鏈。

三、以土壤管理維持碳庫並避免污染擴散

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第 五 題10 分

營建工程噪音減量,請列舉三種減量方法予以說明。

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核心觀念

營建工程噪音減量的基本架構,是依噪音從產生到影響居民的順序,分別在音源、傳播途徑、受音者採取防制措施。答題時應列出三種不同層次的方法,並各自說明具體作法。

法規上,《噪音管制法》第 9 條規定,噪音管制區內的營建工程不得超過噪音管制標準;《噪音管制標準》也指出,改善方式可採音源改善、傳播路徑阻隔及受體改善。法規以命題當年(民國 114 年)為準;噪音管制法現行法已修正。

解題方法:由噪音傳遞流程列舉三法

一、音源改善:降低機具本身產生的噪音

選用低噪音施工機具,並定期保養、維修,避免零件鬆動、磨損或設備故障造成額外噪音。作業方式也可配合調整,例如以低噪音工法取代高噪音工法;在可行時,以液壓式設備取代衝擊式設備,或以切割、鑽孔取代破碎作業。施工期間應避免機具空轉,並減少重複敲擊及高噪音作業的持續時間。

二、傳播途徑阻隔:減少噪音由工地傳到周邊

在工地與敏感受音區之間設置隔音屏障、臨時隔音牆或隔音罩,並盡量使屏障靠近噪音源或受音區,以阻斷直達聲。也可將高噪音機具集中設置於遠離住宅、學校、醫院等敏感地點的位置,並利用既有建物或地形遮蔽。

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