115 高普考普通考試 環保行政 環境污染防治技術概要 考古題詳解

核心觀念

一般廢棄物前處理，是在焚化、堆肥、厭氧消化、資源回收或掩埋等後續處理前，先以物理或機械方式調整廢棄物的尺寸、組成、含水狀態或密度，使後續處理更安全、有效且穩定。前處理通常不以徹底分解污染物為目的，重點在「讓廢棄物符合後端處理或資源化需求」。

主要目的包括：

1. 減容與改善運輸、貯存及進料：減少垃圾體積，增加運輸與貯存效率，並使進料較均勻。
2. 調整粒徑與均質化：使物料大小較一致，利於混合、輸送、燃燒或生物處理。
3. 分離回收資源與排除不適宜物：回收金屬、紙、塑膠等物料，並去除大型異物、有害物或不燃物。
4. 改善後續處理效率及產品品質：例如調整焚化進料的熱值與粒徑，或提高堆肥原料的均勻度。
5. 降低處理風險與二次污染：先移除可能損壞設備、造成火災爆炸或污染後端產品的物質。

**法規說明：**本題未要求特定法條；若援引法規，應以命題當年（民國 115 年）法規為準。

解題方法

作答時可依「目的 → 方法原理 → 適用物料或後續處理」的順序說明。方法不宜只列名稱，須交代它改變廢棄物的哪項特性，以及何種情境適用。

前處理方法	原理與功能	常見適用範圍
破碎、剪切或粉碎	以剪切、衝擊或壓碎方式縮小粒徑，增加均勻性與比表面積，利於混合、分選及後續反應	大型垃圾、樹枝、家具、部分可燃垃圾；作為堆肥、厭氧消化、焚化或固體再生燃料（SRF）製備的前置處理。含金屬、石塊等硬質異物較多時，須先分選或採用適當設備，以免損壞機械
壓縮、打包	施加壓力降低體積、提高密度，方便收運、貯存或掩埋	一般混合垃圾的轉運與貯存；紙類、塑膠瓶、金屬罐等可回收物的打包。含大量液體或易腐敗物料，應注意滲出液、異味及衛生問題
篩分	利用篩網按粒徑分離物料	分出細粒有機物與粗粒物、去除砂土或大型異物；適用於混合垃圾、堆肥原料及堆肥成品的粒徑分級。篩分依尺寸分離，不能單靠篩網辨別材質
磁選	利用磁力吸取鐵磁性物質	從混合垃圾、破碎垃圾或焚化前物料中回收鐵、鋼等黑色金屬；不適用於鋁、銅等非鐵金屬

核心觀念

本題考查廢水處理流程中前處理、初級處理與二級處理的分工，以及好氧生物處理所需條件與常見程序。一般流程為：

前處理 → 初級處理 → 二級處理 → 視水質需求進行三級處理或消毒

各單元依污染物性質逐步去除：前處理保護後續設備，初級處理主要去除可沉降或可浮除的固體，二級處理則利用微生物分解或轉化溶解性及細微膠體有機物。

解題方法

依序從「處理流程的功能分工」、「微生物維持活性的條件」及「生物處理技術的反應原理」作答。生物處理技術可按微生物存在型態區分為懸浮生長與附著生長，舉出各一例即可清楚說明差異。

（一）前處理、初級處理及二級處理之主要功能與彼此關係

1. 前處理

前處理位於污水進入主要處理單元之前，主要去除可能造成管線阻塞、設備損壞或操作困難的粗大物質及砂礫，例如垃圾、纖維、砂粒與油脂。常見單元包括：

• 攔污柵或篩網：截留布條、塑膠、木片等粗大漂浮物。
• 沉砂池：去除砂礫等比重大、易磨損泵浦與機械設備的無機顆粒。
• 除油設備：分離浮油、油脂，避免影響後續處理及曝氣。

前處理的重點是保護設備及維持流程順暢，不以大量去除溶解性有機物為主要目的。

2. 初級處理

初級處理主要以物理分離去除污水中的懸浮固體，並部分去除附著於固體上的有機物。常見單元為初級沉澱池，利用重力沉降去除可沉降固體；油脂等可浮物則可經撇除設備移除。

初級處理能降低後續生物處理的固體及有機負荷，但對溶解性有機物的去除能力有限。

3. 二級處理

二級處理主要利用微生物的代謝作用去除污水中的可生物分解有機物，常以生化需氧量（BOD）表示有機污染負荷。好氧處理時，微生物在氧存在下利用有機物進行氧化與合成，並形成生物固體；後續通常以二級沉澱池分離生物固體與處理水。依處理需求，也可進行硝化、脫硝等生物轉化。

**三者關係：**前處理先去除會妨礙設備運轉的物質，初級處理再降低懸浮固體及部分有機負荷，二級處理接續處理前兩階段難以去除的可生物分解有機物。依序處理可減輕後續單元負荷，提升整體處理穩定性。

（二）好氧生物處理的基本需求與操作條件

維持微生物活性與處理效率，須兼顧微生物所需資源、適宜環境及穩定操作：

1. 足夠的溶氧

好氧微生物須有氧才能氧化有機物。曝氣量需足以供應微生物耗氧及水中氧轉移需求；溶氧過低會降低有機物去除效率，並可能造成異味或系統轉為缺氧。曝氣過強則增加能耗，亦可能影響污泥絮體與沉降狀況。

2. 適當的營養比例

核心觀念

旋風集塵器是利用氣流旋轉產生的離心作用，將粒狀污染物從氣體中分離的乾式集塵設備。題目重點在說明其分離機制，並辨認會影響捕集效率的操作與設計條件。

解題方法

含塵氣體由切線方向進入旋風集塵器，形成向下旋轉的外旋流。粒子因密度大於氣體，在旋轉流場中受到離心作用而向器壁移動；粒子撞上壁面後失去動能，沿壁面下滑至集塵斗。氣體接近底部後轉向，形成向上的內旋流，最後由頂部排出。

粒子能否被捕集，取決於其向外移動的能力是否足以抵銷氣流帶動。粒徑與粒子密度愈大，慣性愈大，愈容易移至器壁；氣體黏度愈高，則愈不利於粒子向外移動。旋風集塵器對較大、較重粒子的去除效果較佳，對細微粒子的捕集能力較弱。

可用離心加速度表示旋轉流場的作用強度：

$$a_c = \frac{v_\theta^2}{r}$$

其中 $v_\theta$ 為切向速度，$r$ 為旋轉半徑。切向速度提高或旋轉半徑縮小，離心加速度會增加，有助於粒子分離；但提高氣速也會增加壓力損失，且過高氣速可能造成已捕集粉塵再夾帶。

影響處理效率的重要操作及設計參數

• 入口氣速與切向速度：適度提高可增強離心作用、改善捕集；氣速過高則增加壓降與粉塵再夾帶風險。
• 旋風器直徑：直徑較小時旋轉半徑較小，通常較有利於捕集細粒；但單台處理風量也較小，實務上可採多管式旋風集塵器並聯處理較大風量。
• 入口尺寸與形狀：影響入口速度及流場分布；

核心觀念

本題考查有機污染土壤的整治技術分類，以及各技術如何使污染物移除、分解或降低危害。作答時可先按「原位／異位」整理，再按主要作用原理說明：

• 原位整治：污染土壤留在原處處理，常見有土壤氣體抽除、生物復育、化學氧化及原位熱處理。
• 異位整治：先開挖或抽出土壤，再於場內或場外處理，常見有生物處理、土壤洗淨、溶劑萃取、熱脫附及焚化。
• 技術的效果可分為污染物轉移分離與破壞分解。例如土壤氣體抽除、土壤洗淨主要將污染物移出土壤；生物復育、化學氧化及焚化則可使污染物分解。移出的污染物仍須收集並妥善處理，避免轉移至空氣或水體。

解題方法

依「技術名稱—處理原理—適用特性」逐項作答，並優先說明有機污染土壤常用的整治方式。選擇技術時，須考量污染物的揮發性、溶解性、可生物分解性，以及土壤質地、含水率、污染深度與地下水位。

主要整治技術與處理原理

一、生物復育

利用微生物的代謝作用，將有機污染物作為能量或碳源分解；也可透過共代謝作用轉化污染物。適用方式包括：

• 原位生物復育：在污染區注入或補充氧氣、營養鹽、水分或電子受體，改善微生物生長及降解條件。
• 生物通氣（bioventing）：向未飽和土層供應低流量空氣，以促進土壤內好氧微生物分解石油類等有機物。
• 異位生物處理：將污染土壤開挖後，採土壤堆置、翻堆或生物反應器等方式控制通氣、溫度及水分，加速降解。
• 植物復育：利用植物吸收、固定或促進根圈微生物降解部分污染物；效果受植物種類、根系深度與污染物性質限制。

生物復育通常耗時較長，且須確保污染物具有生物可分解性，並維持適當的氧氣、營養及環境條件。

二、土壤氣體抽除

在未飽和土層設置抽氣井，以真空抽氣形成地下氣流，使土壤孔隙中的揮發性有機物（VOCs）及部分半揮發性有機物（SVOCs）由土壤顆粒脫附、揮發，再隨氣流抽至地面處理。抽出的氣體可經活性碳吸附或熱氧化等方式處理。

此法主要適用於可揮發且氣體可在土壤中流通的污染物；低滲透性土壤、地下水位以下土層及強吸附性污染物，處理效率較受限制。

三、土壤洗淨與土壤沖洗

• 土壤洗淨（soil washing）：將開挖土壤與水或含添加劑的洗液混合，利用粒徑分離、洗脫與污染物在不同粒徑間的分配差異，使污染物集中於細粒、洗液或污泥中，再分別處理。此法是污染物的分離與濃縮，細粒及洗液仍須後續處理。
• 土壤沖洗（soil flushing）：將水或含界面活性劑等添加物的溶液注入污染區，使污染物溶解、乳化或脫附後隨液體移動，再由抽取井回收處理。

兩法的核心都是將污染物從土壤固相轉移至洗液或濃縮物，並非直接破壞污染物。若回收控制不良，污染物可能向地下水或未污染區域遷移。