107 高普考普通考試 環境工程 廢棄物處理工程概要 考古題詳解

核心觀念

本題考查環境工程中廢棄物與生質物熱化學轉換技術（Thermochemical Conversion Technologies）之分類與比較。核心學理依據為熱化學反應中的「氧氣供應量」與「反應熱力學特性」，主要涉及以下定義與參數：

1. 空氣過剩係數／空氣當量比（Equivalence Ratio, $\lambda$ 或 $ER$）： $\lambda = \frac{(\text{Air}/\text{Fuel})_{\text{actual}}}{(\text{Air}/\text{Fuel})_{\text{stoichiometric}}}$

• 焚化（Incineration）：$\lambda > 1.0$（通常介於 $1.2 \sim 2.0$，富氧/過剩空氣條件，完全氧化反應，強烈放熱）。
• 氣化（Gasification）：$0.2 \le \lambda \le 0.4$（次化學計量／部分氧化條件，提供部分熱量維持還原吸熱反應）。
• 熱裂解（Pyrolysis）：$\lambda = 0$（完全無氧或惰性氣體環境，純吸熱熱裂解反應）。

2. 能量與物質守恆原理：

• 固體有機碳氫化合物在高溫下的鍵結斷裂（裂解）、不完全氧化（還原合成氣）或完全氧化釋放燃燒熱之相變與產物分佈。

解題方法

本題為典型的綜合比較型申論題，評分重點在於考生能否以系統化結構回答各子題（應用原理、技術特色、產物應用、優缺點、未來可行性）。作答架構採用：

1. 各技術個別剖析：分述原理、特色、產物。
2. 系統化綜合比較表：橫向整合三者之操作條件、產物型態與優缺點，利於閱卷委員快速評閱。
3. 未來應用可行性論述：緊扣「資源循環零廢棄」、「高效率能源回收（轉廢為能, WTE）」、「淨零碳排與碳中和（生質能、負碳技術 BECCS）」等現代環工趨勢展開評析。

選項分析

本題為國家考試之申論問答題，無單一選項；針對題目要求評析的三種熱處理技術，逐一進行學理剖析如下：

一、 焚化（Incineration）

1. 應用原理： 廢棄物在高溫（通常為 $850 \sim 1150^\circ\text{C}$）及**過剩空氣（$\lambda = 1.2 \sim 2.0$）**條件下進行完全燃燒氧化反應，將有機質轉化為完全氧化產物： $\text{Organic Matter} + \text{Excess } O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O + SO_x + NO_x + \text{灰份} + \text{熱能}$
2. 技術特色：

• 商業化運轉最成熟、處理容量最大（單廠每日可達數百至數千公噸）。
• 減容效果極佳（體積減少 $85\% \sim 95\%$，重量減少 $70\% \sim 80\%$）。
• 伴隨產生大量煙道氣，需配置高規格之煙道氣洗滌與污染防制設備（APCD）。

3. 產物應用：

• 熱能／蒸汽：推動蒸汽渦輪機發電（一般都市垃圾發電效率約 $15\% \sim 25\%$）。
• 底渣（Bottom Ash）：經重金屬篩分、熟化後作為道路底層或控制性低強度回填材料（CLSM）。
• 飛灰（Fly Ash）：富集重金屬與戴奧辛，屬有害事業廢棄物，須經水泥固化、化學螯合或高溫熔融後掩埋。

二、 熱裂解（Pyrolysis）

1. 應用原理： 在**完全無氧（$\lambda = 0$）**或惰性氣體環境下，利用外加間接熱源加熱有機物（溫度約 $300 \sim 800^\circ\text{C}$），促使大分子有機鏈熱解裂斷為較小分子的三相碳氫化合物（吸熱反應）： $\text{Organic Matter} \xrightarrow{\Delta H > 0 \text{ (無氧)}} \text{裂解氣} (H_2, CH_4, CO, CO_2) + \text{裂解油 (Bio-oil)} + \text{固態碳 (Biochar/Char)}$
2. 技術特色：

• 產物相態（氣、液、固）可藉由升溫速率與滯留時間調控（快裂解產油、慢裂解產炭）。
• 反應無氧介入，大幅抑制戴奧辛（Dioxins）及氮氧化物（$NO_x$）的前驅合成反應。
• 需外部熱源維持吸熱反應，進料前處理要求高（水分 $< 10\%$、顆粒細度要求嚴格）。

3. 產物應用：

• 固態生物炭／碳黑：廢輪胎裂解回收工業碳黑；生質物裂解製成生物炭，用於土壤改良或碳封存（負碳技術）。
• 裂解油（Bio-oil）：經加氫脫氧（HDO）升級後作為柴油替代燃料或石化原料。
• 裂解氣：熱值高，多直接回流作為熱裂解反應器之外加燃燒加熱能源。

三、 氣化（Gasification）

1. 應用原理： 在**次化學計量（欠氧條件，$\lambda = 0.2 \sim 0.4$）**與高溫（$700 \sim 1400^\circ\text{C}$）下，以空氣、純氧、水蒸氣或二氧化碳作為氣化劑，引導部分燃燒提供熱源，驅動一系列吸熱還原反應，生成富含可燃氣體的合成氣（Syngas）：

• 部分燃燒反應（放熱）：$C + \frac{1}{2}O_2 \rightarrow CO$
• 水煤氣反應（吸熱）：$C + H_2O \rightleftharpoons CO + H_2$
• 伯杜阿反應（Boudouard reaction，吸熱）：$C + CO_2 \rightleftharpoons 2CO$
• 水煤氣轉移反應（WGS）：$CO + H_2O \rightleftharpoons CO_2 + H_2$

核心觀念

本題評量都市固體廢棄物（MSW）之「採樣標準作業程序」與「三成分／物理組成」之基本量測與計算能力。涉及的核心觀念與定義如下：

1. 廢棄物採樣與物理組成檢驗規範： 依據命題當年（民國 107 年）行政院環境保護署（現已改制為環境部）公告之標準檢驗方法（如《一般廢棄物（垃圾）採樣方法 NIEA R119》、《一般廢棄物（垃圾）物理組成檢驗方法 NIEA R102》），垃圾具高度異質性，採樣必須確保樣品之「母體代表性」，並透過「圓錐四分法」進行具統計代表性之減量縮分；實驗室分析則依人工手選法進行分類並測定三成分（水分、可燃分、灰分）。
2. 濕基物理組成（Wet-basis Composition, $C_{w,i}$）： 以採樣進場時的垃圾總重量（含水分）為基準，第 $i$ 種物理成分濕重佔總垃圾濕重之百分比： $C_{w,i} = \frac{W_i}{W_{\text{total}}} \times 100\%$ 其中 $W_i$ 為第 $i$ 項成分之濕重，$W_{\text{total}} = \sum W_i$ 為全體垃圾總濕重。
3. 乾基物理組成（Dry-basis Composition, $C_{d,i}$）： 將垃圾所含水分完全扣除後，以絕乾總重量為基準，第 $i$ 種物理成分乾重佔總垃圾乾重之百分比： $D_i = W_i \times (1 - M_i)$ $C_{d,i} = \frac{D_i}{D_{\text{total}}} \times 100\%$ 其中 $M_i$ 為該成分之含水率（小數表示），$D_i$ 為乾重，$D_{\text{total}} = \sum D_i$ 為全體垃圾總乾重。
4. 全體垃圾含水率（Total Moisture Content, $M$）： 全體垃圾所含總水分重量佔全體垃圾總濕重之百分比： $M = \frac{w_{\text{total}}}{W_{\text{total}}} \times 100\% = \frac{\sum (W_i \times M_i)}{W_{\text{total}}} \times 100\%$

解題方法

(一) 垃圾採樣及組成分析工作說明

採樣與物理組成分析主要依標準檢驗方法分成以下兩階段作業：

1. 現場採樣與縮分作業（Sampling and Reduction）：

• 採樣點選擇與批次代表性：依調查目的選定行政區別（如商業區、住宅區、文教區）、季節性及收集路線，於清運垃圾車進廠（場）傾卸或垃圾貯坑時進行隨機取樣，避免因重力沉降或單點採樣造成粒徑偏誤。
• 混勻與圓錐四分法（Quartering Method）縮分：

1. 將初步收集之初級垃圾樣品（通常為數百公斤至一公噸）傾倒於潔淨、平整之不透水鋪面（如防厚塑膠布或鋼板）。
2. 人工翻拌均勻後堆成圓錐狀，隨後將錐頂壓平為圓盤狀。
3. 沿正交直徑畫十字均分為四等分，捨去對角之兩等分，保留另外相對之兩等分。
4. 重複進行均勻混合與四分法縮分，直至樣品量縮減至實驗室代表性樣品量（通常約 $50 \sim 100\text{ kg}$）。

• 封裝與運送：採樣完成後立即裝入厚塑膠袋密封，標明採樣地點、時間、車號及樣品重量，防止運送途中水分散失與變質，並迅速送至分析實驗室。

2. 實驗室物理組成分析（Physical Composition Analysis）：

• 樣品總重測定：送抵實驗室後，立即以磅秤稱量樣品全量濕重（$W_{\text{total}}$），核對運送過程是否有水分流失。
• 破袋與人工分類：將樣品倒在分選工作檯上，以人工逐一將各組成分分選至不同容器中。主要依物理性狀分為：
• 可燃物：廚餘類、紙類、塑膠類、纖維布類、皮革橡膠類、木竹落葉類等。
• 不燃物：玻璃類、金屬類、砂石陶瓷類等。
• 各組成分濕重秤量：分別稱取各分類物之濕重 $W_i$，加總後檢核與樣品總重之誤差（質量平衡誤差宜小於 $\pm 2\%$），計算濕基百分比。
• 水分測定與乾基組成換算：
• 將各分類項目均勻取樣，依需要粉碎破碎後，置於 $105 \pm 5^\circ\text{C}$ 之烘箱中烘乾至恆重（通常 24 小時），測定其水分重及乾燥重量。
• 換算各類別之乾基物理組成與全體垃圾之整體含水率。

(二) 濕基與乾基物理組成比例計算

步驟 1：計算總濕重 $W_{\text{total}}$ $W_{\text{total}} = 5 + 4.5 + 4 + 0.5 + 0.45 + 0.85 + 2.4 + 1.6 + 0.7 = 20.00\text{ kg}$

步驟 2：計算各物理組成之水分重 $w_i$ 與乾重 $D_i$

• 廚餘：$w = 5 \times 0.65 = 3.250\text{ kg}$；$D = 5 - 3.250 = 1.750\text{ kg}$
• 紙類：$w = 4.5 \times 0.06 = 0.270\text{ kg}$；$D = 4.5 - 0.270 = 4.230\text{ kg}$
• 塑膠：$w = 4 \times 0.02 = 0.080\text{ kg}$；$D = 4 - 0.080 = 3.920\text{ kg}$
• 纖維布類：$w = 0.5 \times 0.15 = 0.075\text{ kg}$；$D = 0.5 - 0.075 = 0.425\text{ kg}$
• 皮革橡膠類：$w = 0.45 \times 0.04 = 0.018\text{ kg}$；$D = 0.45 - 0.018 = 0.432\text{ kg}$
• 木竹落葉類：$w = 0.85 \times 0.50 = 0.425\text{ kg}$；$D = 0.85 - 0.425 = 0.425\text{ kg}$
• 玻璃類：$w = 2.4 \times 0.02 = 0.048\text{ kg}$；$D = 2.4 - 0.048 = 2.352\text{ kg}$
• 金屬類：$w = 1.6 \times 0.02 = 0.032\text{ kg}$；

核心觀念

本題評量廢棄物收集清運系統（Waste Collection and Transport System）的規劃與營運管理能力。在都市固體廢棄物（MSW）管理中，收集與清運成本通常佔總清理營運預算之 $50\% \sim 70\%$，是決定廢棄物管理體系經濟效益最關鍵的環節。

本題依據環境工程學（Tchobanoglous 及 Peavy 之固體廢棄物工程原理）與實務規範，核心觀念包含：

1. 收集清運影響因素：涵蓋「人、機、法、環」系統性變因，如垃圾產生源特性、清運器具規範、路線規劃邏輯及法規時段限制。
2. 作業時間分析模型（Time-Motion Study）：基於清運工時分解公式，將總清運時間拆解為裝載時間（Pick-up time）、載運時間（Haul time）、場內處置時間（At-site time）與離線輔助時間（Off-route time）。
3. 轉運工程經濟與型式：依據「臨界經濟距離」（Break-even haul distance）原理，評估轉運站之設置必要性，並掌握直接卸載式（Direct-discharge）、貯留卸載式（Storage-discharge）及複合式系統之工程特徵與操作限制。

解題方法

1. 第 (一) 小題（5 分）： 採「系統工程構面法」切入，從「垃圾產出特性」、「收運路線與作業方式」、「機具車輛規格」、「作業時程與法規」、「民眾配合度」等面向歸納出 5 項具代表性之關鍵因素，每項輔以具體工程說明，避免僅列標題而缺乏內涵。

2. 第 (二) 小題（5 分）： 引入標準工時分析公式： $T = P + h + s + W$ 將總清運時間明確劃分為四大工程項目，並逐項界定其起訖時間點與包含之作業細部動作（如容器推移、短程移動、排隊過磅、車輛日常檢修等）。

3. 第 (三) 小題（10 分）：

• 目的（4 分）：從運輸經濟學（規模經濟降低噸-公里成本）、環境衝擊（市區降噪減碳減廢氣）、收集車輛作業稼動率提升等角度深入闡述。
• 種類與特性（6 分）：依卸載與貯留機制將轉運站分為「直接卸料式」、「貯留卸料式」與「複合式」，依序對比其工程配置（如高低落差重力傾卸）、設備需求、緩衝容量及二次污染防制特性。

選項分析

本題為申論題，非選擇題。各小題配分比重與閱卷評分要點分析如下：

• 第 (一) 小題（5 分）：評分重點在於是否具備系統觀點。若僅寫「車輛大小、塞車」等片面答案，難以取得滿分；必須條列出清運模式、路網特性、車輛效能等專業構面。
• 第 (二) 小題（5 分）：評分重點在於項目界定的嚴謹性與完整性。考生最常漏答「離線／非生產性時間（Off-route time）」或將「裝載時間」誤認為僅包含「丟垃圾入斗的瞬間」，忽略容器就位與站間短程移動。
• 第 (三) 小題（10 分）：配分最高，為本題勝負關鍵。「設置目的」必須點出關鍵之「臨界運距（Break-even distance）」概念；「種類與特性」若僅以規模（大、中、小型）區分得分較低，必須以「物流裝卸機制（直接式 vs. 貯存式）」為分類骨幹，輔以壓實／非壓實之技術特點說明。

解題技巧

1. 記憶口訣與公式化表達：

• 清運時間四大項目記法：「裝、運、場、離」（裝載、運送、場內、離線）。在試卷上直接寫出 $T = P + h + s + W$，能向閱卷委員展現扎實的工程理論背景。

2. 引用關鍵工程參數與判準：

• 論述轉運站設置目的時，帶出「單程運距超過 $15 \sim 25\text{ km}$（或單程行車時間超過 $30 \sim 45\text{ min}$）」之經驗門檻，顯示考生具備實務規劃深度。

3. 對比表呈現結構美感：

• 轉運站種類採條列或表格化方式，精準對照「緩衝能力」、「佔地規模」、「設備成本」與「異味防制難度」，版面層次分明易奪高分。

【答案】

(一) 影響垃圾收集清運效率之主要因素

垃圾收集清運效率（通常以每人每日清運量、每車次清運噸數或單位質量清運成本表示）受下列主要因素影響：

1. 收集方式與清運頻率：

• 收集型態包括「沿線定點清運（垃圾不落地）」、「定時定點專車清運」或「門前裝卸（子母車集中點）」。定點收集與集中式子母車裝載效率高；沿街挨家挨戶收集停等次數多，效率最低。
• 清運頻率（如每週清運 3 次、5 次或每日清運）直接影響單次清運量與路線滿載率。

2. 清運路線與交通路網特性：

• 清運路徑是否依運籌學（Operations Research）最佳化規劃，避開尖峰交通壅塞路段、單行道限制、死巷（袋地）及陡坡；路網密集度與交通號誌停等頻率均直接左右行車速度。

3. 收集車輛之規格與妥善率：

• 車輛容積、裝載機構形式（後裝式、側裝式或自動抓斗）、垃圾壓縮比（壓縮車可達 $1:2 \sim 1:4$ 減容效果）及車輛動力性能，決定單趟裝載噸位與故障延誤機率。

4. 垃圾產出特性與盛裝容器標準化：

• 廢棄物之密度、含水率、垃圾包體積與分類落實程度。採用專用標準垃圾袋或統一規格垃圾子車，能大幅縮短裝卸就位時間。

5. 人力配置與勞動熟練度：

核心觀念

本題評量**衛生掩埋場內部生化穩定歷程（Landfill Stabilization Process）**之微觀機制與巨觀環境因子變化，為環工類科（廢棄物處理工程）每年必出的核心經典理論題。其核心原理與定義如下：

1. 生化穩定五階段模型：依據 Tchobanoglous 經典掩埋生化反應理論，固體廢棄物於掩埋封閉後，隨環境氧化還原電位（ORP）與微生物菌群演替，歷經五個反應階段：

• 第一階段：好氧階段（Initial Aerobic Phase）
• 第二階段：過渡階段（Transition Phase）
• 第三階段：酸化階段（Acid Formation Phase）
• 第四階段：甲烷發酵階段（Methane Fermentation Phase）
• 第五階段：成熟穩定階段（Maturation / Stabilization Phase）

2. 電子受體轉移與微生物演替：

• 電子受體：$O_2 \rightarrow NO_3^- / SO_4^{2-} \rightarrow CO_2$。
• 菌群消長：好氧菌 $\rightarrow$ 兼性厭氧水解產酸菌 $\rightarrow$ 專性厭氧產甲烷菌（Methanogens）。

3. 滲出水（Leachate）水質指標關聯：

• 揮發性有機酸（VFAs）的蓄積與消耗，主導了 $\text{pH}$、$\text{BOD}_5$、$\text{COD}$ 以及生化分解指標比值（$\text{BOD}_5/\text{COD}$）的消長。
• 酸鹼度（$\text{pH}$）與還原態硫離子（$S^{2-}$）直接控制重金屬之溶出、錯合與沉澱平衡。
• 厭氧環境缺乏硝化作用，導致氨氮（$NH_4^+-N$）長期累積不退。

4. 掩埋氣體（Landfill Gas, LFG）成分演變：

• 氣體主成分隨生化階段動態置換：空隙殘留之空氣（$N_2$、$O_2$） $\rightarrow$ 酸化期高濃度二氧化碳（$CO_2$）與微量氫氣（$H_2$） $\rightarrow$ 典型穩態掩埋氣體（約 $50\% \sim 60\% \ CH_4$ 與 $40\% \sim 50\% \ CO_2$）。

解題方法

本題屬因果推論型申論題，評分標準在於「能否精準界定各階段名稱」與「能否以生物化學反應機構，清楚合理解釋氣、液成分變化的因果關係」。

切入點與編排架構建議如下：

1. 縱軸推進：依時間序列條列五大生化階段。
2. 三位一體深入解析：每一階段皆嚴格切分為「生化反應機制」、「廢氣成分變動成因」、「滲出水成分變動成因」三個維度作答。
3. 關鍵化學式補充：於酸化與產甲烷階段帶出關鍵生化反應式（如乙酸裂解與二氧化碳還原），凸顯考生扎實的專業底子。
4. 統整綜效對照：最後附上特徵水質與氣體組成彙整表，方便閱卷委員快速確認關鍵字與數據量級。

選項分析

本題為非選擇題（申論題），無選項可供拆解。考生作答時應特別注意題目的兩大核心提問：

1. 各生化反應階段界定：若僅寫好氧、厭氧兩段，分數通常僅能拿基本分；必須完整論述五個階段方能獲得高分。
2. 氣液成分動態與成因連結：切忌只背誦「第幾階段 $\text{pH}$ 多少、氣體有哪些」，必須寫出「為什麼」（如：重金屬為什麼在第三階段最高、第四階段驟降？因為 $\text{pH}$ 升高且形成金屬硫化物沉澱）。

解題技巧

1. 記憶口訣：「好、過、酸、甲、成」（好氧 $\rightarrow$ 過渡 $\rightarrow$ 酸化 $\rightarrow$ 甲烷化 $\rightarrow$ 成熟）。
2. 氣體成分速記關鍵：

• $O_2$ 最先耗盡歸零。
• $N_2$ 在前兩階段被快速排出而劇降。
• $CO_2$ 在第三階段（酸化期）比例達到歷史峰值（最高可達 $70\% \sim 80\%$）。
• $CH_4$ 在第四階段（產甲烷期）才成為優勢，穩態時 $CH_4 : CO_2 \approx 55\% : 45\%$。

3. 滲出水關鍵特徵速記：

• 酸化期：$\text{pH}$ 谷底（約 $5 \sim 6$）、$\text{BOD}_5$ 與 $\text{COD}$ 頂峰、$\text{BOD}_5/\text{COD} > 0.5$（易生物分解性高）、重金屬溶出濃度最高。
• 甲烷期：$\text{pH}$ 回升至弱鹼性（約 $7.5 \sim 8.5$）、$\text{BOD}_5/\text{COD} < 0.1$（殘留難分解之腐植質）、重金屬沉澱、氨氮（$NH_4^+-N$）持續偏高。

4. 考場答題時間配置：本題配分通常為 20～25 分，答題應在 20～25 分鐘內完成，版面約 1.5 至 2 頁，各階段條列清楚，層次分明。

【答案】

廢棄物於衛生掩埋場掩埋後，歷經微生物分解、水分入滲溶解及氧化還原條件之改變，通常可劃分為五個不同的生化穩定階段，各階段反應、廢氣及滲出水成分變動之成因說明如下：

一、第一階段：好氧階段（Initial Aerobic Phase）

1. 生化反應機制：

• 掩埋初期，垃圾孔隙內飽含空氣。好氧性微生物利用殘留之氧氣作為最終電子受體，快速氧化分解廢棄物中之易生物分解有機物（如單醣、可溶性澱粉等）。
• 反應通式：$\text{有機物} + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O + \text{生物膠體} + \text{熱量}$。

2. 廢氣成分變動成因：

• 氧氣（$O_2$）急劇下降：好氧呼吸作用劇烈消耗空氣中的氧氣。
• 二氧化碳（$CO_2$）迅速上升：好氧異化代謝之直接產物。
• 氮氣（$N_2$）比例偏高：以原殘留空氣中之惰性成分存在，此時氣體仍以 $N_2$ 為大宗。

3. 滲出水成分變動成因：

• 主要是廢棄物本身原始含水受重力壓密擠出，以及初期雨水淋洗作用。
• 水質呈中性或微酸性，有機物（$\text{COD}$、$\text{BOD}_5$）濃度較低，主要溶解出垃圾表面的可溶性無機鹽類（如 $\text{Cl}^-$、$\text{SO}_4^{2-}$）。

二、第二階段：過渡階段（Transition Phase）

1. 生化反應機制：

• 殘留氧氣被完全耗盡，系統轉為缺氧（Anoxic）及微厭氧環境。
• 微生物群落由好氧菌轉變為兼性厭氧菌，硝酸鹽（$NO_3^-$）及硫酸鹽（$SO_4^{2-}$）開始作為替代電子受體進行還原反應。

2. 廢氣成分變動成因：

• $O_2$ 降至趨近於零；隨著後續反應氣體大量產生，$N_2$ 逐漸被稀釋排擠。

核心觀念

本題考查廢棄物物理與化學基本性質分析（Waste Characterization），為《廢棄物處理工程》中最核心的基礎計算與設計依據。考點涵蓋：

1. 三成分分析（Proximate Analysis）：水分（Moisture）、可燃分（Combustibles，含揮發分與固定碳）、灰分（Ash）之質量百分比平衡與燃燒可行性界限。
2. 元素分析（Ultimate Analysis）：碳（$\text{C}$）、氫（$\text{H}$）、氧（$\text{O}$）、氮（$\text{N}$）、硫（$\text{S}$）、氯（$\text{Cl}$）等元素組成，連結化學計量、發熱量估算與空氣污染物預測。
3. 單位容積重（Specific Weight / Bulk Density）：廢棄物在鬆散或壓密狀態下單位體積之質量，影響儲運、清運與掩埋容積設計。
4. 低位發熱量（Lower Heating Value, $\text{LHV}$）：淨熱值（扣除水分汽化潛熱），為燃燒爐熱負荷平衡、耐火材料選用及廢熱發電效益之實際依據。

解題方法

本題為標準申論型名詞解釋題（每子題 5 分，共 20 分）。答題切入架構應嚴格遵守「定義／原理（約 2～3 分）」與「工程應用意義（約 2～3 分）」雙核心架構，缺一不可：

1. 定義部分：給出明確物理意義、分析方法、組成項、計算公式（若有）與單位。
2. 應用意義部分：針對清運收集、前處理、焚化熱工設計、空氣污染控制、生物處理（堆肥）及最終掩埋處置等各處理單元，具體列舉其工程指標與參數影響。

選項分析

本題為非選擇題型之申論名詞解釋題，無選項分析。各小題權重均等，關鍵在於命中閱卷委員之給分關鍵字（如：坦納三角形、化學計量空氣量、壓縮比、水汽化潛熱等）。

解題技巧與常見陷阱

1. 名詞混淆陷阱：

• 煤炭工業之「工業分析（Proximate Analysis）」一般包含水分、揮發分、固定碳、灰分（四項）；但在廢棄物工程實務中，通常將「揮發分」與「固定碳」合併統稱為「可燃分」，因而約定俗成稱為「三成分分析」（水分 $+$ 可燃分 $+$ 灰分 $= 100\%$）。作答時應同時點出這兩者的對應關係，展現專業深度。
• 高位發熱量（$\text{HHV}$）與低位發熱量（$\text{LHV}$）的轉換：汽化潛熱需扣除「廢棄物自體水分」與「氫元素燃燒生成之水分」（$1 \text{ kg}$ 的 $\text{H}$ 燃燒生成 $9 \text{ kg}$ 的 $\text{H}_2\text{O}$）。

2. 應用意義記憶口訣：

• 三成分 $\rightarrow$ 看「自持燃燒」（坦納三角形）。
• 元素分析 $\rightarrow$ 算「燃燒風量」與「空污產量（$\text{SO}_x, \text{NO}_x, \text{HCl}$）」。
• 容積重 $\rightarrow$ 算「車輛／貯坑／掩埋場體積」。
• 低位發熱量 $\rightarrow$ 算「爐體熱負荷與發電量」。

【答案】

(一) 三成分分析（Proximate analysis）

1. 定義說明： 三成分分析為測定廢棄物基本物理與化學組成的快速熱裂解定量法。將原廢棄物樣品在特定溫度條件下依序烘乾、加熱裂解與灼燒，求得三大成分之質量百分比（三者總和為 $100\%$）：

• 水分（Moisture, $W$）：樣品於 $105 \pm 5^\circ\text{C}$ 下烘乾至恆重所減失之重量百分比。
• 可燃分（Combustibles, $V$）：烘乾後之樣品在隔絕空氣下加熱（約 $600\sim 800^\circ\text{C}$ 揮發分釋出），再於通空氣下加熱燃燒完全，減失之有機物質重量百分比（由揮發分與固定碳組成）。
• 灰分（Ash, $A$）：完全燃燒後殘留之不可燃無機物重量百分比。

2. 應用意義：

• 焚化可行性判定（坦納三角形，Tanner Diagram）：用以評估廢棄物是否具備自持燃燒（Self-sustaining Combustion）能力（常態標準為：$W < 50\%$、$A < 30\%$、$V > 25\%$）。若水分過高，則需輔助燃料。
• 焚化爐操作與產渣評估：由灰分含量可直接推估焚化底渣（Bottom Ash）產生量，據以設計出灰設備與後續再利用／掩埋容量。
• 生物處理與堆肥評估：水分為好氧堆肥微生物生長之關鍵因子（最適含水率約 $50\%\sim 60\%$），三成分分析可作為進料調配之依據。