107 高普考普通考試 環境工程 空氣污染與噪音控制技術概要 考古題詳解

核心觀念

本題旨在測驗考生對於揮發性有機物（VOCs）防制技術中「吸附法（Adsorption）」之工程原理、操作特性及現場實務限制的掌握程度。

1. 基本原理：固定床活性碳吸附主要利用活性碳的高比表面積（約 $500 \sim 1500 \text{ m}^2/\text{g}$）與發達微孔結構，藉由凡得瓦力（Van der Waals force）產生「物理吸附」，將廢氣中的氣態 VOC 分子截留於固體表面。
2. 操作特性：廢氣通過填充床層時，吸附質在碳床內形成「質量傳送區（Mass Transfer Zone, MTZ）」。隨時間推移，當床層出口濃度達到排放管制標準或預設限值時，即稱為達到「穿透點（Breakthrough Point）」，此時必須切換床層並進行脫附再生或更換新碳。
3. 適用範疇：依環工實務設計，吸附法最常應用於「常溫、低至中濃度（通常 $< 1000 \sim 2000 \text{ ppmv}$）、中至大風量」之 VOCs 廢氣流場。

解題方法

本題為典型的申論比較題，切入點應涵蓋「技術效能」、「經濟與資源回收」、「進氣物性限制（環境條件）」與「操作安全」四大工程維度，具體鋪陳方式如下：

• 架構完整性：先精準定義固定床吸附特性，再以並列點列舉優缺點，每一點均先給出「工程關鍵名詞」作為標題，再緊接 1～2 句學理解釋。
• 針對性論述：分析缺點時，必須點出環境工程現場最常見的痛點（如：水氣競爭吸附、酮類催化放熱自燃、微孔阻塞），方能展現深厚的專業度。

選項分析

本題為非選擇題（申論計算／問答題），無選擇題選項；答題時之得分關鍵在於評審標準所著重的「技術構面完整性」：

• 優點構面：若僅回答「去除率高」分數有限，必須點出「高去除率適用的濃度區間（低濃度）」、「常溫操作無額外燃油消耗」、「具溶劑回收價值」及「操作維護成熟」等要點。
• 缺點構面：若僅答「碳要更換」，缺乏技術層次；必須明確指出「高濕度（相對濕度 $\text{RH} > 50\%\sim 60\%$）競爭吸附」、「高沸點與粒狀物導致微孔不可逆阻塞（中毒）」、「高壓降能耗」以及「自燃風險（如 MEK 等酮類反應放熱）」等具體工況限制。

解題技巧

1. 考場記憶口訣：

• 優點記「效、收、低、熟」：高效率（尤其低濃度）、溶劑回收、低能耗（相對於燃燒）、技術成熟。
• 缺點記「濕、熱、塞、燃、壓」：水氣（濕）競爭、高熱脫附、微孔阻塞、熱點自燃、床層壓降。

2. 常見失分陷阱：

• 誤以為活性碳適用於「高濃度」VOCs：高濃度廢氣易導致吸附床瞬間飽和且急遽放熱，實務上高濃度首選為蓄熱式焚化（RTO）或直接冷凝。

核心觀念

濕式洗滌器（Wet Scrubber）係利用洗滌液（通常為水，或添加化學吸收劑之液體）與含塵氣流充分接觸，藉由慣性衝撞（Inertial Impaction）、阻截（Interception）、布朗擴散（Diffusion）​及增濕凝結（Condensation）​等物理機制，使粒狀物附著於液滴或液膜上，將微粒由氣相轉移至液相，最後經除霧器（Demister）進行氣液分離以達成淨化目的。

在空氣污染防制實務與國家考試中，評估各類集塵設備（機械式、袋濾式、靜電式、濕式）之優缺點，核心考點在於​「製程排氣特性適應性」、「多重污染物協同去除能力」、「動力耗能（壓降）」​以及​「跨介質二次污染轉移（廢水與污泥）」​四個維度的綜合比較。

解題方法

本題為典型之技術申論題，作答時切忌零散口語化條列，應從「操作特性」、「物性適應性」、「經濟與能耗」、「環境與維護」四個技術構面切入，層次分明地論述優點與缺點：

一、優點（Advantages）

1. 具氣、粒協同去除能力（同時去除酸氣與粉塵）： 洗滌液除捕集粉塵外，可同時作為吸收劑（如加鹼液中和），兼具吸收氣狀污染物（如 $\text{SO}_x$、$\text{HCl}$、$\text{HF}$）之功能，達到「一機雙效」之效果。
2. 適用於高溫、高濕及具腐蝕性廢氣： 高溫廢氣進入洗滌器可迅速降溫（淬冷效應），無須額外冷卻設施，且不會像袋濾式集塵器發生濾袋受熱裂解、高濕糊袋（Blinding）或火花燒損之問題。
3. 消除易燃與易爆粉塵之危險性： 洗滌液可消除靜電積累與火花，大幅抑制粉塵爆炸（Dust Explosion）及燃燒風險，極適合處理如鋁、鎂等活性金屬粉塵或有機可燃粉塵。
4. 設備初期投資成本與佔地相對較小： 相較於大型靜電集塵器（ESP）或濾袋集塵室（Baghouse），濕式洗滌系統（如噴霧塔、旋風洗滌器）之主體結構較為緊湊，初始購置與佔地空間需求較低。
5. 高效洗滌器對微細粒徑處理效率佳： 文氏管洗滌器（Venturi Scrubber）透過氣液高相對速度撕裂液滴，能有效捕集亞微米級（Submicron, $d_p < 1\,\mu\text{m}$）之微細粉塵。
6. 無乾式灰斗卸灰二次揚塵之困擾： 捕集之粒狀物直接進入液相懸浮排出，避免了乾式集塵設備在振動清灰、重力落灰及運輸過程中的二次飛揚污染。

二、缺點（Disadvantages）

1. 跨介質二次污染嚴重（衍生廢水與污泥處理問題）： 粉塵由空氣相轉移至水相，產生高濃度懸浮固體（SS）及可能含溶解鹽或重金屬之洗滌廢水，必須額外增設廢水處理設施（沉澱池、中和槽、污泥脫水機），增加衍生基建與營運費用。
2. 高壓降帶來昂貴的操作動力費用： 欲達到極高的微細粉塵去除率（特別是文氏管洗滌器），喉部氣速需達 $60 \sim 120\,\text{m/s}$，系統壓降 $\Delta P$ 可高達 $50 \sim 150\,\text{cm-H}_2\text{O}$ 以上，導致引風機耗電量巨大，長期操作電費高昂。
3. 腐蝕與材質耐久性問題： 當廢氣中含有酸性成分或化學鹽類時，循環洗滌液呈酸性，會對塔體、內部充填材、循環泵浦、管線及下游風機葉輪造成嚴重化學腐蝕，設備需採用高價之抗腐蝕材質（如 FRP、鈦合金、316L 不鏽鋼或襯膠）。
4. 易發生結垢、磨耗與噴嘴堵塞（Scaling, Abrasion & Clogging）： 含固體微粒之循環液易磨損管壁與噴嘴；

核心觀念

本題旨在測驗考生對於我國《噪音管制法》子法——《噪音管制標準》​中，針對不同噪音發生源之特性所制訂之「音源評定方法」與「監測評定指標」的熟稔程度。

法規依據說明：本題解題以命題當年（民國 107 年）有效之《噪音管制標準》為準。現行《噪音管制標準》後續雖經部分條文修正，但營建工程以均能音量與最大音量併行評定、擴音設施區分固定性與移動性分別以均能音量或最大音量評定之核心法規架構維持不變。

本題涉及之重要名詞定義與物理量公式如下：

1. 均能音量（Equivalent Continuous Sound Level, $L_{\mathrm{eq}}$）： 指在特定測定時間 $T$ 內所測得各音量之能量平均值，單位為分貝（$\mathrm{dB(A)}$）。其數學定義式為： $L_{\mathrm{eq}} = 10 \log_{10} \left( \frac{1}{T} \int_0^T 10^{\frac{L(t)}{10}} dt \right)$ 式中 $L(t)$ 為時間 $t$ 之瞬時 A 權衡音壓位準。
2. 最大音量（Maximum Sound Level, $L_{\max}$）： 指在特定測定時間內，使用噪音計動態特性「快（Fast）」或法規指定檔位所測得之最高音量瞬時值，單位為 $\mathrm{dB(A)}$。
3. 背景音量（Background Noise Level, $L_{\mathrm{bg}}$）： 除欲測定音源以外之聲音音量。當欲測音源音量（複合音量 $L_{\mathrm{total}}$）與背景音量之差值 $\Delta L = L_{\mathrm{total}} - L_{\mathrm{bg}}$ 介於 $3 \sim 9\ \mathrm{dB(A)}$ 時，須進行背景音量扣除修正： $L = 10 \log_{10} \left( 10^{\frac{L_{\mathrm{total}}}{10}} - 10^{\frac{L_{\mathrm{bg}}}{10}} \right)$ 若差值 $\Delta L \ge 10\ \mathrm{dB(A)}$ 則不予修正；若 $\Delta L < 3\ \mathrm{dB(A)}$ 則背景音量過高，測定值不得作為處分之依據。

解題方法

本題為法規制度申論題，作答切入點須從「營建工程（工地）」與「擴音設施」之發聲特質切入，並對應法規之具體評定條文，分項詳述評定指標、測定時間、作業判定標準及背景音量修正原則：

一、營建工程（工地）之音源評定方法

1. 評定指標： 依《噪音管制標準》規定，營建工程之音量測定，以均能音量（$L_{\mathrm{eq}}$）「及」最大音量（$L_{\max}$）​評定之。兩者各訂有管制標準值，受測之營建工地必須同時符合兩項標準，只要任一指標超標即屬違規。
2. 測定時間規定：

• 均能音量（$L_{\mathrm{eq}}$）之測定時間以二分鐘為原則。若營建機具具有週期性運轉特徵（如打樁、吊掛、挖土作業），量測時間應涵蓋具代表性之操作循環。
• 最大音量（$L_{\max}$）為該測定時間內測得之瞬間最大音量值。

3. 測定位置與周界判定： 測定點原則上選定於營建工地周界外適當受音位置（離周界 1 公尺至 1.5 公尺，高度離地面 1.2 公尺至 1.5 公尺處）。若周界設有圍牆等實體阻隔物，得於周界外受音地點測定。

二、擴音設施之音源評定方法

1. 評定指標： 依《噪音管制標準》規定，擴音設施音量之測定，以均能音量（$L_{\mathrm{eq}}$）「或」最大音量（$L_{\max}$）​評定之。其評定指標係依擴音設施之「移動性」與「發音持續時間」進行二分判定。
2. 具體評定規範：

• 移動性擴音設施（如選舉宣傳車、移動式廣告廣播車、流動攤販播音設備）： 考量移動性音源之空間位移特性與短暫暴露特質，以最大音量（$L_{\max}$）​評定之。

核心觀念

本題測驗考生對於我國氣候變遷因應策略在「部門別」管制作為之掌握程度。 以命題當年（民國 107 年）法規為準，法源基礎為當時的《溫室氣體減量及管理法》（現行法已修正為《氣候變遷因應法》），行政院於該時期核定第一期「溫室氣體減量推動方案」及各部門之「溫室氣體排放管制行動方案」。運輸部門之減碳策略主要依循國際公認的 A-S-I 減碳架構：

1. Avoid（避免/減少）：透過國土空間與交通需求管理，減少不必要的機動車輛旅次與行駛里程。
2. Shift（移轉）：促使私人機動運具旅次移轉至大眾運輸、公共自行車與步行等綠色運輸。
3. Improve（改善）：提升車輛燃油使用效率、推動運具電動化與潔淨能源替代、導入智慧交通管理。

解題方法

本題屬申論題，要求「列舉六條以上」。作答時切忌僅列出空泛口號（如「多搭公車」、「少開車」），應採「政策行動方案」體系化切入，依循「運具移轉（Shift）、載具改善（Improve）、需求避免（Avoid）、營運管理（ITS/Logistics）」之面向展開。 作答架構採「條列式小標題＋具體推動內涵與減碳效益」，展示出對交通部與環保署政策規劃的熟稔度，列舉 7～8 條以滿足並超越「六條以上」的題意門檻。

解題技巧

1. 記憶框架（A-S-I 與 人／車／路／管）： 考場臨場思考時，若一時記不清官方行動方案條文，可從「人（綠色生活、慢行步道）」、「車（電動化、能效標準、老車淘汰）」、「路（智慧號誌、軌道路網）」、「管（經濟工具、綠色物流）」四個維度推導，即可迅速構思出超過六條具體策略。
2. 關鍵字加分： 答題時務必帶出專業術語，如「提升公共運輸市占率」、「運具電動化」、「車輛容許耗用能源標準」、「智慧型運輸系統（ITS）」、「節能駕駛（Eco-driving）」、「交通需求管理（TDM）」。
3. 常見陷阱： 避免將「工業部門」或「能源部門」的策略（如發展風力發電、工廠鍋爐汰換）誤植為運輸部門；所有策略必須緊扣運具、運輸系統、燃料或旅次管理。

【答案】

我國交通運輸部門溫室氣體排放管制行動方案中，核心減量策略如下（列舉八項）：

核心觀念

本題旨在評量考生對靜電集塵器（Electrostatic Precipitator, ESP）​之單元設備組成、機構功能與氣固分離原理的掌握度。

靜電集塵技術之運作奠基於四大基本除塵程序：

1. 氣體電離與電場建立：於放電極與集塵極間施加高壓直流電，產生不均勻電場並誘發電暈放電（Corona discharge）。
2. 微粒荷電：含塵廢氣通過電暈區，氣體游離產生之電子與負離子使粉塵帶電（包含電場充電 $r_p > 0.5\ \mu\text{m}$ 與擴散充電 $r_p < 0.2\ \mu\text{m}$）。
3. 微粒捕集：荷電微粒受靜電力（庫侖力）驅使，以遷移速度（Drift velocity, $w$）游向極性相反的集塵極並沉積其上。其收集效率遵從多依奇－安德森方程式（Deutsch-Anderson Equation）： $\eta = 1 - \exp\left(-\frac{A}{Q} w\right)$ 其中 $A$ 為集塵板有效表面積（$\text{m}^2$），$Q$ 為氣體處理流量（$\text{m}^3/\text{s}$），$w$ 為有效驅進速度（$\text{m}/\text{s}$）。
4. 粉塵清除與卸除：沉積於電極之塵餅經外力震落至灰斗並連續排出。

除題目排除的變壓整流組（T-R Set）外，一套完整的乾式板式靜電集塵器尚須仰賴電極系統、機械清除系統、集灰排灰系統及流場均佈系統等關鍵構件共同協同運作。

解題方法

本題為申論簡答題，切入點應沿著「微粒荷電 $\rightarrow$ 微粒捕集 $\rightarrow$ 塵餅清除 $\rightarrow$ 灰渣收集 $\rightarrow$ 氣流導引」之物理處理歷程展開。應明確挑選最具代表性、不可或缺的五種主要構件，並針對其「物理機制」與「工程用途」精確陳述：

1. 放電極（Discharge Electrodes，又稱電暈電極、陰極線）

• 用途說明：
• 建立高壓非均勻電場：通常懸掛於兩集塵板中央，連接高壓直流電源負極（維持數萬伏特負高壓，如 $30 \sim 80\ \text{kV}$）。
• 產生電暈放電（Corona discharge）：利用電極極小的曲率半徑（如星型線、鋸齒線、帶刺線等），在電極周圍產生極高之電位梯度，擊穿鄰近氣體分子使其游離，釋放巨量電子與負離子，使通過電場的粉塵顆粒充分荷電。

2. 集塵極（Collection Electrodes，又稱集塵板、陽極板）

• 用途說明：
• 提供庫侖力吸附沉降面：集塵極本體接地（相對放電極為正極），與放電極構成強大之集塵電場。帶負電之粉塵受靜電力推引橫向遷移至集塵板表面並附著沉積，形成粉塵層（塵餅），完成氣固分離。
• 減緩流場擾動與防二次飛揚：板面通常設計具滾壓褶皺、槽型邊緣或特殊防風溝槽，能降低極板表面紊流剪力，防止震落過程中的粉塵被主流氣體再次吹散（二次飛揚）。

3. 敲擊系統（Rapping System，又稱振落裝置）

• 用途說明：
• 清除附著之塵餅：透過機械重鎚敲擊、電磁脈衝或氣動裝置，定期或依壓降設定敲擊集塵極與放電極之懸吊樑架，利用加速度震動將累積增厚的塵餅自電極表面剝落，使其以塊狀靠重力下墜落入灰斗。
• 維持電氣特性與防止逆電暈：避免集塵板表面積灰過厚導致電場強度減弱，並防範高比電阻粉塵因過厚灰層擊穿而誘發逆電暈（Back corona）；同時防止放電極因積灰肥大導致放電能力衰退。

4. 灰斗與排灰機構（Hopper and Dust Removal System）

• 用途說明：
• 收集與暫存粉塵：位於集塵槽體正下方，呈倒角錐形或槽型結構，承接由集塵板及放電極震落之大量粉塵。灰斗外壁通常配有保溫層與電伴熱器（Heaters），防止煙氣降溫至酸露點（Acid dew point）以下而造成灰渣吸潮板結、搭橋（Bridging）或酸性腐蝕。