109 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

好氧堆肥適用於可生物分解的有機物。判斷污泥是否適合堆肥，常看有機物與養分比例、含水率及是否含有會抑制微生物的成分。常用的初步指標包括碳氮比（C/N）及含水率。

解題方法

以題目提供的組成計算：

$$\mathrm{C/N}=\frac{15\%}{0.5\%}=30$$

C/N 約為 $30:1$，落在常見堆肥適用範圍，能提供微生物所需的碳源與氮源。含水量為 $60\%$，也在一般堆肥操作常用的適宜範圍內。硫與氯含量低，單憑題示資料看不出明顯抑制好氧堆肥的因素。

判斷技巧

C/N 計算時，碳與氮須採相同的組成基準；題目兩者均以污泥組成百分比表示，因此可直接相除。含水率也要注意不要和乾基組成混淆。

**結論：**依題示組成，污泥的 C/N 與含水率均適合好氧堆肥，可行。

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（二）實際供給空氣量

核心觀念

理論需氧量可依元素分析估算：假設碳完全氧化成 $CO_2$、氫氧化成 $H_2O$、硫氧化成 $SO_2$，氮不消耗氧氣，並扣除污泥本身所含的氧。

以元素質量百分比表示時：

$$O_{2,\mathrm{th}}= \frac{32}{12}C+8H+S-O$$

其中各元素質量須採相同基準。以下以 100 kg 濕污泥為計算基準；題目未指定空氣體積的溫壓基準，體積部分採 $0^\circ\mathrm{C}$、1 atm 的標準狀況計算。

解題方法

題目百分比換算成每 100 kg 濕污泥中的元素質量：

• $C=15\ \mathrm{kg}$
• $H=5\ \mathrm{kg}$
• $O=10\ \mathrm{kg}$
• $S=0.05\ \mathrm{kg}$

理論需氧量為：

$$\begin{aligned} O_{2,\mathrm{th}} &=\frac{32}{12}(15)+8(5)+0.05-10\\ &=40+40+0.05-10\\ &=70.05\ \mathrm{kg\ O_2} \end{aligned}$$

空氣中氧氣的體積分率約為 $21\%$，故理論空氣量為：

$$n_{\mathrm{air,th}} =\frac{70.05/32}{0.21} =10.42\ \mathrm{kmol\ air}$$

採過剩空氣量為理論空氣量的 $50\%$，實際空氣量為理論量的 $1.5$ 倍：

$$n_{\mathrm{air,actual}}=1.5(10.42)=15.63\ \mathrm{kmol\ air}$$

以標準狀況下 $1\ \mathrm{kmol}$ 氣體約為 $22.4\ \mathrm{Nm^3}$ 計算：

$$V_{\mathrm{air,actual}} =15.63(22.4) \approx 350\ \mathrm{Nm^3}$$

若以空氣質量表示，空氣中氧氣的質量分率約為 $23.2\%$：

$$m_{\mathrm{air,th}}=\frac{70.05}{0.232}=302\ \mathrm{kg}$$

核心觀念

本題考查工業生態學如何將生態系統中的「物質循環、能量流動、系統整合」概念運用於產業，並據此說明整合型廢棄物管理如何減少廢棄物產生、提高資源利用效率，進而支持循環經濟與永續發展。

整合型廢棄物管理不是只靠末端處理，而是依廢棄物的產生、收集、再利用及最終處置等階段，組合適當的政策與技術。其優先順序通常依循廢棄物管理階層：源頭減量、再使用、回收及資源化、能源回收、最終處置。愈前端的策略，通常愈能避免資源耗用與污染負荷。

解題方法

（一）依管理階層，由源頭到末端排列策略，並說明各階段如何減量及回收資源。

（二）從工業生態的物質與能量循環切入，交代廢棄物管理如何促成資源循環，再說明循環經濟如何把循環落實於生產與消費系統，最後連結到環境、經濟與社會面向的永續發展。

（一）整合型廢棄物管理之執行策略

1. 源頭減量與清潔生產 透過製程改善、原料替代、精準投料、設備維護及減少有害物質使用，降低廢棄物的產生量與毒性。此階段直接避免資源投入後成為廢棄物，是優先採行的策略。

2. 綠色設計與延長產品壽命 在產品設計階段考量耐用性、可維修性、可拆解性及可回收性，減少過度包裝與複合材料，並選用較安全、可再生或可回收的材料。藉由延長產品使用年限及簡化後續回收，可降低整個生命週期的廢棄物負荷。

3. 再使用與再製造 推動容器、零組件及產品重複使用，並透過檢修、翻新或再製造恢復其功能，使產品或零件延續使用，減少製造新品所需的原料與能源。

4. 分類收集及材料回收 依廢棄物種類、成分與危害特性進行分類，避免可回收物遭污染或混入一般廢棄物；再以回收、再生料製造等方式，將金屬、紙類、塑膠、玻璃及有機資源重新導入生產系統。

5. 有機資源與能源回收 對適合的有機廢棄物，可採堆肥或厭氧消化回收有機質及沼氣；對無法有效材料回收但具有熱值的廢棄物，經適當前處理與污染防制後，可回收能源。能源回收應排在減量、再使用及材料回收之後，並妥善控制排放及殘渣。

6. 產業共生與區域整合 建立跨企業或跨產業的物質與能源交換，使某一製程的副產品、餘熱或回收水成為另一製程的原料或能源。此策略可減少原生資源使用，也降低廢棄物運輸及處理需求。

7. 安全處理與最終處置 對經減量、再使用、回收及能源回收後仍無法利用的部分，依其特性進行必要的物理、化學或生物處理，再以符合規範的方式最終處置。

核心觀念

衛生掩埋不是將廢棄物任意傾倒，而是先以工程設施阻隔污染，再以分區、分層、壓實及覆土方式操作，並收集處理滲出水、控制掩埋氣體及監測周邊環境。答題可分成兩部分：先說明「如何掩埋」，再依「場址與基本設施、污染控制、操作管理」分類列出設施與規範。

法規以命題當年（民國 109 年）為準，主要依據《一般廢棄物回收清除處理辦法》及《事業廢棄物貯存清除處理方法及設施標準》。現行法規其後已有修正，以下不以修正後規定取代命題年度規定。

解題方法

將衛生掩埋場的設施依污染途徑整理：雨水與地表逕流用排水設施控制；廢棄物滲出水用底層阻水、收集與處理設施控制；掩埋氣體用導氣、收集與處理設施控制；地下水與地表環境則以監測井及巡查掌握。這樣能同時呈現工程設施的種類及各自的污染防治功能。

（一）衛生掩埋技術的基本原理與操作步驟（5 分）

**基本原理：**衛生掩埋是將適合掩埋的廢棄物，置於經工程設計的場址，採分區、分層方式卸料、鋪平、壓實，並定期覆土；同時設置阻水、排水、滲出水收集處理及氣體控制設施，減少廢棄物、污染物與外界接觸，避免臭味、病媒、飛散、火災及水污染。

基本操作步驟：

1. **進場管制與檢查：**確認廢棄物種類及是否符合收受條件，必要時拒收不符規定或不適合掩埋的廢棄物。
2. **分區與分層卸料：**依作業計畫將廢棄物送至指定工作面，控制作業面大小與掩埋範圍。
3. **鋪平與壓實：**以機具將廢棄物分層鋪展、壓實，以減少孔隙及體積，提升掩埋體穩定性。
4. **每日覆土：**每日工作結束後覆蓋並壓實，以抑制臭味、飛散、病媒及火災，並減少雨水進入廢棄物。
5. **排水、滲出水與氣體管理：**維持雨水排水系統，收集並處理滲出水；監控掩埋氣體，適當導排、收集及處理。
6. **封場與後續管理：**完成最終覆蓋、整地與植生，持續監測地下水、地表水、氣體及場體沉陷等情形。

（二）衛生掩埋場相關工程設施與污染控制設施的種類及其基本規範（15 分）

1. 場址、周界與一般工程設施

• **場址與地盤安全：**場址應考量地形、地質、水文、地下水流向及周邊土地使用；須注意地盤滑動、沉陷及掩埋場設施沉陷，並採取相應的穩定措施。
• **入口與圍阻設施：**入口設標示牌，標示廢棄物種類、使用期限及管理人；場周設置圍牆或障礙物，並配置防止廢棄物飛散的設備或措施。
• **道路及作業設施：**設置進場道路、場內作業道路、車輛清洗或維護等設施，以維持運輸及作業安全，減少車輛帶泥、垃圾散落等情形。
• **消防設施：**設置滅火器或其他消防設備，並維持可供操作使用。

2. 底層及周邊阻水設施

底層及周圍應設置與廢棄物或其滲出水相容的低透水性阻水層。依命題年度《一般廢棄物回收清除處理辦法》的規定，可採下列方式之一：

核心觀念

本題考查生廚餘的資源化處理原理、技術特性與產物去化。生廚餘含水率高、易腐敗，常見可行技術包括堆肥化、厭氧消化、飼料化及熱處理等。作答時須把「處理原理、操作特色、產物用途」連成完整比較，不能只列出技術名稱。

本題不涉及特定法條或計算公式。

解題方法

選擇好氧堆肥與厭氧消化作比較，兩者分別代表有氧與無氧的生物處理，可清楚說明反應條件、操作重點及產物差異。答題可依下列順序展開：

1. 說明微生物分解有機物的反應條件。
2. 描述各技術的前處理及主要操作特色。
3. 分別列出主要產物及其用途。
4. 比較能源回收、臭味控制與產物品質等面向。

技術一：好氧堆肥

**技術原理：**將分選後的生廚餘調整適當含水率與碳氮比，並提供氧氣，使好氧微生物分解有機物，轉化為較穩定的腐植質。過程會放熱，適當的高溫期有助於降低病原菌及部分雜草種子的活性。

**技術特色：**設備與操作相對單純，適合與庭園廢棄物等具結構性的有機物混合處理。因生廚餘含水率高且容易緊實，通常須搭配破碎、脫水或混入木屑等膨鬆材，以改善通氣並調整含水率；同時須控制翻堆、通氣與臭味逸散。若通氣不足，堆體容易轉為厭氧狀態，造成惡臭並降低堆肥品質。

**產物與用途：**產物為熟化堆肥，可作土壤改良材或有機質肥料原料，用於農地、園藝及植栽土壤。使用前應確認成熟度及品質符合用途需求。

技術二：厭氧消化

**技術原理：**在密閉、缺氧環境中，由水解、產酸、產乙酸及產甲烷等微生物作用，將有機物分解並產生沼氣。沼氣主要含甲烷與二氧化碳；甲烷可燃燒供熱或發電。

**技術特色：**生廚餘含水率高，適合製成漿料後進行濕式厭氧消化；密閉操作可減少臭味外逸，並回收能源。系統須控制進料均勻性、溫度、酸鹼值與有機負荷，避免酸化或負荷衝擊導致產氣效率下降。

核心觀念

本題考《廢棄物清理法》第 2 條、第 15 條至第 17 條，重點是分清楚「廢棄物的分類」、「責任業者及繳費對象」，以及「資源回收管理基金的法定用途」。以下以命題當年（民國 109 年）法規為準。

（一）廢棄物的定義

依《廢棄物清理法》第 2 條，廢棄物是指：

被拋棄之動產、事業所產生之非固態廢棄物，或其他經中央主管機關公告之物品。

廢棄物分為下列兩類：

1. 一般廢棄物：指事業廢棄物以外之廢棄物。
2. 事業廢棄物：指事業活動產生、而非員工生活產生之廢棄物；員工生活產生之廢棄物，仍屬一般廢棄物。

• 有害事業廢棄物：具毒性或危險性，其濃度或數量足以影響人體健康或污染環境。
• 一般事業廢棄物：有害事業廢棄物以外之事業廢棄物。

作答時應先寫出法律定義，再列出一般廢棄物與事業廢棄物的分類；不要把「事業產生」直接等同「事業廢棄物」，員工生活垃圾是常見例外。

（二）應繳納資源回收管理基金之業者

依《廢棄物清理法》第 15 條、第 16 條，中央主管機關公告應負回收、清除、處理責任的業者，須辦理登記。其中，應依規定繳納回收清除處理費、納入資源回收管理基金的業者，主要包括：

1. 製造業者：依當期營業量計算。
2. 輸入業者：依向海關申報的進口量計算。