112 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

本題考查廢棄物機械分選的基本原理：利用廢棄物在導電性、光學特性、空氣動力特性及密度上的差異，將混合物分成可回收物與其他物料。回答時應掌握「分選依據、作用原理、典型分離物質」三項。

解題方法

依各設備利用的物性逐一說明：

一、渦電流分離（Eddy-current separation）

• **原理：**將混合廢棄物送經快速旋轉的磁場。導電性物質受到變化磁場作用後產生渦電流，渦電流形成的磁場與原磁場互相排斥，使物料受到推斥力而改變飛行軌跡，與非導電物分開。
• **分離物質：**主要分離非鐵金屬，例如鋁、銅及黃銅；常見應用是從廢容器或破碎廢料中回收鋁罐、鋁片。鐵磁性金屬通常先以磁選機分離。

二、光學分離（Optical separation）

• **原理：**利用光源照射物料，由感測器辨識物料的顏色、反射或透射光譜、近紅外線（NIR）等特徵；控制系統再驅動氣流噴嘴或機械裝置，將符合設定特徵的物料分流。
• **分離物質：**常用於依材質或顏色分選塑膠，例如分出 PET、HDPE，或區分透明、綠色、褐色玻璃；也可用於辨識紙類、金屬等物料。實際可分選種類取決於感測器與設定條件。

三、風力分離（Air classification）

• **原理：**利用物料的重量、形狀、表面積與空氣阻力不同，使物料在氣流中的運動狀態不同。密度較低、薄片狀或表面積較大的輕物，在氣流中較容易被帶走；較重、緻密的物料則較快沉降或向下排出。

核心觀念

本題考查廢棄物「最終處置」的四種方式，以及各自隔離污染、避免環境危害的基本設施設計。依命題當年（民國 112 年）法規，事業廢棄物貯存清除處理方法及設施標準將最終處置分為安定掩埋、衛生掩埋、封閉掩埋及海洋棄置；一般廢棄物回收清除處理辦法也列有相應的掩埋方式。以下以命題當年法規為準。

作答時要掌握四者的差異：安定掩埋著重於廢棄物本身穩定及場址安全；衛生掩埋以防止滲出液、廢氣污染為核心；封閉掩埋用於有害廢棄物，強調多重阻隔；海洋棄置則須依海洋污染防治法管制。

解題方法

按「處置對象與定義」及「污染防治設施」逐一說明。設施可分成幾類記憶：場址與邊界管理、地盤及水土保持、防止滲漏、滲出液與廢氣收集處理、地下水監測，以及海上運輸與棄置管制。

四種最終處置方式

一、安定掩埋法

**定義：**將具安定性的廢棄物置於掩埋場，並設置防止地盤滑動、沈陷及水土保持設施或措施。適用於符合規定的安定性廢棄物；事業廢棄物貯存清除處理方法及設施標準列舉玻璃屑、陶瓷屑、混凝土塊、廢磚瓦等，以及經中央主管機關公告的特定一般事業廢棄物。

基本設施：

• 入口標示牌，標示廢棄物種類、使用期限及管理人。
• 周圍設置圍牆或障礙物，並採取防止廢棄物飛散的措施。
• 有地盤滑動或沈陷之虞時，設置相應防止措施。
• 依廢棄物特性、場址地形及地質設置水土保持措施。
• 安定掩埋場終止使用時，覆蓋厚度五十公分以上的砂質或泥質黏土。

二、衛生掩埋法

**定義：**將一般廢棄物或一般事業廢棄物掩埋於以不透水材質或低滲水性土壤構築的掩埋場，並設有滲出水、廢氣收集處理設施及地下水監測裝置。此法的重點是控制污染物由場內滲出或逸散。

基本設施：

• 設置標示牌，標明管理人、廢棄物種類、掩埋區位置與範圍、深度及最終掩埋高程。
• 場區設圍牆或障礙物、地盤穩定措施、水土保持措施及防止廢棄物飛散措施。
• 掩埋場底層及周圍設置低滲透性襯層，以降低滲出液向土壤及地下水遷移的風險。
• 設置滲出液收集與處理設施，以及地下水監測裝置。
• 掩埋有機性廢棄物時，設置廢氣收集或處理設施；

核心觀念

這題考有機廢棄物焚化時，如何用兩種效率指標描述有機污染物的處理效果：

• 破壞去除效率（Destruction and Removal Efficiency, $DRE$）：衡量特定有機污染物經焚化後，從廢氣中被破壞或去除的比例。
• 燃燒效率（Combustion Efficiency, $CE$）：衡量燃燒過程中，主要燃燒產物二氧化碳相對於二氧化碳與一氧化碳總量的比例，用來表示燃燒完全程度。

解題方法

1. 破壞去除效率（$DRE$）

選定一種有機污染物作為指標，比較其進入焚化爐的質量流率與煙道排出的質量流率：

核心觀念

衛生掩埋場滲出水，是水分進入垃圾層後，溶出或攜帶垃圾中的溶解性、懸浮性污染物，並在重力作用下向下移動、最後由集排水系統收集的液體。滲出水形成可分成兩部分理解：

1. 水分來源：降雨、地表水或地下水等外來水，以及垃圾本身含水與有機物分解產生的水。
2. 水量收支：進入掩埋體的水，扣除逕流、蒸發散及垃圾體內蓄存等部分後，剩餘水分才成為可排出的滲出水。

形成滲出水的內在、外在因素

一、內在因素

內在因素是掩埋體內部垃圾性質與掩埋操作所造成的水分來源或移動條件，主要包括：

• 垃圾初始含水量：垃圾含水量高，或含有污泥、廚餘等高含水物質，較容易形成滲出水。
• 有機物分解產水：有機垃圾在微生物作用下分解，會產生水分；分解也會改變垃圾孔隙與滲透特性。
• 壓實作用：垃圾受壓實後，孔隙水可能被擠出，並在重力作用下向下滲流。
• 垃圾層的厚度、密度與滲透性：影響水分在垃圾層內的蓄存、下滲及排出速度。
• 覆土與掩埋操作：每日覆土、最終覆土的透水性，以及作業面大小，會改變入滲與蒸發散。

二、外在因素

外在因素是掩埋場周遭氣象、水文與地形條件所提供或排除的水分，主要包括：

• 降雨及融雪：落在掩埋場上的水可經覆土入滲，是滲出水的重要來源。
• 場外地表水流入：周邊逕流若未妥善截排，可能進入作業區或掩埋體。
• 地下水滲入：若場址地下水位高、底部阻水設施不完善，地下水可能進入掩埋體。
• 氣候條件：溫度、風速、濕度與日照影響蒸發散；降雨強度及分布影響逕流與入滲。
• 地形與排水條件：坡度、集水區面積及排水設施影響場外水流入及地表逕流量。

影響滲出水水量的主要因素

滲出水水量主要受降雨入滲量控制。其他重要因素包括：

1. 降雨量及降雨分布：降雨越多，通常可供入滲的水越多；短延時強降雨則可能使地表逕流增加。
2. 掩埋面積與作業面積：面積越大，接收降雨的水量通常越大；營運中未覆蓋的作業面通常較易入滲。
3. 地表逕流量：坡度、地表覆蓋及排水設施會決定雨水流走多少。
4. 蒸發散量：氣溫、日照、風速、濕度、植生及覆土狀況均會影響水分散失。
5. 垃圾含水量、組成及壓實程度：影響垃圾可蓄存的水量、孔隙水移動及分解產水。
6. 覆土與底部阻水設施：覆土透水性、最終覆蓋品質及底部襯層狀況，會影響入滲與地下水交換。
7. 場外逕流與地下水交互作用：截排水不良或地下水位高時，外來水可能使滲出水量增加。

滲出水水量推估方法

核心觀念

本題考連續式都市垃圾焚化爐的溫度控制與煙氣流程：高溫區須確保垃圾及有機污染物充分燃燒；離開爐體後，利用廢熱鍋爐回收熱能，再將煙氣降至適合空氣污染防制設備處理的溫度，最後以足夠溫度排入煙囪，降低腐蝕、戴奧辛再生成及白煙問題。

法規數值與以下操作參考值應分開理解：法規規定最低操作條件；其他設備溫度則會因爐型、熱回收系統與防制設備而異。以命題當年（民國 112 年）法規為準，焚化爐戴奧辛管制相關規定要求燃燒氣體溫度至少達攝氏 $850^\circ\mathrm{C}$，並符合規定的高溫停留時間。

解題方法與各段溫度

依煙氣由爐內至煙囪的流向作答，並交代各段溫度設定的工程理由：