113 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

這題考三種熱值的基準與水分狀態差異，以及廢棄物熱值的標準檢測與換算方法。依廢棄物熱值檢測方法「燃燒彈熱卡計法」（NIEA R214.01C），以燃燒彈熱卡計實測的是乾基高位發熱量；濕基高位發熱量與濕基低位發熱量，再由乾基高位發熱量、水分及氫含量換算。

• 乾基高位發熱量：以乾燥後、不含水分的廢棄物質量為基準。完全燃燒後，燃燒生成的水以液態計，包含水蒸氣凝結所釋出的熱量。
• 濕基高位發熱量：以含原有總水分的廢棄物質量為基準。燃燒生成的水以液態計，故包含凝結熱；但原有水分會稀釋每單位濕廢棄物的熱值。
• 濕基低位發熱量：以含原有總水分的廢棄物質量為基準，並假設原有水分及燃燒生成的水均以水蒸氣排出，因此不計水分汽化所消耗的熱量。它較接近焚化操作中可利用的熱值。

解題方法

先交代三者的質量基準與燃燒後水分狀態，再依標準方法說明實測及換算步驟。令：

• $H_d$：乾基高位發熱量，單位為 $\mathrm{kcal/kg}$
• $H_h$：濕基高位發熱量，單位為 $\mathrm{kcal/kg}$
• $H_l$：濕基低位發熱量，單位為 $\mathrm{kcal/kg}$
• $W$：廢棄物總水分含量，百分比
• $H$：廢棄物元素分析的氫含量，百分比

先以燃燒彈熱卡計測得 $H_d$，再依水分換算濕基高位發熱量：

$$H_h=\frac{100-W}{100}H_d$$

濕基低位發熱量扣除原有水分與燃燒生成水分的汽化熱：

$$H_l=H_h-6(9H+W)$$

式中 $6$ 為每公斤水汽化熱約 $600\ \mathrm{kcal}$ 換算至百分比基準後的係數；$9H$ 表示每單位質量氫完全燃燒生成的水量約為氫質量的 9 倍，$W$ 則為廢棄物原有水分。

檢測方式

依 NIEA R214.01C，採樣後將可燃性廢棄物粉碎並充分混合，取代表性試樣。方法的重點步驟如下：

核心觀念

本題考查事業產出物的法律定性，以及定性後應循的合法清理或再利用途徑與主管機關。判斷時不能只看物質名稱、是否有售價或產出者如何稱呼，還要看它是否仍有原效用、是否被放棄、是否有可行利用技術、是否具市場經濟價值，以及實際如何貯存、流向與使用。

法規時點：以下以命題當年（民國 113 年）法規為準。

依《廢棄物清理法》第 2 條，廢棄物是能以搬動方式移動的固態或液態物質或物品，符合下列情形之一者：

1. 被拋棄。
2. 減失原效用、被放棄原效用、不具效用或效用不明。
3. 於營建、製造、加工、修理、販賣、使用過程中產生目的以外之產物。
4. 製程產出物不具可行的利用技術，或不具市場經濟價值。
5. 其他經中央主管機關公告者。

事業產出物即使原本不是廢棄物，仍可能因後續情形而被認定為廢棄物。《廢棄物清理法》第 2 條之 1 規定，事業產出物有下列情形之一，不論原有性質為何，均為廢棄物：

• 經中央主管機關認定已失市場經濟價值，且有棄置、污染環境或危害人體健康之虞。
• 違法貯存或利用，且有棄置或污染環境之虞。
• 再利用產品未依規定使用，且有棄置或污染環境之虞。

因此，有交易價格不當然排除廢棄物身分；有再利用名目也不代表已合法轉為資源物。仍須檢視實際用途、技術可行性、市場需求、使用流向與環境風險。

解題方法

作答可依序回答三件事：先判斷是廢棄物還是資源物，再列出合法去向，最後指出各途徑由誰主管。

一、先依實際狀態判斷物質屬性

• 物質仍有原效用，且未被拋棄或放棄，通常不因產生於事業活動就當然是廢棄物。
• 原效用已減失、被放棄、沒有可行利用技術，或沒有市場經濟價值者，依《廢棄物清理法》第 2 條判斷為廢棄物。
• 即使物質具利用價值，若違法貯存、違法利用，或再利用產品未按核准用途使用，符合第 2 條之 1 情形時仍視為廢棄物。
• 若產出物依《資源回收再利用法》及相關公告、管理規定，屬得回收或再利用的資源，且依規定方式管理，則按資源物或再生資源的規範辦理。是否可稱為資源，不能由事業自行標示決定，須符合相關法令所定項目與條件。

二、屬事業廢棄物時，分清「清理」與「再利用」

《廢棄物清理法》第 28 條規範一般清理方式，第 39 條規範事業廢棄物再利用。二者是不同法定途徑：依第 39 條合法再利用者，按中央目的事業主管機關或中央主管機關所定規定辦理。

三、逐項對應主管機關

辨認方式時，應同時說明「誰訂定或核准制度」及「誰負責地方執行、審查或稽查」。中央目的事業主管機關依其主管行業訂定再利用管理規定；地方主管機關則依規定受理清理計畫書、再利用檢核及執行監督等事項。

廢棄物與資源物的合法途徑及主管機關

物質定性及途徑	主要合法方式	主管機關與管理重點
事業廢棄物：一般清理	依《廢棄物清理法》第 28 條自行清除、處理；共同清除、處理；委託依法許可的公民營清除處理機構；或依該條規定委託其他合格設施、機關辦理。	主管機關為中央環境部及地方直轄市、縣（市）政府；

核心觀念

本題考查依爐內廢棄物的移動方式、攪拌方式及與燃燒空氣的接觸方式，辨認不同機械型態的焚化爐，並比較其操作特性、適用廢棄物及優缺點。作答時應掌握「爐型如何使廢棄物移動與燃燒」，再連結到廢棄物的含水率、粒徑、均勻性及熱值等特性。

下列列出五種常見型式：機械爐床式、旋轉窯式、流體化床式、多段爐床式及固定床式。不同教材的分類名稱略有差異，答題時宜以爐體結構與操作方式說明。

解題方法

逐一依「構造與運轉方式 → 適用廢棄物 → 優點 → 缺點」說明。判斷適用對象時，可用以下原則：

• 廢棄物成分、尺寸與供料狀況愈穩定，愈適合連續、自動化程度高的爐型。
• 廢棄物形狀不規則、成分變化大或含有特殊危險成分時，須考量爐內翻動、停留時間及燃燒控制能力。
• 含水率高、熱值低的廢棄物，通常須重視乾燥、混合及輔助燃燒需求。

五種焚化爐型式

一、機械爐床式焚化爐

操作特性： 以移動爐床、往復爐床、階梯爐床或滾輪爐床等機械裝置，將廢棄物由進料端逐步送往排渣端。廢棄物在爐床上依序經過乾燥、著火、燃燒及燃盡區；爐床翻動有助於物料混合與空氣接觸。一次空氣通常由爐床下方供入，二次空氣則在燃燒室內補足混合與燃燒需求。

適用對象： 適用於一般都市固體廢棄物及性質不完全均勻、顆粒大小不一的可燃固體廢棄物，尤其適合大型連續處理。

優點：

• 處理量大，連續操作及自動化程度高。
• 對廢棄物尺寸與組成變動的容忍度較高。
• 廢棄物在爐床上可經歷乾燥至燃盡的分段過程。

缺點：

• 爐床、驅動機構及耐火材料須承受高溫與磨耗，維護需求較高。
• 爐床翻動不當會造成燃燒不均、未燃物增加或爐渣含碳量偏高。
• 含水率過高、熱值過低的廢棄物仍可能需要輔助燃料。

二、旋轉窯式焚化爐

操作特性： 以略微傾斜的圓筒形窯體緩慢旋轉，使廢棄物隨窯體翻滾並向出口移動。翻動可促進混合與受熱；固體殘渣由窯尾排出，燃燒氣體再進入後燃室，以較高溫度及足夠停留時間完成氣相燃燒。

適用對象： 適合成分複雜、形狀不規則或需較長固體停留時間的廢棄物，常用於工業廢棄物及危險廢棄物，也可搭配處理固體、液體或污泥。

優點：

• 廢棄物翻動充分，對物料性狀與組成變動的適應性佳。
• 固體停留時間可藉由窯體轉速、傾斜度及進料量調整。
• 可與後燃室搭配，處理含有機物或成分複雜的廢棄物。

缺點：

• 窯體、耐火襯裏及傳動設備構造較複雜，投資與維修成本較高。
• 翻滾可能造成耐火材料磨損，亦可能增加粉塵與飛灰。
• 操作控制較繁複，窯內燃燒及後燃室條件皆須妥善管理。

三、流體化床式焚化爐

操作特性： 由爐底高速送入空氣，使砂等惰性床料呈流體化狀態。廢棄物經破碎、均質化後投入床層，與高溫床料充分混合、快速受熱及燃燒。床層溫度均勻，空氣與物料接觸良好。

核心觀念

本題考查水泥固化／穩定化的處理機制、操作品質控制，以及處理後廢棄物的管理與檢驗要求。

• 固化（solidification）：以水泥等固化劑與廢棄物混合，形成較完整、低滲透性的固體，降低污染物移動及溶出的機會。
• 穩定化（stabilization）：以水泥或其他化學藥劑改變污染物的化學形態、溶解度或毒性，使其較不易溶出。水泥水化產生的高鹼環境有助於部分金屬形成低溶解度化合物；但砷、鉻等元素的溶出行為會受氧化還原條件與 pH 影響，仍須以實際檢驗確認。
• 兩者都屬中間處理，不能只以外觀硬化判定處理成功；仍須依規定檢驗固化體強度及毒性特性溶出結果。

以下管理與法規要求以命題當年（民國 113 年）法規為準。

解題方法

作答可依「進料與試驗配比 → 混拌與養生控制 → 成品檢驗 → 掩埋與紀錄管理」的順序，分別說明操作控制及法規要求。前者回答如何穩定製程，後者回答處理後如何判定、申報及處置。

操作控制條件

1. 進料特性與前處理

先確認廢棄物種類、成分及批次變異，分析含水率、pH、重金屬及其他可能影響水泥水化或溶出的成分；對污泥、飛灰等非均質物料，應先均化，避免單批組成差異造成成品品質不一。

依廢棄物性質進行必要的脫水、破碎或篩分，控制粒徑及含水率。進料若含油、有機物、鹽類或會延緩水泥水化的物質，須評估其對凝結與強度的影響；不得將不相容物料任意混合。

2. 固化劑配比與加藥量

水泥種類與用量應依廢棄物成分及試驗結果選定，不宜僅憑固定經驗配比。先以小試比較不同水泥／廢棄物比例，檢查工作性、凝結時間、單軸抗壓強度與 TCLP 溶出結果，再決定現場操作配比。

水泥用量不足，可能造成固化體鬆散、強度不足或污染物溶出偏高；用量過多則增加固化體體積與處置量。若配方需搭配螯合劑或其他化學藥劑，須確認其劑量及與水泥的相容性。

3. 水量、混拌及均勻度

控制加水量，使混合物有適當工作性並能均勻包覆廢棄物；水量過高會增加孔隙、降低強度，水量不足則可能使混拌不完全、水泥水化不足。

設備須能將廢棄物與固化劑或化學劑混合均勻，並依固定的投料順序、混合時間及操作條件執行。民國 113 年《事業廢棄物貯存清除處理方法及設施標準》第 28 條要求固化及穩定化處理設施具備均勻混合設備。

4. 成型、養生與批次管理

成型後應維持適當的養生時間與環境，避免過早搬運、受水沖刷或乾燥失水，確保水泥充分水化並達到規定強度。