115 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

本題考查廢棄物的物理分選原理與應用。分選是利用物料在電性、密度、粒徑、磁性或表面潤濕性等物理性質上的差異，使混合廢棄物分成不同組分，供後續回收、再利用或處理。選擇分選方法時，須同時考量物料特性、粒徑、含水狀況及希望取得的產品。

解題方法

依序以「分選所利用的性質 → 分選設備中的作用方式 → 適用物料及應用」說明五種技術。各法原理如下：

一、電選

**基本原理：**電選利用物料導電性、帶電能力或介電性不同，在高壓電場或靜電場中產生不同的受力與運動軌跡。導電物料接觸電極後較快放電，非導電物料則保留電荷或受靜電力作用，因而分流。分選效果受物料表面狀態、含水率、粒徑及電場條件影響。

**適用對象：**適用於已解離、較乾燥且粒徑相近的物料；常用於非金屬與金屬物料，或導電性不同的礦物、塑膠混合物分離。

**應用方式：**常見作法是先破碎、篩分並乾燥，再以電暈或靜電分選設備處理，使導電與非導電組分進入不同收集槽。若物料表面潮濕或混雜細粉，電荷不易穩定，通常須先調整物料狀態。

二、重液分選

**基本原理：**重液分選以密度介於待分離物料之間的液體或懸浮介質作為分選介質。密度小於介質的顆粒上浮，密度大於介質的顆粒下沉，藉此按密度分成浮物與沉物。

**適用對象：**適用於密度差異明顯、粒徑已適度解離的混合固體，例如廢金屬與非金屬、不同密度塑膠，或特定礦物與脈石的分離。

**應用方式：**將物料投入具有設定密度的介質槽，分別收集上浮物與下沉物，再進行脫介質、洗滌及介質回收。介質密度須依目標物料調整；實務上須兼顧介質成本、回收再用及殘留管理。

三、濕式渦錐分選

**基本原理：**濕式渦錐利用水流在錐形設備內形成渦流與離心作用，使不同密度、粒徑及形狀的顆粒產生不同的沉降與流動路徑。較重顆粒傾向向外側或下部移動，較輕顆粒則隨水流由上部或內側排出；

核心觀念

本題考查廚餘的物理與生物特性如何影響處理選擇，以及如何把廚餘從末端廢棄物轉為肥料、飼料或能源等資源。作答宜依序說明「特性、資源化方式、推動方向、效益」，並強調處理方式須配合廚餘來源、分類品質及地方設施量能。

廚餘泛指家庭、餐飲及食品製造過程中，遭丟棄的生熟食物、食物殘渣及相關有機物。其常見特性如下：

• 含水率高、熱值低：含大量水分，直接焚化會消耗熱能、降低燃燒效率；掩埋則易增加滲出水處理負荷。
• 有機質與可分解性高：含醣類、蛋白質、脂肪及纖維，適合經生物處理轉為堆肥或沼氣。
• 易腐敗、易產臭：收集後若未及時清運或妥善處理，容易產生臭味、病媒及環境衛生問題。
• 成分與品質變異大：家戶、餐飲、學校及食品工廠的來源不同，含油鹽程度、異物及可分解物比例均有差異，須依料源選擇處理程序。
• 含有資源價值，也有污染風險：適當利用可回收有機質與能量；若混入塑膠、餐具等雜質，或處理後產物未達品質要求，會影響再利用及產品安全。

本題未要求計算，也不以單一法條為核心；作答以廚餘特性與資源循環原則建立處理方案即可。

解題方法

先由廚餘「高水分、易腐敗、富有機質」推導處理原則：源頭減量與分類、快速收運、依料源採適當資源化方法、管控產物品質並建立去化通路。再分別說明主要處理方式及其產物，最後連結循環經濟、淨零與地方治理的推動方向和效益。

廚餘資源化處理方式

一、飼料化

將適合利用的廚餘進行分選、去除異物、破碎，並經加熱、乾燥或其他必要處理，製成飼料或飼料原料。此法可回收食物中的營養成分，減少廢棄物並替代部分飼料資源。

實施時須依相關規範控管料源、加工與衛生品質，尤其要重視高溫處理及防疫要求，避免病原風險及不適當餵飼。飼料化產品也須有穩定、合規的使用端。

二、堆肥化

以好氧微生物分解廚餘，通常須調整含水率與碳氮比，並藉由混合木屑、稻殼等具支撐性的材料、適當曝氣及翻堆，控制溫度與水分。經腐熟及必要的篩分、品質檢驗後，可製成堆肥或土壤改良資材。

此法可回收有機質與養分，供農地、園藝或綠地使用；但須妥善控制臭味、滲出水、病原及重金屬等品質問題，並確保產品有實際使用需求。

三、厭氧消化與生質能源化

在缺氧條件下，微生物分解廚餘中的有機物，產生含甲烷的沼氣，可供發電、供熱或進一步淨化利用。消化後的沼渣、沼液則須依品質與法規妥善處理，經適當處理後回收養分或作其他利用。

廚餘可與畜牧糞尿等有機物共消化，藉由調配進料改善操作穩定性、增加有機物處理量，並整合沼氣與肥分利用。設施操作須留意進料均質化、異物去除、臭氣控制及消化殘渣去向。

核心觀念

廢棄物「三成分」是以重量比例表示廢棄物中的水分、可燃分及灰分，用來掌握廢棄物的基本物理與熱性質，並作為焚化、資源化、生物處理及掩埋規劃的依據。三者合計為 100%。

• 水分：廢棄物中所含的水。
• 可燃分：乾燥後經灼燒可燃燒或分解逸散的部分，主要為紙、木材、塑膠、纖維及食物中的有機物。
• 灰分：灼燒後留下的不可燃殘渣，主要包括土砂、玻璃、金屬氧化物及其他無機物。

三成分分析是依重量變化作判定的操作性分析。可燃分不等同於有機物含量，灰分也不等同於所有無機物的完整化學組成。

檢測方法

先將具有代表性的廢棄物樣品混合、縮分，並剔除或記錄不具代表性的異物。檢測前應將樣品充分均質，以降低組成不均造成的誤差。

1. 水分

稱取濕樣重量 $W_0$，於約 $105^\circ\mathrm{C}$ 烘乾至恆重，冷卻後稱取乾樣重量 $W_1$。水分重量為 $W_0-W_1$，以濕基計算：

「恆重」表示依規定的乾燥與稱重程序反覆操作後，重量變化已達方法所允許的範圍。

2. 灰分與可燃分

取已烘乾的樣品稱重，置於坩堝中，在約 $600^\circ\mathrm{C}$ 灼燒至恆重。灼燒後的殘渣重量為灰分重量；乾燥樣品重量減去灰分重量，即為可燃分重量。實驗室操作應依採用的標準方法及其指定溫度、時間執行。

若 $W_1$ 為乾燥樣品重量，$W_2$ 為灼燒後灰分重量，則以濕基表示：

同一基準下，三者應符合：

也可用乾基表示可燃分與灰分；報告結果時須清楚註明基準，避免直接比較不同基準的數值。

解題方法與規劃意義

核心觀念

廢鋰電池是含有鋰、鈷、鎳、錳、銅、鋁等材料的「都市礦產」。本題重點是說明如何將廢電池由危險廢棄物轉化為可再利用的材料，並連結資源循環與環境保護效益。

答題可依「收集與安全管理 → 前處理與分選 → 材料回收 → 再利用」說明。電池的正極化學組成不同，回收價值與適用處理方式也不同；常見正極材料包括鎳鈷錳系（NMC）、鎳鈷鋁系（NCA）、磷酸鐵鋰系（LFP）等。

法規部分，以命題當年（民國 115 年）法規為準，可提及《廢乾電池回收貯存清除處理方法及設施標準》所規範的回收、貯存、清除及處理要求。答題時也要指出，鋰電池殘存電力、短路與熱失控會造成起火風險，須做好分類、絕緣、適當貯存及安全運送。

解題方法：依處理流程逐段說明

一、收集、分類與安全貯存

廢鋰電池由回收管道收集後，依電池種類、外觀與來源分類，並檢查是否有膨脹、破損、漏液或受熱等狀況。貯存與運送時應避免擠壓、碰撞及正負極短路，並採取適當的防火與緊急應變措施。受損電池應依其危害狀況採取更嚴格的隔離及管理。

二、前處理與物理分選

送入處理設施後，先依製程需要進行安全放電，再拆解電池模組及電芯，分離外殼、線路與電池材料。電芯經破碎、篩分、磁選、風選或其他物理分選後，可分出：

• 黑粉（black mass）：主要含正、負極粉體及鋰、鈷、鎳、錳等成分。
• 銅、鋁等金屬：來自集流體、外殼或連接部件，可分別回收。
• 塑膠與其他材料：依材質及污染程度再利用或妥善處理。

前處理的目的，是將混合電池拆解為較易處理的物料，並提高後續金屬回收效率。破碎與熱處理過程須控制粉塵、電解液及可燃氣體等風險。

三、後處理與金屬回收

黑粉可依產品目標及設施條件採用下列方法：

1. 濕式冶金：以酸浸或其他適當溶液將金屬溶出，再經除雜、沉澱、溶劑萃取或結晶等程序，分離純化鋰、鈷、鎳、錳等金屬化合物。其優點是可選擇性分離多種金屬；須妥善處理酸液、含金屬廢水與殘渣。
2. 火法冶金：以高溫熔煉處理電池材料，使部分金屬進入合金或熔渣，再搭配後續處理回收金屬。此法可處理成分較複雜的物料；須控制能源消耗、煙氣與熔渣，且部分金屬可能不易在同一製程中回收。