112 高普考高考二級 環保技術 固體廢棄物處理技術 考古題詳解

核心觀念

本題考查固體再生燃料（Solid Recovered Fuel，SRF）的定義、適用原料及品質管制。依命題當年的《固體再生燃料製造技術指引與品質規範》（112 年 1 月 11 日版），SRF 是以具適燃性的廢棄物作為燃料，且符合規範所定品質標準的燃料。

解題時須把「原料可燃、經處理後可作燃料」與「成品符合 SRF 品質標準」兩件事分開說明：可燃廢棄物不代表未經分選處理即可直接成為 SRF。

解題方法

依題目三個子題，分別從政策效益、規範所列的適燃性廢棄物，以及品質標準與檢驗要求作答。品質檢驗除列出限值，也要清楚交代檢測基準，避免把到達基與乾基混為一談。

（a）SRF 具備哪些優勢？

1. 回收廢棄物中的能源：將具適燃性的廢棄物經分選、破碎、均質化等處理製成燃料，可減少其進入掩埋或焚化處理的量，提升廢棄物能源化利用。
2. 替代部分化石燃料：SRF 可供符合條件的工業鍋爐、水泥旋窯等設施使用，有助於減少煤等化石燃料的使用與開採。
3. 提升燃料供應穩定性：經分選與均質化後，燃料的品質較一致，較便於運輸、儲存及使用端控制。
4. 促進資源循環與減少處理負荷：將適燃性廢棄物導入燃料化，有助於降低廢棄物處理系統負荷，並實踐「轉廢為能」。

（b）哪些廢棄物可以作為 SRF 原料？

原料須具可燃性，並符合命題當年規範列出的種類與適用條件，主要包括：

• 廢塑膠與廢樹脂：例如非有害廢樹脂、廢塑膠混合物，以及各類公告應回收或可再利用的廢塑膠。
• 廢橡膠：包括廢橡膠混合物及符合規定的廢橡膠。
• 廢紙與漿紙紙渣：包括廢紙混合物、可再利用廢紙及符合規定的漿紙紙渣。
• 廢木材：例如廢木材棧板、廢木材混合物及符合規定的廢木材。
• 廢纖維類：包括廢纖維、棉屑、廢布、廢人造纖維及紡織殘料。
• 特定污泥及動植物性廢棄物：例如符合規定的漿紙污泥、紡織污泥、蔗渣、菇類培植廢棄包及植物性廢渣。
• 經分選的垃圾：事業活動產生的一般性垃圾、一般垃圾及事業員工生活垃圾，須先經機械分選（MT）或機械生物處理（MBT），再以其中適燃性部分作為原料。

**排除與限制：**有害事業廢棄物、醫療用廢塑膠，以及規範列為不可作為原料的電器廢棄物、金屬製品、灰渣、飛灰固化物、廢觸媒、無機性污泥等，不得作為 SRF 原料。原料仍須依相關廢棄物法規辦理再利用。

（c）SRF 品質檢驗標準為何？

核心觀念

本題考查以**氧彈熱量計（bomb calorimeter）**測定垃圾樣品的燃燒熱，並由實驗所得熱量計算：

• 高位發熱量（HHV）：燃燒生成的水以液態存在時，每單位質量燃料所放出的熱量。
• 低位發熱量（LHV）：燃燒生成的水以水蒸氣存在時，每單位質量燃料可利用的熱量。

氧彈內的樣品在過量氧氣及定容條件下完全燃燒；燃燒放出的熱量使量熱器及其周圍水升溫。由溫升與熱量計的熱容量求出樣品的燃燒熱，再依水分與氫含量由高位發熱量換算低位發熱量。

解題方法：熱量計分析步驟

1. 樣品前處理與稱量 將垃圾樣品乾燥至適當狀態、均質並研磨；若樣品不易成錠，可與已知熱值的助燃物一同使用。準確稱取試樣質量 $m_s$，記錄樣品的含水率及計算基準（如收到基或乾基）。

2. 裝入氧彈 將試樣置於燃燒坩堝，以點火線連接電極，確認點火線與試樣接觸。密封氧彈後充入過量氧氣，使樣品能完全燃燒。

3. 組裝量熱器並記錄初溫 將氧彈置入裝有定量水的量熱桶，接妥點火裝置及攪拌器。攪拌至水溫均勻，記錄初始溫度。

4. 點火燃燒並記錄溫升 點火使樣品在氧彈內燃燒，持續攪拌並記錄溫度變化，取得校正後溫升 $\Delta T$。實際操作須依量熱器校正程序修正熱量散失等影響。

5. 扣除輔助熱量並檢查燃燒 點火線、棉線或助燃物若在氧彈內燃燒，也會放熱；其熱量須由試驗空白或已知燃燒熱扣除。確認樣品燃燒完全，並依方法要求處理氧彈洗液，以納入酸生成等修正。

6. 計算樣品發熱量 以熱量計的有效熱容量乘以校正溫升，求得量熱器吸收的熱量，再扣除非樣品燃燒所貢獻的熱量，最後除以試樣質量。

高位發熱量計算

令 $C_{\mathrm{cal}}$ 為熱量計有效熱容量，$\Delta T$ 為校正後溫升，$Q_{\mathrm{aux}}$ 為點火線、棉線或助燃物等輔助材料放出的熱量，$Q_{\mathrm{corr}}$ 為依試驗方法需修正的熱量，則：

若熱量計以水與儀器熱容量分別表示，則 $C_{\mathrm{cal}}$ 可寫成：

其中 $m_w$ 為量熱桶水量，$c_w$ 為水的比熱，$C_{\mathrm{vessel}}$ 為量熱器本體及附件的熱容量。實務上通常先以標準物質校正，直接取得整套量熱器的有效熱容量。

核心觀念

本題考元素分析的燃燒物料衡算：先由垃圾中碳、氫、氧、硫的含量求完全燃燒所需的理論氧量，再依 100% 過剩空氣計算供氣量及煙氣組成。煙氣量以 $0^\circ\mathrm{C}$、$1\ \mathrm{atm}$ 為標準狀態，並以濕煙氣為基準，採用 $1\ \mathrm{kmol}=22.414\ \mathrm{Nm^3}$。

題目表列成分合計為 $97.8\%$，未列氯含量。以下依質量百分比合計為 $100\%$ 的條件，假設剩餘的 $2.2\%$ 為氯，且全部轉為 $\mathrm{HCl}$。此假設是計算 (b) 所需的必要資料補足。

解題方法

以每日處理垃圾 $500\ \mathrm{t}=500{,}000\ \mathrm{kg}$ 為基準，各元素質量如下：

先換算為 kmol 原子數：

氯生成 $\mathrm{HCl}$ 時，每 1 mol Cl 消耗 1 mol H。因此可生成的水蒸氣為：

其中前一項是垃圾中氫燃燒生成的水，後一項是垃圾原有水分蒸發形成的水蒸氣。

理論需氧量須扣除垃圾本身所含氧，並將生成 $\mathrm{HCl}$ 所用的氫扣除：

100% 過剩空氣表示實際供應的空氣量為理論空氣量的 2 倍。以空氣中氧氣莫耳分率 $21\%$ 計：

核心觀念

本題考查焚化設施規劃時，如何由廢棄物特性與處理需求決定設計條件，以及如何用焚化處理能力、爐床燃燒率、灰渣灼燒減量評估爐床負荷與燃燒完成程度。三者須合併判斷：處理量及爐床燃燒率提高時，爐床負荷增加；若燃燒條件未同步改善，未燃物增加，灰渣灼燒減量通常也會升高。

相關法規與設計基準以命題當年（民國 112 年）為準。

解題方法：先列設計條件，再說明指標關係

一、焚化設施規劃設計的基本條件

作答時可依「廢棄物、處理需求、爐體與燃燒、污染防制、殘渣與廠址」依序說明：

1. 廢棄物來源與性質 掌握來源、種類、日產量及季節變化，並分析組成、含水率、灰分、可燃分與低位發熱量。這些資料決定焚化爐型式、爐床面積、空氣供給及輔助燃料需求；垃圾熱值偏低或含水率偏高時，燃燒穩定度與處理能力會受影響。

2. 處理規模與運轉方式 依服務人口、垃圾清運量、資源回收後的實際待處理量及未來變化，決定每日處理量、爐線數、單爐容量與備援能力。設計還要考量年運轉日數、歲修及故障期間的調度，避免只按平均日量設計而在尖峰期間超載。

3. 燃燒與爐體條件 選擇適合廢棄物性質及規模的爐型，設計爐床面積、進料及翻動方式、一次與二次燃燒空氣、燃燒室容積及操作條件。設計須兼顧燃燒穩定、足夠的混合與停留時間，以及灰渣中未燃物的控制。若屬一般廢棄物焚化處理設施，亦須符合命題當年適用的燃燒溫度、停留時間等法規要求。

4. 污染防制與排放管理 依廢氣量及污染物特性配置粒狀污染物、酸性氣體、氮氧化物及戴奧辛等污染防制設備，並預留監測、操作及維修條件。廢水、噪音、臭味及廠區環境管理也應納入整體規劃。

5. 灰渣處理、廠址與公用設施 預估底渣與飛灰產生量及其後續處理或去化方式；選址須考量土地、交通、環境影響、周邊接受度與法定程序。另須規劃垃圾貯坑、供水、供電、燃料、排水、消防、維修空間，以及餘熱回收與能源利用的可行性。

二、三項指標的定義與計算

焚化處理能力是焚化爐單位時間可處理的廢棄物量，常以公噸／日或公噸／小時表示。作設計比較時，須確認數值採用的基準，例如設計能力或實際運轉量。

爐床燃燒率表示單位爐床面積、單位時間處理的廢棄物量：

其中 $R_g$ 為爐床燃燒率，$W$ 為處理廢棄物重量，$A_g$ 為有效爐床面積，$t$ 為對應運轉時間。若處理量以噸／日表示，須先換算成與面積及時間單位相容的數值。

灰渣灼燒減量是灰渣樣品經指定條件加熱灼燒前後的重量減少比例，用以反映灰渣中可灼失物質的多寡，常作為燃燒完成程度的指標：

核心觀念

本題考查循環經濟下的創新商業模式。答題重點不在只列舉回收或再利用，而要說明企業如何重新設計產品、服務與價值鏈，使資源能持續使用、降低廢棄物產生，並同時創造經濟價值與環境效益。

線性經濟依循「取得原料—製造—使用—丟棄」的流程；循環經濟則透過減量、再使用、維修、翻新、再製造及回收等方式，延長產品與材料的使用價值。商業模式也因此從單次銷售產品，轉向提供使用功能、維護服務、資源回收或循環供應等整合服務。

解題方法

可由「企業如何創造價值、如何提供價值、如何回收價值」切入，說明循環經濟商業模式。作答時先點出資源循環與價值鏈重整的原則，再列舉具體模式，並交代其運作方式及效益。以下模式可依產業特性組合運用：

一、循環供應模式

以可再生、可回收或低環境衝擊的材料，取代有限資源或高污染原料，並建立穩定的回收料供應鏈。例如，產品製造商使用再生塑膠或回收金屬製造新產品。

此模式將原料端納入循環設計，可降低對原生資源的依賴，也讓回收材料成為具有市場價值的投入品。

二、資源回收與再生模式

企業從消費後產品、製程廢料或副產品中回收材料，再將其加工為可供生產使用的原料。例如，回收廢電器中的金屬，或將食品加工副產物製成肥料、飼料或能源。

關鍵在於設計有效的回收、分類與再生流程，並確保再生材料品質符合後續用途需求，使廢棄物成為可利用資源。

三、產品壽命延長模式

透過耐用設計、維修、保養、升級、翻新、再製造及二手交易，延長產品或零組件的使用年限。例如，製造商回收舊設備，檢修並更換耗損零件後，再以整新品重新銷售。

產品壽命延長能減少新產品製造所需的原料與能源，也能開拓維修、翻新及零件供應等持續性收入。

四、產品服務化模式