110 高普考高考三級 環保技術 環境污染防治技術 考古題詳解

核心觀念

本題考局部排氣中「捕集型氣罩」的配置與捕集效率。捕集型氣罩不直接包圍污染源，而是在污染物逸散前，以氣罩口產生的吸入氣流將煙塵拉入罩內，再經排氣管送至污染防制設備。

表面磨光作業的煙塵會受磨光方向、工件形狀及周圍氣流影響；設計時應讓操作檯、污染源與氣罩相對位置有利於污染物進罩，並避免煙塵先經過作業人員呼吸帶。

解題方法：四種氣罩型式與配置

以下以操作檯上的磨光煙塵源為中心，說明四種常見捕集型式。箭頭表示煙塵及含塵空氣的主要流向；氣罩連接排氣管，廢氣送往污染防制設備。

一、側吸式（側向捕集）

 煙塵流向 ─────────→
 [磨光點] ┌──────┐
 ──────────────── │ 氣罩口│──→ 排氣管
 操作檯 └──────┘

氣罩設於磨光點側方，利用吸入氣流將煙塵橫向拉入罩內。適合污染源位置固定、側面有足夠安裝空間的作業。氣罩應靠近污染源，並使污染物流向不穿越作業人員呼吸帶。

二、下吸式（檯面下吸）

 煙塵流向
 ↓
 [磨光點]
 ─────操作檯───── ← 檯面設抽氣開口／格柵
 ↓↓↓↓↓
 ┌───────┐
 │氣罩／風箱│──→ 排氣管
 └───────┘

在操作檯面設置抽氣開口或格柵，氣罩或風箱位於檯面下方，使煙塵向下進入抽氣系統。適合污染物可被穩定向下引導、且工件不會遮蔽抽氣開口的工作；檯面開口及抽氣分布須配合污染源位置。

三、後吸式（背板式、後方捕集）

 煙塵流向 ←
 [磨光點] │ 背板氣罩 │──→ 排氣管
 ────────────────│ 抽氣面 │
 操作檯 └─────────┘

核心觀念

本題考查高濃度氨氮廢水的處理方法，作答重點是列出五種可行技術，並清楚說明各自利用的物理、化學或生物原理。題目以「氨氮（$NH_3$-$N$）」表示水中氨態氮的含量；在水中，氨主要以游離氨 $NH_3$ 與銨離子 $NH_4^+$ 兩種型態存在，其比例受 pH 與溫度影響：

提高 pH 會使平衡往游離氨 $NH_3$ 移動，因此氣提法可先調整 pH，再將氨吹除。答題時應選擇原理清楚、適用於高濃度氨氮的技術，並避免只列技術名稱。

解題方法

採「物化法加生物法」的方式分類，涵蓋氣提、離子交換、化學沉澱、折點加氯及生物脫氮五種常見技術。每種方法依序說明氨氮如何被轉換、分離或去除，即可完整回應題意。

五種控制技術及原理

1. 氣提法（氨吹除法）

將廢水調高 pH，使銨離子轉為游離氨：

再使廢水與空氣或蒸汽充分接觸，利用氣液間的分壓差將 $NH_3$ 從水相轉移至氣相。氣體可再以酸液吸收，生成銨鹽，例如以硫酸吸收可回收硫酸銨。此法適合高濃度氨氮廢水；操作上須控制 pH、氣液接觸與尾氣處理，避免氨逸散造成二次污染。

2. 離子交換法

利用沸石或選擇性陽離子交換樹脂，吸附水中的 $NH_4^+$，並以其他陽離子（例如 $Na^+$）交換，使氨氮由水相轉移至交換介質：

介質達飽和後可用高濃度鹽液再生，使氨氮進入再生液，再進一步回收或處理。此法主要去除離子態 $NH_4^+$；若廢水含懸浮固體或其他競爭離子，須評估其對交換容量與操作效能的影響。

3. 化學沉澱法（磷酸銨鎂沉澱法）

向廢水中加入鎂鹽與磷酸鹽，使 $NH_4^+$、$Mg^{2+}$ 與 $PO_4^{3-}$ 反應，形成磷酸銨鎂結晶（俗稱鳥糞石，struvite），再以沉澱或固液分離方式移除

核心觀念

本題考查焚化爐處理績效的五項操作指標，須掌握各指標的分子、分母及物理意義。其中，底渣產生率與灼燒減量看底渣的產生量和未燃物；燃燒室熱負荷與爐床燃燒率看設備的處理能力；燃燒效率則以煙道氣中的二氧化碳與一氧化碳評估燃燒完整程度。

解題方法

先辨認每項指標衡量的對象，再用其定義式說明分子、分母與單位。計算時須確認廢棄物處理量、底渣量及爐體有效容積等資料的基準一致。

（一）底渣產生率

底渣產生率是焚化後排出的底渣量，占進料廢棄物量的比例，反映焚化廢棄物後殘留固體的多寡。

兩者應採相同計量期間及重量基準；若進料以濕重計，計算時即應依題目指定的基準使用。

（二）底渣灼燒減量

底渣灼燒減量是底渣試樣經規定條件加熱灼燒後，因未燃有機物等可燃成分燃燒或逸散所造成的重量損失，占原底渣試樣重量的比例。此指標用來評估底渣中未燃物的多寡；數值愈低，通常代表燃燒較完全。

灼燒減量是試樣重量的變化比例，不等同底渣產生率。

（三）燃燒室熱負荷

燃燒室熱負荷是單位時間內，燃燒室單位有效容積所承受的熱量，表示燃燒室的容積熱處理強度。

若以廢棄物量及其低位發熱量估算投入熱量，則可寫為：

核心觀念

本題考查兩種石油類碳氫化合物污染土壤的整治技術：一是利用揮發與氣液傳質移除污染物的氣體萃提，二是利用氧化劑將污染物化學轉化的化學氧化處理。作答時須分別交代作用機制，並指出影響整治效率、操作安全及污染物去向的控制參數。

解題方法

依「污染物如何離開土壤」區分兩類技術：

• 氣體萃提是物理性移除：以抽氣形成土壤氣流，使揮發性污染物由土壤水或吸附相轉移至氣相，再抽出處理。
• 化學氧化是化學轉化：將氧化劑輸送至污染區，使污染物氧化分解；成效取決於氧化劑種類、劑量、傳輸與土壤需求。

（一）氣體萃提技術（10 分）

原理

氣體萃提（soil vapor extraction, SVE）主要用於未飽和層中具有揮發性的石油類污染物，例如汽油中的苯、甲苯、乙苯及二甲苯。於污染區設置抽氣井，利用真空抽氣造成土壤孔隙中的氣體流動，促使污染物由土壤顆粒吸附相及孔隙水揮發、脫附並進入土壤氣體，再由抽氣井抽出。抽出氣體須依污染物濃度及規範進行處理，常用活性碳吸附或熱氧化，避免污染物直接排放。

其主要傳質過程為「土壤固相／水相 → 氣相 → 抽氣系統」。因此，SVE 是將污染物移出土壤後另行處理，並非直接在土壤中將污染物分解。

重要控制參數

1. 污染物揮發性與分配特性：蒸氣壓、亨利常數及土壤—水—氣分配行為影響污染物進入氣相的能力；揮發性低或強烈吸附的重質石油烴，通常較不適用單獨 SVE。
2. 土壤滲透性與含水率：土壤氣體滲透係數、孔隙率、粒徑及含水率控制氣流能否通過污染區。黏土、低滲透層或高含水率會阻礙氣體流動，形成處理死角。
3. 抽氣井配置與操作條件：井距、井深、篩管位置、真空度及抽氣流量影響捕集範圍與氣流分布；抽氣不足會使污染氣體未被有效捕集，過度抽氣則可能增加能耗或造成氣流短路。
4. 土壤溫度及污染物質量傳移速率：溫度升高通常可提高揮發及傳質速率；污染物由土壤顆粒脫附、孔隙水逸散的速度，會影響處理時間。
5. 地下水位與污染深度：SVE 主要處理未飽和層；地下水位以下的污染物不易直接以氣相抽提處理，且需避免抽氣使污染物蒸氣向周邊擴散。
6. 尾氣處理及安全性：監測抽出氣體流量與污染物濃度，設計適當尾氣處理；石油蒸氣具可燃性，須注意爆炸下限、通風及防火安全。

（二）化學氧化處理技術（15 分）

原理

化學氧化處理（in situ chemical oxidation, ISCO）是將氧化劑注入或混合至污染土壤，使氧化劑與石油類碳氫化合物反應，將其轉化為較低危害的物質；完全氧化時，主要產物為二氧化碳、水及無機離子。常用氧化劑包括過氧化氫、芬頓試劑、過硫酸鹽及高錳酸鹽。