109 專技高考高等考試 環境工程技師 廢棄物工程 考古題詳解

核心觀念

本題考查農業有機剩餘物的物質循環與能源回收整合規劃：將稻草作為富碳、具纖維素與木質素的農業剩餘物，豬糞尿作為含水率高、含有機物與氮磷鉀養分的畜牧廢棄物，經由分類收集、共同處理及產物利用，將原本的廢棄物流轉成能源、肥料與土壤改良資材。

設計時要把握兩項互補性：

1. 稻草可作為豬糞堆肥的碳源與結構材，改善糞料的碳氮比、含水率與通氣性。
2. 豬糞尿可作為厭氧消化的有機基質與養分來源，轉成沼氣與消化液、消化渣；稻草經適當破碎或預處理後，也可與豬糞尿共消化。

整體原則是就近收集、分流處理、能源優先回收、養分循環還田，並控制臭味、滲出液、病原及氮磷負荷。

解題方法

依「料源收集與調配 → 前處理 → 資源化處理 → 產物利用 → 剩餘物及污染防制」的順序作答。這個架構能同時交代題目要求的集運、流程、技術原理與產物。

一、集運與料源管理

**稻草收集：**水稻收割後，於田間適時打包或集束，避免長時間露天淋雨及混入土砂。再依利用方式進行切碎、打包或乾燥，集中運至農業資材處理場或區域型資源化中心。稻草體積大、季節性集中，宜採產區暫存、共同集運及分期進料，降低運輸與儲存成本。

**豬糞尿收集：**畜舍採刮糞、乾清或糞尿分流等方式減少沖洗水，並以管線或密閉槽集中收集；雨水與清潔水應分流，避免不必要的稀釋。場內先以篩網、沉砂或固液分離去除粗大固形物，減輕後續設備負荷。若採集中處理，應以密閉槽車或管線運送，並妥善管理臭味、溢流及清洗水。

二、前處理與料源調配

1. **稻草破碎、切短：**增加比表面積，改善混合與微生物接觸；若要進行厭氧消化，可再配合浸泡、熱處理或其他適當預處理，促進纖維性有機物水解。
2. **豬糞尿固液分離：**利用篩分、螺旋壓榨或沉澱等方式分出固形物與液體。固形物可進入堆肥系統；液體則可進入厭氧消化，或經適當調配後共消化。
3. **混料調整：**堆肥時以稻草補充碳源及孔隙，調整含水率與通氣性；厭氧共消化時則依有機負荷、含固率、酸鹼度及氨氮濃度調配，避免有機負荷過高或游離氨抑制微生物。

三、資源化流程、單元原理與產物

（一）稻草與豬糞固形物：好氧堆肥

將切碎稻草與脫水豬糞混合，調整碳氮比、含水率與孔隙後，採條垛式、槽式或強制曝氣堆肥。好氧微生物在供氧條件下分解可分解有機物，釋放熱、水蒸氣及二氧化碳；堆體升溫有助於降低病原與雜草種子，再經熟化及篩分得到穩定堆肥。

**主要產物：**腐熟堆肥，可作為有機質肥料或土壤改良資材，回施農田以補充有機質及部分養分。操作上須保持適當水分與通氣，並管理翻堆、臭氣及滲出液，避免堆體局部缺氧產生臭味與甲烷。

（二）豬糞尿與稻草：厭氧消化及沼氣利用

將豬糞尿液相或調配後的糞尿與預處理稻草送入密閉厭氧消化槽。厭氧微生物依序進行水解、酸化、產乙酸及產甲烷作用，使有機物轉化為以甲烷與二氧化碳為主的沼氣。

核心觀念

本題考查都市垃圾焚化設施的處理效能要求，以及垃圾低位發熱量如何影響焚化爐型式、處理量與能源回收。作答時要把「焚化爐本體的燃燒能力」和「整座焚化設施的處理功能」一起說明。

法規與設施設置規範以民國 109 年為準。當時的「垃圾焚化處理設施設置規範」已於民國 108 年停止適用；考場上宜依題意說明一般都市垃圾焚化廠的功能要求，並援引當時有效的一般廢棄物處理及相關排放規定。現行制度與相關規範已有調整，本文仍依命題當年背景作答。

垃圾熱值宜以低位發熱量作為設計與運轉的重要依據，因低位發熱量較能反映燃燒時水分以水蒸氣排出後可實際利用的熱量。焚化爐設計通常需掌握垃圾熱值的低值、平均值及高值，而非只採單一平均值。

解題方法：先列機能，再說熱值與爐型的連動

一、都市垃圾焚化處理設施的機能標準

可從「處理、燃燒、減量、污染防制、能源回收、操作安全」六方面說明：

1. 處理能力符合設計需求 能依規劃處理量連續或穩定運轉，垃圾貯坑、投料設備及爐體容量須相互配合，避免垃圾接收量超過焚化能力。

2. 燃燒穩定且完全 垃圾須在適當溫度、供風、混合及停留時間下燃燒，使可燃成分充分氧化，並降低一氧化碳及未燃物。低熱值垃圾或起爐、停爐期間，須以輔助燃燒設備維持必要燃燒條件。

3. 減容減量及灰渣安定化 焚化後垃圾體積與重量大幅降低；殘渣仍須妥善處理。一般廢棄物連續燃燒式焚化設施的灰渣灼熱減量，依當時一般廢棄物回收清除處理規定應在百分之五以下，作為燃燒是否充分的指標之一。

4. 污染防制及排放符合規定 設置集塵、酸性氣體去除、活性碳吸附等污染防制設備，並使煙道排氣符合適用的空氣污染物及戴奧辛排放規定；焚化產生的廢水、飛灰與底渣也須妥善處理。

5. 廢熱回收與能源利用 利用燃燒熱產生蒸汽，供發電或其他熱能用途；能源回收需以維持燃燒及污染防制效能為前提。

6. 操作、安全與監測 設置必要的自動控制、操作監測、緊急應變與安全設備，使供料、燃燒、排氣處理及灰渣排出能穩定銜接。

二、垃圾熱值對爐型選擇與設施機能的影響

焚化爐須同時滿足垃圾的質量負荷與熱負荷。簡化表示如下：

因此，垃圾熱值升高時，即使進料重量不變，爐內熱負荷也會增加；若超過設計上限，常須降低進料量，否則可能造成爐溫過高、爐床及鍋爐受熱負荷增加，並影響連續運轉與污染防制。

核心觀念

本題考查衛生掩埋場從「需求確認」到「封場復育」的工程生命週期規劃。作答時應依序交代：需求與基本計畫、場址選擇、調查與可行性評估、工程規劃設計、施工、營運及封場監測，並指出各階段如何將廢棄物處理需求轉化為安全、可執行的工程設施。

衛生掩埋場是以工程方法控制廢棄物、滲出水、沼氣及環境影響的最終處置設施，規劃核心包括：足夠的處理容量、適宜場址、阻水與污染防治設施、穩定的掩埋作業，以及封場後的長期管理。

涉及法規部分，以下以命題當年（民國 109 年）法規為準。民國 110 年 2 月 22 日修正施行後，一般廢棄物衛生掩埋場底層及周圍阻水、襯裡規定有修正；現行法已修正，作答仍以民國 109 年為準。

解題方法

按工程計畫的先後順序作答，並在每一階段說明「工作內容」及「要解決的問題」。可用「先決定需求，再選址調查，接著規劃設計、施工營運，最後封場監測」作為主架構。各階段主要工作如下：

一、需求分析與基本計畫

1. 掌握廢棄物處理需求：調查服務區域、人口與產業發展、廢棄物種類及現有清除處理系統，估算未來各年度的廢棄物量與可掩埋量。
2. 研擬處理方案：先考量減量、資源回收及其他處理方式，再確認需由掩埋處理的剩餘量及適用的掩埋類型。
3. 訂定設計規模與服務年限：估算每日與累計掩埋量、所需容量、分期建設需求及預定服務年限，並初估工程經費、營運費與土地需求。
4. 確認規劃目標與限制：盤點土地使用、區域計畫、環境保護及其他法令限制，建立候選場址篩選條件。

容量估算的概念可寫為：

其中 $M_t$ 為第 $t$ 年預計掩埋廢棄物質量，$\rho_t$ 為掩埋後平均密度，$V_{\text{覆土及設施}}$ 為覆土與必要設施所占空間。實際設計另須考量覆土比例、沉陷、邊坡及安全餘裕。

二、場址初選與評估

1. 蒐集區域資料並篩選候選場址：依都市計畫、土地使用、地形地質、水文、地表水與地下水、交通、周邊聚落及生態敏感區等資料，排除法令禁止或明顯不適宜區位。
2. 比較候選場址：評估可用土地面積與容量、與廢棄物來源地及道路的距離、土地取得難易、施工條件、環境敏感性與居民影響。
3. 進行現地踏勘及利害關係溝通：確認候選地現況、出入道路、周邊土地利用及可能衝突，並納入地方意見與公共溝通。
4. 選定優先場址：以技術可行、環境影響可控制、經濟合理及法令允許為原則，選出後續調查與規劃的場址。

三、場址詳細調查與可行性評估

對優先場址進行地形測量、地質鑽探、土壤及地下水調查、水文與排水分析、交通與道路調查，並確認土方平衡、覆土來源及施工條件。依調查結果檢核地盤與邊坡穩定性、地下水保護需求、洪水及地表逕流風險，以及可利用面積與實際掩埋容量。

同時應評估工程經費、土地取得、施工與營運成本、污染防治需求及環境影響，並依法辦理環境影響評估及相關審查。若調查或審查顯示場址不適宜，應調整方案或另選場址。

核心觀念

本題考查固化／穩定化（S/S）對重金屬的溶出抑制效果，以及處理後廢棄物是否仍符合有害事業廢棄物的判定標準。

TCLP 溶出濃度反映廢棄物在特定萃取條件下釋出污染物的程度。S/S 可降低污染物的移動性與溶出性，但不會消除重金屬本身。依《有害事業廢棄物認定標準》第 4 條及附表四，TCLP 檢測項目濃度超過標準者，屬溶出毒性事業廢棄物。以下法規判讀以命題當年（民國 109 年）法規為準。

本題相關標準為：砷 5.0 mg/L、鎘 1.0 mg/L、汞 0.2 mg/L、鉻 5.0 mg/L、鉛 5.0 mg/L。表列的銅、鋅、鐵、錳沒有提供其適用的 TCLP 判定標準，因此不單憑這些數據判定其是否超標。

解題方法

先比較處理前後的溶出濃度，判斷 S/S 是否降低溶出；再將處理後數值與法規標準逐項比較。濃度降低代表溶出受到抑制，但不等於已符合有害廢棄物解除判定的條件。

主要金屬的變化如下：

• 砷：由 120.0 降至 3.02 mg/L，降幅約 $97.5\%$。
• 鎘：由 0.724 降至 0.049 mg/L，降幅約 $93.2\%$。
• 汞：由 48.4 降至 1.57 mg/L，降幅約 $96.8\%$，但仍為標準的 $1.57/0.2=7.85$ 倍。
• 鉻：由 3.300 降至 0.126 mg/L，降幅約 $96.2\%$。

核心觀念

綠色永續型整治（Green and Sustainable Remediation, GSR），是在符合土壤及地下水污染整治法規定的前提下，於污染場址整治的各階段，採取兼顧環境、社會與經濟效益的技術、工法、策略或管理方式，以降低整治造成的整體環境衝擊與環境足跡，維護社會共同利益，並減少經濟負面影響，促進土壤及地下水資源永續利用。

本題重點在於：整治成效不能只看污染是否達標或場址是否解除列管，也要考慮整治過程本身的能源與資源消耗、排放、廢棄物、健康安全、社會影響及成本效益。

解題方法：從「整治生命週期」與「三面向」作答

可先說明 GSR 的定義，再依環境、社會、經濟三面向舉出評估內容，最後補充導入時機與執行方式，即可完整呈現其理念與作法。

1. 環境面：以生命週期觀點檢視調查、工法選取、設備建置、操作維護及監測等工作造成的環境足跡。評估項目包括能源消耗、大氣排放、水資源使用、資材及廢棄物，以及對土壤和生態系的影響。
2. 社會面：評估人體健康與作業安全、居民生活干擾、資訊公開、利害關係人參與及社會公義；並避免整治工作對地方文化或社區造成不必要的影響。
3. 經濟面：考量調查與改善成本、效益、場址及周邊經濟影響，也可評估整治所帶來的土地再利用或其他附加價值。

GSR 可在污染調查與改善工作的不同階段導入：尚未選定工法時，可比較不同整治方案的環境、社會及經濟影響；工法已選定或整治正在執行時，可找出環境衝擊或居民干擾較大的作業，進一步調整操作與管理方式。

執行工具與例子

我國 GSR 評估可運用環境足跡評估、健康風險評估、居民觀感調查，以及成本效益與經濟影響分析等工具；也可採用最佳管理措施，降低整治作業的負面影響。例如，改善設備操作效率以減少能源使用、降低運輸與揚塵、節約用水、減少整治廢棄物，並加強施工安全及居民溝通。

解題技巧與常見陷阱

作答時以「環境、社會、經濟三面向」作為主架構，並補上「整治各階段皆可導入」及「降低整治本身造成的二次衝擊」兩個重點。常見失分處是只列舉節能、減碳等環境措施，卻未說明社會與經濟面；或將 GSR 誤寫成單一整治技術。GSR 是整合評估與管理思維，不是某一種特定工法。

（二）我國對於農地污染預防預警之採行措施

核心觀念