113 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

本題考查垃圾焚化過程中戴奧辛的生成機制，以及從燃燒控制到煙道末端處理的減量策略。

一般所稱戴奧辛，主要指多氯戴奧辛（PCDDs）與多氯呋喃（PCDFs）。它們不是單一化合物，而是一群含氯有機物；各同源物的毒性不同，排放量常以毒性當量（TEQ）表示，並以毒性較高的 2,3,7,8-TCDD 為比較基準。

以命題當年（民國 113 年）法規為準，稽查與處分依《空氣污染防制法》及相關固定污染源排放標準辦理；實務管制重點包括符合排放標準、按規定檢測，以及不合格時限期改善。此題不要求排放限值數字。

解題方法

答題可依「戴奧辛從哪裡來 → 在什麼條件下生成 → 如何避免生成 → 如何去除已生成戴奧辛」的順序鋪陳。如此能兼顧焚化爐內的燃燒管理，以及煙氣處理系統的末端控制。

一、戴奧辛的生成機制

1. 廢棄物原有戴奧辛的逸散

部分廢棄物可能原已含有戴奧辛。若焚化溫度不足、混合不佳或停留時間太短，原有戴奧辛未能完全分解，便可能隨煙氣或飛灰逸散。

2. 不完全燃燒形成前驅物

廢棄物中含氯物質（例如含氯塑膠）燃燒後可產生氯化氫等含氯物種；在燃燒不完全時，未燃碳、碳氫化合物及其他有機物也會殘留。這些物質可能形成氯酚、氯苯等戴奧辛前驅物，後續再反應生成 PCDD/F。

3. 高溫氣相合成

在高溫燃燒區，含氯有機物與燃燒中間產物可能進行氣相反應，形成戴奧辛及其前驅物。若燃燒條件良好，戴奧辛可在高溫下被氧化分解；但若局部缺氧、溫度不均或停留時間不足，則會留下未燃物與前驅物，增加後續生成機會。

4. 低溫飛灰表面再合成（de novo synthesis）

這是垃圾焚化爐特別重要的生成路徑。煙氣離開高溫燃燒區後，若在約 $200$ 至 $450^\circ\mathrm{C}$ 的溫度區間停留，飛灰表面的未燃碳、氯化物及銅、鐵等金屬成分可促進戴奧辛生成。此反應可由碳質物與氯源逐步形成 PCDD/F，也可能由氯酚等前驅物轉化而來。

因此，即使燃燒室內已破壞原有戴奧辛，若煙氣在適當溫度區間停留過久，仍可能在鍋爐、集塵設備或煙道中重新生成。

二、控制並減少排放的方法

1. 完善廢棄物進料與燃燒管理

• 均勻進料與充分混合：避免廢棄物熱值、含水率或含氯量劇烈變動造成燃燒不穩。
• 維持足夠燃燒溫度、停留時間與混合程度：確保揮發性有機物及戴奧辛前驅物充分氧化；操作時應依設備設計與許可條件控制，避免局部低溫或缺氧。
• 供給適量燃燒空氣：空氣不足會造成不完全燃燒；空氣過量也可能使爐溫下降，因此須配合爐型與負載調整。

核心觀念

標準燃燒熱是燃料在標準狀態下完全燃燒時的反應熱。題目已直接給出此數值為 $-43{,}515\ \mathrm{J/g}$；負號表示燃燒放熱。

解題方法

依題目文字，所求的 $25^\circ\mathrm{C}$ 標準燃燒熱已明確列出，因此直接讀取即可：

核心觀念

本題考查廢鋁渣的污染特性、事業廢棄物再利用法規、金屬鋁定量方法，以及資源化技術。作答時要先區分「總鋁含量」與「金屬鋁含量」：鋁渣中的鋁可能以金屬鋁、氧化鋁、氮化鋁、碳化鋁等型態存在，總鋁分析不能直接代表可回收的金屬鋁量。

法規部分以命題當年（民國 113 年）為準，適用《經濟部事業廢棄物再利用管理辦法》。當年規範未將廢鋁渣列為可直接依附表再利用的項目，因此不能僅以一般廢鋁料的規定逕行處理；原則上須依該辦法第 3 條，循事業廠內自行再利用或取得個案／通案再利用許可等方式辦理。現行法規名稱及內容已有修正，以下仍依命題當年規定作答。

解題方法

依題目四個子題分別作答：

1. 由鋁渣成分及反應性，說明其對空氣、水體、土壤及作業安全的影響。
2. 先交代法規管理途徑，再說明許可、污染防治、產品品質及衍生廢棄物管理。
3. 說明各種分析方法的測量原理，並指出哪些方法能直接測金屬鋁、哪些僅適合估算或篩檢。
4. 依「回收金屬、回收化合物、材料化、能源化」整理再利用途徑。

（一）廢鋁渣造成的環境影響

1. **遇水產生氣體與臭味：**鋁渣常含金屬鋁、氮化鋁及碳化鋁。遇水可產生氫氣、氨氣及甲烷等氣體，例如： $2Al+2NaOH+6H_2O\rightarrow 2NaAl(OH)_4+3H_2\uparrow$ $AlN+3H_2O\rightarrow Al(OH)_3+NH_3\uparrow$ 氫氣具有燃爆風險，氨氣則有刺激性與惡臭。

2. **粉塵及空氣污染：**堆置、破碎或搬運產生的細粒粉塵可能逸散，影響周邊空氣品質及作業人員呼吸道；處理或熔煉時也可能產生含鹽、金屬及其他污染物的粉塵或廢氣。

3. **土壤及水體污染：**鋁渣中可溶性鹽類及金屬成分若隨雨水淋洗，可能造成地表水或地下水水質變化；若含有害物質，亦有污染土壤與水體的風險。未妥善控制的渣料及處理後殘渣，也會增加掩埋與長期管理負擔。

（二）民國 113 年廢鋁渣再利用規範

1. **不得視為一般廢鋁料逕行再利用：**廢鋁渣屬灰渣類物質，不能直接套用「廢單一金屬料」的管理方式；該類金屬料規範並不適用於灰渣。

2. **依再利用管理辦法規定辦理：**依《經濟部事業廢棄物再利用管理辦法》第 3 條，再利用須採下列合法途徑之一：

• 事業自行於廠（場）內再利用。
• 依附表所列種類及管理方式再利用；但廢鋁渣未列為可逕行再利用項目。
• 由事業與再利用機構依規定申請個案再利用許可，或由再利用機構申請通案再利用許可，經核准後依許可內容辦理。

3. **許可計畫應涵蓋實際運作及污染防治：**許可申請及運作計畫應說明廢棄物來源、組成、清除方式、處理程序、設施、產品用途與品質管制，並提出粉塵、氣體、滲出水等污染防治措施及異常、緊急應變計畫。

4. **再利用產品及殘餘物須分別管理：**再利用產出物須符合核定的產品品質標準及用途，符合規定後始得作為產品銷售或使用；未符合產品標準的物料及製程衍生廢棄物，仍須依《廢棄物清理法》相關規定處理，不得以再利用名義任意棄置。

（三）回收鋁（再生鋁）金屬含量量測方法

金屬鋁含量的定量，應以金屬鋁本身的反應或物理特性為測量依據。以下方法中，氣體容量法最能直接對應金屬鋁含量；XRF 測得的則主要是元素總鋁，不能直接等同金屬鋁。

1. 氣體容量法（量氣法）

利用金屬鋁與鹼反應產生氫氣，測定氫氣體積、壓力變化或莫耳數，再換算金屬鋁量。反應式為：

$2Al+2NaOH+6H_2O\rightarrow 2NaAl(OH)_4+3H_2\uparrow$

核心觀念

本題考《事業廢棄物貯存清除處理方法及設施標準》第 20 條：列舉哪些有害事業廢棄物須先經中間處理，以及各自適用的處理方法。除再利用或中央主管機關另有規定外，應依該條規定辦理。

含汞廢棄物是特例：處理方式取決於乾基汞濃度；石綿及其製品則著重潤濕、防止飛散與妥善包裝。以下以命題當年（民國 113 年）法規為準。

解題方法

依題目所列五種廢棄物，對照第 20 條各款，逐一寫出法定處理方法及必要條件。含汞者須分別說明濃度達標與未達標時的處理方式；石綿則須完整交代兩種法定處理途徑。

各款處理方法

（一）含汞及其化合物 乾基每公斤汞濃度達 260 毫克以上者，應回收元素汞，且處理後殘渣之毒性特性溶出程序（TCLP）汞溶出量須低於 0.2 毫克／公升。乾基每公斤濃度低於 260 毫克者，得採其他方式中間處理；處理後殘渣的汞溶出量須低於 0.025 毫克／公升。

（二）廢溶劑 以萃取法、蒸餾法或熱處理法處理。

（三）反應性有害事業廢棄物 以氧化分解法或熱處理法處理。

（四）含氰化物 以氧化分解法或熱處理法處理。