108 公務人員升官等薦任 環境工程 空氣污染與噪音控制技術（包括相關法規） 考古題詳解

核心觀念

本題考查廢棄物焚化廠的多污染物控制流程設計：依廢氣溫度、污染物相態及各設備的功能，安排適當處理單元，並說明其污染物移除原理及效果。

題目指定的污染物包括：

• HCl、SO₂：酸性氣體，主要以鹼性吸收劑中和。
• 微粒：以袋式集塵器等設備捕集。
• 戴奧辛：可藉由活性碳吸附，再由袋式集塵器捕集含戴奧辛的碳粉及飛灰。

廢氣處理單元須相互配合：前段冷卻可降低戴奧辛再生成的機會；酸氣處理與活性碳吸附後，再以袋式集塵器捕集粉塵及反應產物。

解題方法

採用「冷卻 → 鹼性吸收 → 活性碳吸附 → 固氣分離」的設計順序。這個流程能涵蓋題目要求的氣態酸性污染物、戴奧辛及微粒，且各單元的功能清楚。

建議流程示意圖

焚化爐
 ↓
廢熱鍋爐／快速降溫設備
 ↓
半乾式洗煙塔（噴入消石灰漿液）
 ↓
噴入粉狀活性碳
 ↓
袋式集塵器
 ↓
引風機
 ↓
煙囪

粉狀活性碳可在半乾式洗煙塔出口後、袋式集塵器前噴入；實廠也可能依設備設計，將活性碳直接噴入洗煙塔出口煙道。核心要求是活性碳與煙氣充分接觸，且後續設有能捕集碳粉及飛灰的集塵設備。

各單元功能、原理與效果

核心觀念

噪音控制可依控制位置分為音源控制、傳播路徑控制及受音者控制。本題考查的是在聲音由音源傳至受音者的途中，運用隔離、吸收、遮蔽、減振或改變傳播條件，降低受音點的噪音暴露。

以命題當年（民國 108 年）法規為準。噪音管制法及相關規定建立噪音管制與防制的制度架構，但本題主要是噪音防制工程原理，並無須套用單一法條或特定計算公式。現行法規已有修正，作答仍以命題年度為準。

解題方法與可行措施

答題時可先依「空氣傳音、固體傳音、空間傳播」分類，再分別說明措施及作用原理，並點出設計時的限制。

一、設置隔音屏障

在音源與受音者之間設置隔音牆、隔音屏或土堤，使聲音無法沿直達路徑傳播，改由屏障上方或兩端繞射，降低受音點音量。屏障應有足夠高度、長度及面密度，並盡量靠近音源或受音者；接縫、底部及門窗等處須避免漏音。低頻聲波波長較長，屏障對低頻噪音的效果通常較有限。

二、設置隔音罩或隔音室

以具足夠隔音能力的結構包覆高噪音設備，或將設備與人員分置於不同空間，減少聲音向外傳播。隔音罩須注意門、觀察窗、管線孔及通風口等弱點；通風處可加設消音器或消音風道，避免因開口而大幅降低隔音效果。

三、使用吸音材料，降低反射與混響

在室內牆面、天花板或屏障的適當表面設置吸音材料，將部分聲能轉為熱能，減少聲音反射及混響，尤其適用於室內反射音明顯的場所。吸音主要改善空間內的反射聲，不能取代具有足夠隔音能力的牆體；材料也須依噪音頻率選擇，並考慮耐久、耐燃及防潮等要求。

四、控制固體傳音與結構振動

核心觀念

本題考查氣體污染物的質量排放量計算：先由標準狀態下的體積流量與 $\mathrm{SO_2}$ 體積濃度求出進塔質量流率，再依洗滌塔除硫效率計算處理後排放量。

題目未涉及法條，無須適用法規。

解題方法

在相同溫度、壓力下，氣體的 ppmv 可視為體積分率。標準狀態為 $1\ \mathrm{atm}$、$0\,^\circ\mathrm{C}$，理想氣體莫耳體積約為 $22.4\ \mathrm{m^3/kmol}$。

廢氣中的 $\mathrm{SO_2}$ 體積流率為：

換算為 $\mathrm{SO_2}$ 莫耳流率：

$\mathrm{SO_2}$ 分子量為 $64\ \mathrm{kg/kmol}$，因此進入洗滌塔前的質量流率為：

核心觀念

本題比較兩種常見的粒狀污染物控制設備：靜電集塵器（electrostatic precipitator, ESP）與袋式集塵器（fabric filter）。作答時應依序比較集塵原理、效率與粒徑、操作條件、優缺點及適用情境。題目未指定粉塵特性或設備操作條件，以下以一般工業乾式設備說明。

本題主要考空氣污染控制工程原理，未要求特定法條，故無須援引法規。

解題方法

以「粒子如何被捕集」作為主軸：ESP 先使粒子帶電，再以電場力使其移向集塵板；袋式集塵器則讓含塵氣體通過濾布，粒子被濾材及其表面形成的粉塵層攔截。再比較影響效率的因素、可處理的粉塵特性與操作限制。

靜電集塵器

集塵原理：​高壓電場使氣體電離，離子附著於粉塵粒子，使其帶電；帶電粒子在電場力作用下移向並沉積於集塵板，之後以振打等方式使粉塵落入灰斗。理想狀態下，其集塵效率可用 Deutsch–Anderson 式估算：

其中 $\eta$ 為集塵效率、$w$ 為粒子有效遷移速度、$A$ 為集塵面積、$Q$ 為處理氣體流量。增加集塵面積或有效遷移速度，或降低氣體流量，均有助於提高效率。

效率與粒徑：​設計及操作適當時，總集塵效率可達約 99% 以上。可處理細微粒子，實際適用粒徑範圍取決於設備型式、粉塵電性及設計條件；不宜將某一固定粒徑界線視為所有 ESP 的通則。粒子過細時，帶電與遷移特性會影響捕集；粉塵比電阻不適當時，也會降低實際效率。

優點：​壓力損失低、可處理大流量與高溫氣體，連續操作時能耗通常較低，且不需大量濾布耗材。

缺點：​設備投資及占地較大；需要高壓電源與電氣控制；效率受粉塵比電阻、粒子荷電特性及氣體條件影響。比電阻過高可能造成反電暈等問題；比電阻過低則粉塵容易失去電荷、重新飛揚，均會使集塵性能下降。

袋式集塵器

集塵原理：​含塵氣體通過織布或不織布濾袋，粒子藉由慣性碰撞、攔截、擴散及篩濾等機制被捕集。初期濾布本身具有捕集作用；運轉後濾袋表面形成粉塵層，通常能提高細粒子的捕集能力。粉塵累積造成壓差上升時，以脈衝噴吹、反吹風或振動等方式清灰。

效率與粒徑：​袋式集塵器對細微粒子也有良好捕集能力，正常設計與操作下，總效率通常可達 99% 以上，且不依賴粉塵荷電或比電阻。

核心觀念

本題考查空氣污染防制費的經濟誘因效果：排放污染物須繳費，污染源可藉由減少排放、改善製程或裝設有效防制設備，降低應繳費額。費率越能反映污染物的危害與防制成本，減量誘因通常越明確；但費率高低本身不等於實際減量成效，仍受排放量計算、查核能力、防制技術及業者調整成本影響。

空氣污染防制法第 16 條規定，主管機關得對固定污染源及移動污染源徵收空氣污染防制費；收費費率由中央主管機關依空氣品質現況、污染源、污染物、油燃料種類及污染防制成本訂定。以下費率及制度，以命題當年（民國 108 年）法規為準。此後固定污染源空氣污染防制費收費費率已有重要修正，作答本題仍應依 108 年制度分析。

空污費的基本計算概念為：

實際計費另依污染物種類、季別、防制區、排放量級距及減免規定辦理。

解題方法

先將徵收物種分成兩組，再比較各組的費率設計與減量誘因：

1. 早期徵收物種：硫氧化物、氮氧化物、揮發性有機物，以及營建工程粒狀污染物。
2. 民國 107 年新增或擴大徵收物種：營建工程以外固定污染源的粒狀污染物，以及鉛、鎘、汞、砷、六價鉻、戴奧辛。

比較時掌握四個問題：費率是否按排放量分級、是否反映季節及區域空品差異、是否涵蓋有害物種、排放量是否能可靠計量。以下列出的級距費率，是說明命題當年的制度特性；實際適用金額仍須依污染源類別、防制區及季別判斷。

各物種費率與減量效果

一、硫氧化物與氮氧化物

硫氧化物、氮氧化物採排放量分級計費，並依防制區及季節適用不同費率。民國 107 年費率調整後，第一、四季費率較高，用以加強秋冬空品不良期間的減量誘因。

以第一級排放量為例，硫氧化物在二級防制區第二、三季為每公斤 7 元，第一、四季為每公斤 9 元；一、三級防制區分別為每公斤 8.5 元及 11 元。氮氧化物第一級費率，二級防制區第二、三季為每公斤 8 元，第一、四季為每公斤 10 元；一、三級防制區分別為每公斤 10 元及 12.5 元。季排放量較低者另有較低級距及每季 450 元基本費的設計；每季排放量在 10 公斤以下者免徵。

優勢：​費率隨季節、區域與排放級距變動，能將減量誘因集中於空品較差的季節及管制需求較高的區域。排放量較大的污染源承擔較高的邊際費用，較有誘因投資高效率防制設備或改善燃料、製程。

限制：​若費率低於業者的減量成本，繳費可能比改善設備更劃算，減量效果有限。排放量級距與免徵門檻也可能使小型污染源感受到的邊際誘因較弱。

二、揮發性有機物

揮發性有機物（VOCs）依排放量級距及防制區計費，另針對特定有害揮發性有機物加徵費用。命題當年一般 VOC 費率依級距與防制區而異，約為每公斤 15 至 30 元；苯、乙苯、苯乙烯及多種含氯有機物等個別物種另有加徵費率。甲苯、二甲苯等則採較低的個別物種費率。

優勢：​一般 VOC 費之外再針對個別有害物種加徵，可使污染源同時面對總量減量與高毒性物種減量誘因，並促使業者採用低污染原料、加強收集處理或改善製程。

限制：​VOCs 組成複雜，各物種毒性、臭氧生成潛勢及控制難度不同；若個別物種費率未能充分反映其危害，或排放量估算不準確，費率所傳達的減量訊號便不夠精確。

三、粒狀污染物

營建工程粒狀污染物空污費早於 108 年前徵收。民國 107 年起，徵收範圍擴及營建工程以外的固定污染源，例如排放管道、堆置場及接駁點。