110 公務人員升官等薦任 環境工程 廢棄物處理工程（包括相關法規） 考古題詳解

核心觀念

本題要判斷造紙粗篩廢棄物能否從「付費清除處理」轉為「製成燃料並穩定使用或銷售」。評估須同時通過三道關卡：法規允許、收支劃算、原料與製程能做出符合使用端需求的燃料。單憑廢棄物含紙和塑料、具有熱值，還不能認定可直接製成 RDF。

以下法規說明以命題當年（民國 110 年）法規為準。當時固體再生燃料（SRF）已有《固體再生燃料製造技術指引與品質規範》可供製程及品質管理參考；現行法規已有修正，尤其民國 114 年另訂有共通性事業廢棄物作為固體再生燃料原料再利用管理辦法，解題不以該後續規定取代命題年度規範。

（一）再利用法規面（3 分）

1. 先確認廢棄物身分及適用再利用途徑

題目所述粗篩物是造紙製程產生的事業廢棄物。廠商應依實際製程、組成及廢棄物代碼辦理申報，並判斷其是否屬有害事業廢棄物；「有機廢棄物」是成分描述，不等於法規上的特定廢棄物分類，也不代表當然可燃料化。

依《廢棄物清理法》第 39 條及當時適用的事業廢棄物再利用管理規定，再利用可循自行於廠內再利用、依公告或附表管理方式再利用，或申請個案／通案再利用許可等途徑辦理。實際適用哪一途徑，須依產源所屬目的事業主管機關、廢棄物代碼及再利用用途核定；不能只因原料含廢紙、廢塑膠，就逕認混合粗篩物符合個別廢紙或廢塑膠的再利用規定。

2. 依核准內容辦理清理計畫及流向管理

若該廠屬公告應檢具事業廢棄物清理計畫書的事業，應將再利用方式、處理流程、設備、產出物及去向納入清理計畫書，依規定審查核准後辦理。送外再利用時，須交由符合資格且許可範圍涵蓋該廢棄物與用途的再利用機構，並依規定辦理遞送聯單、申報及紀錄保存。再利用後的篩除物、金屬、泥碴等殘餘物，仍應依法清除、處理或再利用。

3. RDF／SRF 品質與使用端規範

當年《固體再生燃料製造技術指引與品質規範》提供原料適用性、製程與燃料品質管理依據。產品須檢測淨熱值、氯、汞、鉛、鎘等項目，並符合當時指引所列品質標準；使用端也須是適用的鍋爐或其他燃料使用設施，且符合固定污染源許可及空氣污染防制要求。將廢棄物加工成燃料不會使其自動脫離廢棄物及污染防制管理，應依核准用途及流向管理。

（二）經濟可行性（5 分）

1. 設定經濟比較基準

應比較「維持委外清除處理」與「自行製作或委託製作 RDF」的全成本，而非只比較處理費與燃料售價。每日產生量為 $60$ 公噸，年運轉日數若為 $D$ 日，年處理量為：

$$Q=60D\ \text{公噸／年}$$

例如以 $D=300$ 日估算，年處理量為 $18{,}000$ 公噸；實際評估應以工廠運轉日數、停機日及產量變動修正。

2. 列出收益與成本

避免成本與收益包括原本每公噸清除處理費、避免處理量所節省的費用、RDF 銷售收入，或自用替代煤、重油等燃料的價值；若自用，應以實際替代燃料及可替代比例計價。

新增成本包括原料檢測與分選、破碎、磁選及其他分選設備、乾燥、造粒或成型設備、操作維護、電力與燃料、人工、場地與防火設施、污染防制、產品檢驗、運輸、貯存、設備折舊及篩除物的後續處理費。含水率高或非燃物多時，乾燥與殘渣處理成本會明顯增加。

可用下式表達年淨效益：

$$\text{年淨效益} = Q(C_d+R_f) - (C_p+C_o+C_t+C_q+C_r+C_c)$$

其中 $C_d$ 為原處理費的單位避免成本，$R_f$ 為每公噸燃料替代或銷售價值；$C_p$、$C_o$、$C_t$、$C_q$、$C_r$、$C_c$ 分別代表製程設備年化成本、操作維護、運輸貯存、品質檢測、殘渣處置及其他合規成本。若各成本與收益採年總額，應先統一單位再比較。

3. 判斷條件與風險

若年淨效益為正，且能維持穩定料源、品質與使用端需求，才具經濟可行性。題目未提供處理單價、含水率、設備投資、燃料熱值、運輸距離及產品收購價格，因此不能直接算出淨利；正式評估應以小規模試製及使用端議價資料進行敏感度分析，特別檢視處理費、含水率、燃料替代率、設備稼動率及殘渣比例變動時的損益。

（三）技術可行性（12 分）

1. 原料可再利用性評估

紙漿、碎紙與多數塑料具有可燃性，通常可作為燃料的主要成分。布料若為可燃纖維，也可提供熱值；但題目所稱「少數泥碴及金屬」會降低燃料品質或造成設備問題：金屬可能損壞破碎設備，泥碴會增加灰分與輸送負荷，水分則會降低到達基淨熱值並增加乾燥

核心觀念

本題考查轉爐石（基本氧氣轉爐爐石，BOF slag）的不當處置風險、材料安定化與資源化去路。轉爐石含有鐵、鈣、矽、鎂等成分，具高硬度、高比重與耐磨等特性，可作為工程粒料；但未妥善處理時，游離氧化鈣（f-CaO）及游離氧化鎂（f-MgO）遇水水化，會造成延遲且不均勻的體積膨脹，限制其工程用途。

轉爐石經不當回填或堆置，還可能造成強鹼性逕流、土地與水體污染疑慮、農地利用受損、工程隆起破壞，以及清理成本與社會信任問題。法規部分以命題當年（民國 110 年）法規為準；再利用仍須符合當時的事業廢棄物再利用管理規定、土地使用規定及各項工程材料規範。

解題方法

依題目三小題分別作答：

1. 新聞案例：列出事件或地點，點出不當處置方式及衍生的社會問題。
2. 技術障礙與對策：以「材料性質 → 造成的問題 → 改善措施」逐項配對，列足五項。
3. 應用通路：提出五種具體用途，並以通過品質檢驗及安定化處理為前提。

新聞報導有時把不同種類鋼鐵爐碴統稱「爐碴」，其中也包括電弧爐爐碴；作答時應註明分類，避免把不同爐碴的成分與事件混為一談。

（一）轉爐石不當處置造成社會問題之新聞例舉

下列案例可作為新聞事件例舉，並應注意新聞所稱「爐碴」不必然全是轉爐石：

1. 高雄旗山大林農地回填案：農地坑洞遭大量轉爐石級配料回填，引發農地遭違法使用、鄰近農作與水質受影響的疑慮；後續清除責任與費用亦引發爭議。
2. 旗山回填場址雨後滲出強鹼水事件：新聞報導場址雨後出現高鹼性逕流水，附近農民擔心污染農田及作物，凸顯露天堆置或回填遇雨時的水質風險。
3. 臺南道路「波浪路」事件：轉爐石用於道路工程後，因材料安定性或施工、設計管理問題引發路面隆起及道路品質爭議，影響通行並增加修復成本。
4. 松菸文創園區「爐渣屋」爭議：工程使用爐碴材料引起安全與污染疑慮，後續檢測及責任釐清造成社會爭論。報導常以「爐碴」概稱，作答時不宜逕稱所有材料均為轉爐石。
5. 新竹新豐海岸爐碴堆置事件：海岸線出現大量疑似非法棄置爐碴，造成景觀破壞、環境污染疑慮與清理責任爭議；此類報導所指爐碴種類亦須依個案資料判別。

（二）不易再利用的關鍵問題及因應辦法

項次	物理化學特性與再利用障礙	因應解決辦法
1	游離 CaO、MgO 遇水水化，造成體積膨脹。例如 $CaO+H_2O\rightarrow Ca(OH)_2$；水化產物體積增加，可能使路面、混凝土或填方隆起、開裂。	進行熟化、灑水養生、蒸氣養生、熱壓處理或加速碳酸化，使游離氧化物先反應；

核心觀念

本題考查焚化廠從廢棄物進廠、燃燒與熱能回收，到煙氣淨化及灰渣處理的整體流程。作答時要同時交代物料流、煙氣流、熱能流與殘渣流，並按處理先後指出程序單元。

焚化的主要目的為減少廢棄物體積與重量、破壞有機物及病原體，並可回收燃燒熱能；焚化不能消除所有污染物，仍會產生底渣、飛灰及需處理的煙氣。

解題方法與流程圖

按「廢棄物前處理 → 燃燒 → 熱回收 → 廢氣處理 → 排放」，再補上灰渣處理支線，能清楚呈現系統全貌：

廢棄物進廠
 ↓
地磅計量、檢查與卸料
 ↓
垃圾貯坑、混合均質（必要時破碎或去除不適燃物）
 ↓
垃圾吊車供料 → 進料斗、溜槽及推料器
 ↓
焚化爐燃燒室（一次燃燒、供風與爐排翻動）
 ├── 底渣 → 灰渣冷卻、輸送 → 金屬回收／品質檢測 → 再利用或最終處置
 ↓ 高溫燃燒煙氣
二次燃燒／燃盡區（補充燃燒空氣、確保燃盡）
 ↓
廢熱鍋爐（回收熱能、產生蒸汽）
 ├── 蒸汽 → 發電或供熱
 ↓
選擇性氮氧化物控制（如 SNCR；視設計設置）
 ↓
酸性氣體處理（如半乾式洗煙塔或乾式反應器）
 ↓
活性碳噴注（吸附戴奧辛及重金屬）
 ↓
袋濾式集塵器（捕集粉塵及反應產物）
 ↓
誘引風機 → 煙囪排放
 └── 飛灰及反應灰 → 收集、穩定化處理 → 合法再利用或最終處置

各程序單元說明

1. 進廠計量與檢查：以地磅記錄進廠量，並檢查廢棄物來源及成分，避免不適合焚化或具危險性的物質進入一般焚化系統。
2. 卸料與貯坑：廢棄物卸入貯坑，貯坑提供緩衝容量；坑內空氣通常抽作燃燒空氣，以維持負壓並減少臭味逸散。
3. 混合均質及前處理：垃圾吊車翻拌，改善含水率、熱值及成分均勻度；依廢棄物特性，可設置破碎或不適燃物篩除程序。
4. 進料設備：吊車將垃圾投入進料斗，經溜槽及推料器送入爐內，並控制連續、穩定的進料。
5. 焚化爐與燃燒供風：常見為機械爐排式；爐排推動並翻動垃圾，使其依序乾燥、熱解、燃燒及燃盡。一次風供應燃燒所需氧氣，爐內設計並控制溫度、停留時間及混合條件。
6. 二次燃燒與燃盡區：供入二次空氣，使可燃氣體充分混合並燃燒，以降低未完全燃燒產物。燃燒條件依適用法規及許可要求操作。
7. 廢熱鍋爐與能源回收：高溫煙氣通過鍋爐加熱給水產生蒸汽，供發電或廠內熱能利用；鍋爐也使煙氣降溫，銜接後續空污防制設備。
8. 煙氣處理與排放：依設計配置氮氧化物控制、酸性氣體中和、活性碳吸附及粒狀污染物捕集等單元；處理後煙氣由誘引風機送至煙囪，並依規定監測排放。
9. 底渣與飛灰處理：爐排底部排出的底渣與煙氣處理系統收集的飛灰性質不同，應分流收集處理。飛灰及反應灰通常須依適用規定進行穩定化等處理，再依法再利用或最終處置；底渣則經冷卻、金屬回收及品質檢測後，依規定利用或處置。

（二）焚化系統可能使用的空氣污染防治設備

核心觀念

空污防制的作答重點，是指出每項設備的污染物、去除機制與在流程中的位置。設備種類與配置會依廢棄物性質、排放要求及焚化廠設計而異；下列列出七種常見設備或控制單元。

設備與功能

核心觀念

本題考查氮氧化物的生成來源，以及如何藉由分段燃燒控制燃燒區的溫度與氧氣濃度，降低焚化爐燃燒產生的 $NO_x$。燃燒生成的 $NO_x$ 主要包括 Thermal $NO_x$ 與 Fuel $NO_x$；兩者的氮來源不同，因此控制重點也不同。

題目未指定燃料組成、爐型或操作條件，因此第三小題以通用的分段供風式低氮燃燒器說明。

（一）何為 Thermal $NO_x$？（3 分）

**Thermal $NO_x$（熱力型氮氧化物）**是燃燒時，空氣中的分子氮 $N_2$ 在高溫下被氧化生成的氮氧化物。高溫會促使 $N_2$ 與氧及含氧自由基反應，形成以一氧化氮 $NO$ 為主的 $NO_x$。

其生成量通常隨火焰峰值溫度、氧氣濃度及高溫停留時間增加而上升。常以擴展 Zeldovich 反應表示其主要反應途徑：

$$N_2 + O \rightleftharpoons NO + N$$ $$N + O_2 \rightleftharpoons NO + O$$ $$N + OH \rightleftharpoons NO + H$$

控制重點是降低峰值火焰溫度、縮短高溫停留時間，或降低高溫區氧氣濃度。

（二）何為 Fuel $NO_x$？（3 分）

**Fuel $NO_x$（燃料型氮氧化物）**是燃料中原本含有的化學結合氮，在燃燒過程中轉化形成的氮氧化物。例如煤、重油或含氮廢棄物中的含氮化合物，燃燒時可轉為 $HCN$、$NH_3$ 等中間產物，並進一步氧化成 $NO$，或在還原性環境下轉化為 $N_2$。

其生成量與燃料含氮量、燃料氮釋出時的氧氣濃度，以及燃燒區氧化還原條件有關。控制重點是在燃料氮釋出與轉化的初期，建立氧氣不足的燃料富集區，抑制含氮中間產物氧化成 $NO$，並促進其還原為 $N_2$。

（三）設計低氮排放焚化爐燃燒器（14 分）

設計方法與原理

採用分段供風、分級燃燒：燃料與部分一次風先在燃燒器內形成缺氧的燃料富集區，使燃料氮較不易氧化成 $NO$；之後在下游加入二次風，使未完全燃燒的氣體完成燃燒。透過延遲燃料與空氣的完全混合，可降低局部峰值溫度及高溫區氧氣濃度，抑制 Thermal $NO_x$；

核心觀念

本題考查廚餘的好氧堆肥原理、處理流程、操作監測及腐熟判定。堆肥不是單純「放置腐爛」，而是利用微生物在適當的氧氣、水分、溫度及養分條件下，分解有機物並形成較穩定的腐植質。廚餘若要作為肥料原料或製成肥料，還須符合肥料管理法及相關肥料規格；法規部分以命題當年（民國 110 年）為準。

（一）廚餘堆肥基本原理（5 分）

廚餘堆肥主要採好氧生物分解。微生物利用廚餘中的碳水化合物、蛋白質及脂肪等有機物作為碳源與能源，並利用氮、磷等營養元素生長繁殖；在供氧充足時，有機物逐步氧化分解，產生二氧化碳、水、熱及較穩定的腐植質。

可用下式概括：

$$\text{有機物} + O_2 \xrightarrow{\text{微生物}} CO_2 + H_2O + \text{熱} + \text{腐植質}$$

堆肥過程通常包括：

1. 升溫期：中溫微生物分解易分解有機物，堆體溫度上升。
2. 高溫期：嗜熱微生物大量活動，分解有機物；適當維持高溫與時間可降低病原菌、寄生蟲卵及雜草種子等風險。
3. 降溫與熟化期：易分解有機物逐漸耗盡，溫度下降；微生物進一步轉化較難分解物質，堆肥趨於穩定。

堆肥效果受碳氮比、水分、孔隙與供氧、溫度、酸鹼值及粒徑等因素影響。廚餘含水率通常偏高且容易壓實，宜先瀝水、破碎，再混合木屑、稻殼、稻草等副資材，以調整水分、碳氮比及孔隙度，避免堆體缺氧而轉為厭氧腐敗。

（二）廚餘堆肥化處理系統流程（5 分）

廚餘收集與分類
 ↓
進料檢查、去除塑膠／金屬／玻璃等異物
 ↓
瀝水、固液分離（必要時）
 ↓
破碎、均質化
 ↓
混合副資材與回熟堆肥
（調整水分、碳氮比及孔隙）
 ↓
好氧堆肥
（翻堆式／槽式／條垛式／強制通風式）
 ↓
高溫發酵與衛生化
（監測溫度、供氧及發酵時間）
 ↓
後熟化
 ↓
篩分、粗料回流
 ↓
成品檢驗、包裝或散裝利用
（肥料或土壤改良用途）

堆肥場通常另設廢氣與滲出水管理：堆肥區可採負壓抽氣或集氣後除臭，滲出水則應收集處理或依核准方式回用，避免異味及污染逸散。流程中粗料可回流作為調整材或菌種來源；不合格成品應再處理，不宜直接作為合格堆肥使用。

（三）製程中應監測的參數（至少 5 項）（5 分）

可列出下列參數，並說明監測目的：

1. 堆體溫度：判斷微生物活性、高溫發酵及衛生化情形；應測量不同位置，避免僅以單點代表整個堆體。