112 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

本題考查垃圾的濕基低位發熱量、理論需氧量與過剩空氣燃燒後的廢氣量。元素分析百分比以垃圾原樣為基準，故先以 $1\ \mathrm{kg}$ 濕垃圾作計算基準。題目未涉及特定法條。

Dulong 式常用形式為：

$$HHV=338C+1442\left(H-\frac{O}{8}\right)+94S$$

其中 $C、H、O、S$ 為質量百分率，所得 $HHV$ 單位為 $\mathrm{kcal/kg}$。低位發熱量須扣除燃燒生成水及垃圾原有水分汽化所需熱量：

$$LHV=HHV-6(9H+W)$$

其中 $W$ 為含水率（質量百分率）。本題含水分 $55\%$，而元素分析各項合計僅 $35\%$，未列出的 $65\%$ 為其他成分；以下依題意採用給定元素百分率為濕基數值。

解題方法

一、濕基低位發熱量

代入元素百分率 $C=24、H=1.2、O=9、S=0.3$：

$$\begin{aligned} HHV &=338(24)+1442\left(1.2-\frac{9}{8}\right)+94(0.3)\\ &=8112+108.15+28.2\\ &=8248.35\ \mathrm{kcal/kg} \end{aligned}$$

每公斤垃圾中，氫燃燒生成水量為 $9H/100=0.108\ \mathrm{kg}$，原有水分為 $0.55\ \mathrm{kg}$。因此：

$$\begin{aligned} LHV &=8248.35-6(9\times1.2+55)\\ &=8248.35-394.8\\ &=7853.55\ \mathrm{kcal/kg} \end{aligned}$$

所以濕基低位發熱量約為 $7.85\times10^3\ \mathrm{kcal/kg}$。

二、理論空氣量

以 $1\ \mathrm{kg}$ 濕垃圾為基準，理論需氧量（公斤）為：

$$O_{2,\mathrm{th}}=\frac{32}{12}C+8H+S-O$$

此式中的元素質量以 $\mathrm{kg/kg}$ 垃圾表示，故：

$$\begin{aligned} O_{2,\mathrm{th}} &=\frac{32}{12}(0.24)+8(0.012)+0.003-0.09\\ &=0.645\ \mathrm{kg\ O_2/kg} \end{aligned}$$

換算成標準狀態體積，取 $1\ \mathrm{kmol}=22.414\ \mathrm{Nm^3}$、空氣含氧約 $21\%$（體積比）：

$$V_{\mathrm{air,th}} =\frac{0.645}{32}\times22.414\times\frac{1}{0.21} =2.15\ \mathrm{Nm^3/kg}$$

過剩空氣係數 $\lambda=2$ 時，實際供氣量為：

$$V_{\mathrm{air,act}}=\lambda V_{\mathrm{air,th}} =2(2.15)=4.30\ \mathrm{Nm^3/kg}$$

三、廢氣組成

完全燃燒假設下，乾煙氣中的成分為 $CO_2、SO_2、N_2$ 與剩餘 $O_2$；水蒸氣另列為濕煙氣成分。燃料氮按題目所給元素分析換算為 $N_2$，空氣中的氮氣以 $79/21$ 乘入氧氣莫耳數。

各成分莫耳數如下：

核心觀念

本題考查廢棄物燃料化，以及 RDF 與 SRF 的定義、原料範圍及資源化效益。作答時要掌握：RDF 是以廢棄物製成的衍生燃料總稱；SRF 則是其中經處理、供燃燒使用的固體燃料，且須符合一定品質規範。

法規部分以命題當年（民國 112 年）法規為準。當時 SRF 的相關規範見「固體再生燃料製造技術指引與品質規範」，其定義是以具適燃性的廢棄物作為燃料，並符合該規範所列燃料品質標準。民國 114 年另訂「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」，現行法規已有修正；本題仍依 112 年規範作答。

解題方法

依序說明「定義 → 原料 → 優點」，並點出兩者的範圍關係：

• RDF（refuse derived fuel，廢棄物衍生燃料）：以廢棄物為原料，經分選、破碎、乾燥、均質化等物理或熱化學處理，製成可回收能量的燃料。RDF 是廣義名稱，成品型態可為固態、液態或氣態；國內常見討論多指固態 RDF。
• SRF（solid recovered fuel，固體再生燃料）：以具適燃性的固體廢棄物為原料，經分選及加工製成固體燃料，並符合規定的品質標準。SRF 可視為 RDF 中具固體型態及品質要求的一類，重點在燃料品質較可控制。

原料種類

類別	可作為原料的廢棄物種類
RDF	範圍較廣，可使用生活垃圾、一般事業廢棄物及農業廢棄物等，其中以可燃部分為主；經處理後製成固態、液態或氣態燃料。
SRF（112 年規範）	具適燃性的非有害固體廢棄物，例如廢塑膠、廢紙、廢木材、廢橡膠、廢纖維及廢布等。原料須符合規範，不包括有害事業廢棄物、醫療用廢塑膠及規範排除的不可燃廢棄物。

核心觀念

本題分成兩部分：

1. 年滲出水量：以降雨量扣除地表逕流與蒸發量，剩餘水量視為入滲並形成滲出水。
2. 厭氧分解產氣量：以有機物的化學式套用厭氧反應化學計量式，先求各氣體的莫耳數，再換算質量與體積。

本題未涉及特定法條，無須援引廢棄物相關法規。

解題方法

一、估算年滲出水量

年降雨深度為 $2000\ \mathrm{mm/year}$，逕流係數 $C=0.3$，因此降雨中形成逕流的比例為 $30\%$；蒸發量為降雨量的 $20\%$。

每年可形成滲出水的有效降雨深度為：

$$P_{\mathrm{eff}} =2000(1-0.3-0.2) =1000\ \mathrm{mm/year} =1\ \mathrm{m/year}$$

乘以掩埋場面積：

$$V_{\mathrm{leachate}} =1\ \mathrm{m/year}\times 5000\ \mathrm{m^2} =5000\ \mathrm{m^3/year}$$

因此，估算年滲出水量為 $5000\ \mathrm{m^3/year}$。

二、厭氧反應產氣量

以有機物 $\mathrm{C_5H_{10}O_2N}$ 為基質，套用厭氧反應化學計量關係，配平後為：

$$\mathrm{C_5H_{10}O_2N+\frac{9}{4}H_2O \rightarrow \frac{23}{8}CH_4+\frac{17}{8}CO_2+NH_3}$$

每莫耳有機物可產生 $\frac{23}{8}$ 莫耳甲烷、$\frac{17}{8}$ 莫耳二氧化碳及 $1$ 莫耳氨氣。

有機物分子量為：

$$5(12)+10(1)+2(16)+14=116\ \mathrm{g/mol}$$

$1$ 公噸有機物的莫耳數為：

$$n_{\mathrm{基質}} =\frac{1000\ \mathrm{kg}}{116\ \mathrm{kg/kmol}} =8.621\ \mathrm{kmol}$$

各氣體產量如下：

$$n_{\mathrm{CH_4}}=8.621\times\frac{23}{8}=24.784\ \mathrm{kmol}$$ $$n_{\mathrm{CO_2}}=8.621\times\frac{17}{8}=18.319\ \mathrm{kmol}$$

核心觀念

本題考查廢輪胎的物質回收與資源化途徑。題幹已排除「作為輔助燃料」，作答應聚焦於將輪胎橡膠、鋼絲等材料回收再利用，以及熱裂解等處理方式，並說明其產物用途。

廢輪胎體積大、橡膠耐久，若任意堆置會占用空間並增加火災與環境管理風險。回收處理的基本流程，是先將輪胎破碎或剪切，再依產品需求進行磁選、分離纖維、研磨或熱裂解，使橡膠、鋼絲及裂解產物進入後續利用。

法規部分，以民國 112 年法規為準。廢輪胎屬公告應回收廢棄物，回收、貯存、清除及處理應符合當時的「廢輪胎回收貯存清除處理方法及設施標準」；再利用用途及管理則依適用的再利用規定辦理。作答重點在說明處理及再利用途徑，無須逐條抄錄法規。

解題方法

先把「處理方法」與「再利用用途」分開，再依處理後產物分類：

1. 機械處理：破碎、分選、磨粉，回收膠片、橡膠粉、鋼絲及纖維。
2. 熱化學處理：缺氧加熱裂解，產生油品、碳黑及可燃氣體。
3. 直接物質再利用：將輪胎或其加工材料用於工程、建材或其他產品。

以下各項都須交代「怎麼處理」及「產物用在哪裡」，才能完整回答題目。

非輔助燃料處理及再利用方法

一、破碎、研磨製成橡膠粉或橡膠粒

廢輪胎經剪切、破碎後，以磁選回收鋼絲，並分離纖維等雜質；再進一步研磨、篩分，可製成不同粒徑的橡膠粉或橡膠粒。

其用途包括：

• 再生橡膠及橡膠製品原料：摻入再生膠或橡膠製品，製成地墊、地磚、緩衝材料及其他橡膠產品。
• 道路鋪面材料：橡膠粉加入瀝青，製成橡膠瀝青或橡膠瀝青混凝土，用於道路鋪面；可提高鋪面抗變形、抗裂及降噪等性能。
• 隔音、緩衝及運動場地材料：橡膠粒可用於隔音材料、緩衝地墊及運動或遊樂設施鋪面。
• 建材用途：作為地磚、水泥製品等材料的原料或替代材料，依再利用規定及產品品質要求使用。

二、鋼絲與纖維分選回收

核心觀念

本題考查「臺灣 2050 淨零排放路徑」中，廢棄物部門如何透過資源循環降低溫室氣體排放。核心戰略是第八項「資源循環零廢棄」，以減少廢棄物產生、提高資源循環利用，降低原生物料開採與製造所需的能源，並減少掩埋及焚化處理造成的排放。

解題時應掌握兩個層次：一是源頭減量與循環利用，避免資源變成廢棄物；二是妥善處理剩餘廢棄物，減少掩埋甲烷、提高能資源回收效益。題目詢問政策作法，無須套用計算公式，也無特定法條須引用；以下依命題當年（民國 112 年）的政策架構說明。

解題方法

先點明「資源循環零廢棄」的政策目標，再依四大推動策略逐項說明，最後補充處理端減碳作法。作答時要呈現完整的減碳邏輯：從產品設計與消費端減少廢棄物，經由回收再利用及產業循環降低原生資源需求，並對無法再利用的剩餘物妥善處理。

具體作法

一、綠色設計與源頭減量

推動產品採用可回收、可再利用及較耐用的設計，並減少過度包裝與一次性用品使用。從源頭降低物料投入及廢棄物產生量，可減少原生資源開採、產品製造、運輸及末端處理各階段的能源使用與溫室氣體排放。

二、能資源化再利用

提高廢紙、廢塑膠、金屬、玻璃及有機廢棄物等的分類、回收與再利用，將廢棄物轉為再生材料，供製造業作為原料。對適合的廢棄物，可透過能源回收或資源化處理，減少化石燃料與原生物料的使用。

三、暢通循環網絡