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民國115年 普通考試 環保行政 環境污染防治技術概要考古題
民國115年 普通考試 環保行政 環境污染防治技術概要收錄考選部官方試題,共 4 題可線上瀏覽,考選部未公告本科目答案。
題目與答案
請說明一般廢棄物前處理技術之目的為何?並舉例說明常見前處理方
法及其適用範圍。(25 分)
參考解答(AI 生成,非官方) 一、前處理之目的:一般廢棄物(municipal solid waste, MSW)在進入資源化或最終處置設施前,先以物理、機械或簡易化學方式調整其性質;目的在於使進料均質化、縮小粒徑與體積、提升後續分選與焚化效率、降低運輸與處理成本、去除不適燃及有害物質,並保護設備、穩定操作。 二、技術分類:依功能可分為破碎減積、分選分離、脫水乾燥、混合均質及成型衍生燃料(refuse-derived fuel, RDF)等類別。破碎在於降低粒徑;分選依粒徑、密度、磁性與導電性分離物質;脫水乾燥降低含水率;混合均質在於穩定熱值;成型則便於儲運與燃燒。 三、常見方法與適用範圍:(一)破碎(shredding)適用於大型家具、廢木材、廢塑膠,利於後續分選與焚化進料;(二)篩分(screening)以滾筒篩、振動篩分出細料與腐植土;(三)磁選(magnetic separation)回收鐵金屬,渦電流分選(eddy current separation)回收鋁等非鐵金屬。 (四)風選(air classification)依密度與終端速度分離輕質塑膠、紙類與重質物;(五)脫水乾燥適用於廚餘、污泥等高含水率廢棄物,可提升低位發熱量;(六)中和、混凝等簡易化學前處理則用於高pH或有害廢棄物之安定化。 四、限制與建議:前處理屬輔助單元,不能取代最終處置;分選效率受含水率、黏結性與粒徑分布影響,潮濕時篩分與風選效果明顯下降。應以源頭分類與減量為優先,依廢棄物組成、熱值與含水率組合流程,並防制粉塵、噪音、臭味及落實作業安全。
廢水二級處理為都市污水及工業廢水處理系統之重要單元。請回答下列
問題:
說明前處理、初級處理及二級處理之主要功能與彼此關係。(9 分)
為維持好氧生物處理系統之微生物活性與處理效率,應滿足那些基本
需求與操作條件?(8 分)
試列舉兩種常用之二級生物處理技術,並說明其處理原理。(8 分)
參考解答(AI 生成,非官方) 一、前處理之功能:以柵篩(bar screen)、沉砂池(grit chamber)、油脂分離、調勻池及中和等方式,去除大塊雜物、砂礫、油脂與浮渣,並調節水量、水質與pH。其作用在於保護後續泵浦、管線與設備,避免堵塞、磨損及衝擊負荷,是整個處理系統的前端防護單元。 二、初級處理之功能:以物理法為主,包括沉澱、混凝沉澱與浮除,去除懸浮固體(SS)及部分膠體有機物,約可去除50~70% SS、25~40% BOD。初級處理可減輕二級生物單元之有機負荷,其出水水質是否穩定,直接影響二級處理效率。 三、二級處理之功能與三者關係:二級處理以生物法去除溶解性及膠體性有機物,常配合二沉池與污泥迴流。三者為串聯關係:前處理確保設備與生物系統安全,初級處理降低二級負荷,二級處理決定放流水水質;任一單元失效均會向後傳遞,須整體設計與操作。 四、基本需求與操作條件:溶解氧維持1~2 mg/L以上;營養鹽BOD:N:P約100:5:1;溫度20~35℃、pH 6.5~8.5;足夠水力停留時間與均勻混合,避免短流;控制F/M比、污泥齡(SRT)與MLSS濃度;污泥沉降性良好(SVI約100~150),防止污泥膨化;避免重金屬、酚、氰化物等毒性物質抑制。 五、常用技術:(一)活性污泥法(activated sludge)屬懸浮生長系統,曝氣槽中微生物形成絮體,吸附並氧化有機物,經二沉池固液分離後污泥迴流,優點為效率高、佔地小,缺點為污泥量多、易膨化。(二)生物膜法(biofilm process,如滴濾池、曝氣生物濾池)之微生物附著濾料形成生物膜,廢水流經膜面並由通風或曝氣供氧,老化膜脫落後沉澱去除,耐衝擊、污泥少但易堵塞。
請說明旋風集塵器(Cyclone)去除粒狀空氣污染物之原理,並列舉影響
其處理效率之重要操作及設計參數。(25 分)
參考解答(AI 生成,非官方) 一、去除原理:含塵氣流由進口以切線方向進入圓筒,沿壁形成向下之外渦流,再於中心形成向上之內渦流,最後由排氣管(vortex finder)排出。粒狀物受離心力作用向筒壁移動,與氣流分離後沿壁面落至圓錐段及集塵斗,達成氣固分離。 二、分離機制與效率指標:離心力Fc=m·vt²/r,與粒徑三次方及切線速度平方成正比,遠大於重力,故可去除較重力沉降更細之微粒。常用分離粒徑(cut diameter, d50)與總收集效率表示性能;粒徑愈大、密度愈高、氣流速度愈大,效率愈高。 三、重要操作參數:進口流速一般15~25 m/s,過低則離心力不足,過高則壓損與磨耗增加;氣體流量與負荷變動;粉塵濃度、粒徑分布與密度;氣體溫度與黏度,黏度上升使效率下降;含水率與粉塵黏附性,易造成壁面結垢與排塵口堵塞。 四、重要設計參數:筒體直徑D與總高度,直徑愈小離心力愈大、效率愈高,故常採多管式(multiclone)併聯;圓筒段與圓錐段比例,圓錐段有助細粉分離;進口形式(切線式、蝸殼式)與寬高比;排氣管直徑及插入深度;排塵口與集塵斗之氣密性;壓降一般約500~1500 Pa。 五、限制與改善:對5 μm以下細微粒效率偏低,常需串聯袋式集塵器或靜電集塵器;排塵口漏風會造成已收集粉塵再揚起,為效率下降主因;高磨耗性粉塵應加耐磨襯裡。建議依中位粒徑與所需效率選型,並定期檢查氣密、清灰與壓降。
試說明受有機物污染土壤之整治復育技術主要有那些?並說明其處理
原理。(25 分)
參考解答(AI 生成,非官方) 一、技術分類:受有機物污染土壤之整治,依處理位置可分現地(in situ)與離場(ex situ);依原理分物理、化學、生物及熱處理。選用時須考量污染物種類(揮發性、半揮發性、油品、含氯溶劑)、濃度、土壤質地、含水層深度及整治目標。 二、物理與熱處理:土壤氣體抽除(soil vapor extraction, SVE)於不飽和層抽氣,使揮發性有機物(VOCs)揮發移除,尾氣以活性碳處理;空氣注入(air sparging)於飽和層供氣,促進揮發與好氧分解;熱脫附(thermal desorption)加熱100~600℃使污染物揮發分離,適用高濃度半揮發性有機物。 三、化學處理:現地化學氧化(in situ chemical oxidation, ISCO)注入過氧化氫、臭氧、過硫酸鹽或高錳酸鹽,產生自由基氧化分解有機物;化學還原以零價鐵(zero-valent iron, ZVI)脫氯,適用含氯溶劑;土壤沖洗與淋洗(soil washing/flushing)以界面活性劑或溶劑將吸附態污染物溶出後回收處理。 四、生物處理:生物堆(biopile)、農地處理(land farming)與堆肥化,控制含水率、氧氣與營養鹽,促進好氧微生物分解;生物通風(bioventing)現地供氧,強化不飽和層好氧降解;植生復育(phytoremediation)利用植物吸收、根圈降解與揮發;厭氧生物復育可進行還原性脫氯。 五、限制與建議:生物法成本低,但受降解性、毒性與低溫限制,需長期監測;熱處理與化學氧化快速,但能耗與藥劑成本高,須注意二次污染及土壤性質破壞。實務常採組合技術(如SVE併生物通風),並依土壤及地下水污染整治法規進行風險評估、成效驗證與長期監測。