民國115年 普通考試 環境工程 廢棄物處理工程概要考古題
民國115年 普通考試 環境工程 廢棄物處理工程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
廢棄物分選技術為資源回收與再利用之重要前處理程序。請說明電選、
重液分選、濕式渦錐分選、磁選及浮除處理等五種物理分選技術之基本
原理、適用對象及應用方式。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、電選（electrostatic separation）係利用物料導電度差異，使帶電顆粒在電場中因感應、放電與受力不同而分流；導體易放電而被吸附，非導體則保留電荷而隨轉子拋出。適用於乾燥且粒徑相近之金屬／非金屬、塑膠、電纜碎料及電子廢棄物；應用時須控制含水率、粒徑與電壓，常與渦電流分選串聯。
- 二、重液分選（heavy liquid separation）將物料浸入比重介於目標成分之間的重液或重懸液，依上浮與下沉分流，適用塑膠、玻璃、金屬及營建廢棄物，亦可供實驗室密度鑑定。工業上常以鹽水、磁鐵礦或矽鐵懸浮液替代有機重液；應用時須控制液體比重、粒徑與細粒夾帶，並清洗及回收介質，避免二次污染。
- 三、濕式渦錐分選（wet cyclone separation）將廢棄物調漿後送入圓錐形水力旋風器，藉離心力與重力使高密度或粗顆粒集中於外壁、由底流排出，低密度或細顆粒由溢流帶出；添加重介質者稱重介質渦錐。適用塑膠、金屬、玻璃、爐渣及土壤洗選，應用時應控制漿料濃度、進流壓力、粒徑與介質回收。
- 四、磁選（magnetic separation）利用鐵磁性或可被磁化物質在磁場中受吸引，與非磁性物質分離；常用懸吊磁鐵、滾筒磁選、濕式磁選及高梯度磁選。主要適用廢鐵、鋼材、磁鐵礦及含鐵爐渣之回收，亦可作為破碎後去除鐵雜質的保護單元。應用時須注意物料厚度、磁場強度、粒度及水分，弱磁性物質則需高梯度或較高磁場。
- 五、浮除（flotation）利用顆粒表面疏水性差異，使目標顆粒附著微細氣泡而上浮，再以刮除方式回收；常添加捕收劑、起泡劑與調整劑，並控制pH、攪拌與氣泡大小。適用塑膠分選、廢紙脫墨、玻璃、礦物及受污染土壤處理；廢水則可用加壓浮除去除懸浮固體與油脂。實務上應清洗、脫水並控制藥劑殘留，並依粒徑與密度串聯其他分選單元。
近年來政府積極推動循環經濟、淨零碳排及再生能源政策，以提升資
源永續利用效率。為進一步落實資源循環與永續發展目標，應持續加
強廢棄物源頭分類、精進資源化處理技術，並建立完善之循環利用機
制。請說明廚餘之主要特性、資源化處理方式及可行之推動方向與效
益。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、廚餘主要來自家庭、餐飲、市場及食品加工，含水率常達70%至90%，富含有機質、蛋白質、油脂與鹽分，易腐敗、發酸及產生臭味與滲出水；其成分與含水率隨來源、季節及飲食習慣變動，並可能混入塑膠、餐具、骨頭等雜物。此種高含水、高有機及高生物分解性，使其適合以生物處理資源化，但須先源頭分類與去雜。
- 二、資源化方式包括堆肥化（composting）、厭氧消化（anaerobic digestion）、好氧發酵、飼料化及黑水虻等生物轉化。堆肥化透過好氧微生物分解有機質，產出堆肥或土壤改良劑；厭氧消化在密閉槽中產生生質氣（biogas），可發電或供熱，沼渣沼液可作肥料；飼料化須符合食品安全與動物防疫規定。處理前應脫水、破碎、調整碳氮比與含水率，並控制臭味、滲出水及油脂。
- 三、推動方向應從源頭減量與分類著手，包括設置社區、學校及市場之廚餘收集點，推廣惜食、適量點餐與中央廚房減廢；後端則依規模採社區堆肥、區域厭氧消化或集中處理，並建立清運契約、品質標準與產品認證。政策工具可運用補助、綠色採購、費率誘因、技術輔導及跨部會合作，將廚餘納入生質能與循環農業體系。
- 四、效益方面，廚餘資源化可減少掩埋與焚化負荷，降低滲出水、臭味及甲烷排放；堆肥可改善土壤有機質與保水力，沼氣可替代化石能源，形成能源與農業的循環。經濟上可創造就業與綠能收益，社會上則提升環境教育與資源循環意識。惟須評估收集成本、處理規模、產品市場及能源平衡，避免為處理而處理。
- 五、限制與配套包括廚餘含水率高、鹽分與油脂影響堆肥品質，雜物與塑膠造成設備堵塞，臭味與病媒需密閉負壓及除臭；沼氣系統須防爆、防漏並妥善處理沼液。另應建立進料允收標準、成品重金屬與鹽分檢測、追溯制度及災害應變，並避免與畜牧防疫衝突。唯有源頭分類、妥善處理與產品去化三者並進，方能落實循環利用。
廢棄物之物理與化學特性為規劃處理技術及評估處理效能的重要依據。
其中，廢棄物三成分常被用於分析廢棄物性質及作為處理設施設計之參
考。請說明廢棄物三成分之定義、檢測方法及應用於廢棄物處理與處置
規劃之重要意義。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、廢棄物三成分通常指水分（moisture）、可燃分（combustible matter）與灰分（ash），以濕基重量百分比表示，三者合計為100%。水分為物料中所含游離水；可燃分為在高溫灼燒時可氧化逸散之有機物及部分可燃無機物；灰分為灼燒後殘留之無機礦物質。三成分有別於元素分析，主要用於快速掌握廢棄物之燃料性、安定性與處理負荷。
- 二、檢測時先將代表性樣品破碎、混合及四分法縮分，取適量置於已恆重之坩堝，於105±5°C烘乾至恆重，求得水分；再於約600±25°C之高溫爐灼燒至恆重，依方法規定計算可燃分與灰分。計算式為水分率＝（濕重－乾重）／濕重×100%，灰分率＝灼燒後殘重／濕重×100%，可燃分率＝100%－水分率－灰分率。
- 三、三成分是焚化爐設計與操作之基礎：水分高會降低低位發熱量（LHV）、增加輔助燃料與排氣量；可燃分決定燃燒負荷、空氣需求量與爐溫；灰分則影響爐渣量、飛灰量、積灰與清灰頻率。三成分亦可用於評估堆肥適性、掩埋壓密與沉陷、固化體配方、衍生燃料（RDF）品質及清運費率，並作為物質流與能源流估算參數。
- 四、在處理與處置規劃上，三成分可協助判斷應採焚化、堆肥、厭氧消化、掩埋或資源化，並推算處理量、儲坑容量、藥劑量與污染防治設備規模。例如水分過高且可燃分偏低者，焚化需先乾燥或摻配；可燃分高者具能源回收潛力；灰分高者應強化底渣與飛灰管理。對既有廠操作而言，三成分變化可作為進料管制與效能診斷指標。
- 五、三成分屬經驗性測定，易受採樣代表性、粒徑、烘乾溫度、灼燒溫度與時間影響；高溫灼燒可能使碳酸鹽分解、部分金屬揮發或氧化，造成灰分與可燃分誤差。水分亦可能包含結晶水或揮發性有機物，於105°C逸散。因此應依公告方法執行品保品管，配合元素分析、發熱量與工業分析判讀，不可單憑三成分推論全部燃燒行為。
廢鋰電池含有鋰、鈷、鎳等具回收價值之金屬，為重要之都市礦產。試
以廢鋰電池為例，說明其資源化處理流程及再利用途徑，並探討其對循
環經濟與環境保護之效益。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、廢鋰電池以鋰離子電池（lithium-ion battery, LIB）為主，含鈷、鎳、錳、鋰、銅、鋁及石墨等有價材料，正極材料如NCM、LCO、LFP，電解液則含鋰鹽與有機溶劑。其具高能量密度與易燃性，若混入一般垃圾可能短路、起火或釋放氟化氫及重金屬，故屬應妥善收集之特殊廢棄物，也被視為都市礦產（urban mining）。
- 二、資源化流程通常包括收集分類、放電與失活、拆解、破碎篩分及分選。先依電池種類與狀態分類，放電或低溫處理降低殘餘電量，再於惰性氣氛或防爆設備中拆解、破碎，以磁選、渦電流、比重及篩分分離鐵、銅、鋁與電極粉料；電解液須以冷凝、吸附或洗氣收集，避免燃燒與污染。前處理之安全與密閉負壓為整廠關鍵。
- 三、後端回收途徑有火法冶金、濕法冶金及直接再生。火法冶金將電極料熔煉成鈷鎳合金或冰銅，流程耐雜但能耗與排氣控制要求高；濕法冶金以酸鹼浸漬、溶劑萃取、離子交換及沉澱，分離鋰、鈷、鎳、錳，可製成電池級鹽類；直接再生則經分離、補鋰與燒結，回復正極材料結構，具節能減碳潛力，但對進料純度與一致性要求較高。
- 四、再利用途徑包括再生正極材料（如NCM、LCO、LFP）、電池級硫酸鎳、硫酸鈷、碳酸鋰、金屬銅鋁及石墨等。再生材料可回饋電池製造，形成閉回路；純度較低者可用於不鏽鋼、合金、顏料或建材。電解液與隔離膜則須妥善處理或能源回收。為確保再利用，應建立黑粉（black mass）成分檢驗、批次追溯與材料性能驗證，避免污染物進入新產品。
- 五、循環經濟效益在於以都市採礦替代部分原生礦產，降低採礦破壞、能源消耗與碳排放，並提升鋰、鈷、鎳等關鍵原料之供應韌性；環境保護上可減少重金屬、電解液及氟化物進入土壤與水體，並降低火災風險。惟回收過程仍有酸鹼廢液、廢氣、粉塵與殘渣，須以污染防治、能資源效率及綠色設計配套，並避免不當拆解造成二次污染。