【91固體廢棄物概論第二次小考解答】

一、簡答題：（每題15分，合計30分）

1.何謂燃燒室熱負荷

<sol>

在正常運轉下，每立方公尺燃燒室容積在每小時時間中由垃圾及輔助燃料所產生之低位發熱量（Kcal/m3-hr），稱之為燃燒室負荷（heat load in combustion chamber），其中燃燒室容積係指無垃圾之狀態而言，一般包含乾燥室，第一燃燒室，第二燃燒室與後燃燒室。

若熱負荷過高將導致燃燒氣體在爐內停留時間太短，而造成不完全燃燒，且爐壁易形成熔渣而造成爐壁剝落龜裂，減短燃燒室使用壽命，若熱負荷過小，則無法維持適當之燃燒溫度，使燃燒狀況不穩定。

※熱負荷規劃值（補充）

分批燃燒式：4×104~7×104 kcal/m3-hr，連續燃燒式：8×104~15×104 kcal/m3-hr

其計算式如下：

（kcal/m3-hr）

Hl：低位發熱量（kcal/kg）

W：焚化處理垃圾量（kg）

t：燃燒時間（hr）

V：第一、第二燃燒室總容積（ｍ３）

2.Aerobic Static Pile of Composting

<sol>

通氣靜堆式堆肥法，是由美國農業部馬里蘭Beltsville農業站發展，此法又稱Beltsville或ARS法，屬於好氧堆肥。其堆肥方法為在堆肥底部設置柵狀通氣或通風管，並利用排氣機以抽或排氣提供充足之空氣，如為抽氣方式則可在排氣孔處加一經篩選之堆肥以控制臭味問題，此外可利用木屑等填充物以控制堆肥的孔隙率和水分，其堆肥處理時間約為３至４星期，並再靜置４星期則可使堆肥完全腐熟。

 

 

二、問答題：（每題20分，合計40分）

1.焚化過程中Dioxin如何產生？廢棄中Dioxin污染應如何控制？

<sol>

於焚化過程中，PCDDs/PCDFs之產生及控制可分廢棄物成分、爐內形成與控制和爐外低溫再合成控制三方面，分別說明如下：

a.廢棄物成份

    一般家戶垃圾其成份相當複雜，可能因使用殺蟲劑、除草劑、防腐劑甚至農藥及噴漆等有機溶劑，於垃圾中即可能含有PCDDs/PCDFs等物質，而事業廢棄物中之PCDDs/PCDFs含量則更為多且複雜。其焚化時若能保持良好之燃燒狀況，則垃圾本身所含之PCDDs/PCDFs可在焚化過程中破壞分解。

b.爐內形成及控制

    廢棄物化學成份中C、H、O、N、C、CI等元素，焚化過程中可能因氧氣不足，缺之充分混合及爐溫太低等因素形成部份不完全燃燒之碳氫化合物，而可能與廢棄物或廢氣中之氯化物(如NaCI、HCI、Cl2)結合形成PCDDs/PCDFs或氯苯及氯酚等物質，其中氯苯及氯酚能成為爐外低溫再合成PCDDs/PCDFs之先驅物質。控制方法可採適當的爐體熱負荷，以保持足夠的破壞燃燒溫度（950℃）及氣體停留時間（1~2秒）。

C.爐外低溫再合成及控制

氯苯及氯酚等先驅物質隨廢氣自燃燒室排出後，可能由廢氣中飛灰之碳元素所吸附，並在特定的溫度範圍(250℃~ 400℃)被金屬氯化物(如CuCl2及FeCl2)催化反應而生成PCDDs/PCDFs，此外，如果空氣污染控制系統有設置靜電集塵器，廢氣在經過靜電集塵器時其溫度若低於400℃，則廢氣中有機物也會有再結合成PCDDs/PCDFs之可能性。最簡單的控制方法可提前在乾式或半乾式洗滌塔中直接噴入活性碳粉或焦碳粉以吸附及去除廢氣中之PCDDs/PCDFs。

2.說明高速堆肥處理之重要設計考慮項目與原理

<sol>

原理：

    容器內堆肥法為在一封閉容器內進行，並加以強制抽風及翻堆，屬好氧堆肥法，因反應快且可以控制時間、溫度及通氣量而減少腐熟時間，所以又稱高速堆肥化法。

高速堆肥系統可分為兩種主要形式：塞流及動力式（攪拌床）系統，在塞流式系統中堆肥顆粒間之關係在整個系統中保持一定，其系統是以先入先出之原理操作，而動力式系統中堆肥物質在操作中以機械攪拌而充分混合。

設計考慮項目：

a.粒徑大小 ：

粒徑大小影響體積密度、內部摩擦力、流體特性及物質之拉力，

故適當的粒徑大小約在25~75mm之間。

b.C/N比

   ：通常堆肥處理之C/N比越大，堆肥腐熟的速度越慢。一般的C：N：

P=100：5：1比較適宜。

c.水分含量

：低於15%水分的廢棄物易使微生物終止其活動。而太高的水分也

易引起厭氧醱酵而增加腐熟時間。為減少處理時間，適當的水分含

量應維持在50~60%之間。

d.溫度

    ： 由於溫度影響微生物分解作用之速率甚大，故操作溫度大都控制  

於微生物最適合的範圍，溫度可控制在50~60℃之間。 

e.空氣需求

： 控制空氣流速，使其至少維持在原有空氣含氧量的50﹪左右，以 

利於好氧分解。

 

f.攪拌混合

： 如為動力式系統，則需使用不同的攪拌機械混合，以調和廢棄物之

水分及溫度均勻分布，促進其好氧分解。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

三、計算題（30分）

1.      某焚化廠每天處理垃圾500噸，垃圾成分如下所示，Excess air 100﹪，試求廢氣排出量。如考慮有機物中之Cl全部反應成HCl，廢棄物中HCl之濃度為何？

濕基組成

C

H

O

N

S

水分

灰分

﹪

22.0

4.5

14.0

1.1

1.2

45.0

10.0

<sol>

∵excess air 100﹪ ∴m＝2

又 可然份＝100-45-10＝45﹪

∴Cl＝45-22-4.5-14-1.1-1.2＝2.2﹪

＊理論需氧量Oo＝

             ＝

             ＝0.573    Nm3/kg

＊理論空氣量Ao＝0.573/0.21＝2.73     Nm3/kg

（1）產生的廢氣量

CO2＝1.867C＝1.867×0.22＝0.41074

SO2＝0.7S＝0.7×0.012＝0.0084

O2＝0.21（m-1）Ao＝0.21×（2-1）×2.73＝0.5733

N2＝0.79m Ao＋0.8 N＝0.79×2×2.73＋0.8×0.011＝4.3222

H2O＝11.2H＋1.244W＝11.2×0.045＋1.244×0.45＝1.0638

HCl＝Cl/71×2×22.4＝0.022/71×2×22.4＝0.013882

                                      Vw＝6.3923      Nm3/kg

∵500 tons/day

∴total waste gas＝6.3923×500×103＝3.2×106          Nm3/day   ＃

（2）HCl濃度

     HCl conc.＝0.013882/6.3923＝2.17×10-3＝2170    ppm       ＃