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高考申論題 107年 [環境工程] 廢棄物處理工程(包括相關法規)

第 四 題

📖 題組:
某都市垃圾物理組成及性質分析結果如下表,試計算並回答下列各題。某都市垃圾之物理組成及性質分析結果: (表格內容包含廚餘、紙類、塑膠、纖維布類、皮革橡膠類、木竹落葉類、其他可燃物、玻璃、鋁鐵罐、鋁、其他金屬、砂石等之重量、含水量、單位容積重、元素分析及熱量數據) (一)該都市垃圾之含水量為多少?(5 分) (二)試計算含水條件下,該垃圾中有機物化學式(CaHbOcNdSeClf)。(8 分)(C = 12; H = 1; O = 16; N = 14; S=32; Cl = 35.5) (三)該都市垃圾每噸之垃圾體積應為多少 m3?(7 分) (四)若該垃圾擬採焚化處理,試問為達完全燃燒,實際供給之空氣量應為多少?(過剩空氣量為 50%)(10 分)
題組圖片
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (四)

若該垃圾擬採焚化處理,試問為達完全燃燒,實際供給之空氣量應為多少?(過剩空氣量為 50%)(10 分)

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考生看到這題應先確認表列數據基準:將各類垃圾重量加總可得總量為 100 kg,且元素分析為不含水的「乾基質量」。解題關鍵在於求出 C、H、O、S 的總質量,並運用化學計量法推導出理論需氧量,最後依空氣含氧率(21%)及過剩空氣比例(50%)求出實際所需空氣體積。

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【解題關鍵】利用各組成之元素重量加總求出理論需氧量(ThO2),再考量空氣含氧率與過剩空氣係數推導實際空氣供給體積。 【解答】 Step 1:確定垃圾基準量及各元素總質量

小題 (一)

該都市垃圾之含水量為多少?(5 分)

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本題測驗廢棄物基本物理性質的計算能力。計算邏輯為先求出「各類物理組成的水分重量(重量 × 該項含水量)」,將其加總求得「垃圾總水分重量」,再除以「垃圾總重量」即可得到整體含水量。

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【解題關鍵】總含水量(濕基)= (各分類垃圾所含水分總和 / 垃圾總重量) × 100% 【解答】 計算:

小題 (二)

試計算含水條件下,該垃圾中有機物化學式(CaHbOcNdSeClf)。(8 分)(C = 12; H = 1; O = 16; N = 14; S=32; Cl = 35.5)

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解題核心在於理解「含水條件下」的意涵,必須先計算出各項有機物的實際水分含量,將其換算為氫(H)和氧(O)元素質量後,加回原乾基元素分析中。接著透過求各元素之總質量、計算莫耳數,並取最簡整數比即可推導出化學式。

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【解題思路】本題需先計算各類有機廢棄物之總含水量,將其換算為氫(H)與氧(O)元素質量,加總原有的乾基元素質量求得實際總質量,最後透過各元素莫耳數比推導出有機物化學式。 【詳解】 Step 1:計算有機物總含水量,並換算為 H、O 元素重量

小題 (三)

該都市垃圾每噸之垃圾體積應為多少 m3?(7 分)

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本題測驗廢棄物基本物理性質(容積重)之計算。解題關鍵在於利用公式「體積 = 重量 / 單位容積重」,先計算出表格中總重 100 kg 樣本的總體積,再依比例放大 10 倍,即可求得一噸(1000 kg)垃圾的總體積。

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【解題關鍵】利用混合廢棄物體積具可加成性之原則,先計算出100公斤樣本中各分類的體積總和,再依比例推算每噸(1000 kg)垃圾的總體積。 【解答】 計算:

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