臺北科技大學環境工程與管理研究所學位論文
國立臺北科技大學,正常發行
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本研究利用 TiO2 具備同步氧化還原的特性，針對存在自然水體中的微量非類固醇抗發炎劑 Acetaminophen（APAP）進行研究，期望能在短時間內有效率的去除存在水體中微量藥物，以利於往後實廠上的應用。本研究分成兩部份：首先先探討各項光催因子對於 APAP去除率之影響，探討的參數包含了初始 pH 、HRT、含氧量、TiO2 劑量，第二部份即為探討添加不同莫耳比之 Cr(VI) 和 NO3- 作為還原性物質，對於 APAP 去除率之影響；本研究致力於探討還原性物質對於 APAP 在光催化各項影響因子中的降解變化情形。 於各項光催因子探討中可發現，當 HRT＝40 min、初始 pH＝2、曝氧氣、 TiO2＝0.5 g/L、light intensity＝2.5 W/m2、uv＝254 nm 之光催條件為最佳操作條件，此時 APAP 之去除率可達 98.87 %。 若 APAP 溶液中存在還原性物質 Cr(VI) 時能加速 APAP 之降解速度，但其去除率（91.70 %）會略低於僅有 APAP 存在的情況下；若還原性物質為 NO3- 時，雖然無法加速 APAP 降解速度，但卻可略微增加 APAP 之去除率（99.08 %）。 APAP 經光催化反應後其 TOC 值呈現跳動現象，經由 GC/MS 分析 APAP 光催化後產生之中間產物為醇類、醚類、酯類、酸類，但以醇類型式存在較多，而醇類會有逸散的現象發生，造成 TOC 跳動。
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乾電池與現代人的生活息息相關，國內年使用量約9,000至10,000公噸，廢乾電池因不易清除處理，且含汞、鎘、鉛等有害物質成分，未妥善處置，恐危害環境及影響人體健康。我國於民國78年將廢乾電池列為應回收的一般廢棄物，依法由乾電池之製造、輸入及販賣業者，負責回收清除處理。責任業者因執行績效不彰，自民國87年起，改由政府統籌規劃及推展相關工作。回收工作推行20餘年來，績效為何?政策措施有無待提升或改善之處，值得探討。 本研究經探討我國廢乾電池管理法令及運作機制等，並與先進國家進行比較分析，近年我國廢乾電池年平均回收率已達40%以上，成效與歐盟等先進國家相當；現行回收制度，在法制、組織與財務等面向，具有不同於歐美先進國家管制的特點，包括完備的法制管理體系、具公權力的運作組織及健全的財務等；但組織運作較缺乏彈性，財務運用靈活度較低，而影響成效。由歷年焚化廠的底渣成分分析資料顯示，廢乾電池的回收管制績效良好；另發現95年起乾電池的源頭限汞政策，在重金屬減量方面，比實施差別徵收費率所獲得的成效更好；並由歷年焚化廠的底渣中重金屬汞等分析資料顯示，廢乾電池的回收管制績效良好。也發現影響回收量變化的主因為補貼費率；而配合民眾的習性，回收管道的便利性又比經濟誘因更重要；在後端處理體系方面，在現行管理體制下，缺少提昇再生率的誘導措施，境內處理部分，競爭條件較為弱勢；而相對的，境外處理部分，則較缺乏執行效率的常態追蹤機制。 建議未來擴大管制乾電池重金屬成分及種類，應回收廢乾電池不宜以重量1公斤以下作為限制，對處理端實施分級補貼費率之鼓勵機制，持續回收教育宣導，並訂定目標，逐年提昇績效。
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全球固定污染源排放重金屬汞一直備受重視，而傳統空氣污染設備對於汞難以有效去除，容易影響人體健康與環境危害。現階段針對汞污染防治方法，主要以吸附劑的噴入為最可行之技術，因此產生許多廢棄活性碳，一般業者在活性碳吸附飽和後，處置方式多為掩埋，以環境的觀點來看，若處理不當，便有可能造成二次污染。然而，本研究之主要目標為研發新的硫化活性碳生物之再生技術，利用硫氧化菌之氧化及產酸能力，建立活性碳中汞生物溶出程序，將還原態的硫氧化，使汞從活性碳中溶出，提昇汞之脫附效率，以達到硫化活性碳再生及回收再利用之目的。 利用土壤馴養結果顯示，隨著馴養次數增加，其硫氧化菌之活性增加且越穩定，可將馴養時間縮短至10到15天。使用活性碳馴養方面，硫氧化菌較難以利用活性碳上的硫，因此添加培養基和可溶性營養源，有助於馴養的效率。另外，活性碳再生實驗中發現，當活性碳濃度越高時，pH值下降速率較快，但硫酸鹽生成量卻減少，而汞的去除率約為20到40%之間。將數據收集完成建立反應曲面圖，可得知最佳操作條件為活性碳濃度10%，接種菌液濃度20%時，汞之去除效率可以達到40%左右。經由物化分析後，發現活性碳表面中的含硫基質，藉由硫氧化菌直接氧化，或是產生硫酸使pH值下降，氫離子與活性碳中的汞進行置換反應，因此造成氫含量上升，而硫含量下降之情形，證實生物淋洗的直接反應與間接反應有在發生。當活性碳生物淋洗後，其比表面積從588.5 m2 g-1上升至757 m2 g-1，且孔徑從1 nm變大並集中於2 nm，其硫氧化菌的氧化反應對於表面具有相當影響，有助於未來再利用之可行性。
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本研究開發一套空氣品質無線監測系統 (Air Quality Wireless Monitoring Network, iAM)，開發之系統應用於以國立台北科技大學三實場作為案例應用，採用二氧化碳、溫度及相對濕度感測器、ZigBee無線傳輸技術監測軟體等。系統驗證方式包含實驗室準確度誤差測試、現場與直讀式儀器比對，並提出空氣品質無線監測系統設備自動查核機制，以利後續無線監測系統維護。建立二氧化碳濃度質量平衡，預測模型以監測值推估場所室內外換氣量並驗證室內二氧化碳濃度與模型可行性，最後以室內空氣品質監測系統與二氧化碳濃度預測模型進行預測室內最大容許人數及評估場所在不同換氣量下改善室內空氣品質情況。 研究顯示，二氧化碳感測器測試，相對準確度為NDIR原理的二氧化碳感測器較固體電解質原理感測器佳，故選擇NDIR感測器進行佈建。空氣品質無線監測系統與直讀式儀器比對之相關係數為室內R2=0.9722~0.9962、室外R2=0.6257~0.8595，顯示室內干擾較少而準確性高。以二氧化碳濃度預測模型推估三場所室內外換氣量為ZG01模組17.21、17.22、14.02 m3/min；AZ7722感測器16.36、18.88、11.66 m3/min。驗證二氧化碳濃度預測三場所結果MAPE平均值分別為ZG01模組13.1 %、21.15 %、6.93%，AZ7722感測模組11.64 %、18.58 %、7.03%，代表模型預測準確性佳至可接受。應用二氧化碳濃度預測模型推估三場所室內最多容許人數約為17、18和12人，超過人數時，CO2可能高於室內空氣品質第二類場所建議值1000 ppm；本研究另以室內增加抽風扇提升場所室內外換氣量評估室內二氧化碳改善率，預測結果為增加1個抽風扇室內CO2濃度降低約10.4%；增加2個抽風扇室內CO2濃度降低約17.3%。
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在聯合國千禧年發展目標中，將消除貧窮列為首要執行計畫，說出貧窮問題一直是困擾世界經濟與社會發展的突出議題，消弭貧困可說是人類最大的挑戰。近年來一些有遠見的跨國企業，發展創新商業模式來協助脫貧，也將企業社會責任（Corporate Social Responsibility, CSR）整合到公司的營運策略，達到窮人生活福祉提升，企業也有盈利的雙贏局面。 藉由廣泛文獻探討國外企業以創新與永續的商業模式開拓金字塔底層(Base/Bottom of the Pyramid, BOP)市場，本研究提出企業發展BOP市場之商業模式成功關鍵因素，包括創造價值、顧客需求、策略資源、經營策略、營收機制、群聚發展、永續能力等七大面向，以此探討個案經營臺灣BOP市場之商業模式。研究顯示個案在策略資源－擁有紡織關鍵技術及創新研發能力；經營策略－以造福金字塔底層為使命及利他企業理念經營品牌形象，透過差異化經營凸顯與其他平價品牌的區隔；群聚發展－積極復興臺灣成衣產業鏈；永續能力－企業經營以永續的思維來規劃，並發掘可投入的議題等四個面向上占有相對優勢，惟在創造價值、顧客需求及營收機制等三點，應積極回應於滿足BOP實際需求之做法。 最後提出若干具體的建議，供企業對發展BOP市場之參考，在全球化競爭壓力下，此能讓企業與大環境邁向永續發展相互結合之作法，是國內企業可積極投入的藍海策略。
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由於大氣中揮發性有機物(volatile organic compounds, VOCs)濃度及工業排放量不斷上升，影響環境及人體健康，因此VOCs之污染問題已引起世界各國的高度重視，許多國家都已嚴格規範VOCs之排放標準，積極尋找減量技術，而活性碳吸附法除了可有效去除低濃度之VOCs外，尚可針對具有回收價值之高濃度有機溶劑蒸氣以吸附方式回收，以減少有機溶劑之使用，而許多研究指出利用農業廢棄物製備活性碳吸附劑吸附VOCs為可行性技術之一。有鑑於此，本研究以不同農業廢棄物(如廢麥粕、銀合歡及竹材)所製備之高比表面積活性碳，作為本實驗之碳吸附劑，以甲苯蒸氣進行活性碳吸附實驗，並透過BET比表面積、孔洞體積、孔洞大小之量測進一步瞭解活性碳吸附特性與物化特性關係，探討其吸附行為及其吸附特性。結果顯示，溫度在25–90℃，濃度在2500–20000 ppm之間，廢麥粕活性碳甲苯吸附量範圍分別介於285–665 mg g-1；銀合歡活性碳甲苯吸附量範圍分別介於253–916 mg g-1；球狀活性碳甲苯吸附量範圍分別介於135–183 mg g-1，其中球狀活性碳吸附量為三種活性碳中最低，原因為球狀活性碳之比表面積僅446 m2 g-1，因此可吸附位址有限，導致吸附量不高。而各活性碳之甲苯吸附量都將隨甲苯濃度增加而增加，但隨溫度升高而降低，而利用吸附實驗數據可求得Langmuir、Freundlich、與Temkin方程式之參數，藉由此參數能獲得不同溫度時之等溫吸附曲線，由等溫吸附曲線可發現，分壓越大其甲苯吸附量也跟著上升，而分壓持續上升時，飽和吸附量曲線逐漸趨於水平。由模擬結果顯示利用Langmuir、Freundlich、與Temkin方程式皆可描述廢麥粕、銀合歡及球狀活性碳之甲苯等溫吸附曲線，其中以Langmuir等溫吸附曲線可獲得較佳之模擬結果(R2＞0.999)。
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電子產業為我國重要經濟發展之基礎，但多數電子廠房辦公區域為有效節約能源，限制空調換氣次數，加上工廠本身或廠區週圍的固定污染源污染，反而衍生出危害人體健康的問題，為了進一步了解電子廠廠辦合一辦公區的空氣品質現況，本研究以中部兩家電子公司4所辦公室為例，進行空氣污染物濃度測定，藉以說明辦公室空氣污染物現況及污染物特性，配合甲醛(HCOH)之致癌風險評估及以空氣資源整合健康效應模型（Air Resources Co-Benefits Model, ARCoB）評估一氧化碳(CO)、懸浮微粒(PM10)、臭氣(O3)之非致癌健康效應，以量化辦公室員工因室內空氣污染對人體健康的危害程度。 研究結果顯示，4所辦公室主要空氣污染物為甲醛(HCOH)、總揮發性有機物(TVOC)、二氧化碳(CO2)等3項，尤其是以甲醛(HCOH)最為嚴重，4所辦公室平均值為0.1 ppm-1 hr，高於中華民國室內空氣品質標準值(草案)第二類規範0.08 ppm-1 hr。 甲醛致癌風險評估結果顯示，4所辦公室平均風險值為1.52*10-5超出可接受風險值10-6約15.2倍，顯示甲醛濃度已對辦公室員工健康造成了危害。以辦公室C基準，依其工作形態不同，發現長時間處於作業廠房內的作業員，其風險值為3.95*10-5，已超出可接受風險值10-6 的39.5倍。 非致癌風險評估結果顯示，以空氣品質最差的辦公室C為基準，辦公室A較辦公室C，其終生平均壽命增加403.56 天/人-終生、每年醫療支出減少117.66 元/年-人 ; 辦公室B較辦公室C，其終生平均壽命增加419.62 天/人-終生、每年醫療支出減少 130.84元/年-人 ; 辦公室D較辦公室C，其終生平均壽命增加121.94 天/人-終、每年醫療支出減少 79.12元/年-人。辦公室C實施改善措施後，較改善前終生平均壽命增加222.92 天/人-終生、醫療支出減少52.71 元/年-人，其中又以 CO 的改善健康效應最為顯著，但增加引進外氣後，雖CO大幅下降，但引進室外之O3亦造成負面健康效應。
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行政院環境保護署為持續推動「節能減碳」及「垃圾零廢棄」政策，規劃將全國各縣市共約4,800多輛垃圾車收運一般廢棄物天數減少一天，除可減低垃圾車輛使用頻率，增加車輛使用年限外，並可有效減少廢氣污染產生量及減少垃圾產生量，但考量各縣市一般廢棄物清運及資源回收等狀況不同，仍須由各縣市政府及鄉鎮市公所自行評估實施期程。 本研究以桃園縣為案例，藉由文獻蒐集及彙整相關資料進行綜合分析、比較與歸納，包括1.蒐集台北市及新北市兩個代表縣市案例經驗；2.調查及彙整國內19縣市（不含離島地區）一般廢棄物每週清運頻率及停收日等情形，進一步針對每週清運頻率已全面調整為週收五日之縣市，以行政院環境保護署資料庫篩選之100年垃圾清理概況各項統計數據進行分析及比較；3.蒐集彙整官方歷年民意調查結果，最後以SWOT綜合以上分析結果，評估桃園縣政策推動其內部條件所掌握的優劣勢、及外部環境之機會與威脅，及提出最佳之施行建議。 經研究結論，有關桃園縣推動一般廢棄物週收五日政策之SWOT綜合分析結果顯示，整體優勢及機會條件大於劣勢及威脅且普遍獲得民眾支持，因此政策是可行的，可以「星期三」作為垃圾停收日並搭配現行「星期日」停收垃圾方式實施。在推動垃圾隨袋徵收政策部分，以SWOT綜合分析結果顯示，整體劣勢及威脅條件大於優勢及機會，故應先予暫緩。
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橡膠資源的使用與經濟發展有著密不可分的關聯，隨著各類橡膠製品的廣泛應用，橡膠原料的需求亦逐漸增長，中國甚至因境內各類工業發展需求，將天然橡膠視為重要的戰略物資及工業原料進行栽植管理規劃。國內天然橡膠需求完全仰賴進口、合成橡膠又受石化行業整體規劃所支配，在經營經濟成長的當下，增加橡膠資源的有效利用，使橡膠資源能朝永續發展方向邁進，成為本研究關注的議題。 為探討國內橡膠資源永續性發展，本研究以物質流分析方法，將台灣地區天然橡膠、合成橡膠、再生橡膠、碳黑等原料投入橡膠製品市場之使用量，橡膠製品進出口量及國內用量，以及橡膠製品廢棄後之回收處理量等各種因子於2001年∼2010年間變化情形進行觀察，並以資源循環度指標分析台灣地區橡膠資源化潛勢，以資源生產力指標分析產業佈局政策，再由橡膠製品環境化設計、廢橡膠資源化應用、廢橡膠能源轉化應用等面向探討橡膠資源永續性發展。 依計算結果，台灣2001∼2010年平均每年主要原料使用量466,846公噸，橡膠製品量561,183公噸，差異部分為添加劑、鋼絲、棉絮纖維等混合料約94,337公噸、占製品重量17%。平均每年耗用天然橡膠110,520公噸、占主要原料24%，合成橡膠230,209公噸、占主要原料49%，碳黑126,117公噸、占主要原料27%；單以橡膠類分析，天然橡膠占橡膠總量32%，合成橡膠占橡膠總量67%。橡膠資源來自於國內自產部分平均約占32%、進口來源占62%，而再利用平均約占6%，而橡膠資源使用與GDP無明顯相關性。 而由各類製品之進出口均價統計資料顯示，若加強醫藥用品類及功能性穿著護具之其他類橡膠製品產業比重，橡膠資源生產力可獲較大成長空間。非胎用之廢棄橡膠資源缺乏管理追蹤系統，難以掌握廢棄資源的利用途徑，目前廢橡膠資源化應用及能源轉化應用仍有技術精進空間，未來環境的改變將使再生方法需要修改，再生工業亦應配合調整以獲取效益化空間，針對目前廢輪胎磨粉流布之情形，可再進行較完整的物質流布調查，以觀察再生工業效益化調整之關鍵契機。
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本研究建立乙套氣體感測器標準作業程序（Standard Operating Procedure, SOP），分三部分，第一為實場佈建前置作業，進行氣體感測器濃度偏移測試之準確性；第二為佈建現場作業，規劃現場施工標準作業流程；第三為佈建後作業，包含氣體感測器查核及校正作業方法。本研究另開發乙套一氧化碳空氣品質無線感測系統（Air Quality Wireless Sensoring Network），測試氣體感測器呈現的準確性與再現性。本研究於實場量測室內外一氧化碳濃度，並利用量測結果建立乙套室內一氧化碳預測模型（Indoor Air Quality Model, IAQM），以預測室內一氧化碳濃度並可模擬室內CO受室外CO的影響。最終以大氣擴散模式AERMOD模擬室外一氧化碳濃度分佈，分析移動移動污染源實施減量措施前後於研究區域一氧化碳濃度分佈的變化，配合IAQM，再經空氣資源整合健康效應模型（Air Resources Co-Benefits Model）推算人員健康影響（壽命與年醫療支出之增減）。 篩選之電化學式一氧化碳感測器多點濃度測試結果顯示，當 "CO ≥" 3 ppm時，該感測器量測與直讀儀器誤差達10%以內。本研究規劃之室內一氧化碳預測模型有分時（Discrete）及連續（Continuous）兩類使用方法。研究結果顯示，使用分時求解法與連續求解法預測室內一氧化碳之平均絕對百分比誤差（MAPE）分別為14.75%與21.25%，其中分時求解法之預測準確度為優良，適用未來於實場室內一氧化碳濃度預測。而本研究模擬區域減量前後一氧化碳濃度之差異，分最大24小時平均濃度減幅為54.49%，其中年均濃度削減量達42.86%，由232.75μg/m3（0.27 ppm）降至133.00μg/m3（0.15 ppm），依此推算室外一氧化碳總暴露量減量為0.103 ppm，及該區域人員每人將節省年醫療支出9.476元/人．年，而增加個人終生平均壽命天數則為49.75日/人。