由於土壤之顆粒組成將直接影響土壤之剪力強度與應力應變行為，故本研究 首先進行篩分析詴驗後繪製不同詴驗條件下之粒徑分布曲線，探討經過焚燒後土 壤的工程性質變化。如圖 4.5 為原土樣及汽油污染濃度達 1,000 ppm 之土樣以低溫 熱脫附法處理經不同處理時間之篩分析詴驗結果，可以觀察到經過熱處理的土壤 其累積通過百分比曲線右移，焚燒 900⁰C 的 10 分鐘、30 分鐘即 60 分鐘後土壤累 積通過 200 號篩之百分比從原狀土樣的 3.3%分別上升至 3.7%、4.9%及 3.9%；添 加汽油之土壤在焚燒 900⁰C 的 10 分鐘、30 分鐘即 60 分鐘後土壤累積通過 200 號 篩之百分比為 4%、4.2%及 5%，顯示土壤在無污染或是添加汽油污染的土壤經過 熱處理焚燒過後通過篩號之細粒料數量增加，整體粒徑變小，然而根據統一土壤 分類法經熱處理後之土壤仍屬於不良級配之砂質土壤(SP)，惟經粒徑分布曲線研判 高溫焚燒處理將會造成土樣趨於破碎，且本研究其餘詴驗條件下之土壤粒徑分析 結果均有相同趨勢，如圖 4.6 所示，詳細之粒徑分析詴驗結果如表 4.1 至表 4.3 所 示。而添加柴油污染的土樣在焚燒 900⁰C 的 10 分鐘、30 分鐘及 60 分鐘後土壤累 積通過 200 號篩之百分比為 4%、3.5%及 3.1%且從圖中可以看出通過篩號之細粒 料數量減少，整體粒徑增加，與原狀土壤及汽油污染土樣在熱處理後呈現相反之 傾向且其級配變差。
63
GFL-1 GFL-3 GFL-6 GFM-1 GFM-3 GFM-6 GFH-1 GFH-3 GFH-6
#4
99.9% 99.8% 99.9% 99.7% 99.7% 100% 99.7% 99.7% 99.6%#8
82.5% 83.5% 81.5% 78.2% 80.7% 88.8% 80.1% 81.3% 82.8%#16
63.4% 54.3% 52.2% 47.3% 50.2% 74.8% 62.7% 64.9% 68%#30
45.5% 29.2% 29% 23.8% 24.3% 59.4% 45.8% 48% 51.9%#40
36.7% 23% 23.1% 18.6% 18.4% 50.2% 36.4% 38.4% 42.4%#50
27.1% 16.9% 17.8% 14.2% 13.7% 38.8% 25.8% 27.3% 31.1%#100
12.2% 4.8% 8.6% 6.9% 6.4% 20.2% 10.5% 11.2% 13.3%#200
5.1% 1.2% 3.8% 3% 2.8% 10.3% 4% 4.2% 5%pan
0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%64
表 4. 2 熱處理汽油污染(10,000 ppm)土樣篩分析數據
GTL-1 GTL-3 GTL-6 GTM-1 GTM-3 GTM-6 GTH-1 GTH-3 GTH-6
#4
99.9% 100% 100% 100% 99.7% 100% 100% 99.2% 99.9%#8
83.5% 85% 86.7% 92.2% 78.7% 78.2% 90.6% 76.2% 83.5%#16
66.7% 67.9% 70.4% 72.7% 54.2% 53.8% 78.6% 58.5% 66.7%#30
53.6% 52.9% 54.3% 39.2% 28.4% 29.6% 64.9% 42.3% 53.6%#40
43.7% 45.2% 45.8% 29.1% 20.7% 22.2% 56.3% 34% 43.7%#50
33.9% 35.5% 35.5% 20.9% 15% 16.3% 44.8% 25.6% 33.9%#100
16% 17.4% 16.6% 9.4% 7% 8% 21.9% 12.5% 16%#200
6.5% 7.3% 6.7% 3.9% 3% 3.5% 8.9% 6% 6.5%pan
0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%65
DFH-1 DFH-3 DFH-6 DFM-3 DFM-6 DTM-3 DTH-1 DTH-3 DTH-6
#4
99.9% 99.6% 99.4% 100% 100% 100% 100% 99.8% 99.9%#8
80.9% 60% 74% 77.2% 88.1% 86.1% 87.5% 73.6% 80.9%#16
57.5% 34.5% 57.2% 56.1% 69.9% 71.6% 65.6% 50.9% 57.5%#30
34.4% 17.8% 42.8% 42.4% 50.5% 58.3% 39.5% 34.3% 34.4%#40
26.3% 13.3% 34.9% 36.5% 42.1% 50.4% 30.2% 27.1% 26.3%#50
19.4% 10% 25.7% 30.1% 33.4% 40.7% 22.2% 19.7% 19.4%#100
8.9% 5% 11% 18.4% 18% 23.1% 9.7% 8.5% 8.9%#200
4% 2.4% 4% 11.3% 9.8% 13.4% 4% 3.5% 3.1%pan
0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%圖 4. 5 原土樣及熱處理汽油污染(10,000 ppm)之土壤土壤累積通過分比圖
圖 4. 6 原土樣及熱處理柴油污染(10,000 ppm)之土壤累積通過分比圖
本研究欲藉由詴驗求得受油品污染之土樣在不同處理溫度及時間下的去除率，
以探討熱處理技術之最佳處理效率，提供後續整治工程實務上的參考。去除率於 本研究中以處理後失去之重量與完全燃燒之重量兩者相除如下式：
去除率(%) = 第一次熱處理失去重量(g) 完全燃燒失去重量(g)
其中，第一次處理失去之重量為經原本土樣經過特定溫度及時間之熱處理後所損 失的重量；完全燃燒失去重量為在本實驗最高溫度(900⁰C)與最久焚燒時間(60 分鐘) 的實驗條件下的損失重量。
根據行政院環境保護署所訂定之之土壤及地下水污染整治法，總石油碳氫化 合物在土壤的污染濃度必須控制在 1,000 ppm 以下才符合標準，也就是說在本實驗 中 5,000 ppm 的污染土樣之去除率至少要達到 80%，而 10,000 ppm 的污染土樣之 去除率至少要達到 90%才能確保達到土污法的管制標準。在圖 4.7、4.8 看出在濃 度 5,000 ppm 時至少要 600⁰C 燒 30 分鐘才能確保汽、柴油的去除率達到 80%；而 從圖 4.9、4.10 可以看出雖然隨著處理時間或溫度上升去除率皆會跟著上升，但不 論時間只有在 900⁰C 能達到去除率 90%的效果。
表 4. 4 無污染土樣去除率數據 第一次處理失去重量百分比
(%)
完全燃燒失去重量百分比
(%)
去除率
(%)
CL-1
1.41 4.08 34.55CL-3
1.66 4.02 41.29CL-6
1.73 3.96 43.68CM-1
2.65 4.08 64.95CM-3
2.85 3.51 81.19CM-6
2.99 3.61 82.82CH-1
3.71 3.71 100CH-3
3.68 3.68 100CH-6
3.59 3.59 100第一次處理失去重量百分比
(%)
完全燃燒失去重量百分比
(%)
去除率
(%)
GFL-1
1 3.86 25.9GFL-3
1.32 3.87 34.1GFL-6
1.31 3.7 35.4GFM-1
2.11 3.74 56.41GFM-3
2.6 3.58 72.62GFM-6
3.24 4.03 80.39GFH-1
3.96 4.06 97.53GFH-3
3.92 4.03 97.27GFH-6
4.02 4.08 98.52表 4. 6 汽油污染濃度 10,000 ppm 去除率數據 第一次處理失去重量百分比
(%)
完全燃燒失去重量百分比
(%)
去除率
(%)
GTL-1
1.19 3.88 30.67GTL-3
1.25 4.11 30.41GTL-6
1.59 3.82 41.62GTM-1
3.01 3.48 86.49GTM-3
3.24 3.98 81.4GTM-6
3.48 4.17 83.45GTH-1
3.78 3.95 95.69GTH-3
4.04 4.16 97.11GTH-6
4.19 4.19 100第一次處理失去重量百分比
(%)
完全燃燒失去重量百分比
(%)
去除率
(%)
DFL-1
1.52 4.34 35.02DFL-3
1.7 4.27 39.81DFL-6
1.78 4.19 42.48DFM-1
3.03 4.2 72.14DFM-3
3.39 4.13 82.08DFM-6
3.56 4.02 88.55DFH-1
4.05 4.05 100DFH-3
4.19 4.19 100DFH-6
4.29 4.29 100表 4. 8 柴油污染濃度 10,000 ppm 去除率數據 第一次處理失去重量百分比
(%)
完全燃燒失去重量百分比
(%)
去除率
(%)
DTL-1
1.59 4.61 34.49DTL-3
1.9 4.59 41.39DTL-6
2.03 4.55 44.61DTM-1
3.35 4.6 72.82DTM-3
3.76 4.96 75.80DTM-6
3.91 4.4 88.86DTH-1
4.56 4.56 100DTH-3
4.63 4.63 100DTH-6
4.77 4.77 100圖 4. 8 柴油污染濃度 5,000 ppm 去除率圖
圖 4. 9 汽油污染濃度 10,000 ppm 去除率圖
圖 4. 10 柴油污染濃度 10,000 ppm 去除率圖
本研究透過於詴體施加不同垂直應力作用下進行直剪詴驗，並依詴驗結果繪 製垂直應力與剪應力之曲線。如圖 4.11 所示，在不同垂直應力狀態下可以求得兩 種剪力強度值：尖峰強度(τmax, peak strength)與殘餘強度(τres, residual strength)，
其中τmax為應力與剪應力之曲線中最大的剪力強度值，峰值過後之剪力強度會逐 漸降低，最終達某一穩定值則為τres。另外，根據應力與剪應力之曲線也可以從中 計算土壤之凝聚力(cohesion)與內摩擦角(ψ)(圖 4.12)，應用於大位移剪力破壞之工 程情況。本研究中，由於本實驗採用土樣為 SP 土壤，故此土樣之凝聚力為零，內 摩擦角則是根據應力與剪應力之曲線，以各垂直應力為 X 值，土樣在各垂直應力 下之最大剪應力為 Y 值，五點回歸曲線之斜率取 arctan 即為土壤之內摩擦角。利 用摩擦角對去除率作圖，如圖 4.13、4.14，比較不同濃度污染的汽油或柴油經熱處 理後的內摩擦角，從表 4.9 和圖 4.13 可以得知汽油污染之土樣隨去除率從 30%上 升至 100%時，ψ約從 38⁰上升至 49⁰，而圖 4.14 顯示柴油污染之土樣隨去除率從 40%上升至 100%時，ψ從 42⁰提高到至 50⁰，兩種土樣隨去除率越高其內摩擦角也 跟著增加，顯示經熱處理後的土樣其強度將提高，很明顯能看出不論是不同種類 或不同濃度的污染、何種處理設定，隨著去除率上升，摩擦角都會跟著變大；而 比較相同濃度污染的汽油及柴油經熱處理後的內摩擦角，從圖 4.15 可以得知汽油 污染之土樣去除率隨著溫度和時間的增加從 30%上升至 100%時，ψ值會從 36⁰上 升至 43⁰，而柴油污染之土樣去除率隨著溫度和時間的增加從 40%上升至 100%
時，ψ值會從 43⁰提高到至 47⁰，在相樣熱處理操作下之柴油污染土樣的ψ值皆大 於汽油污染土樣。
表 4. 9 各土樣摩擦角數據
φ 值(⁰) φ 值(⁰) φ 值(⁰)
C-0 42.48 GFL-1 38.62 DFH-1 49.3 CL-1 40.44 GFM-1 39.92 DFM-3 43.28 CL-3 33.97 GFH-1 42.81 DFH-3 44.96 CL-6 40.77 GFL-3 37.82 DFM-6 47.77 CM-1 40.12 GFM-3 38.53 DFH-6 49.82 CM-3 37.03 GFH-3 47.79 DTM-1 43.39 CM-6 39.01 GFL-6 38.01 DTH-1 50.13 CH-1 45.9 GFM-6 41.69 DTL-3 43.47 CH-3 48.64 GFH-6 49.828 DTM-3 46.09 CH-6 55.99 GTL-1 39.73 DTH-3 47.42 GTM-1 39.67 DTM-6 46.64 GTH-1 43.65 DTH-6 49.73 GTL-3 36.76
GTM-3 42.65 GTH-3 43.71 GTL-6 41.2 GTM-6 48.6756 GTH-6 49.92
圖 4. 12 GFM-6 土樣垂直應力對剪應力作圖
圖 4. 13 汽油φ-去除率圖
圖 4. 14 柴油φ-去除率圖
4.5 室內透水詴驗
透水 k(m/s) k(m/s) k(m/s) C-0 3.47E-08 GFL-1 6.32E-08 DFM-3 3.64E-06 CL-1 4.25E-08 GFM-1 1.09E-07 DFH-3 1.66E-05 CM-1 3.55E-08 GFH-1 1.84E-06 DFL-6 1.90E-06 CH-1 1.39E-07 GFL-3 7.47E-08 DFM-6 9.91E-06 CL-3 5.12E-08 GFM-3 6.68E-07 DFH-6 1.45E-05 CM-3 4.34E-08 GFH-3 2.30E-06 DTM-1 8.42E-06 CH-3 1.38E-06 GFL-6 1.26E-07 DTH-1 3.31E-05 CL-6 5.85E-08 GFM-6 8.30E-07 DTL-3 3.82E-06 CM-6 7.72E-08 GFH-6 6.25E-07 DTM-3 7.07E-06 CH-6 8.28E-07 GTL-1 1.07E-07 DTH-3 1.84E-05 GTM-1 7.88E-07 DTM-6 3.36E-06 GTH-1 3.76E-06 DTH-6 9.04E-06 GTL-3 2.00E-07
GTM-3 9.24E-07 GTH-3 3.44E-06 GTL-6 1.23E-06 GTM-6 1.95E-06 GTH-6 1.65E-05
圖 4. 16 汽油 k-去除率圖
圖 4. 17 柴油 k-去除率圖
4.6 土壤酸鹼值檢測
經酸鹼值測定儀檢測，土壤酸鹼值如表 4.11 所示。原狀土樣經過高溫焚燒後 土壤之酸鹼值有微小的提升；而添加汽油及柴油的土樣在經過高溫焚燒後也有上 升的趨勢。此結果與李欣怡(2006)之研究成果相似，顯示熱脫附處理對土壤之 pH 造成劇烈改變，pH 值轉變為鹼性，甚至可以達到 pH = 12.9 之強鹼值。故熱脫附 後土壤若欲進行後續利用，必須考量土壤之 pH 值變化可能造成的影響。
表 4. 11 土壤酸鹼值數據
土樣 pH 值
C-0 7.03
CH-6 7.34
GTH-6 7.41
DTH-6 7.42
第 五 章 結論與建議
濃度較高在 10,000 ppm 的話只能經由焚化法(900⁰C)的熱處理才能達到法規訂定之 標準。5.1 建議
(1) 本研究之詴驗皆為室內詴驗，在實場整治時必須考慮的變因更為繁複，本 研究並未全盤考量；因此本研究之結果只能作為實場整治之參考。
(2) 在前文提到，熱處理詴驗對於不同處理量的費用差距頗大；若要使用熱處 理詴驗前必須在成本及時間上權衡是否合乎效益。
參考文獻
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附錄 A 口詴委員意見回覆表
林秋良