第二章 文獻回顧
2.3 焚化底渣各國之應用
日本對於廢棄物之處理現況以焚化為主，而對於焚化灰渣的處理方面，
日本地區因受限土地資源不足之特性，掩埋場早已不敷使用，故近年來 全力著重於熱分解汽化熔融處理技術之研究發展及熔融再利用方式之評 估，並積極推動熔渣應用於建築材料，以期有效減少待掩埋灰渣體積，
延長掩埋場壽命表 2.5 為日本重金屬法規限制質，表 2.6 為再利用規範。
表 2. 5 日本底渣法規值(詹炯淵, 2001)
重金屬 溶出值標準
Hg 0.005 Cd 0.3 Pb 0.3 Cr6+ 1.5
Cr -
As 0.3 Se 0.3
表 2. 6 日本焚化底渣利用方向(李公哲等, 2003)
2.3.2 美國
政府對焚化灰渣之收集、處理、處置無公告之法令規定，由各州自行視 當地環境條件自訂規範，標準不一。目前作法為引進歐洲的底渣分選處 理的技術，再利用條件由各州獨立審查許可，目前在利用率約為 10﹪。
處理前的灰渣及飛灰必須通過美國毒性溶出試驗(TCLP)之檢驗表，2.7 所 示，如判定為有害事業廢棄物則需經過特殊處理，一般灰渣進行掩埋，
但由於掩埋場飽和以及新建掩埋場有安全之疑慮，因此底渣再利用 1 在 美國逐漸受到重視。
表 2. 7 美國重金屬溶出標準(李公哲等, 2003)
項目 溶出限值
砷 <5.0 mg/L
鋇 <100.0 mg/L
鎘 <1.0 mg/L
鉻 <5.0 mg/L
鉛 <5.0 mg/L
汞 <0.2 mg/L
硒 <1.0 mg/L
銀 <5.0 mg/L
2.3.3 荷蘭
荷蘭每年底渣產量約有 100 萬噸，由於地理條件的限制，缺乏陸地掩埋 場地且天然骨材不足，故荷蘭政府積極推動再利用處理。為改善底渣的 品質，荷蘭政府投入許多心力不斷地測試，並已確保底渣在環境中的安 全性，且制訂了標準溶出測試方法，研擬相關再利用的組成規定及檢驗 方法。(陳韋伶, 2004)
荷蘭對於廢棄物這方面制定了新目標，只要關於廢棄物回收與利用並應 用於相關新規定或建材之中。且對於這些規定與應用已經在 1995 年 11 月通過，現在荷蘭許多工業對於底渣廢棄物再利用已有相當的成果並樂 於和政府合作。
荷蘭於 1994 年灰渣再利用率已將近 95%，是灰渣再利用率最高的國家，
應用層面包括地基、路基、堤防、隔音牆、防風牆等。表 2.8 為荷蘭底渣 再利用之實例。
另外關於底渣再利用影響土壤之關聯性也有荷蘭相關規定。表 2.9 之法規 標準為於 100 年的計畫下，涵蓋其對於水體品質及土壤之衝擊，每年超 過 90％產量之底渣依據此項規範，做為路基、堤防等再利用。
表 2. 8 荷蘭焚化底渣應用實例
1984 年凱勒海文(Keilehaven)使用 30 萬塊混凝土舖地磚，
其中超過 40%的粗骨材以 5〜8 mm 的底渣取代，經過五年
另外荷蘭於 1984 年後，約有 30%~40%的飛灰主要應用於瀝青混凝土中 dry matter)
Sb 39 -
2.3.4 法國
法國在 1994 年間廢棄物產量約為 18,000,000 噸，而焚化後產生的底渣產 為 2,160,000 噸，這之中有 45%被再利用於土木工程之中。(李維峰, 2004) 法國在 1992 年針對 1975 年制訂的廢棄物減量及再循環法規進行修正。
其中從 2002 年開始，掩埋場僅接受最終廢棄物，即再循環及處理程序後 所剩餘的物質。1994 年針對底渣再利用公布了依法國底渣潛力分類，底 渣經過淋洗後可分為三種（Lapa, 2002）:
A. 穩定型 V(Valorization)：此類的溶出物濃度較低可直接再利用做為路 基材料。
B. 成熟型 M(Maturation)：需先熟化或預處理穩定之底渣。
C. 廢棄型 L(Landfilling)：溶出的污染物濃度較高，不適合利用，通常以 填埋處理。
表 2. 10 三種分類之相關性質 Parameter CEMWE
(mg/l)
2.3.6 台灣
表 2. 12 毒性溶出試驗法規值
焚化底渣再利用時大約可分為三層，(詹炯淵, 2001)依照不同需求有不同 Type
Standard Type I Type II Type III
TCLP
總鉛 (mg/L) ≦5.0 總鎘 (mg/L) ≦1.0 總鉻 (mg/L) ≦5.0 總硒 (mg/L) ≦1.0 總銅 (mg/L) ≦15.0 總鋇 (mg/L) ≦100.0
六價鉻 (mg/L) ≦0.25 ≦0.25 ≦0.25
總砷 (mg/L) ≦0.50 ≦0.50 ≦0.50
總汞 (mg/L) ≦0.02 ≦0.02 ≦0.2
水溶性氯離子含量(%) ≦0.024
戴奧辛總毒性當量濃度 (ng I-TEQ/g)
≦0.1 ≦0.1 ≦0.1
低技術指，底渣再利用前不需要或只需經過部份處理就可以應用於覆土
填充料(fill material)
路基材料(road base material) 掩埋覆土(land fill)
實驗方法與設備 第三章
本研究的重點將著重於底渣之物理性質，並了解底渣中 Al2O3是否會 因環境不同對於材料長期穩定性造成影響，首先經由實場採樣焚化底渣 並進行各項前處理如元素分析、毒性溶出試驗 (TCLP) 、篩分析、含水 率比重試驗等。
在完成上述分析後，配置實驗試體，試體由底渣百分之百替換成骨 材使用，並澆鑄成長寬高各為五公分(5cm3)的混凝土試體進行實驗，本實 驗試體為改變 Al2O3在底渣中之比例至 1.5%、4.2%、6.9%、9.5%，且存 放於酸性、鹼性、中性、及一般室溫下進行為期一年的抗壓和抗拉試驗，
並探討實驗結果是否會依不同環境改變試體強度，進而造成不良影響。
3.1 實驗流程
本研究將取回的底渣分別進行物理及化學實驗，主要實驗流程為圖 3.1。
圖 3. 1 實驗流程
3.2 實驗裝置與儀器
焚化底渣取樣回來後經由四分法分取一定量及挑出不適物後，進行 烘乾及自然陽光照射數天後進行篩分析、化學分析等實驗，圖 3.2、3.3 為實驗中用到之模具與攪拌器。
圖 3. 2 實驗模具
圖 3. 3 攪拌器
3.3 底渣基本性質分析
此節分析了取樣回來的底渣進行物理及化學分析其性質以便後續利 用。
3.3.1 化學性質分析
利用底渣進行相關化學實驗，元素分析、毒性溶出試驗等
1. 元素分析
元素組成的檢測方法眾多，本研究是採微波消化(圖 3.4)方式，對焚 化底渣的型態進行改變，然後再以 ICP-MS 測定元素的含量，再換算其 組成比例。操作條件如表 6 所示。
將經過研磨的 0.25 g 焚化底渣置入鐵氟龍管，以消化液(硝酸 3 mL、
後的酸液含有氫氟酸，為了不傷及後續的分析儀器，因此需要進行趕酸。
將濃度 5%的 3 mL 硼酸溶液加入鐵氟龍管中，再以表 6 的相同條件進行 消化與趕酸。
表 3. 1 微波消化條件
最大功率 輸出比率(%) 升溫時間(分) 溫度(℃) 維持時間(分)
1200 W 70% 10 180 15
將消化液在靜置至室溫後，以 0.6-0.8μm 濾紙進行過濾，再將濾液 定量至 50 mL，使用 ICP-MS 針對焚化底渣中的主要組成物 Si、Ca、Al 及 Fe 的含量進行分析。圖 3.4 為本次試驗所使用之微波消化器所示。
圖 3. 4 微波消化器
2. 毒性溶出試驗(TCLP)
進行毒性溶出試驗(TCLP)前需先準備兩種萃取液，分別為：
1.萃取溶液 : 將 5.7 mL 的 CH3COOH(冰醋酸)加入 500 mL 去離子水中 後再加入 64.3 mL1N 的 NaOH 並定量至 1L，通常此萃取一 pH 值約為 4.9 呈弱酸性。
2.萃取溶液 : 將 5.7 mL 的 CH3COOH(冰醋酸)加入 1L 去離子水中，呈 酸性 pH 約為 2.9。
配置完成後，取 5 g 焚化底渣混和去離子水攪拌 5 分鐘後測定液體的 pH 值，若溶液 pH 值小於 5 則使用萃取液 1，若 pH 值大於 5 則需先加入 3.5mL 的 1N HCl 後加熱至 50℃經過靜置到室溫後再測一次 pH 值若 pH
值小於 5 使用使用萃取液 1 而 pH 值仍然大於 5 就使用萃取液 2。
1.18 mm(#16 號篩)、0.6 mm(#30 號篩)、0.425 mm(#40 號篩)、0.355 mm(#50 號篩)、0.15 mm(#100 號篩)、0.075 mm(#200 號篩)及底盤的部分取得對應 的焚化底渣。圖 3.7 為本研究所使用之搖篩機，圖 3.6 為分類後之粒徑分 布曲線。土壤細度模數(Fineness Modulus)規定為:按粒料分析結果，各標 準篩上所得之殘留量計為試樣全量之百分數，各標準篩號上殘留累積百 分率之總和以 100 除之即得粒料之細度模數。一般混凝土所使用材料 FM
(1)
圖 3. 5 原始粒徑分布曲線 圖 3.5 原始粒徑分布曲線
100
)
( 各標準篩號殘留累積百分數 FM
圖 3. 6 更改之粒徑分布曲線
2. 底渣含水率與比重試驗
3.5 試體製備
試體製作是根據水泥砂漿標準製作流程，所使用之水灰比為 0.9，因 底渣吸水率高，導致水灰比提高才可製作出較符合之水泥砂漿試體。水:
水泥:骨材為 0.9: 1: 2.75。
1. 在試模及模子接觸面塗上一薄層黃油避免水分滲出如圖 3.2 2. 根據此實驗之粒徑分布曲線秤取對應篩號之比例重量依照比 例配
3. 試體拌和: 將水泥與底渣蹈入攪拌器中並倒入水後攪拌如圖 3.3.
4. 將拌好水泥砂漿分層搗實填入模具中，最後用抹刀抹平表面.
根據實驗設計所配置的底渣分別為 1.5%、4.5%、6.9%、9.5%依環 境、比例、齡期不同分別做三顆重複試體共約 672 個試體，實際流程如 圖 3.8 所示．
圖 3. 8 試體製作流程
3.6 抗壓試驗
此試驗使用萬能材料試驗機如圖 3.9 進行抗壓試驗，實驗操作步驟如 下:
1. 將儀器開機後，將機台升至作業高度並暖機 15~30 分鐘 2. 確認夾具放置正確並同時確認壓力計之數據顯示正常
3. 把試體放置儀器平台中央，並利用電腦調整各項數值，並以 位移控制進行壓力試驗
4. 根據電腦讀出之數據，繪出應力-應變曲線圖
圖 3. 9 萬能材料試驗機
3.7 抗拉試驗
此實驗使用拉力試驗機如圖 3.10 實際操作步驟如下:
1. 首先旋轉拉力機之旋鈕調整兩夾具距離。
2. 夾具調整至試體可順利放入夾具中後，放入試體並轉緊旋 鈕。
3. 按下開始按鈕後進行拉力試驗。
4. 試體拉斷後，讀取數據並記錄試體斷面積且計算拉力強度。
圖 3. 10 拉力試驗機
結果與討論 第四章
本章節依照上一章實驗步驟及方法進行各項實驗，並把結果呈現如 下:
4.1 焚化底渣化學性質結果
焚化底渣是經由收集來的垃圾送進焚化廠，於焚化爐中進行高溫燃 燒所產生的產物，由於垃圾收集時，廢棄物所含種類成分多元且複雜，
而這些廢棄物再經過高溫然後，所產生的反應可能使原本的廢棄物在燃 燒後發生變化，因此我們對於採樣回來的焚化產物進行部分化學實驗來 確認它的安全性。
4.1.1 毒性溶出試驗(TCLP)
為了確定所採樣回來的底渣是安全可行，所以將取樣回來的底渣以 四分法進行劃分，將重量分至約一公斤後進行烘乾或陽光下照射至乾燥，
並依照標準程序進行毒性溶出試驗。
根據毒性溶出試驗(TCLP)結果，測驗了八種重金屬皆遠低於法規標 準值，表示此次採樣樣品底渣並不容易對於未來造成危害，如需要降低 溶出值勢必須加強垃圾分類實施情況已達到更低溶出值降低疑慮。
表 4. 1 底渣毒性溶出值
同理可得 Ca、Al、Fe 分別為
表 4. 2 元素分析結果
4.2 焚化底渣物理性質結果
mm(#40 號篩)、0.355 mm(#50 號篩)、0.15 mm(#100 號篩)、0.075 mm(#200 號篩)及底盤。含水率經實驗後平均為 4.3，與天然骨材含水率 1.5~2.7 相比時有較 大差距，推測可能因焚化底渣經焚化過程高溫燃燒，再急速冷卻過程中 使用水淬技術冷卻，以至於產生許多小孔隙而導致含水率增加。
4.3 試體抗壓結果
本研究著重於觀察焚化底渣製成混凝土塊後，是否會因氧化鋁而使 穩定性不足造成強度將低，因此實驗對於氧化鋁的改變量為原始比例的
本研究著重於觀察焚化底渣製成混凝土塊後，是否會因氧化鋁而使 穩定性不足造成強度將低，因此實驗對於氧化鋁的改變量為原始比例的