都市垃圾焚化底渣的溶出試驗

2.5.1 重金屬溶出試驗評估

國內外有多種固體廢棄物或有害性物質的重金屬或有害成分之溶出方法，研 究物質溶出之機制；或依照相關法規判定物質之危害性，評估對於環境所帶來之 影響效應。焚化底渣掩埋與再利用後需長期監測其溶出行為，但往往不易在短期 內就能瞭解溶出行為，導致於研究需從實驗室來模擬溶出程序。

實驗室的溶出試驗常被用來模擬評估灰渣的溶出特性，常用的評估特性為有 效性(availability)、溶解度(solubility) 、釋放率(release rate)，有效性溶出為在特殊 狀態下，測試其長期的溶出潛勢，液固比通常較高(如 100:1)，適合小粒徑(＜300um)，

需控制 pH 及溶解反應時間，且預估長其最大可能溶出量，時間能長至千年。溶解 度測試則以低液固比(如 6:1)及小粒徑設計，並控制 pH 及達到化學平衡之時間。典 型的釋放率測試則以管柱流(column flow)之方式測試粒狀物質，批次式(serial batch test)則常用來評估一段時間的釋放速率，兩者皆可評估溶出與時間之函數關係，不 同的情境設定常配合環境條件之不同而調整。不過最終的 pH 值及液固比之設定則 常為溶出試驗的主要關鍵，較低之 pH 值狀態及較大的液固比會導致較多的重金屬 溶出 (趙永楠, 2003)。

表 2.11 為各種溶出試驗比較，各種試驗方法其設計與特性皆有所差異，應考 慮物質所埋設的環境及目的而選用適合的方法。

表 2.11 各種溶出試驗方法比較

測試方法 摘要 方法編號 目的

Leaching test 淋洗試驗

直徑為 100mm，長度 300mm, 厚度 6mm 的玻璃管柱。最大

Column Test 動態溶出管柱試 Brannon, and Tardy 1996)

應用於低離子強度 淋洗液在不穩定河 口的沉積物，使膠 體物(鹽類)沖洗出 來做分析。

Column Test 動態溶出管柱試 驗

以內部直徑 5cm(±0.5cm)，高 度至少為內部直徑 4 倍以

Upflow

percolation test 上流式浸透試驗

試料粒徑小於 4mm，以去礦 化水為溶劑，固液比

(L/S)=0.1-10 ，約 21 天作七 次溶出分析。

prEN 14405 (歐洲)(2004)

應用於無機與有機 污染物的溶出狀 況。

2.5.2 國內外管柱實驗探討

以蒸餾水為溶出劑進行底渣管柱溶出實驗，顯示因鈉離子、氯離子、鉀離子 等多存在於可溶性鹽中，故在溶出試驗剛開始時測得較高濃度。鈣、硫酸根、鋇、

鋅、矽、鋁、鉛離子的溶出濃度則較為穩定，這些離子的鹽類溶出極少(Hyks et al., 2009)。

有研究則指出，管柱實驗溶出量和溶出流速並無明顯關係，但底渣的自然風 乾時間會影響鉛、鉻、銅、鋅金屬的溶出量 (Rosende et al., 2008)。

以檸檬酸、檸檬酸銨等六種溶出液來試驗對於底渣的溶出效果；實驗結果顯 示檸檬酸和檸檬酸銨對於銅的溶出為較佳的方式 (Van Gerven et al., 2007)。

從都市固體廢物焚燒後所產生的底渣，在鹼性條件下以不同溶出液去除其中 之重金屬，包含：硝酸銨，硫酸銨，醋酸銨，檸檬酸銨鹽等混合物。其中檸檬酸 銨能促進鉻、銅、錳、磷、銻、鐵的流動性，尤其是鐵，而利用硝酸銨促使鎂溶 出更為顯著，檸檬酸銨和尿素併用則增加鐵之溶出 (Takahashi et al., 2010)。

國內相關底渣再利用級配之重金屬溶出特性研究，選用三種都市垃圾焚化爐 之焚化底灰為研究標的，分別於台灣地區三座焚化爐採樣底灰進行試驗，A 廠位 於北部區域，屬都市型焚化爐，屬於都市型焚化爐，日處理量 900 噸，B 廠位於北 部近郊，為混燒式爐床，日處理量 1350 噸，C 廠位於中部區域，日處理量 900 噸。

此實驗結果顯示，A、B、C 廠連續用酸雨淋洗後，整體趨勢觀察其鉛和銅之溶出 量隨時間增加而增加，亦即在連續酸洗下，鉛和銅都還有溶出的潛勢。至於鉻和 鎘其累計溶出的量較低，隨時間增加而溶出濃度呈現遞減之現象，累計溶出量趨 緩，甚至無溶出的情況發生。連續以模擬酸雨 (pH 值為 5.20±0.05) 淋洗後，重金 屬的溶出貢獻度不容易從粒徑分佈變化比較其規律性，即 A、B、C 三廠的焚化底 灰在模擬酸雨連續動態之淋洗下，粒徑分佈與溶出累積量之關係未有共同趨勢。

由長期管柱溶出試驗觀察結果，可推斷底渣在前 20 天的溶出行為較具監測意義

(趙永楠, 2003)。

。淋洗時間越久，各金屬之可交換態與碳酸鹽鍵結態比例較少。而模擬酸雨 連續動態試驗累積量皆以銅最多，隨著時間，銅有持續溶出的潛勢 (劉彥均, 2004)。