第1407期-談循環經濟材料再利用-底渣

陳純森技師

國立成功大學建築研究所教授級專家

國立高雄大學土木環工系副教授專技

壹、焚化爐底渣之產出

焚化爐之灰渣包含垃圾燃燒後之「爐灰」與「底渣」。焚化爐將垃圾燃燒後，不易燃燒完全之固體顆粒稱為底渣，而較細之粉塵經冷卻集塵者稱為爐灰(或稱焚化飛灰)。平均每100噸之垃圾，會產出底渣約15噸與爐灰約5噸。此等灰渣經篩分處理、穩定化及特殊處理後，所生成的級配粒料則稱為焚化再生粒料。灰渣之產出，如圖1。

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圖1 垃圾焚化爐產出底渣與爐灰

貳、底渣之成分與性質

工業局廢棄物清理與資源化資訊網，曾經報導【1】：「焚化爐之底渣外觀成熔渣狀，含水率平均約為16.8∼20.5%，粒徑分佈以25.4∼4.7mm範圍最多，含量在33∼56%，其次為60∼25.4mm佔11.5∼22%。表1為國內外的底渣化學成分組成之比較，其中國內底渣所含CaO、Fe₂O₃的比例較高，而SiO₂含量比較低，其TCLP溶出試驗卻介於通過與不通過之灰色地帶。此外，底渣所含之水溶性氯離子偏高(如表2所示)，加入混凝土中會造成鋼筋結構物之腐蝕，因此須再處理才能成為砂石替代物。

表1 底渣中化學成分之比較【2】

項目%	台灣	美國	日本	新加坡
SiO₂	31.81	44.73	34.7	32.2
CaO	20.05	10.52	18.2	4.8
Fe₂O₃	15.70	9.26	8.6	28.1
Al₂O₃	14.70	17.44	12.3	25.5
Na₂O	2.92	8.14	1.8	1.9
MgO	1.61	2.10	2.2	1.3

表2 不同粒徑底渣酸鹼值與水溶性氯離子含量【3】

底渣粒徑	酸鹼值	水溶性氯離子含量%
＃8	9.6	0.49
＃16	10.3	0.52
＃30	11.1	0.59
＃50	11.2	0.81
＃100	11.4	0.71
＃200	11.3	1.30
底盤	11.2	1.27
原始底渣	11.2	0.74
再燒底渣	11.3	0.44

由於底渣中所含重金屬種類與含量的不同，在焚化過程中所造成之殘留量亦不同，部分樣品的鉛、鎘及鉻的溶出超過規範。底渣重金屬溶出有不穩定性，介於有害與無害廢棄物之灰色地帶。因此底渣之再利用受到限制。

若要將其有效資源化，首先應考慮將影響TCLP溶出結果之重金屬確實去除，才不致於有第二次污染之慮。一般常用的水泥固化劑為波特蘭(Portland)水泥，惟水泥固化法減溶效果不佳，且經長期掩埋後之重金屬仍有再度溶出之虞，有必要進一步對其性質進行改良，如混練燒結、熔融固化等操作，藉以降低其危害並增廣用途。

至於爐灰部份，係垃圾焚化廠所排出的廢氣，因常含有氫氯酸(HCl)氣體、重金屬及微量有機化合物，且含有大量的氯鹽、鈣成分及一些重金屬與微量有機化合物。其TCLP溶出試驗，Pb及Zn也都超過法訂溶出標準，而被指定為有害事業廢棄物，必須固化處理後外運掩埋。」

參、底渣之再利用

各縣市垃圾焚化爐之焚化流之底渣處理方式，幾乎都是掩埋處理。早期焚化廠產出的底渣也都是採用衛生掩埋處理，但是由於用地難尋及民眾抗爭因素，衛生掩埋場之闢建越趨困難，乃有再利用之議。環保署曾委託學術單位研究「廢棄物焚化灰渣材料化之技術」結果顯示，底渣經過適當處理後，採適當的比例可再利用於道路基層、瀝青混凝土骨材替代材料及管溝的回填材料。

實際上根據環保署公布之檢測資料，底渣之重金屬污染溶出值皆低於法規標準值，尚無發現異常。列舉北、中、南焚化爐111年之檢測結果，如表3、表4與表5。

表3 內湖廠底渣檢測紀錄【6】

中華民國111年1月至111年12月

檢測日期	汞mg/L	鉛 mg/L	鎘 mg/L	鉻 mg/L	砷 mg/L	六價鉻 mg/L	銅 mg/L	硒 mg/L	鋇 mg/L	戴奧辛 ng I-TEQ/g
規定	≦0.2	≦5.0	≦1.0	≦5.0	≦5.0	≦2.5	≦15	≦1.0	≦100	≦1.0
01/11	ND	ND	ND	0.108	ND	0.1	0.3	ND	1	NA
03/01	ND	0.172	0.111	ND	ND	ND	1.54	ND	1.07	NA
08/01	ND	ND	ND	ND	ND	ND	0.338	ND	1.31	NA
12/01	ND	ND	ND	NA	ND	0.06	0.17	ND	1.1	NA

表4 烏日廠底渣檢測紀錄【6】

中華民國111年1月至111年12月

檢測日期	汞 mg/L	鉛 mg/L	鎘 mg/L	鉻 mg/L	砷 mg/L	六價鉻mg/L	銅 mg/L	硒 mg/L	鋇 mg/L	戴奧辛 ng I-TEQ/g
規定	≦0.2	≦5.0	≦1.0	≦5.0	≦5.0	≦2.5	≦15	≦1.0	≦100	≦1.0
02/07	ND	ND	NA	NA	ND	0.02	0.647	ND	0.954	0.0058
05/09	ND	ND	NA	NA	ND	NA	0.732	ND	0.742	0.0053
08/01	NA	ND	NA	NA	ND	NA	0.388	ND	0.906	0.0045
11/07	ND	ND	NA	NA	ND	ND	0.208	ND	0.695	0.0046

表5 仁武廠底渣檢測紀錄【6】

中華民國111年1月至111年12月

檢測日期	汞 mg/L	鉛 mg/L	鎘 mg/L	鉻 mg/L	砷 mg/L	六價鉻 mg/L	銅 mg/L	硒 mg/L	鋇 mg/L	戴奧辛 ng I-TEQ/g
規定	≦0.2	≦5.0	≦1.0	≦5.0	≦5.0	≦2.5	≦15	≦1.0	≦100	≦1.0
01/04	0.0012	0.177	0.087	0.446	NA	NA	2.62	NA	0.803	0.0054
04/06	NA	0.172	NA	0.02	NA	NA	0.994	NA	1.35	0.0099
07/12	NA	NA	0.034	0.005	NA	NA	0.909	NA	1.1	0.005
11/01	NA	0.009	0.036	0.008	NA	NA	1.02	NA	0.697	0.0069

為了消化大量之灰渣，目前行政院環保署以行政命令，通令相關部會與各地方政府，全力消化焚化爐之底渣，將底渣用於土方回填之相關工程，特別是用在CLSM，且均訂定相關之配額列管。由於底渣必須處理之後才能使用，大約有90%之底渣經過處理後可再利用，有的地方政府自設底渣處理廠，如高雄市，台南市，有的地方政府委託環保署認可之專業廠商處理，如台中市，使用單位再向處理廠商價購底渣使用。接受委託處理的廠商有永盛、潤隆、博瑞、旭遠、全精英、榮寶和映誠公司等。高雄市政府採用一條龍處理的方式，將底渣處理後直接交付認證之CLSM廠商，使用單位直接向CLSM廠商價購CLSM使用。

底渣處理前之重金屬含量規定如表6。處理後之再生粒料於使用前，應每五百公噸至少檢測一次，其標準如表7。

表6環保署規定底渣交付處理前之標準

檢測項目	標準
戴奧辛總毒性當量濃度	≦1 ng I-TEQ/g
重金屬毒性溶出程序 (毫克/公升)	總鉛≦5.0
	總鎘≦1.0
	總鉻≦5.0
	總硒≦1.0
	總銅≦15.0
	總鋇≦100.0
	六價鉻≦2.5
	總砷≦5.0
	總汞≦0.2

表7 焚化再生粒料使用前之標準

檢測項目	標準
粒徑大小(mm)	≦19
戴奧辛總毒性當量濃度	≦0.1 ng I-TEQ/g
重金屬毒性溶出程序 (毫克/公升)	總鉛≦4.0
	總鎘≦0.8
	總鉻≦4.0
	總硒≦0.8
	總銅≦12.0
	總鋇≦10.0
	六價鉻≦0.2
	總砷≦0.4
	總汞≦0.016

(註：雜質不得含有大小任二尺度(長度、寬度、深度)超過20mm之可燃物、鐵金屬、非鐵金屬，以及電池與可辨識之市售產品。)

至於爐灰，因為污染比較嚴重，僅約有2%經過處理後才可利用，接受委託處理的廠商有信大水泥公司南聖湖廠和台灣鋼聯公司等。其餘不能再利用的底渣與爐灰則進入掩埋場。政府的政策擬將全部底渣與爐灰全數再利用不再掩埋。除了用於CLSM之外，未受汙染之灰渣亦可比照飛灰作成輕質骨材使用。

肆、品管與法規

環保機關在推廣焚化底渣之使用，僅著重是否造成重金屬之汙染，但是國人飲食習慣酷嗜重鹹，垃圾焚燒後之底渣，其氯離子含量一向都是超高標。CNS 規定砂石粒料之氯離子須小於0.012%，從表2不難看出底渣之氯離子含量超過CNS規定值之35~100倍，此項汙染限制並未在環保機關限規範之內。一般言之，金屬管線的回填、混凝土基礎的回填，與農作物附近的回填是不得使用氯離子含量超標的材料的。此外，從事底渣處理的廠商、汙染檢測公司的品質管制十分重要，政府主管機關的監督必須十分嚴謹。

使用單位使用底渣時除應請供料單位提出底渣再生粒料之無汙染證明外，並應抽驗汙染物溶出量。若與土壤混合時，必須調配稀釋使汙染量符合土壤汙染防治法規，並做混合物之全量試驗。土壤汙染之其他管制標準如表8、表9、表10與表11。

表8 土壤汙染之管制標準【4】【5】

重金屬(單位：毫克/公斤-土壤)
項目	監測標準值	管制標準值
砷(As)	30	60
鎘(Cd)	10(食用作物農地為2.5)	20(食用作物農地為5)
鉻(Cr)	175	250
銅(Cu)	220 (食用作物農地為120)	400 (食用作物農地為200)
汞(Hg)	10 (食用作物農地為2)	20 (食用作物農地為5)
鎳(Ni)	130	200
鉛(Pb)	1000 (食用作物農地為300)	2000 (食用作物農地為500)
鋅(Zn)	1000 (食用作物農地為260)	2000 (食用作物農地為600)

表9 有機化合物之管制標準【4】

有機化合物(單位：毫克/公斤-土壤)
項目	管制標準值
苯 (Benzene)	5
四氯化碳 (Carbon tetrachloride)	5
氯仿 (Chloroform)	100
1,2-二氯乙烷 (1,2-Dichloroethane)	8
順-1,2-二氯乙烯 (cis-1,2-Dichloroethylene)	7
反-1,2-二氯乙烯 (trans-1,2-Dichloroethylene)	50
1,2-二氯丙烷(1,2-Dichloropropane)	0.5
1,2-二氯苯 (1,2-Dichlorobenzene)	100
1,3-二氯苯 (1,3-Dichlorobenzene)	100
3,3'-二氯聯苯胺 (3,3'-Dichlorobenzidine)	2
乙苯 (Ethylbenzene)	250
六氯苯 (Hexachlorobenzene)	500
五氯酚 (Pentachlorophenol)	200
四氯乙烯 (Tetrachloroethylene)	10
甲苯 (Toluene)	500
總石油碳氫化合物(TPH), (Total petroleum hydrocarbons)	1,000
三氯乙烯 (Trichloroethylene)	60
2,4,5-三氯酚(2,4,5-Trichlorophenol)	350
2,4,6-三氯酚(2,4,6-Trichlorophenol)	40
氯乙烯 (Vinyl chloride)	10
二甲苯 (Xylenes)	500

表10 農藥管制標準【4】

農藥(單位：毫克/公斤-土壤)
項目	管制標準值
阿特靈 (Aldrin)	0.04
可氯丹 (Chlordane)	0.5
二氯二苯基三氯乙烷(DDT)及其衍生物(4,4'-Dichlorodiphenyl-trichloroethane)	3
地特靈 (Dieldrin)	0.04
安特靈 (Endrin)	20
飛佈達 (Heptachlor)	0.2
毒殺芬 (Toxaphene)	0.6
安殺番 (Endosulfan)	60

表11 其他有機化合物之管制標準【4】

其他有機化合物(單位：毫克/公斤-土壤)
項目	管制標準值
戴奧辛 (Dioxins)	1000奈克-毒性當量/kg-土壤
多氯聯苯(Polychlorinated biphenyls)	0.09