台灣地區都市垃圾未來將以焚化處理為主，隨垃圾焚化將有大量之焚化灰渣產生。預估在民國九十年22座垃圾焚化廠陸續興建完成後，都市垃圾之焚化處理率將達到75％以上，屆時每日將有5000噸以上之灰渣需加以處理與處置。現階段國內的灰渣處理方式仍以掩埋方式處理，而灰渣中底灰之數量龐大，但重金屬溶出現象大多符合法規標準，單純的掩埋處置則有違資源回收之趨勢。
本研究先選定兩座大型都市垃圾焚化廠，針對其底灰進行基本特性分析，區分底灰各粒徑間物化特性之差異。進而選取其中某廠焚化底灰細粒徑部份，添加黏土於進行燒結試驗，分析燒結試體之物化特性。另製成等比例試體磚，於實廠隧道窯燒成，探討底灰燒結再利用之可行性。
經由實驗結果顯示，焚化底灰之重金屬總量分析中，以Pb、Zn及Cu含量較高，而Pb含量可達6,000 mg/kg以上，Zn、Cu含量則多在1,000-3,000 mg/kg範圍，Cd含量則在20 mg/kg以下，Cr多在100 mg/kg以下。在重金屬溶出特性中唯Pb有超出溶出標準之虞，其餘重金屬之溶出值均低於有害事業廢棄物認定標準。兩廠Zn之溶出率約30％左右，Cu之溶出率均在5％以下；Cd、Cr之溶出率及變動量雖較其它重金屬高，但溶出量均符合標準。在高溫爐燒結實驗中，試體之燒失量維持在4-7％，膨脹率變動在±1％以下；在1000 oC、24 hr的燒結條件下，底灰添加量低於10％，燒結試體即可達CNS二等磚的標準。以隧道窯燒成之試體磚強度均大於120 kg/cm2，且有部份試體磚強度已達到CNS一等磚150 kg/cm2之標準。試體磚之吸水率大多符合一等磚15％之規範。由實驗結果可知，以實廠之製程燒製紅磚可獲得較實驗室更佳之物理特性，以燒成品之物理特性而言，已具資源化之可行性。

Till 2001, there will be 22 large municipal solid waste incineration plants in Taiwan, the incineration ratio will exceed 75%, and more than 5000 tons incinerator ashes will produced which need to be treated and disposed each day. Although, bottom ash occupied most of the incinerator ashes, and the heavy metals leaching potency could meet TCLP standard usually, it was disposed directly to landfill in many countries, which could not meet the trend of resource recovery policy.
In this research, two incineration plants were studied, the basic characteristics of bottom ash were examined to identify the physico-chemical properties in different particle size. Fine size of bottom ash was mixed with clay to proceed the sintering test both in lab furnace and field tunnel furnace. The physical and chemical properties of sintering samples were examined to evaluate the possibility of recovery of the bottom ash.
The results showed that, Pb, Zn and Cu have high quantity in bottom ash, Pb is more than 6000 mg/kg, Zn and Cu are around of 1000 to 3000 mg/kg. Cd is lower than 20 mg/kg. Cr is less than 100 mg/kg. In heavy metal leaching characteristics, Pb is the only one has the possibility to exceed the TCLP standard. The leaching ratio of Zn is about 30%. Cr is lower than 5%. Cd and Cr higher than others, but leaching concentration could meet the standards. In lab high temperature furnace sintering test, the weight loss of sintered samples are 4 to 7%. The expansion ratio is lower than±1%. In the condition of 1000℃ and 24 hr sintering, the addition of bottom ash to clay lower than 10%, the sintered sample will correspond to the CNS second grade red brick standard. The strength of the samples sintered in field tunnel furnace were all over 120 kg/cm2, and some could reach 150 kg/cm2, correspond to the first grade red brick standard. Most of the samples could meet the 15% water absorption ratio of first grade standard. It was found that, red brick manufacturing in full-scale process have better physical property than the results in the lab furnace, it is feasible to recover the bottom ash as a resource.

目 錄
頁 次
目錄i
表目錄iv
圖目錄xi
第一章 緒論1
1-1研究緣起1
1-2研究目的2
1-3研究內容2
第二章 文獻回顧3
2-1焚化底灰之來源及特性3
2-1-1焚化底灰之來源3
2-1-2焚化底灰之物理特性4
2-1-3焚化底灰之化學特性5
2-1-4焚化底灰之粒徑分佈7
2-1-5底灰中重金屬分佈特性、總量及溶出情形9
2-2國內外焚化灰渣相關法令及管理方式14
2-2-1國內既有法令14
2-2-2國外相關法規及管理方式19
2-3焚化底灰資源再利用技術29
2-3-1燒結資源化技術30
2-3-2熔融資源化技術35
2-3-3固化資源化技術39
2-3-4直接材料化42
2-4國外底灰應用實例與趨勢44
2-5磚類燒製相關文獻51
2-5-1坏體燒成之熱化學反應52
2-5-2影響陶瓷燒成之操作因子54
第三章 研究方法57
3-1實驗設計57
3-1-1焚化底灰之基本特性分析57
3-1-2底灰細粒徑添加紅磚土燒成試驗58
3-2實驗設備62
3-2-1研究設備62
3-2-2實驗分析設備63
3-3分析項目及方法64
3-3-1焚化底灰之基本特性分析64
3-3-2底灰細粒徑添加紅磚土燒成試驗67
第四章 結果與討論73
4-1焚化底灰之基本特性分析73
4-1-1焚化廠之處理流程及操作條件73
4-1-2焚化底灰之物化特性77
4-1-3焚化底灰重金屬總量分析84
4-1-4焚化底灰重金屬溶出特性分析93
4-1-5結語102
4-2紅磚土與添加底灰基本特性分析104
4-2-1紅磚土樣及添加底灰基本特性分析104
4-2-2焚化底灰與紅磚土之化學組成與物種形態109
4-3高溫爐燒結試體之物化特性分析114
4-3-1燒失量變化114
4-3-2膨脹率變化117
4-3-3吸水率變化121
4-3-4抗壓強度之變化124
4-3-5微結構變化128
4-3-6燒結試體TCLP溶出特性之變化130
4-3-7結語137
4-4等比例試體磚於隧道窯燒成之物理性質140
第五章 結論與建議143
5-1結論143
5-2建議144
參考文獻146
附錄一 A廠各月份底灰之基本特性153
附錄二 A廠底灰重金屬總量及TCLP溶出特性154
附錄三 試驗土樣之阿太堡試驗161
附錄四 燒結試體之抗壓強度162

參考文獻
1. Wiles, C. C., "Municipal Solid Waste Combustion Ash: State-of-the-knowledge", Journal of Hazardous Materials, Vol.47, pp.325-344 (1996).
2. 林鴻祺、江東法、廖明村，"一般廢棄物焚化灰渣處理處置及再利用技術探討"， 一般廢棄物焚化灰渣資源化技術與實務研討會，第69-85頁，1996。
3. 高思懷，"垃圾焚化灰渣利用之研發建制及推廣計畫（第一年）"，行政院環保署專題計畫，計畫編號EPA-87-E3H1-03-01，1998。
4. Kosson, D. S., H. A. Sloot and T. T. Eighmy, "An Approach for Estimation of Contaminant Release During Utilization and Disposal of Municipal Waste Combustion Residues", Journal of Hazardous Materials, Vol.47, pp.43-75 (1996).
5. 李釗、江少鋒、郭文田，"都市垃圾焚化灰渣做為混凝土細骨材之可行性研究"， 一般廢棄物焚化灰渣資源化技術與實務研討會，第91-112頁，1996。
6. 張祖恩，"台灣地區都市垃圾焚化灰渣物化組成與溶出特性探討"，一般廢棄物焚化灰渣資源化技術與實務研討會，第227-246頁，1996。
7. Berg, E.R., "Municipal Solid Waste Bottom Ash as Portland Cement Concrete Ingredient", Journal of Materials in Civil Engineering, August, pp.168-173 (1998).
8. Meima, J. A. and R. N. J. Comans, "Geochemical Modeling of Weathering Reactions in Municipal Solid Waste Incinerator Bottom Ash", Environmental Science & Technology, Vol.31, No.5, pp.1269-1276 (1997).
9. Meima, J. A. and R. N. J. Comans, "Application of Surface Complexation/ Precipitation Modeling to Contaminant Leaching from Weathered Municipal Solid Waste Incinerator Bottom Ash", Environmental Science & Technology, Vol.32, No.5, pp.688-693 (1998).
10. Pera, J., L. Coutaz, J. Ambroise, and M. Chababbet, "Use of incinerator bottom ash in concrete", Cement and Concrete research, Vol.27, No.1, pp.1-5 (1997).
11. Johnson, C.A., S. Brandenberger and P. Baccini, "Acid Neutralizing Capacity of Municipal Waste Incinerator Bottom Ash", Environmental Science & Technology, Vol.29, No.1, pp.142-147 (1995).
12. Kirby, C. S. and J. D. Rimstidt, "Mineralogy and Surface Properties of Municipal Solid Waste Ash", Environmental Science & Technology, Vol.27, No.4, pp.652-660 (1993).
1. 張旭彰，"都市焚化灰渣熔融處理操作特性之研究"，國立中央大學環境工程研究所碩士論文，1992。
14. 王鯤生、孫長榮、林凱隆、張景雲、張毓舜，"都市廢棄物焚化對灰渣粒徑與重金屬分佈及溶出之探討，第十三屆廢棄物技術研討會論文集，第463-469頁，1998。
15. 楊金鐘、吳裕民，垃圾焚化灰渣穩定化產物再利用之可行性探討"，一般廢棄物焚化灰渣資源化技術與實務研討會，第43-58頁，1996。
16. 廖錦聰，從日本的經驗談台灣焚化灰渣資源化方向"，一般廢棄物焚化灰渣資源化技術與實務研討會，第29-42頁，1996。
17. 廖錦聰，焚化灰渣資源化研究（研究報告）"，工業技術研究院計畫報告，1996。
18. 楊萬發，賴聰華，垃圾焚化灰燼特性分析及其固化處理之探討"，第五屆廢棄物處理技術研討會，1990。
19. 李建中、李 釗、何啟華，鄭清江，"垃圾焚化灰燼之力學特性與在大地工程之應用"，一般廢棄物焚化灰渣資源化技術與實務研討會，第193-216頁，1996。
20. Fernandez, M. A., L. Martinez, M. Segareia, C. J. Garcia, and F. Espiell, "Behavior of Heavy Metal in the ComBustion Gases of Urban Waste Incinerators", Environmental Science and Technology, Vol. 26,No. 5 pp.1040-1047(1992).
21. Korzun, E. A. and H. H. Heck, "Source and Fates of Lead and Cadminm in Municipal solid Waste", Journal of air Waste & Management Association, Vol. 40, No. 9, pp. 432-438(1990).
22. Moreselli, L., S. Zappoil, and S. Militerno, "The Presence and Distribution of Heavy Metal in Municipal Solid Waste Incinerators", Toxicological and environmental Chemistry, Vol. 37, pp. 139-145(1993).
23. Greenberg, R. R., W. h. Zoller, and G. E. Gordon, "composition and size Distribution of Particles Release in Refuse Incineration", Environmental Science and Technology, Vol. 12, No. 5, pp. 566-577(1978).
24. Law, S. L., Gordon, G. E., "Sources of Metals in Municipal Incinerator Emission", Environmental Science and Technology, Vol. 13, No. 4, pp. 432-438(1979).
25. Sawell, S. E., Bridle, T. R., & Constable, T. W., "Heavy Metal Leachability from Solid Waste Incinerator Ashes", Waste Management & Research, Vol. 8 pp. 227-238(1988).
26. 蔡啟明，"垃圾焚化飛灰之萃取特性研究及電解回收重金屬之研究"，國立中山大學環境工程研究所碩士論文，1996。
27. 廖錦聰，垃圾焚化底渣的資源化利用"，一般廢棄物焚化灰渣資源化技術與實務研討會，第131-146頁，1996。
28. 楊萬發、賴聰華，垃圾焚化灰燼特性分析及其固化處理之探討"，第五屆廢棄物處理技術研討會論文集，1990。
29. 楊萬發，燃燒可燃性物質鉛、鎘、銅重金屬行為特性之研究"，第十一屆廢棄物處理技術研討會，1996。
30. 楊萬發，陳宗賓，垃圾焚化灰燼特性分析及其處置方式之探討(Ⅱ)"，行政院國家科學委員會補助專題研究計畫報告，1991。
31. Hjelmar, O., "Disposal strategies for municipal solid waste incineration residues", Journal of Hazardous Materials, Vol.47,pp.345-368(1996).
32. Kida, A., Noma, Y., Imada, T., "Chemical speciation and leaching properties of elements in municipal incinerator ashes", Waste management, Vol.16, No.5/6, pp.527-536(1996).
33. 顧順榮、鐘昀泰、張木彬，"台灣地區都市垃圾焚化灰份中重金屬濃度及TCLP溶出之評估" ，第十屆廢棄物技術研討會論文集，第271-279頁，1995。
34. Buchollz, B. A. and S. Landsberger, "Trace Metal Anyalsis of Size Fraction Of Municipal Solid Waste Incinerator Fly Ash and Its Leaches"，Journal of Environmental Science and Health, A.28, pp. 423-441(1993).
35. 中興工程顧問股份有限公司，"台北市焚化廠焚化灰渣資源再利用可行方案評估報告"，期中報告，1998/12。
36. 劉崑山，"垃圾焚化灰渣之管理法規與行政管理" ，一般廢棄物焚化灰渣資源化技術與實務研討會，第1-12頁，1996。
37. 楊金鐘，許翠芳，周順裕，"特殊一般廢棄物清理技術研究---一般廢棄物焚化灰渣管理及處理技術研究"，行政院環境保護署計畫報告，計畫編號EPA-85-E3H1-09-01，1996。
38. "中日一般廢棄物與事業廢棄物處理研討會論文集"， 第1-11頁，1999。
39. Hjelmar, O., "Regulatory and Environmental Aspects of MASI Ash Utilization in Demark", Proceedings of the Third International Conference on Municipal Solid Waste Combustor Ash Utilization, Arlington, Virginia , pp. 59-70(1990).
40. Carlton, C. W. "Management of Municipal Waste Combustion Ash In Several Countries" , Proceedings of the Third International Conference on Municipal Solid Waste Combustor Ash Utilization, Arlington, Virginia , pp. 24-27(1996).
41. Chesner, W. H. "Ash Utilization: A Brief Overview of Engineering, Environment, Economic and Institutional Issues" in Proceedinds of the first International Conference on unicipal Solid Waste Combustor Ash Utilization, USA, pp.1-14(1988).
42. 劉宗諭，"焚化飛灰在負壓氣氛下之燒結特性，國立中央大學環境工程研究所碩士論文，1998。
43. Skrifrvars, B. J., Hupa, M., Backman, R., &Hiltunen, M., "Sintering Mechanisms of FBC Ashes", Fuel, Vol.73, No.2, pp. 171-176(1994).
44. "焚化餘灰再資源化利用說明書-環保水泥再利用方法"，秩父小野田株式會社(1997).
45. 平山直道，"燒卻殘渣再利用技術"，都市清掃，Vol. 48, No. 208, pp. 26-29(1995).
46. 永澤正行，山內泉，村木宏，"都市ごみ燒卻灰の有效利用への取り組み(第1報）"，都市清掃，第48卷，第206號，pp.29-36(1995)。
47. 江少鋒，"都市垃圾焚化灰燼做為水泥混凝土細骨材之可行性"，國立中央大學環境工程研究所碩士論文，1995。
48. 花島正孝、松藤康司、長野修治、柳瀨龍二，平田登基男，"廢棄物土質工學的特性取組課題"，都市清掃，第41卷，第163號(1988).
49. Poran, C. J. and Faouzi A. A., "Properties of Solid Waste Incinerator Fly Ash", Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 115, No.8, pp.1118-1132 (1989).
50. Maynard, T. R., "Incinerator Residue Disposal in Chicago", Geotechnical Practice for Disposal of Solid Waste Materials, pp.773-792 (1977).
51. Tay, J. H. and A. T. C. Goh, "Engineering Properties of Incinerator Residue", Journal of environmental Engineering, Vol. 117, No.2, pp.224-235 (1991).
52. 何啟華，"垃圾焚化灰燼之大地工程特性"，國立中央大學環境工程研究所碩士論文，1994。
53. Schoeberger, R. J. and Fungaroli, A. A., "Incinerator Residue Fill Site Investigation", Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Vol. 97, No. SM10, pp. 1431-1443(1971).
54. 高思懷，"垃圾焚化灰渣利用之研發建制及推廣計畫（第二年）"，行政院環保署專題計畫，期中報告，計畫編號EPA-88-U1H1-03-003（1998）。
55. Brand, A. H., "Incinerator Material Used for Construction", Geotechnica; Practice for Disposal of Solid Waste Materials, pp. 348-358(1977).
56. Collins, R. J., "High construction Use of Incinerator Residue", Practice for Disposal of Solid Waste Materials, pp. 247-266(1977).
57. Aziz, M. A. and Ramaswamy, S. D., "Incinerator Residue for Roads", Geotechnical Testing Journal, Vol. 15, No. 3, pp. 300-304(1992).
58. Chester, W. H., "Working Towards Benefical Use of Waste Combustor Ash" , Solid Waste & Power, pp. 12-18(1993)
59. 程道腴、鄭武輝，"窯業專論文集（第一輯）"，徐氏基金會出版，第102-200頁，1984。
60. 李碩儒，"鉛、鎘污泥與紅磚土混合燒成之探討"，東海大學化學工程研究所碩士論文，1997。
61. 周欽隆，"重金屬污泥與紅磚土混合燒成之探討"，東海大學化學工程研究所碩士論文，1995。
62. "陶瓷製造技術-陶瓷面磚"，中華民國陶業研究學會出版，第373-404頁，1992。
63. 黃忠良譯著，"工業陶瓷製程"，復漢出版社，1993。
64. 程道腴、鄭武輝，"工業陶瓷"，徐氏基金會出版，1981。
65. Arlyuj, B. I., "Study of an Effect of a Nepheline Raw Material Composition on Process Parameters of Alumina Production by the Sintering Method" , The Minerals, Metals & Materials Society, Light Metal, pp. 59-69(1994).
66. 林登峰、翁誌煌、黃偉直、楊國瑞、傅國柱，"由泥灰燼與黏土混合窯燒成磚之可行性" ，第十三屆廢棄物技術研討會論文集，第11-17頁，1998。
67. 徐慧玲，"石門水庫淤泥添加燃煤飛灰燒製建材之研究"，成功大學資源工程學系碩士論文，1997。
68. 王鯤生、劉愷、孫長榮、劉宗諭、江康鈺，"氧化鋁及氧化鈣對焚化飛灰燒結特性之影響"， 第十二屆廢棄物技術研討會論文集，第177-184頁，1997。
69. Meima, J. A. and R. N. J. Comans, "Application of Surface Complexation/ Precipitation Modeling to Contaminant Leaching from Weathered Municipal Solid Waste Incinerator Bottom Ash", Environmental Science & Technology, Vol.32, No.5, pp.688-693 (1998).
70. Eighmy, T.T., Crimi, D., Zhang, S.H.X., Gress, D.L., "Influence of Void Change, Cracking, and Bitumen Aging on Diffusional Leaching Behavior of Pavement Monoliths Constructed with MSW Combustion Bottom Ash", Transportation Research Record, No.1468, pp.42-48 (1995).
71. Bruggen, B. V., Vogels, G., Herck, V. and Vandecasteele, C., "Simulation of Acid Washing of Municipal Solid Wasste Incineration Fly Ashes in Order to Remove Heavy Metals", Journal of Hazardous Material, Vol. 57,pp.127-144 (1998).
72. 張祉祥，"都市垃圾焚化底灰燒結資源化之研究"，國立中央大學環境工程研究所碩士論文 ，1999。