臺灣博碩士論文加值系統

中文摘要
在環保署確定垃圾零掩埋，焚化底渣朝再利用方向處理後，以焚化底渣作為工程粒料的替代品，已成為重要的探討議題。在焚化底渣再利用於瀝青混凝土方面，相關研究顯示其物理性質及工程性質皆可大致符合現況要求。然而在環境性質的議題上，相關研究報告較少，且大都著重在重金屬及化學性質的評估，除了針對化學個別成分組成分析費時耗力外，也不易對環境危害進行整體性考量。本研究則嘗試應用足以代表整體環境危害的生物毒性試驗法，來評估含焚化底渣瀝青混凝土之環境性質。
本研究參考國內外文獻，將焚化底渣及含焚化底渣瀝青混凝土分別進行短期批次溶出試驗，所得溶出液以美國工程界建議的水生生物毒性試驗探討釋出污染物之整體毒性性質，並配以溶出液水質及重金屬含量分析，兩相對照，探討以生物毒性試驗法檢測含焚化底渣瀝青混凝土環境性質之可行性。
依據本研究之結果顯示，焚化底渣雖符合現行有害事業廢棄物之認定標準，不過其水蚤生物毒性值48-小時LC50為2.00 %，含25 %焚化底渣瀝青混凝土之48-小時LC50為4.29 %及含50 %焚化底渣瀝青混凝土之48-小時LC50為2.07 %，毒性判別均為極毒，顯示出焚化底渣再利用於瀝青混凝土，對環境生態可能有潛在的危害，須對相關的環境性質做更深入的探討。而以生物毒性試驗法評估焚化底渣或其它廢棄材料是否再生利用之環境考量，確實較能量化出具體毒性情況。


關鍵詞：焚化底渣、含焚化底渣瀝青混凝土、批次溶出、生物毒性

Abstract

Besides establishing and promoting resource recycling and sorting plant programs, Taiwan Environmental Protection Administration (TEPA) also would like to strengthen the beneficial use of Municipal Solid Waste Incinerator Bottom Ash (MSWIBA), in order to achieve the ultimate goal of zero-bury. After suitable treatments, MSWIBA can approach the properties of sand and substitute a part of fine aggregate of asphalt mixture. Due to the lack of literature reporting biological toxicity about asphalt mixtures containing MSWIBA, this study was designed as a pilot study to provide insight into the issue. The aquatic toxicity tests on the organisms, both daphnia and algae, were performed on the leachates from the 24 hour batch leaching tests of asphalt mixtures containing different amount of MSWIBA. Coping with selected metal concentrations obtained from Atom Absorption analysis on the leachates, this particular study tried to link individual metal content of leachates to damaging ecological effects. Although the heavy metals concentration were all within the limited levels of TEPA regulations, the batch leaching tests showed that MSWIBA had a high level of daphnia toxicity, with a 48-hour LC50 of 2.0%. After being mixed with asphalt binder and virgin aggregate, the leachates still show high level of daphnia toxicity, with 48-hour LC50 of 4.29% and 2.07% for 25% and 50% aggregate substitution respectively. This study suggests that the encapsulation efficiency of asphalt on the biological toxicity of MSWIBA needs to be further investigated.

Key Word: Municipal solid waste incinerator bottom ash (MSWIBA), batch leaching test, biological toxicity, asphalt mixture

目錄

致謝 I
中文摘要 II
Abstract III
目錄 III
表目錄 VII
圖目錄 IX
第一章 前言………………………………………………………………………..1
1-1 研究背景 1
1-2 研究動機 1
1-3 研究目的 2
1-4 研究方法與論文架構 2
第二章 文獻回顧 4
2-1 焚化底渣來源、特性及再利用現況 4
2-1-1 焚化底渣來源 4
2-1-2 焚化底渣特性 5
2-1-3 焚化底渣再利用現況 8
2-2 環境相容性之評估 12
2-2-1 溶出試驗 12
2-2-2 國內相關法令 18
2-2-3 國外相關法令 20
2-3 毒性的評估 29
2-3-1 污染物對生物之影響 29
2-3-2 毒性量測及單位 31
2-3-3 生物毒性試驗介紹 34
2-4 生物毒性試驗法 38
2-4-1 生物毒性試驗物種選擇 38
2-4-2 藻類生物毒性試驗 41
2-4-3 水蚤生物毒性試驗 44
2-4-4 以生物毒性試驗法評估再利用材料之環境性質 46
第三章 研究計畫與實驗方法 50
3-1 材料準備與溶出試驗 51
3-1-1 材料來源 52
3-1-2 含焚化底渣瀝青混凝土拌製 53
3-1-3 批次溶出試驗(24小時) 56
3-2 化學分析 57
3-2-1 焚化底渣TCLP試驗分析 58
3-2-2 水質分析 59
3-2-3 重金屬分析 62
3-3 藻類培養與毒性試驗 64
3-3-1 儀器設備與耗材 64
3-3-2 藻類培養與葉綠素a量測 70
3-3-3 靜水式慢毒性試驗(96小時) 74
3-4 水蚤培養與毒性試驗 78
3-4-1 儀器設備與耗材 79
3-4-2 水蚤培養與馴養 82
3-4-3 靜水式急毒性試驗(48小時) 86
第四章 實驗結果 90
4-1 焚化底渣基本性質試驗結果 90
4-1-1 基本性質結果 90
4-1-2 毒性特性溶出程序結果 92
4-2 供試生物體培養結果成效探討 93
4-2-1 藻類培養結果 93
4-2-2 水蚤培養結果 97
4-3 批次溶出試驗結果 100
4-3-1 批次溶出液水質分析結果 100
4-3-2 批次溶出液重金屬濃度分析結果 103
4-4 生物毒性分析 104
4-4-1 溶出液水蚤生物毒性分析結果 104
4-5 綜合分析 110
第五章 結論與建議 112
5-1 結論 112
5-2 建議 113
參考文獻 115
附錄一 焚化底渣之TCLP重金屬溶出濃度紀錄表（AA） 121
附錄二 24小時批次溶出試驗重金屬溶出濃度紀錄表(AA) 122
附錄三 水蚤生物毒性試驗數據 123

參考文獻

1、行政院環境保護署，「環境保護三年行動計畫」，2004。
2、National Research Council,“Environmental Impact of Construction and Repair Meterials on Surface and Ground Waters,”National Cooperative Highway Research Program, NCHRP Report 448, 2001.
3、蘇育立，「含垃圾焚化底渣瀝青混凝土工程性質之研究」，中華大學土木工程研究所，碩士論文，2005/07。
4、吳政治，「大型垃圾焚化爐灰渣中金屬分布特性之研究」，台北科技大學環境規劃與管理研究所，碩士論文2003。
5、行政院環境保護署，「廢棄物焚化灰渣材料化技術研究」，EPA-93-U1H1-02-101，執行單位：台灣大學環境工程研究所、中華大學土木工程研究所，2004/12。
6、雷揚中，「焚化爐底渣應用於道路工程之研究」，中央大學土木工程研究所，碩士論文，2004/06。
7、行政院環境保護署，「無機污泥材料化技術研究計畫」，執行單位：台灣大學環境工程研究所，2002
8、陳式毅，「推廣再生材料 法規加油」，營建知訊，財團法人台灣營建研究院，2004/03。
9、U.S. Department of Transportation,“User Guideline for Waste and Byproduct Meterials in Pavement Construction,”Turner-Fairbank Highway Research Center, Federal Highway Administration, 網站http://www.tfhrc.gov.
10、Magee B., R. Okoij, C. Jones, and J. Hahn,“Use of Quantitative Risk Assessment Techniques to Establish Environment Accetabikity of Resource Recovery Combustion Ash Reuse Projects,”台北縣焚化灰渣再利用國際研討會論文集講題8，2004。
11、行政院環境保護署，「事業廢棄物焚化灰渣整合性管理」，EPA-93-H102-02-245，執行單位：財團法人工業技術研究院、中華大學土木工程研究所、群琁地理資訊顧問股份有限公司，2004。
12、Wang, K. S., C. C. Tsai, J. W. Chang, and J. J. Liu,“Leaching Tests for MSW Incinerator Fly Ash,”第14屆廢棄物處理技術研討會論文集，1999。
13、郭同宇、蘇育立、邱垂德，「廢棄物焚化底渣應用於瀝青混凝土之可行性研究」，第六屆鋪面材料再生學術研討會論文集，2004。
14、Rubinson, J. F., and K. A. Rubinson原著，陳吉平譯，「分析化學」，東華書局，2000/05。
15、高永駿，「含垃圾焚化底渣瀝青混凝土之研究」，中華大學土木工程研究所，碩士論文，2005/07。
16、陳華興，「焚化底渣路面試鋪作業與評估」，中華大學土木工程研究所，碩士論文，2005/07。
17、Canter, L. W. 原著，黃光輝譯，「環境影響評估」，美商麥格羅‧希爾國際股份有限公司，1998/05。
18、顧順榮，「重金屬於都市垃圾焚化過程之濃度分佈及溶出特性」，中央大學環境工程研究所，碩士論文，1996。
19、行政院環境保護署網站，http://www.epa.gov.tw/
20、河川污染分類指標RPI網頁http://ivy2.epa.gov.tw/out_web/monitoring/wmd/2004/idea16.htm
21、Shimaoka, T., and D. Eng,“Unsaturated Moisture Flow in the Layered Structure Composed of MSW Bottom Ash,”2004 International Workshop on Water Movement and Reactive Transport Modeling in Roads, Portsmouth, New Hampshire, 2004。
22、Hjelmar, O., and J. Holm,“Unsaturated Moisture Flow in the Layered Structure Composed of MSW Bottom Ash,”2004 International Workshop on Water Movement and Reactive Transport Modeling in Roads, Portsmouth, New Hampshire, 2004。
23、Gress, D., X. Zhang, S. Tarr, I. Pazienza, and T. Eighmy,“Physical and Environmental Properties of Asphalt-Amended Bottom Ash,”Transportation Research Record No. 1345, Washington, D. C., 1992。
24、趙永楠，「以動態/半動態溶出程序評估都市垃圾焚化底渣長期穩定特性之研究」，台灣大學環境工程研究所，碩士論文，2003。
25、行政院環境保護署，「一般廢棄物回收清除處理辦法」，環署廢字第0930093987號，2004/12/29。
26、行政院環境保護署，「一般廢棄物-垃圾焚化廠焚化底渣再利用管理方式」，環署廢字第0920042276A號，2003/06/12。
27、Van der Sloot, H. A.,“Present status of waste management in Netherlands,”Waste Management, Vol.16, pp. 375-383, 1996。
28、鄭先祐著，「生態環境影響評估學」，國立編譯館，1992/08。
29、Ford, D. L. 原著，李季眉、張怡塘、姜均先等譯，「毒性減量評估與管制」，國立編譯館，1998/05。
30、Eliasen R., P. H. King, and R. K. Linsley,“Wastewater Engineering Treatment, Disposal, and Reuse,”3rd Ed, McGraw-Hill Book Co, pp 101-105, 1991。
31、邱舜稜，「以Microtox 檢測方法評估實際廢水生物毒性之研究」，中央大學環境工程研究所，碩士論文，2002。
32、Bulich A. A.,“A Practical and Reliable Method For Monitoring theToxicity of Aquatic Sample,”Process Biochem, pp.45-47, 1982。
33、United States Environment Protection Agency,“Short-term Methods for Estimating the Chronic Toxicity of Effluents and Receiving Waters to Marine and Estuarins Organisms,”EPA-821-R-02-014, Third Edition, 2002/10.
34、United States Environment Protection Agency,“Short-term Methods for Estimating the Chronic Toxicity of Effluents and Receiving Waters to Freshwater Organisms,”EPA-821-R-02-013, Fourth Edition, 2002/10.
35、United States Environment Protection Agency,“Methods for Measuring the Acute Toxicity of Effluents and Receiving Waters to Freshwater and Marine Organisms,”EPA-821-R-02-012, Fifth Edition, 2002/10.
36、行政院環境保護署，「水樣急毒性檢測方法－水蚤靜水式法」，NIEA B901.12B，2005/11/15。
37、洪瑞敏，「活性污泥之呼吸儀毒性試驗研究」，朝陽科技大學環境工程與管理研究所，碩士論文，2003。
38、Newman, E. I. 原著，趙榮台譯，「應用生態學」，國立編譯館，2001/07。
39、李柏逸，「以密閉式藻類毒性試驗評估及性麻醉有積物之毒性」，交通大學環境工程研究所，碩士論文，2003。
40、王順成，「應用水蚤於農藥水質污染管理之研究」，農藥毒性研討會論文專集，1985。
41、邱信翰，「積體電路廢水毒性建定暨毒性減量研究」，交通大學環境工程研究所，碩士論文，1996。
42、行政院環境保護署，「水樣急毒性檢測方法－藻類靜水式法」，NIEA B906.10B，1999/10/12。
43、GBC原子吸收光譜儀操作手冊，Ver. 1.33.
44、http://www.environment-agency.gov.uk/857198/1498985/，入站日期：2007/01/16.
45、American Society for Testing and Materials. Standard Specification C136-96a,“Standard Test Metehod fir Sieve Analysis of Fine and Coaese Aggregate,”Annual Book of ASTM Standards. Volume 04.02., 2000.
46、American Society for Testing and Materials. Standard Specification C127-88,“Standard Test Method for Specific Gravity and Absorption of Coarse Aggregate,”Annual Book of ASTM Standards, Volume 04.02., 2000.
47、American Society for Testing and Materials. Standard Specification C128-97,“Standard Test Method for Specific Gravity and Absorption of fine Aggregate,”Annual Book of ASTM Standards, Volume 04.02., 2000.
48、American Society for Testing and Materials. Standard Specification D3515-96,“Standard Specification for Hot-Mixed, Hot-Laid Bituminus Pavement Mixtures,”Annual Book of ASTM Standards, Volume 04.03., 2000.
49、行政院環境保護署，「事業廢棄物毒性特性溶出程序」，NIEA .R201.13C，2004/02/01。
50、行政院環境保護署，「廢棄物之氫離子濃度指數(pH值)」，NIEA R208.03C，2004/02/17。
51、行政院環境保護署，「水中氫離子濃度指數測定方法-電極法」，NIEA W424.51A，2004/07/15。
52、行政院環境保護署，「水中銀、鎘、鉛、鐵、錳、鎳、鉛及鋅檢測方法-火焰式原子吸收光法」，NIEA W306.52A，2004/12/15。
53、行政院環境保護署，「水中導電度測定方法-導電度計法」，NIEA W203.51BA，2004/02/23。
54、行政院環境保護署，「水中葉綠素a檢測方法-乙醇萃取法」，NIEA E508.00B，2002/07/17，