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焚化再生粒料流向管理系統(RAMS)

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焚化爐底渣資源化

  • 焚化爐底渣來源
  • 資源化處理方式
  • 底渣再利用機構
  • 焚化再生粒料用途
  • 使用地點限制
  • 工程應用實績
  • 施工綱要規範
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來源
垃圾為人類生活之副產物,過往多以「掩埋、堆置」作為處理方式,近年隨著經濟發展與環境意識提高,土地使用成本日益增加,國內垃圾處理改以「焚化」方式取代,以達到減量、無害之效果。 垃圾「焚化」係為垃圾送至焚化爐燃燒之過程,處理程序如圖所示。垃圾於高溫燃燒過程中,可燃物質將氧化為安定氣體,不可燃物質則轉化為性質安定的無機物。燃燒完成後,爐床會排出篩灰、爐床灰、鍋爐灰、飛灰(集塵灰)等四種物質,其中篩灰及爐床灰被歸類為「焚化底渣」,鍋爐灰與飛灰(集塵灰)歸類為「飛灰」,而焚化底渣及飛灰兩者統稱為「焚化灰渣」。
底渣來源示意圖 常見焚化底渣來源示意圖: 左為(a)靜電式集塵器(ESP)+濕式洗滌塔,右為(b)半乾式洗煙塔+袋濾式集塵器(資料來源:「推動焚化底渣再利用專案計畫」,民國104年)
產出量
國內自民國80年起開始興建垃圾焚化廠,用以焚化處理各縣市的垃圾,國內現今尚在營運之垃圾焚化廠共有24座。各縣市垃圾焚化廠之營運方式除台北市與高雄市為公有公營外,其他縣市多以公有民營或民有民營的方式進行營運。各垃圾焚化廠每年平均垃圾焚化總量約為630~650萬公噸,相對可產出約100萬公噸的焚化底渣。
項次 廠名 廠址 營運方式 焚化底渣平均產量 (萬公噸/年)
1 基隆市天外天垃圾資源回收(焚化)廠 基隆市信義區東光里培德路223號 公有民營 2.50
2 臺北市政府環境保護局北投垃圾焚化廠 臺北市北投區洲美街271號 公有公營 6.13
3 臺北市政府環境保護局木柵垃圾焚化廠 臺北市木柵路五段53號 公有公營 3.70
4 臺北市政府環境保護局內湖垃圾焚化廠 臺北市內湖區安康路290號 公有公營 2.13
5 新北市八里垃圾焚化廠 新北市八里區下罟村下罟子65號 公有民營 6.05
6 新北市新店垃圾焚化廠 新北市新店區薏仁坑路自強巷1號 公有民營 2.44
7 新北市樹林垃圾焚化廠 新北市樹林區中山路三段212號 公有民營 3.74
8 桃園市BOO垃圾焚化廠 桃園市中壢區中壢工業區松江北路16號 民有民營 6.17
9 宜蘭縣利澤垃圾資源回收(焚化)廠 宜蘭縣五結鄉利澤工業區利工二路100號 公有民營 2.89
10 新竹市垃圾資源回收廠 新竹市海濱路240號 公有民營 3.51
11 苗栗縣垃圾焚化廠 苗栗縣竹南鎮海口里16鄰保安林25之60號 民有民營 2.26
12 臺中市后里資源回收廠 臺中市后里區堤防路556號 公有民營 4.01
13 臺中市文山垃圾焚化廠 臺中市南屯區文山里文山南巷500號 公有民營 2.76
14 臺中市烏日資源回收廠 臺中市烏日區東園里11鄰慶光路800號 民有民營 4.00
15 彰化縣溪州垃圾焚化廠 彰化縣溪州鄉水尾村彰 公有民營 3.71
16 嘉義市垃圾焚化廠 嘉義市湖內里湖子內路741號 公有民營 0.99
17 嘉義縣鹿草垃圾焚化廠 嘉義縣鹿草鄉豐稠村馬稠後農場60號 公有民營 4.11
18 臺南市永康垃圾資源回收(焚化)廠 臺南市永康區王行東路168號 公有民營 3.77
19 臺南市城西垃圾焚化廠 臺南市安南區城西街三段1105巷121弄150號 公有民營 3.20
20 高雄市政府環境保護局中區資源回收廠 高雄市三民區鼎金一巷15號 公有公營 2.46
21 高雄市政府環境保護局南區資源回收廠 高雄市小港區北林路6號 公有公營 7.07
22 高雄市仁武垃圾資源回收(焚化)廠 高雄市仁武區烏林里仁安二巷100號 公有民營 7.83
23 高雄市岡山垃圾資源回收(焚化)廠 高雄市岡山區本洲里本工五路9號 公有民營 5.80
24 屏東縣崁頂垃圾資源回收(焚化)廠 屏東縣崁頂鄉中正路八八一號 公有民營 3.80
處理程序
焚化底渣經處理後可製成焚化再生粒料應用於工程或產品原料,其處理方式依「垃圾焚化廠焚化底渣再利用管理方式」規定,主要分前處理及穩定化、熟化或水洗之進階處理兩部分
底渣資源化處理程序
▲ 焚化底渣資源化處理程序
  • 1. 前處理
    前處理是一種機械物理的處理方式,主要是利用篩分、破碎、磁選分離、風選分離、渦電流分選等設備,去除焚化底渣中易腐鬆動不適合部分,及分離出鐵金屬、未燃物、非鐵金屬等物質,並使焚化再生粒料之粒徑規格符合後端用途需求。
  • 2. 熟化、穩定化或水洗處理
    穩定化、熟化或水洗之進階處理,主要目的是為降低焚化底渣之重金屬溶出率及異味之功效。
  • (1) 熟化
    熟化是藉由焚化底渣與空氣中的二氧化碳反應,使焚化底渣之重金屬組成發生碳酸化及礦化等作用,而形成低溶解性二次礦物,達到降低重金屬溶出之目的,並具降低異味之功效。
  • (2) 穩定化
    穩定化係指透過噴灑磷酸鹽系、矽酸鹽系、硫化物系或螯合物系等類之藥劑,其與焚化底渣中重金屬生成低溶解度及穩定性高的化合物,達到降低重金屬溶出之目的。
  • (3) 水洗
    水洗是藉由水或摻有化學藥劑之液體,將焚化底渣中重金屬及水溶性物質如氯鹽、硫酸鹽系與微細顆粒洗出,達到降低重金屬及氯離子溶出之目的,亦具降低異味之功效。
焚化再生粒料基本性質

1. 物理性質

焚化再生粒料屬多孔隙輕質非均質物質,具有高比表面積的特性。在外觀上,濕潤時呈現深灰色,烘乾後則呈灰白色,細粒料部份烘乾後會呈現團聚之現象,經由手或震動篩即可將部分團塊分散。焚化再生粒料之物理性質如表所示,相較天然粒料而言,焚化再生粒料的比重較輕及吸水率較高之外,在磨損率及健度方面也相對較高,但焚化再生粒料仍具有符合規範要求的磨損率及健度。
試驗項目 試驗方法 試驗值
粗粒料 細粒料
細度模數 CNS 486 粗、細粒料篩析法 6.0~6.3 3.0~3.5
比重 CNS 487 細粒料比重與吸水率試驗法 1.8~2.4 1.5~2.3
吸水率(%) CNS 488 粗粒料比重與吸水率試驗法 3.0~9.0 8.0~18.0
磨損率(%) CNS 490 粗粒料(37.5mm以下)洛杉磯磨損試驗法 35~45 --
硫酸鈉健度(%) CNS1167 使用硫酸鈉或硫酸鎂之粒料健度試驗法 2~8 4~12

2. 重金屬溶出與戴奧辛總毒性當量濃度

依「垃圾焚化廠焚化底渣再利用管理方式」規定,以「再生粒料環境用途溶出程序」及「毒性特性溶出程序」作為焚化再生粒料檢測方法,並訂定管制標準分級規範,明確限制使用地點及用途。各分級標準之許可使用地點及用途詳「垃圾焚化廠焚化底渣再利用管理方式」附表二。
統計再生粒料環境用途溶出程序與毒性特性溶出程序檢測數據,焚化再生粒料之「再生粒料環境用途溶出程序」重金屬溶出及戴奧辛總毒性當量濃度平均值及標準差如表1所示,各分級標準之許可使用地點及用途個案檢測結果作認定。焚化再生粒料特定用途之「毒性特性溶出程序」重金屬溶出及戴奧辛總毒性當量濃度平均值及標準差如表2所示,焚化再生粒料之重金屬溶出值偏高時,可採穩定化、熟化或水洗等進階處理程序,以降低溶出率。

表1 「再生粒料環境用途溶出程序」重金屬溶出及戴奧辛總毒性當量濃度平均值及標準差
項目 平均值 標準差 第一級標準規範值 第二級標準規範值
再
生
粒
料
環
境
用
溶
出
程
序
鉛(mg/L) 0.0109 0.0173 ≦0.01 ≦0.1
鎘(mg/L) 0.0015 0.0032 ≦0.005 ≦0.05
鉻(mg/L) 0.0431 0.0484 ≦0.05 ≦0.5
銅(mg/L) 0.2211 0.4304 ≦1 ≦10
砷(mg/L) 0.0107 0.0108 ≦0.05 ≦0.5
汞(mg/L) 0.0002 0.0003 ≦0.002 ≦0.02
鎳(mg/L) 0.0062 0.0151 ≦0.1 ≦1
鋅(mg/L) 0.0305 0.0477 ≦5 ≦50
戴奧辛總毒性當量濃度
(ng I-TEQ/g)
0.0224 0.0166 ≦0.1 ≦0.1
表2 特定用途之「毒性特性溶出程序」重金屬溶出及戴奧辛總毒性當量濃度平均值及標準差
項目 平均值 標準差 規範值
毒
性
特
性
溶
出
程
序
總鉛(mg/L) 0.2093 0.4064 ≦4.0
總鎘(mg/L) 0.0805 0.0806 ≦0.8
總鉻(mg/L) 0.0261 0.0647 ≦4.0
總硒(mg/L) 0.0310 0.0272 ≦0.8
總銅(mg/L) 3.1400 2.1083 ≦12.0
總鋇(mg/L) 0.5959 0.2511 ≦10.0
六價鉻(mg/L) 0.0168 0.0258 ≦0.20
總砷(mg/L) 0.0210 0.0130 ≦0.40
總汞(mg/L) 0.0002 0.0015 ≦0.016
戴奧辛總毒性當量濃度
(ng I-TEQ/g)
0.0238 0.0463 ≦0.1

※規範值為「垃圾焚化廠焚化底渣再利用管理方式」之規定。
※ND:檢測值低於偵測極限。

3. 異味

焚化爐燃燒後未燃燒完全的有機物質是造成焚化再生粒料具有異味的主要原因,若經熟化或水洗處理則可有效改善。異味尚無科學儀器檢測方法,多依照異味污染物官能測定法-三點比較式嗅袋法,由合格嗅覺判定員進行試樣的判定,焚化再生粒料在經水洗處理後檢測結果,如表所示,異味呈明顯降低結果。
批次
點位
未水洗處理 經水洗處理
第一次 第二次 第一次 第二次
第一點 48 ND<10 ND<10 ND<10
第二點 40 21 ND<10 ND<10
第三點 15 ND<10 ND<10 ND<10

※ND:檢測值低於偵測極限。

焚化再生粒料工程品質規範
焚化再生粒料之再利用,應符合「垃圾焚化廠焚化底渣再利用管理方式」附表六之焚化再生粒料工程品質規範規定,於附表六未規定者,應符合各用途相關之公共工程施工綱要規範、國家標準、國際標準或使用規定,使用於民間工程者,亦須符合前述之規定,其焚化再生粒料工程品質規範如下表所示,相關施工綱要規範手冊詳「資訊應用及下載區」或於「行政院公共工程委員會施工綱要規範與工項編碼」網站查詢。
焚化再生粒料用途 品質規範
基地填築、路堤填築 符合公共工程共通性工項施工綱要規範第02331章基地及路堤填築、公共工程共通性工項施工綱要規範第02319章選擇性回填材料、公共工程共通性工項施工綱要規範第02317章構造物回填之品質規範。
道路級配粒料底層及基層 符合公共工程共通性工項施工綱要規範第02726章級配粒料底層、公共工程共通性工項施工綱要規範第02722章級配粒料基層之品質規範。
控制性低強度回填材料 符合公共工程施工綱要規範第03377章控制性低強度回填材料之品質規範。
低密度再生透水混凝土 符合公共工程施工綱要規範第03341章低密度再生透水混凝土之品質規範
瀝青混凝土 符合公共工程共通性工項施工綱要規範第02741章瀝青混凝土之一般要求、公共工程共通性工項施工綱要規範第02742章瀝青混凝土鋪面之品質規範
磚品 符合公共工程共通性工項施工綱要規範第02786章高壓混凝土地磚、公共工程施工綱要規範第02795章透水性混凝土地磚、公共工程共通性工項施工綱要規範第04220章混凝土磚之品質規範。
用於紐澤西護欄及緣石之水泥製品 符合公共工程共通性工項施工綱要規範第03410章工廠預鑄混凝土構件之品質規範。
底渣再利用機構
各縣市焚化廠產出的焚化底渣,由再利用機構協助進行資源化處理,目前國內共有12家再利用機構:
  • 博瑞環保股份有限公司
    主要以乾式前處理搭配藥劑穩定處理,每月允許處理約為6,000公噸。
  • 旭遠科技企業股份有限公司
    主要以乾式前處理搭配熟化處理,每月允許處理為12,200公噸。
  • 全精英實業股份有限公司
    主要以乾式前處理搭配熟化處理,每月允許處理為11,700公噸。
  • 榮寶企業股份有限公司
    主要以乾式前處理搭配熟化處理,每月允許處理為13,000公噸。
  • 力優勢環保股份有限公司
    主要以濕式方式處理,每月允許處理為41,200公噸。
  • 宜蘭縣利澤垃圾資源回收(焚化)廠
    主要以乾式前處理搭配熟化處理,每月允許處理為3,000公噸。
  • 臺南市城西底渣處理廠
    主要以乾式前處理搭配熟化處理,每月允許處理為13,000公噸。
  • 新北市政府環境保護局八里掩埋場
    主要以乾式前處理搭配熟化處理,每月處理約11,500公噸。
  • 臺北市政府環境保護局北投垃圾焚化廠
    主要以乾式前處理搭配熟化處理,每月處理約5,000公噸。
  • 嘉義市底渣再利用廠
    主要以乾式前處理搭配熟化處理,每月處理約1,500公噸。
  • 高雄市政府環境保護局路竹掩埋場
    主要以乾式前處理搭配熟化處理,每月處理約20,000公噸。
  • 兆恆能資科技股份有限公司
    主要以乾式前處理搭配藥劑穩定處理,每月允許處理約為6,000公噸。
焚化再生粒料用途
焚化再生粒料的材料組成成份與天然粒料相接近,具有取代潛力,故主管機關公告可應用在基地填築、路堤填築、道路級配粒料底層及基層、控制性低強度回填材料、低密度再生透水混凝土、瀝青混凝土、磚品、用於紐澤西護欄及緣石之水泥製品、水泥生料及衛生掩埋場非與鋼材接觸用工程材料及衛生掩埋場覆土(但不得作為最終覆土)等用途。現階段焚化再生粒料以應用於控制性低強度回填材料為主。
  • 1. 應用於道路基底層
    過往研究將不同區域的焚化再生粒料應用於道路基底層中,且結果顯示雖焚化底渣來源組成有差異,但在環境安全性,TCLP毒性溶出試驗皆可符合標準下,其在工程應用性,工程試驗結果之路基土壤指數R值、液性限度、塑性限度及C.B.R試驗等結果皆為良好道路基材品質,亦可藉添加其他天然級配料以符合整體道路基底層級配規定。
  • 2. 應用於控制性低強度回填料(CLSM)
    過往研究將不同區域的焚化再生粒料應用於CLSM,且透過不同試拌配比控制強度與初凝時間,並進行相關CLSM試驗,以比較不同廠區材料狀況。試驗結果顯示,利用底渣產製CLSM之性能與一般混凝土材料產製之性能無異,且產製應用過程,為另外一種形式之固化,實是頗佳的再利用途徑。另有研究結果顯示其流度、泌水率、強度及滲透性等高己比試驗結果皆屬可行。
  • 3. 應用於低密度再生透水混凝土(MRC)
    過往研究顯示將焚化再生粒料製成透水混凝土時,其抗壓強度可達到2.3~4.67MPa,能符合相關規範要求,惟因應焚化再生粒料含泥量有偏高傾向,會使水泥混凝土之漿體無法達到最佳的膠結效果,故需透過水洗及篩分方式來降低含泥狀況,以增加透水混凝土的膠結效果,並使粒料均勻性達到要求。
焚化再生粒料使用地點限制
為維護環境品質、自然生態保育、及土壤及地下水環境之永續發展,於「垃圾焚化廠焚化底渣再利用管理方式」中明確規範焚化再生粒料使用用途及使用地點之限制,並透過使用地分級管理,加嚴環境品質管制,以求良好品質之焚化再生粒料於妥善再利用之時,亦能同時兼顧環境保育。
限制使用地點
使用用途
敏感區域 5.不受地下水位限制
1.水質水量保護區 2.自然生態保護區 3.農林漁牧用地 4.國家公園
1.基地填築 x x x x x
2.路堤填築 x x x x x
3.港區填築 未涉陸域相關使用地點限制 未涉地下水
4.道路級配粒料底層及基層 x x x x x
5.CLSM 其他用途 x x x x o
管溝工程 x o o o o
6.低密度再生透水混凝土 x x x x x
7.瀝青混凝土 x x x x x
8.磚品 o o o o o
9.用於紐澤西護欄及緣石之水泥製品 o o o o o
10.水泥生料 未限制規定使用地點(不分區域特定用途)
11.衛生掩埋場非與鋼材接觸用工程材料及衛生掩埋場覆土
註:X表示不可使用於該限制使用地點;O表示可使用於該限制使用地點
用途別 土地類別 限制使用分區/用地
1.道路級配粒料底層及基層
2.基地填築
3.路堤填築
4.控制性低強度回填材料-其他用途
5.低密度再生透水混凝土
6.瀝青混凝土
7.基地填築及路堤填築
都市土地 農業區、保護區
非都市土地 農牧用地、林業用地、養殖用地、國土保安用地、水利用地、鹽業用地、古蹟保存用地、生態保護用地,及暫未依法編定用地別之土地
註:上述用途不得使用於限制使用分區/用地。
工程應用實績
  • 實例一:臺南市2-16道路開闢工程(永安街至明興路)
    臺南市2-16道路開闢工程(永安街至明興路)為內政部營建署南工處主辦,於100年10月完工,施工範圍為0K+400~0K+958北側車道(寬度15 m)及0K+958~1K+500雙側車道(寬度30m),路段總長1100m,焚化再生粒料取代天然粒料作為級配粒料使用之比例約30~40%。相關土壤監測完成之檢測結果均低於監測標準且無明顯差異,顯示無環境污染之疑慮,且工程成效監測結果符合路面工程品質要求,惟在滾壓施作時,由於焚化再生粒料有高吸水率之特性,需注意夯實過程中之含水量控制,以避免影響到最佳含水量及最大乾密度之分佈。 臺南市2-16道路開闢工程
  • 實例二:臺南市臺灣歷史博物館外圍雙向自行車道及人行道改善工程
    臺南市臺灣歷史博物館外圍雙向自行車道及人行道改善工程為內政部營建署委託臺南市政府辦理,於102年3月完工,施工範圍為臺灣歷史博物館外圍長和路一段、環館路及慶和路一段等三路段之人行步道及雙向自行車道,路段總長1,980m,焚化再生粒料取代天然粒料作為級配粒料使用之比例約40%。相關土壤監測完成之檢測結果均低於監測標準且無明顯差異,顯示無環境污染之疑慮,且由現況使用品質來看,整體路面平坦度與施工完成時亦無太大差異。 臺南市臺灣歷史博物館外圍雙向自行車道及人行道改善工程
  • 實例三:屏東車城沿海道路工程
    屏東縣車城鄉沿海道路工程為內政部營建署南工處主辦,工程施工範圍為0K+000~0K+425、0K+635~1K+385、1K+700~2K+038,於103年1月完工,路段總長1,513 m。焚化再生粒料取代天然粒料作為級配粒料使用之比例以35%為上限。相關完工後監測值中重金屬及戴奧辛項目結果則均低於監測標準,惟重金屬「砷」有發生接近監測標準之情形,疑似現地土壤背景值即有偏高情形(29.9~40.4 mg/kg),抑或受外來回填土石影響所致。 屏東車城沿海道路工程
  • 實例四、桃園縣觀音鄉台61線路面改善工程
    該工程為交通部公路總局第一區養護工程區主辦,施工範圍為台61線49K+200~49K+320北上車道(寬度10m),於100年7月5日完工,總施作長度120 m。用焚化再生粒料是以0%、50%、100%之使用比例,與天然粒料混合後,添加水泥作為低密度再生透水混凝土,進行底層回填施工。相關土壤監測完成之檢測結果均低於監測標準且無明顯差異,顯示無環境污染之疑慮,且完工後平壓度、撓度、現地透水試驗結果皆符合現行規範要求,另公路總局在路面鋪設一年後,針對路段進行彭柯曼樑撓度試驗,其結果完工後撓度大致相同無變化。 桃園縣觀音鄉台61線路面改善工程
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