以水泥窯協同處理再生重金屬污染土壤生產水泥之研究

Abstract

水泥窯協同處理(co-processing)利用廢棄物替代部分的製程燃料或水泥原料，可降低生產成本減少環境負荷並處理有害廢棄物。本研究添加兩種重金屬(場址1及場址2)污染土壤，取代原料配比，以0、3、7.6和10 wt.% 製作水泥，分析其工程特性，並利用事業廢棄物毒性特性溶出程序(TCLP)、合成降水溶出程序(SPLP)、EDTA輔助TCLP (EDTA-mediated TCLP)溶出程序以及再生粒料溶出程序(RALP)檢測重金屬趨勢。 經由成分分析，污染土壤可替代水泥原料中之黏土。特性分析結果顯示當添加土壤量愈多，礦物相Ca3SiO5 (C3S)之比例有下降的趨勢，Ca2SiO4 (C2S)反之上升，使凝結時間延長且抗壓強度降低，尤其以添加高濃度之鉻污染土壤更為顯著。TCLP試驗中，添加量超過7.6%場址1的水泥粉之鉻溶出濃度超出事業廢棄物溶出標準，而添加量10%的硬固水泥之鉻溶出濃度仍符合溶出標準，添加10%場址2的水泥粉及硬固水泥之鉻溶出量皆符合標準。此外，EDTA輔助TCLP相較於TCLP有更高的鉻溶出量。RALP試驗結果顯示所有水泥皆可做為控制性低強度回填材料(CLSMs)。在本研究之添加比例下，以3 wt.% 場址1及10 wt.% 場址2污染土壤添加製作之水泥，可符合工程特性要求並兼具環境相容性。由經濟分析可知，水泥業者及污染行為人可藉由水泥窯協同處理獲得可觀的經濟效益。重金屬污染之土壤適合以水泥窯協同處理之方式進行循環利用，同時兼顧污染處理並降低傳統水泥生產之環境及經濟成本。