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2018.07.02
土壤水選酸洗廠處理效率之評估
族群: 跨族群  
主題: 環境生態保育、學術研究  
作者 陳乾成
學校系所 國立屏東科技大學 環境工程與科學系所
地點 全臺 全部  
研究內容

 台灣近年來工業的快速發展,部分工廠並沒有配合良好的廢水處理措施,利用灌渠排放未處理的工業廢水,對農田造成嚴重的重金屬污染。重金屬進入土壤環境後,常會因土壤顆粒的比表面積大小,導致不同土壤粒徑對於重金屬的吸附量也不同。土壤清洗適用於整治大多數重金屬污染土壤,其原理是先以濕篩或水選的方式將污染濃度較低的粗顆粒分離,再搭配化學萃取的方式處理細顆粒污染土壤。然而該方法仍然存有許多限制;本研究採集六批現地污染土壤進行土壤清洗試驗,並找出土壤清洗的限制條件。

本研究採集六批污染土壤,有工廠及農地污染土壤,分別來自污染場址N、C、T、L、D及J (以下稱為污染土壤N、C、T、L、D及J),污染土壤T的目標污染物為銅,其餘五批污染土壤的目標污染物為鉻。污染土壤N、C、T及L取自於土壤處理廠(實廠);本研究採集實廠清洗過程中各清洗單元所分離出之粒料,測定各粒料之重金屬濃度及質量,評估實廠清洗污染土壤之萃取效率及重金屬的回收率。另外,也將六批污染土壤帶回實驗室分析基本性質,接著使用物理連續沉澱法的方式將六批污染土壤分離成四組粒徑(砂粒、粗砏粒、細砏粒、粘粒),評估土壤粒徑與重金屬濃度之關係。由於實廠分離出之粗粒料與實驗室物理連續沉澱法分離出之砂粒粒徑範圍相似,因此也能比較粗顆粒質量比之差異性,並探討造成差異性之原因。為了評估現地污染土壤進到實廠清洗的有效性及優化實廠萃取重金屬之效率,本研究也在實驗室中進行小規模的模擬實廠酸洗試驗,原理是先以物理連續沉澱法將砂粒分離,再以1:2土水比的0.1 N鹽酸萃取非砂(砏粒+粘粒)。另外也進行1:10土水比的0.1 N鹽酸萃取試驗,探討增加土水比對於萃取效率之影響。針對鉻污染濃度過高的污染土壤L及D,對砂粒及非砂(砏粒+粘粒)進行二階段式萃取,先以0.1 N鹽酸萃取後,再以EDTA萃取,評估不同方式之萃取效率。
本研究的供試土壤中,原土T的銅占前三種型態(水溶態、可交換態及碳酸鹽聯結態)約20%;原土N、C、L、D及J中的鉻分佈於較為安定的後三種型態(鐵錳氧化態、有機態及殘餘態),對於生態環境的影響較低。使用物理連續沉澱法分離土壤顆粒,結果顯示不同的土壤粒徑對於重金屬的吸附量也不同,其中以砂粒的污染濃度最低。原土L及D因鉻濃度過高,導致原土分離後砂粒的鉻濃度並未如預期的低於管制標準。
使用0.1 N鹽酸模擬實廠酸洗,結果顯示六批污染土壤的萃取效率皆低於30%,以污染土壤T的萃取效率最佳(28%)。探討增加0.1 N鹽酸的土水比對於萃取效率之影響,結果顯示增加水土比有助於提升重金屬的萃取效率。使用0.1 N鹽酸搭配EDTA連續清洗鉻濃度過高的污染土壤L及D,結果顯示連續清洗的萃取效率優於0.1 N鹽酸清洗;使用0.1 N鹽酸清洗只能萃取出鐵錳氧化態中部分的鉻,但是連續清洗可萃取出鐵錳氧化態中全量的鉻。
污染土壤N、C及T經實廠水選分離及酸洗處理後,分離成粗粒粒、細粒料及污泥,結果顯示三批污染土壤的粗粒料及細粒料的重金屬濃度皆符合管制標準,但是重金屬的回收率都欠佳。
根據本篇研究的結果得知,土壤清洗作為重金屬污染土壤的整治方法,並不適用於處理重金屬污染濃度過高及粗顆粒含量過少的重金屬污染土壤。
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