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環境技術概論 數位學習課程環境資源管理系許信儀老師syhsu ocit edu tw 第一單元廢棄物污染 一 廢棄物定義與分類二 污染現況與管制三 污染的影響四 廢棄物採樣五 資源回收六 廢棄物處理技術七 環境危害物質 一 廢棄物定義與分類 我國環保署於六十三年訂定處理管理廢棄物的最高 最基本法規 廢棄物清理法 民國九十年最新修正 來有效管理和處理各污染源所產生的各種廢棄物 廢棄物清理法 規定 廢棄物依來源可區分成一般廢棄 由家戶或非事業單位產生者 和事業廢棄物 由事業單位產生者 兩大類 事業單位所產生的廢棄物雜若具有毒性 危險性 易燃 腐蝕 其濃度或數量足以影響人體健康或污染環境者便屬於有害事業廢棄物 其餘便是一般事業廢棄物 廢棄物的分類 貯存 清除 理 處理和管理都十分重要 在廢棄物清理法規定下列情形的事業棄物不得輸入我國 亦即 1 嚴重危害人體健康或生活環境者2 國內無適當處理技術及設備者 3 直接固化處理 掩埋 焚化或海拋者 4 國內無法妥善處理者 5 國內廢棄物處理有妨碍者 為了資源保存和維護民眾健康 清法明文規定凡具有下列特性的廢棄物之包裝 容器必須由製造 輸入或販賣者負責回收和清理 亦即 1 不易清除處理者2 含長期不會腐化成份者3 含有害物質成份者4 具回收價值 廢棄物產生 回收與最終處理過程 1970年代美訂定所謂RCRA法案 資源保護及回收法案 強調廢棄物的處置和管理要達到四R的目縹 回收 Recovery 物質循環 Recycle 再利用 Reuse 和再製轉用 Reduction 日本亦在1991年有訂定廢棄物處的基本法規 再生資源促進法 我國亦訂有廢棄物清理法 廢棄物處理與管理的相關法規 要提出廢棄物首要避免或長少其產 減廢 資源回收和再利用則為其中策 而廢棄物的妥善處理 則是其基本而最重要的下策 將有害廢棄物依其危害特性可以再細分為出毒性 腐蝕性 易燃性 反應性 感染性 含石綿的物質 含多氯聯苯 PCB濃度50ppm以上 的物質 單一非鐵金屬 主要是鎘 鉻 鉛 和中央主管機關 環保署 所公告指定者九大類 按照有害廢棄物或物質對人類健康 環境生態的危情形 吾人通常普遍較關心易燃性 腐蝕性 反應性 毒性 感染性 催奇性 畸胎 影響生育 和生物累積性等七大危害性 1 易燃性 又可稱之為著火性 指廢棄物 或物質 引火或著火難易的一種特性 閃火點 Flashpoint 在600C以下的物質如汽油 酒精 松節油等都屬於易燃性廢棄物或物質 閃火點可用儀器依特定方法 如ASTM 93 79 測定之 易燃性簡單測試 2 毒性 凡是可刺激或損害生物體內組織細胞或破壞生物體盼的酵素 Enzyme 而造成其生理機能的障礙 衰竭 甚至死亡的廢棄物或物質 謂之具有毒性 3 腐蝕性 指物質或廢棄物對材料或生物體可產生劇烈氧化或侵蝕的特性 謂之腐蝕性 一般來說 廢棄物或物質的PH值在12 5以上或2 0以下者 稱為具有腐蝕性 4 感染性 食品 製革 醫療院所等極易產生含有細菌 病毒等致病性微生物的感染性廢棄物 此類廢棄物在貯存 清運和處置時應有嚴密的防護設施和考量 須用紅色的容器貯存 而不可燃感染性廢棄物 且須用黃色的容器貯存堆置 5 反應性 凡是容易和環境因數 溫度 空氣中的水蒸氣等 或其他物質產生劇列反應或生成新的 有害成份的物質或廢棄物謂之具有反應性 一般來說 強酸 強鹼 強的氧化劑或還原劑 過氧化物etc都是具有強反應性的物質這類成份的廢棄物 其在貯存 清除 處理的時候更應考慮它們的相容性 兩種廢棄物混合只要不具下列12種反應或現象則稱具有相容性 包括放熱 H 著火 F 產生氣體 G 產生毒性氣體 GT 產生毒性或易燃性氣體 GT GF 應生易燃性氣體 GF 產生毒性物質 T 產生不穩定即活性極大的成份 產生高壓 P 產生溶解性趺物 S 產生毒性的煙 霧或粒狀物 產生劇烈的聚合性 PL 6 催奇性 致癌 影響生育 畸形 部份廢棄物所含成份經流布 溶出 至空氣 水體 土壞後 可經由飲水或食物鏈進入人體戈對環境中的生物產生一些催奇性的影響 亦有可以造成生物體內分泌性荷爾蒙的異常而造成生物的單性化 此種毒害成份可土之為環境荷爾蒙 EnvironmenalHormone 此對土物的生存構成很大的威脅 7 生物累積性和放大作用 部份物質如重金屬或一些脂溶性成份 如 Dioxins PCB DDT 都容易在生物體內貯存和累積 經由濃縮 轉化而形成濃度更大的成份 而再經由食物鏈的流布而產生放大作用 化學成分簡易篩選測試流程可為廢棄物篩分類簡單程式 二 污染現況與管制 台灣地區一般廢棄 俗稱垃圾 的產出量日益增加 垃圾清運量在民國86年增至最高峰 每人平均有1 143kg的垃圾清運量 在政府加強垃圾分類 垃圾處理費隨袋徵收等政策和環保意識增強下 垃圾清運量自民國86年以後逐年下降 至民國90年已下降至每人每天約0 9kg以下的水準 我國台灣地區最近五年 1996 2001 逐年下降的情形 其主要處理方式亦漸由掩埋轉變成效果較佳的焚化方式 至民國90年 台灣地區垃圾焚化處理的百分比已達至一半以上 51 5 焚化處理可有效減少廢棄物 垃圾 的重量和體積 減量化 焚化灰渣或飛灰基本上不會和環境因數再有何反應 安定化 高溫焚化可有效抑制或破壞廢棄物中的毒性或有害性成份 安全 無害化 且焚化過程中可以進行熱能回收 資源化 更有甚者 焚化對地狹人稠 掩埋場地有限 難覓的台灣來說更形重要 一般廢棄物 垃圾 依組成可區分成物理組成和化學組成兩種分類方式 水份 灰份 山燃份為廢棄物重要的三成份組成 吾人稱之化學組成 由化學的各元素組成特性 吾人可瞭解其廢棄物的特性 更可影響其處理方向和操作條件 如熱值 焚化供氣量等 我國在普遍缺乏下水道處理系統 接管率只有8 左右 的情形 是成垃圾水含量偏高的最主要原因 來自各事業單位如工業製造業 農牧養殖業 醫療事業 能源製造業 建築營造業等 都會在生產製程 操作過程中產生一些廢棄物和具有一定可污染環境或危害民眾健康生命危害性的有關事業廢棄物 其危害性可細分成毒性 易燃性 反應性 感染性 腐蝕性等 廢棄物管制處理流程 回收是減少廢棄物的產生的最佳方式 至於回收後可利或不同事業體間可作交換 回收工作要做好廢棄物分類貯存是很重要的 三 污染的影響 1 影響人類健康問題 造成各種疾病日本神通川流域附近地區曾發生著名的痛痛病 即是因為附近許多大型煉鋅工廠 產生含鎘 重金屬有害成份之一 廢液排入水域 我國桃園 雲林地區的鎘米事件也是類似的情況 日常生活或工業製造常用的各種溶劑如苯感染性的廢棄物則是可直接造成人類各種疾病甚至傳染病 動植殘骸屍體或排泄物若任由棄置或不當處置 亦可能危及人類 生物 向健康甚至生命 民國九十二年台灣七股溼地附近有數十隻黑面琵鷺因誤食死魚 死蝦而死亡 肉毒桿菌毒素所致 2 侵佔土地 污染土壤使作物收成減少桃園地區一家有名的電子工廠RCA 其附近土地長期受氯系溶濟 三氯乙烯 四氯乙烯等 的污染與入侵 使得它們早已喪失土地利用的價值造成作業員工或附近民眾罹患肝 腎各種疾病 甚至癌症 3 污染水域 破壞生態環境營養素濃度 氮 磷濃度 太高的廢水排入污染水域 尤其是湖泊 水庫 將造成所謂優養化現象 優養化的水域其溶氧量降低 酸度增加 高等動植物無法生長 水質變黑 變臭 影響生態和環境甚鉅 許多毒性化學物質 廢棄物 包括氯系農藥 DDT 地特靈等 都可因其化學結構類似 生物體內的性激素 性荷爾蒙 故易造成生物體內性發育異常而造成雄性或雌性化 其結果便可威脅到其生殖或物種延續的問題 此類毒性物質吾人可稱之為環境荷爾蒙 EnvironmentalHormone 4 造成空氣品質惡化在清運 貯存或處理過程極可能些懸浮微粒 不完全燃燒的結果將產生大量的粉塵和有害氣態成份 如產生戴奧辛 有些毒性廢棄物具有揮發性其均可逸散至空氣中而使空氣品質惡化 如汞蒸氣等 5 作業環境的意外事故毒性化物質的洩漏 排放或貯存 應有一定的防治污染 偵測管理的設施 廢棄物在貯存 清除 處理的時候 更應注意其相容性 否則極易造成工安意外事件 四 廢棄物採樣 廢棄物進行組成或元素分析之前 採得具代表性及正確的樣品是最重要的工作 採樣方法可分成為 A 簡易隨機 B 分層隨機 C 系統隨機 D 階段式採樣 E 權威式採樣又稱主觀判斷採樣 F 混合式採樣六種 須依廢棄物的種類 數量 人力的侷限性 經費預算 精確度和準確度的要求等來決定適當的採樣方法 廢棄物總量和樣品數目關係表 廢棄物種類與採樣相關規定 五 資源回收 環境保護和污染防治的最主要目標有三 生態保育 資源保存和生物 人體 健康生命的維護 各種形態的廢棄物 不論是廢氣 廢污水和固態廢棄物 俗稱垃圾 在產生後以物化 生物或其他技術將其減量或改變特性 這便是管末處理 減廢和資源回收再利用才是環境保護和污染防治的上策 資源回收再利用可以再細分成直接回收再利用 Reuse 回收再製成其他形態的物質 稱再製轉用Reduction 循環再利用 如冷卻水Recycle 和轉化成其他資 能 源的利用方式 Recovery 如污泥厭氧消化生成沼氣利用 等幾個不同的資源回收再利的方向 10年來台灣地區工業區一般廢棄物中資源性廢棄物和資源回收率 妥善的分類 前處理都是發現資源性廢棄物和資源回收再利用的第一步 研究指出 每噸廢紙再製的紙漿量相當於砍伐17顆樹木的製漿量 鋁罐回收再製成金屬鋁 其所需能源約只占由鐵礦治煉所需能量的1 3左右 十年來台灣地區家戶垃圾中資源性廢棄物的百分比 乾基 公告回收之一般廢棄物 公告回收再利用之事業廢棄物 我國自民國86年起推行所謂 四合一資源回收計劃 能源回收再利用的方式有許多 包括焚化 回收熱能 熱裂解 產生可充作燃料的氧體或液體 厭氧消化 污泥消化或養豬廢污水處理 和生質能 Biomassenergy 台灣地區養豬頭數曾達到1200萬頭 目前 民國九十二年 亦有700 800萬頭的水準 養豬廢水污水的污染強度很大 的約為人類生活污水的4 5倍以上 六 廢棄物處理技術 在處理流程的各種單元可能包含各種物理 化學 生物或熱處理的方法 1 物理方法 物理方法包括過濾 浮除 離心 破碎 壓縮 乾燥 吸附 活性碳 氣提逆滲透等 此法主要目的是希望減少固體廢棄物的體積 濃縮液態廢棄物或先行作固 液分離以利後續處理 甚至是作資源回收再用而採行的相關技術 2 化學方法 利用化學劑或適當的物質加入液態或固態廢棄物中 使產生化學反應而將廢棄物中污染成份轉化成更安定 不易再溶出或反應 更安全 危害性降低 的型態 最後再予以最終處置 固化 混凝沈澱 臭氣處理 離子交換 萃取 氧化還原法等等 都是常用來處理廢棄物的化學技術 3 生物處理法 生物處理法可有效將廢棄物中有機性成份分解轉化成簡單的成份如CO2 NH3等 相關技術包括掩埋 堆肥 各種有機廢污水的生物處理法 如活性污泥 滴濾池 氧化塘 接觸曝氣槽等 如污泥的厭氧消化法等 4 熱的處理技術 此為利用熱量將廢棄物氧化分解的技術 其中焚化為最基本 最廣泛利用的處理廢棄物的技術 除傳統焚化外 純氧焚化法 溼式氧化法和觸媒焚化法等 除了焚化處理外 熱力處理技術尚包括 熱裂解 電漿 plasma 紅外光或微波破壞等較特殊的技術 七 環境危害物質 廢棄物危害性根據國際慣例和實務 可區分下列九大類1 爆炸物2 氣體 含易燃 有毒和非易燃 非毒性氣體 3 易燃性液體4 易燃固體 含自燃和禁水物質 5 氧化物或過氧化物6 毒性物質7 放射性物質 8 腐蝕性物質和9 其他危害物質 依勞安法規定 下列職災情況發生時在24小時內通報1 形成死亡的職災2 罹災人數在三人以上3 有害氣體或化學物質洩漏而造成勞工一人以上需住院治療者 4 其他中央主管機關公告指定的災害 危害因子又可分成下列數種 1 化學性危害因子 如粉塵 溶劑 氣體 蒸氣 有機溶劑 幅射 2 物理性危害因子 如機械能 切 割 刀傷 捲入或夾傷 3 幅射性危害因子 如放射性物質 LIV IR 4 生物性危害因子 如細菌 病毒 5 人因性危害因子 如工場佈置照明 人因設計 燃燒 火災 和爆炸經常是可怕的 造成巨大損失和傷害的意外事故 引火的火源則是火災甚至爆炸另一重要因素 主要引火源包括 1 電氣 此為最主要的引火源 其約可佔23 左右2 吸煙 約佔18 3 摩擦過熱4 熱表面 等熱表面而引發火災者佔7 8 5 明火6 其他 閃電 切割或焊接火花 化學反應 人為縱火等因素可造成引火燃燒的情況 足夠O2 g 和一溫度下 氣體 蒸氣 在空氣中的濃度達到一定濃度範圍才會引爆 此種會造成氣體或蒸氣爆炸濃度範圍 吾人謂之爆炸範圍 可分成爆炸下限值 LowestExplosionLevel LEL 和爆炸上限值 UpperExplosionLevel UEL值 兩個濃度值 此係指易燃氣體 蒸氣 在空氣中所占分率值 例如丙酮的LEL和UEL分別為2 5 和12 8 我們可以說一定濃度的易燃 爆 材料氣 氣體或蒸氣 助燃氣體 空氣或氧氣 和引火源是產生爆炸三要素 有機溶劑由碳 氫 氧 鹵素等有機元素組成可以將特定成份溶解混合成溶液的液體 吾人通常稱之為有機溶劑 organicsolvent 有機溶劑多半呈現揮發性 並且具有易燃和毒性的危害特性 TWA則表示該溶劑對勞工 作業人員 的時量平均容許暴露濃度值 常用的有機溶劑分成為第一 二 三種溶劑等三大類 第一 二種溶劑毒性相對於第三種溶劑大 第二 三種溶劑則具有揮發和易燃的特性 容許暴露濃度限值 permitexplosurelevel PEL 三種有機溶劑的平均分子量和平均容許暴露限值 有機溶劑理換氣量之計算 放射性成份鈾 238 鐳 226 鉍 釙 鉛 210 碘 131 碳 14 鈷 60 氡 222 等都是所謂放射性核種 即該元素在自然界衰變 decay 過程中可以產生各種輻 放 射線如中子射線等 而這些輻射線對人體 生物體 是有傷害的 放射性物質可能造成下列生物效應或影響 1 皮膚損傷 深層細胞組織的破壞 2 影響生殖能力 甚至造成不孕 3 特別可破壞那二具再生能力的細胞 如骨髓 造血 上皮細胞 4 損壞神經系統或其他生理機能障礙