論文提要內容：
經濟、科技的發展，人民生活水準逐漸上升，垃圾量也隨之增加，因此政府大量設置焚化爐，以因應快速增加的廢棄物量。但隨著環保意識抬頭以及焚化爐負荷量也超載的今日，焚化灰渣的處理再利用是一個重要的課題。
本研究團隊過去曾研究水萃液中的鈣離子回收，透過硬水軟化的概念及直接通入 CO2 等方式，但通入 CO2 的效果並不顯著，本研究針對通入 CO2 的方法進行研究。以二氧化碳作為碳酸根的提供者，使其與水中 Ca 反應形成碳酸鈣，加入二氧化碳目的為可以消耗產生之二氧化碳降低費用及循環再利用，並同時降低傳統方法的加藥量，以達成減少過程中的碳排放之目的。
將飛灰以液固比為 5 進行水洗取得之水萃液，以 CO2 曝氣至 pH 8.5 在去除 Pb 上效果顯著，但在去除 Ca 效果並不彰，Ca 離子濃度從 14,830 mg/L 下降至 13,400 mg/L，去除率僅為 9.6%，Pb 以PbCO3 的形式沉降，Pb 濃度可從 62.03 mg/L 大幅下降至 0.36 mg/L，去除率達到 99.4 % 且符合放流水標準。當水萃液固定 pH 值在 10.5 曝氣時間為 30 min 時去除率最佳 Ca 離子濃度從 16,568 mg/L 下降至 38.2 mg/L，去除率 99.8%。為改善 pH 值控制不易之問題將 3M NaOH 加藥程序由連續加藥更改為預先加藥，取 150、200 ml 3M NaOH 加入 900 ml 之水萃液，其中以加藥量為200 ml 條件下之 99.4% 去除率為最佳。
經碳排放、碳捕捉、藥品金額等公式計算後得出，在預加 3M NaOH 150ml 之條件下處理成本最低，為 3,177 (元/ T)，本研究所使用之某大型焚化爐 112 年度產生之飛灰為 5,751 (T)，每年約可減少 9,851,480 元之處理成本。

With the development of the economy and technology, the standard of living has gradually improved, leading to an increase in the amount of waste generated. In response to the rapid growth of waste, governments have established a large number of incinerators. However, with the rise of environmental awareness and the overloading of incinerators, the treatment and reuse of incinerator ash have become a significant issue.
In previous studies, our research team explored the recovery of calcium ions from aqueous extracts using the concept of hard water softening and the direct introduction of CO₂. However, the effectiveness of CO₂ introduction was not significant. This study focuses on improving the CO₂ introduction method. By using carbon dioxide as a carbonate provider, it reacts with calcium in the water to form calcium carbonate. The introduction of CO₂ aims to consume the generated CO₂ to reduce costs and enable recycling while simultaneously decreasing the amount of chemicals used in traditional methods. This approach seeks to achieve the goal of reducing carbon emissions during the process.
The water extract obtained from washing fly ash at a liquid-to-solid ratio of 5 was treated by CO₂ aeration to pH 8.5. The results showed significant effectiveness in removing Pb but limited performance in removing Ca. The concentration of Ca ions decreased from 14,830 mg/L to 13,400 mg/L, achieving a removal rate of only 9.6%. In contrast, Pb precipitated as PbCO₃, with its concentration significantly reduced from 62.03 mg/L to 0.36 mg/L, achieving a removal rate of 99.4%, which meets effluent discharge standards. When the pH of the water extract was maintained at 10.5 with an aeration time of 30 minutes, the Ca removal was optimal, with the concentration decreasing from 16,568 mg/L to 38.2 mg/L, corresponding to a removal rate of 99.8%. To address the challenge of pH control, the 3M NaOH dosing method was modified from continuous addition to pre-dosing. By adding 150 mL and 200 mL of 3M NaOH to 900 mL of the water extract, the best result was achieved with a dosage of 200 mL, yielding a Pb removal rate of 99.4%.
Based on calculations involving carbon emissions, carbon capture, and chemical costs, it was determined that the lowest treatment cost was achieved under the condition of pre-adding 150 mL of 3M NaOH, amounting to 3,177 TWD per ton. For the fly ash produced in 2023 by a specific large-scale incinerator, totaling 5,751 tons, this approach is estimated to reduce annual treatment costs by approximately 9,851,480 TWD.

致謝	I
摘要	II
ABSTRACT	III
目錄	V
表目錄	VII
圖目錄	IX
第一章 緒論	1
1-1 研究緣起	1
1-2 研究目的	2
1-3 研究內容	2
第二章 文獻回顧	4
2-1 都市焚化飛灰之物種與物化特性	4
2-1-1 焚化飛灰之種類	5
2-1-2 反應灰之化學特性	8
2-2 水萃處理相關文獻	10
2-3 碳捕捉相關文獻	13
2-4硬度及軟化	16
2-4-1硬度	16
2-4-2硬度去除方法	17
2-5 碳足跡及碳交易	18
2-5-1 碳足跡	18
2-5-2 碳交易	19
第三章 研究方法	22
3-1 樣品來源	22
3-2 實驗方法	22
3-3 實驗設計及步驟	24
3-3-1 蘇打軟化法	25
3-3-2  CaCO3 沉降實驗	26
3-3-2-1 直接通入 CO2	26
3-3-2-2 固定不同 pH 值之去除效率	28
3-3-2-3 不同時間曝氣之去除效率	30
3-3-2-4 不同 CO2 流量之去除效率	31
3-3-2-5 固定 pH 值操作流程探討	32
3-3-3 各條件之經濟效益	33
3-4 檢測方法及設備	35
第四章 結果與討論	40
4-1 CaCO3 沉降實驗	42
4-1-1 直接通入 CO2	43
4-1-2 固定不同 pH 值及反應時間之去除效率	49
4-1-2-1 固定 pH 8.5	49
4-1-2-2 固定 pH 9.5	53
4-1-2-3 固定 pH 10.5	56
4-1-3 不同 CO2 流量之去除效率	63
4-1-3-1 CO2 流量 0.8 L/min	63
4-1-3-2 CO2 流量 0.5 L/min	67
4-1-4 固定 pH 值操作流程探討	71
4-1-5 石灰蘇打軟化法	80
4-2 各條件之經濟效益	82
第五章 結論與建議	89
5-1 結論	89
5-2 建議	89
第六章 參考文獻	91
表目錄
表2- 1 分布情形定義及描述（Wiles, 1996）	6
表2- 2 各階段飛灰元素成分分析 (陳氏, 2021)	9
表2- 3 各階段飛灰之重金屬總量 (陳氏, 2021)	10
表2- 4 碳足跡應用的四大層面 (胡氏，2017)	18

表4- 1 曝氣前後水萃液水質分析	41
表4- 2 曝氣前後水萃液重金屬分析	42
表4- 3 pH 8.5 不同曝氣時間之去除率變化	50
表4- 4 pH 8.5曝氣 20 min 水萃液水質分析	52
表4- 5 pH 8.5曝氣 20 min 水萃液重金屬分析	52
表4- 6 pH 9.5 不同曝氣時間之去除率變化	54
表4- 7 pH 9.5 曝氣 30 min 水萃液水質分析	55
表4- 8 pH 9.5 曝氣 30 min 重金屬分析	55
表4-9 pH 10.5 不同曝氣時間之去除率變化	57
表4- 10 pH 10.5 曝氣 30 min 水萃液水質分析	59
表4- 11 pH 10.5 曝氣 30 min 重金屬分析	59
表4- 12 流量 0.8 L/min 去除率變化表	64
表4- 13 流量 0.8 L/min 之水質分析	66
表4- 14 流量 0.8 L/min 之重金屬分析	66
表4- 15 流量 0.5 L/min 之去除率變化表	68
表4- 16 流量 0.5 L/min 之水質分析	70
表4- 17 流量 0.5 L/min 之重金屬分析	70
表4- 18 相同條件下不同 3M NaOH 加藥量去除率變化	72
表4- 19 不同 3M NaOH 加藥量之去除率變化表	72
表4- 20 添加 150 ml NaOH 之水質分析	73
表4- 21 添加 150 ml NaOH 之重金屬分析	75
表4- 22 添加 200 ml NaOH 之水質分析	75
表4- 23 添加 200 ml NaOH 之重金屬分析	76
表4- 24 石灰蘇打軟化法之水質分析	81
表4- 25 石灰蘇打軟化法之重金屬分析	81
表4- 26 碳排放係數清單	82
表4- 27 各項目之價格	83
表4- 28 總處理成本表	84
圖目錄
圖2- 1 台灣地區不同類型都市垃圾焚化爐之飛灰粒徑分布圖	6
圖2- 2 飛灰多段(每段 L/S＝5)水洗後水洗廢液氯離子含量變化	11
圖2- 3 飛灰多段(每段 L/S＝5)水洗後水洗廢液 pH 值變化	12
圖2- 4 飛灰多段(每段 L/S＝5)水洗後水洗廢液導電度變化	12
圖2- 5  SEM 下輕質碳酸鈣的晶貌 (柳氏等，2017)	15
圖2- 6 在不同 pH 條件下碳酸系統之物種分布情形	16
圖2- 7 因總量管制和排放交易所產生的碳權	21
圖2- 8 因減量計畫所產生的碳權	21

圖3- 1 實驗流程圖	24
圖3- 2 實驗裝置圖	28
圖3- 3 電熱式乾燥烘箱	36
圖3- 4 高壓過濾裝置	36
圖3- 5 電子式分析天平	37
圖3- 6 pH 值檢測儀	37
圖3- 7 感應耦合電漿質譜儀	38
圖3- 8 掃瞄式電子顯微鏡	39
圖3- 9 X 光粉末繞射分析	39

圖4- 1 連續曝氣 240 s 之 pH 值變化 (流量：1 L/min)	45
圖4- 2 曝氣至 pH 8.5 趨勢圖 (流量：1 L/min)	46
圖4- 3 曝氣至 pH 10.5 趨勢圖 (流量：1 L/min)	47
圖4- 4 曝氣至穩定之趨勢圖 (流量：1 L/min)	48
圖4- 5 pH 8.5 不同曝氣時間之去除率趨勢圖 (流量：1 L/min)	50
圖4- 6 pH 9.5 不同曝氣時間之去除率趨勢圖	53
圖4- 7 pH 10.5 不同曝氣時間之去除率趨勢圖	57
圖4- 8 pH 10.5 曝氣 30 min 沉澱污泥 XRD 圖譜	60
圖4- 9 pH 10.5 曝氣 30 min 之曝氣污泥 SEM 圖	61
圖4- 10 pH 10.5 曝氣 30 min 之曝氣污泥 SEM 圖	61
圖4- 11 pH 10.5 曝氣 30 min 之曝氣污泥 SEM 圖	62
圖4- 12 添加 200 ml NaOH 之曝氣污泥 SEM 圖	77
圖4- 13 添加 200 ml NaOH 之曝氣污泥 SEM 圖	77
圖4- 14 添加 200 ml NaOH 之曝氣污泥 SEM 圖	78
圖4- 15 添加 150 ml NaOH 之曝氣污泥 SEM 圖	78
圖4- 16 添加 150 ml NaOH 之曝氣污泥 SEM 圖	79
圖4- 17 添加 150 ml NaOH 之曝氣污泥 SEM 圖	79

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