臺灣博碩士論文加值系統

由於污泥產量日益增加，以傳統的掩埋或覆土方式處理，對於自然環境造成的負荷有增無減。近年來廢棄物的資源化問題逐漸形成一股研究風氣，其優點在於能有效處理廢棄物容納空間的問題，並能使廢棄物中有用的資源得到有效率的利用，節省自然資源的消耗或開發新的用途。本研究嘗試從工業廢水污泥和淨水污泥著手，參考已經大量運用在焚化灰渣處理的燒結技術，藉由控制操作條件(燒結溫度、燒結時間、成形壓力和混合配比)的改變，研究各個變因對於污泥燒結體物化性質的影響，並找出其中的相關性。
本研究採用淨水廠的淨水污泥餅及含氟化鈣之半導體製程廢水污泥，分為兩單元進行實驗。第一單元研究淨水污泥在改變操作條件(燒結溫度、燒結時間及成形壓力)時，污泥燒結體物化性質(燒失量、體積收縮率、抗壓強度、密度及TCLP試驗)的相關變化，並找出資源化利用(製造普通磚或輕骨材等)的最適化條件。由實驗結果得到淨水污泥燒結體的燒結溫度達到1000℃以上，燒結時間至少1小時，成形壓力在111.0kg/cm2以上時，可以符合環保署固化物再利用標準及CNS 382. R2002製磚標準。第二單元應用第一單元研究得到之最適化操作條件，將含氟化鈣工業廢水污泥加入淨水污泥中，改變其配比關係，探討添加物對淨水污泥燒結體物化性質的影響。結果顯示所有混合燒結體在第一單元的最適化操作條件下，都能符合環保署固化物再利用標準及CNS 382. R2002製磚標準。
操作條件中，溫度的改變對於燒結體燒結效果的影響最大。污泥粉體因溫度的增加，使粉體顆粒間頸部成長的效果更加明顯，大幅增加燒結時的緻密性，同時也提高燒結體的強固。淨水污泥燒結體燒結時間為1小時，成形壓力為111.0 kgw/cm2時，燒結溫度由950℃升高到1150℃，抗壓強度由50 kg/cm2上升至497.1 kg/cm2，24小時吸水率由36.87﹪降至1.96﹪。而燒結時間對於燒結體的影響不及燒結溫度，但在燒結溫度不提高時，延長燒結時間，有利於液相燒結的進行，達到更好的燒結效果。淨水污泥燒結體燒結溫度為1100℃時，燒結時間由0.25小時逐步升高到2小時，燒結體抗壓強度由95.8 kg/cm2上升至191.4 kg/cm2再降至87.7 kg/cm2，燒結體密度由1.2690 g/cm2升高到1.4294 g/cm2再降至1.2836 g/cm2。增加成形壓力能提高生坯(green body)的密度，可以減少燒結體的體積收縮，並提高燒結體的密度。

Due to the increase of sludge, landfill is the only way to treat sludge no matter how to promote the final treatment. It results in a heavy burden on natural environment. Recently, studies on sludge recovery focus on the improvement of storage demand and reuse efficiency.
The sludge applied in this study included the sludge from water treatment plant, and from the industrial wastewater of semi-conductor plant. Current study is composed of two parts. The first is to explore the characteristics of sintering body with different operating parameters (sintering temperature、molded pressure、sintering time), and to find the optimal conditions for the reuse of the sludge. The results obtained from the first part were applied in the second part by changing the mixing ratio to investigate the influences of additive on sintering body characteristics. The result showed that most important parameter affecting the sintering body is temperature. The neck growth of sludge powder is more effective, followed by more solidness and density of sintering body with higher temperature. Though longer sintering time under constant temperature resulted in better liquid-phase sintering. High molded pressure increased the density of green body and sintering body, and decreased the volume shrinkage of sintering body. Since the distance of sludge powder was decreased, the combination of powder was increased and enhanced the neck growth.

目 錄
中文摘要I
英文摘要II
目錄III
圖目錄VI
表目錄X
第一章 緒論1
1.1 前言1
1.2 研究緣起2
第二章 文獻回顧
2.1 污泥來源與基本特性3
2.1.1 淨水污泥3
2.1.1.1 淨水污泥來源3
2.1.1.2 淨水污泥基本特性3
2.1.1.3 淨水污泥之處理與處置4
2.1.1.4 淨水污泥產量推估4
2.1.2 含氟化鈣之工業廢水污泥5
2.1.2.1 含氟化鈣之工業廢水污泥來源5
2.1.2.2 含氟化鈣之工業廢水污泥基本特性5
2.1.2.3 含氟化鈣之工業廢水污泥之處理與處置6
2.1.2.4 含氟化鈣之工業廢水污泥產量推估6
2.2 污泥資源化運用現況7
2.2.1 淨水污泥資源化運用現況7
2.2.2 含氟化鈣之工業廢水污泥資源化運用現況8
2.3 污泥成形及燒結原理10
2.3.1 成形理論10
2.3.2 燒結原理11
2.3.2.1 燒結機構12
2.3.2.2 燒結之數學理論模式15
2.3.3 影響燒結之主要因素19
2.4 燒結技術之應用22
2.4.1 骨材特性22
2.4.2 骨材應用的要求22
第三章 實驗步驟與方法24
3.1 實驗流程24
3.2 實驗材料之製備27
3.2.1 淨水污泥之製備27
3.2.2 含氟化鈣工業廢水污泥之製備27
3.3 實驗方法27
3.3.1 淨水污泥燒結實驗操作條件配置27
3.3.2 添加含氟化鈣工業廢水污泥之淨水污泥燒結實驗操作條件配置28
3.4 實驗設備與操作原理29
3.4.1 球磨與球磨機29
3.4.2 篩選與搖篩機30
3.4.3 壓製成形與油壓成形機31
3.4.4 燒結與高溫燒結爐33
3.5 分析儀器及分析方法38
3.5.1 分析儀器38
3.5.2 分析方法38
第四章 實驗結果與討論44
4.1 淨水污泥物化性質分析45
4.1.1 淨水污泥基本特性45
4.1.2 淨水污泥之化學組成及物種形態46
4.2 操作條件對淨水污泥燒結體燒結特性之影響48
4.2.1 燒失量49
4.2.2 體積收縮率51
4.2.3 抗壓強度53
4.2.4 吸水率56
4.2.5 密度61
4.2.6 重金屬溶出濃度66
4.2.7 燒結體微結構與物種型態變化67
4.3 含氟化鈣工業廢水污泥物化性質分析71
4.3.1 含氟化鈣工業廢水污泥基本特性71
4.3.2 含氟化鈣工業廢水污泥之化學組成及物種形態72
4.4 操作條件對含氟化鈣工業廢水污泥之淨水污泥燒結體燒結特性的影響74
4.4.1 燒失量74
4.4.2 體積收縮率76
4.4.3 抗壓強度78
4.4.4 吸水率79
4.4.5 密度83
4.4.6 重金屬溶出濃度85
4.4.7 燒結體微結構與物種型態變化86
第五章 結論與建議90
5.1 結論90
5.2 建議92
參考文獻文獻-1
附錄附錄-1

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