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研究生:劉又瑞
研究生(外文):Yo-Ruey Liu
論文名稱:淨水污泥混合營建廢棄土製磚及燒結人造骨材的研究
論文名稱(外文):Mixing Water Treatment Residual with Excavation Soil in Brick and Artificial Aggregate-Making
指導教授:黃志彬黃志彬引用關係袁如馨袁如馨引用關係
指導教授(外文):Chihpin HuangJill Ruhsing Pan
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:環境工程所
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:161
中文關鍵詞:淨水污泥營建廢棄土人造骨材
外文關鍵詞:Water Treatment ResidualExcavation SoilBrickArtificial Aggregate
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在經濟快速的發展下,台灣地區每年產生的淨水污泥與營建廢棄土節節上升。以往廢棄污泥以掩埋作為最終處置的方式已不符環保精神,為降低環境的負荷、有效的利用資源,將廢棄污泥資源化再利用是未來的處理趨勢。
本研究探討利用燒結處理,將廢棄污泥資源化,成為有價值的營建工程材料。首先對污泥的基本性質進行瞭解,並評估其燒結的特性,用以探討將淨水污泥與營建廢棄土混合燒結製磚的可行性。另外,為使淨水污泥再利用多元化、多適用性,進行燒結人造骨材的研究,期使燒結處理成為資源化淨水污泥之經濟、可靠、穩定的技術。
粉體分析顯示,淨水污泥成份中SiO2的含量偏低、Al2O3的含量偏高,至於營建廢棄土的成份則相當接近一般磚用黏土。淨水污泥的添加對燒結磚體的強度有負面的影響,在950℃的燒結溫度下,混合15%的淨水污泥抗壓強度只達到約100 kg/cm2。燒結溫度對磚體的強度影響很大,在1050℃的燒結溫度下,即使混合30%的淨水污泥,其抗壓強度依然可達到200 kg/cm2以上。另一方面,淨水污泥以1000℃、1050℃、1100℃製作燒結型人造骨材,其比重皆小於2。綜合比重、吸水率、抗壓強度的測試結果,淨水污泥燒結人造骨材與天然骨材相較,具有低比重、強度稍弱的特性,但符合作為輕質骨材應用的基本性質。
Although water treatment residual (WTR) contains no hazardous chemicals, the increasing volume generated from water treatment has reached unmanageable level. The soil excavated from the ground before construction, essentially clay, is another big problem in this island. Currently, landfill disposal is the main waste management method for these two waste soils, which is not a practical solution because of high cost of transportation and the scarcity in land. Due to the nature of WTR and excavation soil (ES), recycling and reuse in construction materials has become a more popular way of treating them.
In this study, sintering processes were attempted to make the waste soils into building brick and artificial aggregate. First, the chemical compositions of WTR and ES were analyzed using ICP-AES and the mineralogical composition was determined with X-ray diffraction. The chemical composition of ES was similar to clay. WTR had more Al2O3 and less SiO2 than ES. The compression strength result suggested that sintering temperature was critical in brick-making.
Various amount of WTR was added to ES before sintering, and the sintering behaviors of the products from different sintering conditions were monitored. When sintered at 1050℃, the brick from samples containing 30% WTR could reach around 200 kg/cm2 compression strength. Bricks made from mixtures containing 15% WTR could reach 100 kg/cm2 compression strength when sintered at 950℃. The specific gravities of artificial aggregates sintered at 1000℃, 1050℃, and 1100℃ were all less than 2 kg/cm3. Results of specific gravity, water absorption, and compression strength suggested that WTR artificial aggregate could meet the general requirement for lightweight aggregates.
目 錄
中文摘要……………………………………………………………………I
英文摘要……………………………………………………………………II
誌謝………………………………………………………………………III
圖目錄……………………………………………………………………VII
表目錄………………………………………………………………………X
第一章 前言………………………………………………………………1
1.1 研究緣起………………………………………………………………1
1.2 研究內容………………………………………………………………2
第二章 文獻回顧…………………………………………………………3
2.1 淨水污泥………………………………………………………………3
2.1.1 淨水污泥的來源……………………………………………………3
2.1.2 淨水污泥的特性與處理程序………………………………………3
2.1.3 淨水污泥產量推估…………………………………………………10
2.1.4 淨水污泥處置現況…………………………………………………10
2.2 營建廢棄土……………………………………………………………12
2.2.1 營建廢棄土的質與量………………………………………………12
2.2.2 營建廢棄土處置現況………………………………………………16
2.3 淨水污泥及營建廢棄土再利用現況…………………………………17
2.4 污泥資源化之研究……………………………………………………22
2.5 燒結理論………………………………………………………………29
2.5.1 燒結處理……………………………………………………………29
2.5.2 燒結過程中的物化現象……………………………………………37
2.5.3 污泥特性對燒結的影響……………………………………………40
2.5.4 操作條件對燒結的影響……………………………………………46
2.6 污泥資源化建材研究—磚與骨材的認識……………………………48
2.6.1 磚……………………………………………………………………48
2.6.2 骨材…………………………………………………………………55
第三章 實驗材料與方法…………………………………………………64
3.1 實驗材料………………………………………………………………64
3.2 實驗設備………………………………………………………………64
3.2.1主要實驗設備………………………………………………………64
3.2.2實驗分析儀器………………………………………………………67
3.3 實驗方法………………………………………………………………70
3.3.1 淨水污泥資源化製磚之探討………………………………………71
3.3.2 淨水污泥資源化製人造骨材之探討………………………………75
3.3.3 實驗步驟示意圖……………………………………………………78
3.4 實驗分析項目…………………………………………………………78
第四章結果與討論…………………………………………………………88
4.1 淨水污泥及營建廢棄土基本性質分析………………………………88
4.1.1 淨水污泥及營建廢棄土之物理特性………………………………88
4.1.2 淨水污泥及營建廢棄土之化學組成特性…………………………91
4.1.3 淨水污泥及營建廢棄土之物種型態特性…………………………93
4.2 淨水污泥、營建廢棄土燒結條件性質探討…………………………97
4.2.1 燒結時間的決定……………………………………………………97
4.2.2 營建廢棄土、淨水污泥燒結性質比較……………………………104
4.2.3 物種型態變化………………………………………………………118
4.3 淨水污泥混合營建廢棄土燒結製磚之可行性研究…………………121
4.3.1 燒成磚體的觀察……………………………………………………121
4.3.2 比重的變化…………………………………………………………127
4.3.3 吸水率的變化………………………………………………………127
4.3.4抗壓強度的變化……………………………………………………130
4.3.5 微結構變化…………………………………………………………130
4.3.6 物種型態變化………………………………………………………135
4.4 以淨水污泥作為燒結型人造骨材之可行性研究……………………138
4.4.1 燒成骨材外觀………………………………………………………138
4.4.2 比重與吸水率的變化………………………………………………142
4.4.3 抗壓強度的變化……………………………………………………146
4.4.4 微結構變化…………………………………………………………150
第五章 結論與建議…………………………………………………………153
5-1 結論……………………………………………………………………153
5-2 建議……………………………………………………………………154
參考文獻……………………………………………………………………155
附錄…………………………………………………………………………161
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