臺灣博碩士論文加值系統

目前台灣地區的都市垃圾主要採取焚化處理為主，相對的也產生大量的焚化灰渣問題，在歐洲一些先進的國家，已經把焚化底渣視為一種可資源化的產品。本研究主要探討資源化的前處理程序，以增加底渣之再利用價值。
研究主要分為三大部分：PART A為水洗程序，主要為洗出底渣中可溶性鹽類，其中氯鹽對於底渣資源材料化是一個不利的因子；PART B為穩定化部份，以螯合劑與底渣中重金屬形成錯合反應，而降低重金屬的溶出潛勢，並探討其中穩定前後重金屬鍵結型態的變化。PART C為燒結資源化部份，將穩定後之底渣以燒結熱處理，以增加細粒徑底渣再利用的價值。
由實驗結果得知，底渣經過兩次液固比2水洗後，可降低底渣中大量的氯鹽含量。而硫系螯合劑對於Cu、Cd、Zn有較好的穩定效果，皆能使不易移動的重金屬型態增加。在燒結熱處理方面，底渣拌合40%之淨水污泥，且溫度控制在1150℃時，所燒結體的抗壓強度都可達到中強度骨材分類標準的75kgf/cm2，而在經過硫系3%穩定之底渣，其強度甚至可高達200 kgf/cm2，已具資源化之可行性。

At present, incineration is the main treatment way of the municipal solid waste in Taiwan. It produce large amount of ash and residuals. Some developed countries in Europe regenerate the bottom ash as construction aggregates. This study aim to increase the bottom ash value and environmental safety in the regeneration processes.

This study include three part：Part A is washing procedure to wash out the chloride in bottom ash. Because chloride is harmful to the regeneration material of bottom ash; Part B is the stabilization. Using commercial chelating agents to stabilize the heavy metals in the bottom ash. In order to reduce the leaching potential of heavy metals. Part C is the sintering procedure, to increase the of fine-particle bottom ash value in the regeneration processes.

The result showed that, after water wash (L/S=2) twice can reduce the chloride concentration effectively. And sulfur chelating agents had better stabilization effect for Cu、Cd and Pb that because of the increase of heavy metal bond to hard moving. Taking bottom ash that after stabilization mixed with 40% water purification sludge during the sintering treatment. When sintering at 1150℃,the compressive strength would great than middle strength aggregate classification standard (75kgf/cm2).The compressive strength would reach 200.5 kgf/cm2 which bottom ash after 3% sulfur chelating agents stabilization. The sintering ash could achieve requirement for aggregate of construction standards.

目 錄
摘要
目錄 Ⅰ
表目錄 Ⅳ
圖目錄 Ⅵ


第一章　序論
1-1　研究緣起 1
1-2　研究目的 2
第二章　文獻回顧
2-1　水洗相關文獻 4
2-2　螯合劑穩定灰渣重金屬 5
2-3　重金屬鍵結型態探討 7
2-4　淨水污泥燒結資源化之研究 13
2-5　底渣資源化相關文獻 14
第三章　實驗材料與研究方法
3-1　實驗藥品與材料 18
3-1-1　實驗藥品 15
3-1-2　實驗材料 16
3-2　實驗設備與分析儀器
3-2-1　實驗設備 20
3-2-2　實驗分析儀器 21
3-3　實驗材料 23
3-4　實驗流程 25
3-5　實驗方法 27
3-5-1　PART A底渣之基本性質檢測項目及方法 28
3-5-2　PART B螯合劑穩定化評估檢測項目及方法 32
3-5-3　PART C穩定底渣搭配燒結資源化檢測項目及方法 32
3-5-4　底渣前處理實驗 35
3-5-5　不同種類螯合劑穩定重金屬實驗 35
3-5-6　以序列萃取探討重金屬鍵結型態實驗 36
3-5-7　以化學序列萃取(SCE)探討重金屬鍵結型態之實驗 38
3-5-8　序列萃取(SEP)與化學序列萃取(SCEP)試驗之
異同比較與試驗目的 40
3-5-9　螯合劑穩定後小於No.200篩底渣調質燒結實驗 41
第四章　實驗結果與討論
4-1　底渣基本及水洗前處理分析 42
4-1-1　物理特性 42
4-1-2　底渣主成份分析 42
4-1-3　底渣之TCLP溶出試驗 43
4-1-4　重金屬含量分析 44
4-1-5　水洗過程氯鹽分析 45
4-1-6　水洗後底渣毒性溶出試驗 46
4-1-7 水洗廢液中重金屬含量 47
4-1-8 水洗前後底渣XRD晶相物種分析 48
4-2　螯合劑穩定化評估 49
4-2-1　小於No.200篩底渣穩定條件探討 50
4-2-2　小於No.200篩底渣穩定後鍵結型態探討---序列萃取(Sequential Extraction Procedure) 52
4-2-3　小於No.200篩底渣穩定後鍵結型態探討--化學序列萃取(Sequential chemical extraction ) 58
4-2-4　大於No.200篩底渣穩定條件探討 64
4-3　燒結資源化結果探討 68
4-3-1　抗壓強度 68
4-3-2　健度 73
4-3-3　體積縮減率 75
4-3-4　燒失量 77
4-3-5　比重 79
4-3-6　吸水率 81
4-3-7　燒結後毒性溶出試驗 82
4-3-8　燒結體SEM顯微結構 84
4-3-9　底渣燒結體鍵結型態探討(SCE) 85
4-4　水洗前處理與硫系螯合劑穩定及調質燒結對底渣之影響 87
4-4-1　重金屬總量影響 87
4-4-2　重金屬TCLP影響 87
4-4-3　底渣燒結體抗壓強度之影響 88
4-4-4　底渣燒結體健度之影響 89
第五章　結論與建議
5-1　結論 90
5-2　建議 91
參考文獻 92
附錄A 實驗數據 96


表 目 錄
表2.1　序列萃取各步驟可能之物種 12
表3.1　實驗藥品 18
表3.2　實驗材料與器具 19
表3.3　螯合劑基本特性 23
表3.4　淨水污泥主成分分析 24
表3.5　各程序試驗項目表 27
表3.6　抗壓強度校正因數 33
表3.7　序列萃取比較表 40
表4.1　底渣之基本特性 42
表4.2　底渣主要組成元素分析 43
表4.3　底渣之TCLP試驗 44
表4.4　底渣中所含重金屬總量 44
表4.5　底渣中水洗過程水溶性氯離子含量變化表 45
表4.6　底渣水洗液中重金屬含量 47
表4.7 硫系螯合劑穩定後在不同燒結溫度下健度的變化表 73
表4.8 以淨水污泥20％調質後健度和燒結溫度變化表 73
表4.9 以淨水污泥40％調質後，健度和燒結溫度變化表 73
表4.10 不同燒結溫度及淨水污泥比例對健度變化表 74
表4.11 台灣地區河川天然骨材比重分析 79
表4.12 以20％淨水污泥調質後不同穩定濃度其比重變化 80
表4.13 不同燒結溫度及淨水污泥比例其比重變化 80
表4.14 淨水污泥20%時重金屬Cu之TCLP試驗 83
表4.15 淨水污泥20%時重金屬Cd之TCLP試驗 83
表4.16 淨水污泥20%時重金屬Zn之TCLP試驗 83
表4.17 淨水污泥20%時重金屬Pb之TCLP試驗 84
表4.18 燒結體重金屬總量分析表 87
表4.19 各程序TCLP溶出試驗值關係表 88

圖 目 錄
圖3.1　實驗流程圖 26
圖3.2　序列萃取(Sequential extraction procedure)流程圖 37
圖3.3　化學序列萃取(Sequential chemical extraction)流程圖 39
圖4.1　兩次水洗底渣中重金屬溶出濃度 46
圖4.2 底渣水洗前XRD物種分析 48
圖4.3 底渣水洗後XRD物種分析 48
圖4.4 小於No.200篩不同濃度硫系螯合劑TCLP變化情形 50
圖4.5 小於No.200篩硫系不同穩定時間其TCLP變化情形 50
圖4.6 小於No.200篩不同濃度磷系螯合劑TCLP變化情形 51
圖4.7 小於No.200篩磷系不同穩定時間其TCLP變化情形 51
圖4.8 底渣以硫系穩定後Cu之鍵結型態變化(SEP) 53
圖4.9 底渣以硫系穩定後Cd之鍵結型態變化(SEP) 53
圖4.10 底渣以硫系穩定後Zn之鍵結型態變化(SEP) 54
圖4.11 底渣以硫系穩定後Pb之鍵結型態變化(SEP) 54
圖4.12 底渣以硫系穩定後Cr之鍵結型態變化(SEP) 55
圖4.13 底渣以磷系穩定後Cu之鍵結型態變化(SEP) 56
圖4.14 底渣以磷系穩定後Cd之鍵結型態變化(SEP) 56
圖4.15 底渣以磷系穩定後Zn之鍵結型態變化(SEP) 57
圖4.16 底渣以磷系穩定後Pb之鍵結型態變化(SEP) 57
圖4.17 底渣以磷系穩定後Cr之鍵結型態變化(SEP) 58
圖4.18 底渣以硫系穩定Cu之鍵結型態變化(SCE) 59
圖4.19 底渣以硫系穩定Cd之鍵結型態變化(SCE) 59
圖4.20 底渣以硫系穩定Zn之鍵結型態變化(SCE) 60
圖4.21 底渣以硫系穩定Pb之鍵結型態變化(SCE) 60
圖4.22 底渣以硫系穩定Cr之鍵結型態變化(SCE) 61
圖4.23 底渣以磷系穩定Cu之鍵結型態變化(SCE) 62
圖4.24 底渣以磷系穩定Cd之鍵結型態變化(SCE) 62
圖4.25 底渣以磷系穩定Zn之鍵結型態變化(SCE) 63
圖4.26 底渣以磷系穩定Pb之鍵結型態變化(SCE) 63
圖4.27 底渣以磷系穩定Cr之鍵結型態變化(SCE) 64
圖4.28 底渣以相同硫系濃度不同穩定時間其TCLP變化 65
圖4.29 底渣以不同濃度之硫系螯合劑TCLP變化情形 65
圖4.30 底渣以相同磷系濃度不同穩定時間其TCLP變化 66
圖4.31 底渣以不同濃度之磷系螯合劑TCLP變化情形 66
圖4.32 不同造粒添加水量對抗壓強度關係圖 69
圖4.33 硫系螯合劑穩定後其抗壓強度與燒結溫度關係圖 69
圖4.34淨水污泥20％調質後抗壓強度和燒結溫度關係圖 70
圖4.35淨水污泥40％調質後，抗壓強度和燒結溫度關係圖 70
圖4.36不同燒結溫度及淨水污泥比例與抗壓強度關係圖 71
圖4.37在1150℃時不同淨水污泥比例與抗壓強度關係圖 71
圖4.38在1100及1150℃之燒結溫度下燒結粒料表面情形 75
圖4.39以淨水污泥20％調質後，不同穩定濃度體積縮減率 76
圖4.40不同燒結溫度及淨水污泥比例其體積縮減率變化圖 76
圖4.41 20％淨水污泥調質後不同穩定濃度其燒失量關係圖 78
圖4.42不同燒結溫度及淨水污泥比例其燒失量關係圖 78
圖4.43 20％淨水污泥調質後不同穩定濃度其吸水率關係圖 81
圖4.44 不同燒結溫度及淨水污泥比例其吸水率關係圖 82
圖4.45 底渣燒結體顯微結構 84
圖4.46底渣經過1150℃燒結後Cu之鍵結型態變化 85
圖4.47底渣經過1150℃燒結後Zn之鍵結型態變化 86
圖4.48底渣經過1150℃燒結後Pb之鍵結型態變化 86
圖4.49 底渣燒結體抗壓強度關係圖 89
圖4.50 底渣燒結體健度關係圖 89

參考文獻

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