本研究以未處理之焚化飛灰(Raw ash)為主要對象，摒棄複雜的前處理技術及螯合藥劑的添加，著眼在焚化飛灰顆粒小，可填補混凝土孔隙、含鈣量高，可促進水泥與水之水合反應的特性，以焚化飛灰依比例20%、40%、60%、80%取代細骨材進行固化處理後，評估飛灰試體經過老化循環後物性變化、並對各循環中飛灰試體進行中長期靜態溶出試驗，以確認飛灰試體對環境之危害性。
　　結果顯示，試體老化時強度先增後減，老化初期各試體強度由24.8 ~11.2kgf/cm2增加至160.5 ~117.1 kgf/cm2，老化循環試驗結束後，除20%飛灰試體外，其餘試體強度降至50kgf/cm2以下。各試體中重金屬銅、鉛、鎘TCLP溶出量均在標準值30%以下，長期靜態溶出最大量依序為0.121 mg/L、2.266 mg/L、0.143mg/L。孔隙率方面，當試體中飛灰添加率越高，老化後孔隙率增加越大，其中80%飛灰試體老化後視孔隙率由5.79%增至23.65%最為顯著。最後以簡單線性歸方法對強度、孔隙率、溶出量三者之間關係進行分析討論。

　　The research focuses on the incinerator raw ash without complicated parts of pre-disposal technique and complexing agents. Incineration ash’s volume is real small, which could fill up the hole of concrete and has high percentage of calcium. Moreover, raw ash could cause the hydration with cement and water. Solidification with 20%、40%、60%、80% replacement of fine aggregates by fly ash were studied. The affection of heavy metal was examined by aging test and long-term static leach test.
　　The results show that, at the initial stage, the strength of samples increase from 24.8 ~11.2kgf/cm2 to 160.5 ~117.1 kgf/cm2, then decrease to 50kgf/cm2. The TCLP leaching value of copper, lead and cadmium in the all samples are 70% belowr the standard. The maxium of static leaching value were 0.121 mg/L、2.266 mg/L、0.143mg/L respectively. Porosity increased with the ratio of raw ash. Finally, the simple linear regression method was used to analyze the relation among strength, porosity and leachates.

封面內頁
簽名頁
授權書 iii
中文摘要 iv
英文摘要 v
誌謝 vi
目錄 vii
圖目錄 x
表目錄 xiii

第一章　前言 1
1.1　研究緣起 1
1.2　焚化飛灰來源 2
1.3　焚化飛灰處理相關法規 4
1.4　研究方向與內容 8
第二章　文獻回顧 11
2.1　飛灰之物理與化學性質 11
2.2　焚化飛灰中重金屬生成機制 16
2.3　焚化飛灰之處理 18
2.4　焚化飛灰與燃煤飛灰之差異 23
2.5　飛灰用在混凝土中之技術背景 25
2.6　水泥固化物耐久性質 30
2.7　固化物溶出相關研究 33
2.8　飛灰固化相關研究 38
第三章　研究方法與設備 42
3.1　研究內容 42
3.2　研究流程 42
3.3　實驗步驟與設備 44
3.3.1　工程性質試驗 44
3.3.1.1　焚化飛灰基本性質試驗 44
3.3.1.2　比重與吸水率試驗 45
3.3.1.3　固化物流度試驗 47
3.3.1.4　抗壓強度試驗 47
3.3.2　固化物配比設計 48
3.3.3　模擬老化試驗 49
3.3.4　重金屬溶出試驗 51
3.3.4.1　毒性特性溶出試驗 52
3.3.4.2　環境溶出試驗 55
3.3.4.3　重金屬總量分析試驗 56
3.3.5　重金屬檢測分析 57
3.3.6　固化體孔隙測量 57
第四章　結果與討論 59
4.1　材料基本性質與配比結果 59
4.2　固化體經老化前後強度比較 61
4.2.1　無老化固化試體強度變化 61
4.2.2　固化體老化後強度變化 64
4.3　飛灰試體毒性特性溶出試驗 68
4.3.1　重金屬銅毒性特性溶出試驗分析 69
4.3.2　重金屬鉛毒性特性溶出試驗分析 71
4.3.3　重金屬鎘毒性特性溶出試驗分析 73
4.4　靜態環境溶出試驗 75
4.4.1　固化試體銅靜態溶出試驗分析 76
4.4.2　固化試體鉛靜態溶出試驗分析 80
4.4.3　固化試體鎘靜態溶出試驗分析 83
4.5　重金屬總量分析 86
4.6　飛灰固化體視孔隙分析 89
4.7　老化試體孔隙率與強度、靜態溶出之相關分析 92
4.8　小結 102
第五章　結論與建議 105
5.1　結論 105
5.2　建議 106
參考文獻 108

 
圖目錄

圖1-1　 台灣地區垃圾清運情形 2
圖1-2　 焚化廠流程圖 3
圖1-3　 研究流程圖 10
圖3-1　 試驗流程圖 43
圖3-2　 老化試驗循環圖 51
圖3-3　 TCLP程序圖A 54
圖3-3　 TCLP程序圖B 55
圖4-1　 飛灰及細粒料粒徑分佈圖 60
圖4-2　 飛灰試體7天齡期強度 63
圖4-3　 飛灰試體14天齡期強度 63
圖4-4　 飛灰試體28天齡期強度 64
圖4-5　 飛灰試體老化強度變化 65
圖4-6　 20%飛灰試體老化/未老化強度比較 66
圖4-7　 40%飛灰試體老化/未老化強度比較 67
圖4-8　 60%飛灰試體老化/未老化強度比較 67
圖4-9　 80%飛灰試體老化/未老化強度比較 68
圖4-10　TCLP銅溶出量隨老化循環次數之變化 70
圖4-11　老化試驗中飛灰添加比例與TCLP銅溶出量之關係 71
圖4-12　TCLP鉛溶出量隨老化循環次數之變化 72
圖4-13　老化試驗中飛灰添加比例與TCLP鉛溶出量之關係 73
圖4-14　TCLP鎘溶出量隨老化循環次數之變化 74
圖4-15　老化試驗中飛灰添加比例與TCLP鎘溶出量之關係 75
圖4-16　試體老化10循環後銅之靜態溶出量 78
圖4-17　試體老化20循環後銅之靜態溶出量 78
圖4-18　試體老化30循環後銅之靜態溶出量 79
圖4-19　試體老化40循環後銅之靜態溶出量 79
圖4-20　試體老化10循環後鉛之靜態溶出量 81
圖4-21　試體老化20循環後鉛之靜態溶出量 81
圖4-22　試體老化30循環後鉛之靜態溶出量 82
圖4-23　試體老化40循環後鉛之靜態溶出量 82
圖4-24　試體老化10循環後鎘之靜態溶出量 84
圖4-25　試體老化20循環後鎘之靜態溶出量 85
圖4-26　試體老化30循環後鎘之靜態溶出量 85
圖4-27　試體老化40循環後鎘之靜態溶出量 86
圖4-28　老化試體Cu濃度變化 88
圖4-29　老化試體Pb濃度變化 88
圖4-30　老化後試Cd濃度變化 89
圖4-31　老化循環與試體視孔隙率變化 91
圖4-32　飛灰添加率與試體視孔隙率之關係 91
圖4-33　20%飛灰試體視孔隙率與90天銅溶出量之關係 93
圖4-34　40%飛灰試體視孔隙率與90天銅溶出量之關係 93
圖4-35　60%飛灰試體視孔隙率與90天銅溶出量之關係 94
圖4-36　80%飛灰試體視孔隙率與90天銅溶出量之關係 94
圖4-37　20%飛灰試體視孔隙率與90天鉛溶出量之關係 95
圖4-38　40%飛灰試體視孔隙率與90天鉛溶出量之關係 96
圖4-39　60%飛灰試體視孔隙率與90天鉛溶出量之關係 96
圖4-40　80%飛灰試體視孔隙率與90天鉛溶出量之關係 97
圖4-41　20%飛灰試體視孔隙率與90天鎘溶出量之關係 98
圖4-42　40%飛灰試體視孔隙率與90天鎘溶出量之關係 98
圖4-43　60%飛灰試體視孔隙率與90天鎘溶出量之關係 99
圖4-44　80%飛灰試體視孔隙率與90天鎘溶出量之關係 99
圖4-45　20%飛灰試體視孔隙率與強度關係 100
圖4-46　40%飛灰試體視孔隙率與強度關係 101
圖4-47　60%飛灰試體視孔隙率與強度關係 101
圖4-48　80%飛灰試體視孔隙率與強度關係 102



 
表目錄

表1-1　各國有害廢棄物溶出標準 8
表2-1　焚化飛灰與底灰物理性質 12
表2-2　焚化飛灰粒徑分佈百分比 12
表2-3　飛灰中化學組成 13
表2-4　都市垃圾焚化爐底灰、飛灰及反應灰之組成 14
表2-5　台灣北部某焚化廠成分組成與TCLP溶出特性 15
表2-6　焚化灰渣中重金屬特性及來源 17
表2-7　ASTM C618-85飛灰用在混凝土中之標準 29
表2-8　溶出試驗分類 33
表3-1　固化物綜合配比表 49
表4-1　飛灰試體7天養護齡期物性 61

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