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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:吳弘任
研究生(外文):Hung-Jen Wu
論文名稱:焚化底渣洗選及資源化之研究
論文名稱(外文):A Study on Removal of Water-Soluble Chloride from Incinerator Bottom Ash
指導教授:鄭大偉鄭大偉引用關係
口試委員:柯明賢吳佳正林凱隆
口試日期:2012-06-01
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:資源工程研究所
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:99
中文關鍵詞:焚化底渣擦洗水泥砂漿水溶性氯離子
外文關鍵詞:Bottom ashwater-soluble chloridescrubbingreinforced concrete
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由於台灣地區地狹人稠,廢棄物處理方式漸由焚化處理取代掩埋處置,而在焚化過程中產生底渣及飛灰。根據環保署統計,2010年焚化廠所產出之焚化灰渣共有127.5萬公噸,其中底渣就佔98萬公噸。焚化底渣之資源化係一必要之途徑,而環保署亦積極推動底渣再利用計畫。
截至2010年,底渣之再利用率已達81.5%,其再利用產品分成三種類型,目前多為第二及第三類型之產品,因焚化底渣經前處理之後,水溶性氯離子含量依然高於規範標準(<0.024 wt.%)而無法用於鋼筋混凝土工程取代砂石,此為底渣再利用之限制主因。因此本研究採用省水之擦洗方法,去除焚化底渣中之水溶性氯離子,進而達成第一類型產品之使用規範(水溶性氯離子含量<0.024 wt.%)。擦洗為選礦工程常用之方法,藉由礦粒間之碰撞作用,其可分離附著於表面之雜質、黏土塊、氧化物薄膜等,而本研究所使用之底渣為底渣分選廠之細粒料產品。
研究結果顯示,以模廠級擦洗機進行批次系列擦洗,可將底渣中之水溶性氯離子含量降至0.018 wt.%,能達規範標準。此外,擦洗處理之用水量皆較以往底渣水洗除氯之文獻為少,較能節省成本。而將擦洗後之底渣灌製成水泥砂漿,養護齡期為28天,其水溶性氯離子含量介於0.03 kg/m3~0.06 kg/m3,符合CNS 3090-預拌混凝土規範中,預力混凝土及鋼筋混凝土之水溶性氯離子含量限制(<0.15 kg/m3及<0.3 kg/m3),由此可知經擦洗處理後之底渣極具資源化之潛力。


Bottom ash is the main waste from municipal solid waste incinerator (MSWI). Because the properties of bottom ash are similar to the natural aggregates, it can be reused as the raw material for reinforced concrete. However, bottom ash contains large amount of water-soluble chloride which causes corrosion on steel bar of reinforced concrete and thus reduce the strength. To achieve the official announcement by Environmental Protection Administration of Taiwan, the quality standard regulation of water-soluble chloride content in bottom ash should down to 0.024% (w/w). In this study, only small amount of water was needed to remove the water-soluble chloride on bottom ash surface, a high solid/water ratio attrition scrubbing method followed with water-washing was used. After 60-min soaking and attrition scrubbing with the L/S ratio of 0.45 for 4 minutes after by scrubbing at L/S ratio 1.4 for 6 minutes, the containing of water-soluble chloride in bottom ash can reach 0.018 wt.%. Besides, the water–soluble chloride content in washed SBA based mortars that could achieving the required level by CNS 3090 standard method. It has good potential for treatment of SBA and used as reinforced concrete application.

摘要 i
ABSTRACT iii
誌謝 v
目次 vi
表目錄 ix
圖目錄 xi
第一章 緒論 1
1-1 研究動機 1
1-2 研究目的 2
第二章 文獻回顧 3
2-1 國內垃圾處理現況 3
2-2 焚化底渣 4
2-2-1 焚化處理 4
2-2-2 焚化底渣之性質及組成 5
2-2-2-1 焚化底渣來源 5
2-2-2-2 焚化底渣物理性質 5
2-2-2-3 焚化底渣化學性質 6
2-2-2-4 焚化底渣之重金屬成分分析 9
2-2-3 焚化底渣中之氯鹽 11
2-3 焚化底渣資源化 12
2-3-1 國內焚化底渣資源化情形 12
2-3-2 焚化底渣再利用管理方式 14
2-3-3 國外焚化底渣資源化情形 15
2-4 鋼筋混凝土腐蝕 21
2-4-1 鋼筋腐蝕機制 21
2-4-1-1 鋼筋混凝土之碳酸化 22
2-4-2 氯離子對鋼筋混凝土腐蝕之機制 23
2-4-3 氯離子侵蝕對鋼筋混凝土之危害及去除方式 24
2-5 焚化底渣除氯之相關研究 25
2-6 弗氏鹽 27
2-6-1基本性質 27
2-6-2 弗氏鹽除氯機制 30
2-7 擦洗技術 32
2-7-1 擦洗原理 32
2-7-2 擦洗機 32
2-7-3 影響擦洗成效之因素 34
2-8 擦洗技術應用之相關研究 35
第三章 研究方法及步驟 37
3-1 實驗材料 37
3-1-1 焚化底渣 37
3-1-2 水泥 38
3-1-3 河砂 38
3-2實驗設備及方法 38
3-2-1 擦洗機 38
3-2-2 X光繞射分析儀(XRD) 40
3-2-3 掃描式電子顯微鏡(SEM) 40
3-2-4 搖篩機 41
3-2-5感應耦合電漿原子發射光譜儀(ICP-AES) 42
3-2-6毒性特性溶出試驗(TCLP)旋轉裝置 42
3-2-7 滴定裝置 43
3-2-8 攪拌機 44
3-2-9 萬能強度試驗機 45
3-2-10 電子比重計 46
3-3 實驗流程 48
3-3-1 擦洗試驗參數決定步驟 49
3-3-2 SBA水泥砂漿試驗 50
3-3-3 擦洗廢水除氯試驗 51
3-4 實驗代號 52
第四章 結果與討論 53
4-1 焚化底渣基本性質分析 53
4-1-1 物理性質分析 53
4-1-2 化學成分分析 54
4-1-3 X光繞射分析 55
4-1-4 表面型態觀察 56
4-1-5 毒性特性溶出試驗(TCLP) 56
4-2 實驗型擦洗機除氯效果 57
4-2-1 單次擦洗試驗 57
4-2-1-1 浸泡時間對除氯效果之影響 57
4-2-1-2 液固比(L/S)對除氯效果之影響 58
4-2-1-3 擦洗機轉速對除氯效果之影響 59
4-2-1-4 擦洗時間對除氯效果之影響 60
4-2-2 批次系列擦洗試驗對除氯成效之影響 61
4-2-2-1 批次系列擦洗試驗 61
4-2-2-2 批次系列擦洗時間對除氯效果之影響 63
4-2-3 實驗型擦洗機除氯效果小結 64
4-3 模廠級擦洗機 65
4-3-1 模廠級擦洗機前導試驗 65
4-3-1-1 前導試驗時間參數決定 65
4-3-1-2 前導試驗除氯效果(單次擦洗) 68
4-3-1-3前導試驗除氯效果(批次擦洗) 69
4-3-2批次系列擦洗試驗 71
4-3-2-1 液固比及時間對批次擦洗除氯效果之影響 71
4-3-2-2 單一程序擦洗時間對批次擦洗除氯效果之影響 73
4-3-2-3 第二道擦洗程序之液固比對除氯效果之影響 75
4-3-3 模廠級擦洗機除氯效果小結 77
4-4 擦洗後SBA性質分析 78
4-4-1 擦洗後之SBA外觀 78
4-4-2 擦洗後SBA之粒徑分析 78
4-4-3 擦洗後SBA之X光繞射分析 79
4-4-4 擦洗後SBA之SEM分析 80
4-4-5 擦洗損失率 83
4-5 擦洗廢水除氯試驗 84
4-5-1 擦洗廢水基本性質 84
4-5-2 加藥除氯之效果 85
4-6 擦洗後之SBA製成水泥砂漿 87
4-6-1 SBA水泥砂漿之水溶性氯離子含量 87
4-6-2 SBA水泥砂漿之抗壓強度 88
4-6-3 SBA水泥砂漿之物理性質分析 89
4-7 底渣除氯用水量探討 90
4-8 實廠流程規劃及成本效益評估 91
4-8-1 實廠流程規劃 91
4-8-2 成本效益評估 93
第五章 結論與建議 94
5-1 結論 94
5-2 建議 95
參考文獻 96

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