臺灣博碩士論文加值系統

本研究將經水泥固化之焚化飛灰作為製作混凝土磚之骨材原料，期望達成焚化飛灰再利用之目的。焚化飛灰穩定化物之組成以鈣、矽為主。焚化飛灰穩定化物經烘乾、破碎前處理後，依田口式實驗設計法進行參數設計，以實驗型成型機台製作混凝土磚試體，脫模後經28天室溫養護後進行抗壓強度試驗，探討不同參數對混凝土磚抗壓強度之影響，並以28天養護抗壓強度最高的試體進行其重金屬長期溶出特性分析。
研究結果顯示混凝土磚28天最高抗壓強度可達440.7 kgf/cm2，已達CNS 3930-預鑄混凝土緣石之抗壓強度標準(250 kgf/cm2)，而由田口式實驗設計分析、反應曲面分析及變異數分析結果顯示水膠比對於28天抗壓強度之影響最大，玻璃骨材粗細比則是影響最小的控制因子。另外，由向上流動滲濾試驗法（NIEA R219.10C）及以擴散試驗測定成塊廢棄物材料中無機溶出成分（NIEA R217.10C）溶出試驗結果均可以發現混凝土磚試體中Pb、Zn、Cr、Cd及Cu的溶出量低於荷蘭BMD之標準，混凝土磚中焚化飛灰所含之重金屬具有長期穩定性，而由焚化飛灰穩定化物部分取代細骨材產製之混凝土磚具有良好的環境相容性。由酸可萃取物成分試驗得知，重金屬溶出量隨抗壓強度增加而減低。

In this study, cement-stabilized incinerator fly ash is used to replace part of aggregates to manufacture concrete blocks for the purpose of recycling. The main chemical composition of S/S fly ash is Ca and Si. S/S fly ash was pretreated (drying and crushing) before experiment. This study describes use of Taguchi design of experiments to find a optimal combinations of turning parameters like particle size of S/S fly ash, amount of blast furnace slag added, W/B, particle size of glass aggregate. Using experimental molding machine to produce concrete block specimens. Compressive strength test is performed after 28 days of curing at room temperature. Evaluate the affect of different parameters on the compressive strength of concrete blocks, and using the 28 days specimens which had maximum compressive strength for the test of long-term leaching of heavy metals.
The results showed that the 28 days highest compressive strength of concrete blocks up to 440.7 kgf/cm2, reached CNS 3930 standard (250 kgf/cm2). Taguchi design of experiments, response surface analysis and ANOVA showed that W/B had the maximal influence on 28-day compressive strength, whereas particle size of glass aggregate had minimal influence on 28-day compressive strength. In addition, the results of column leaching test (NIEA R219.10C) and tank leaching test (NIEA R217.10C) showed the leaching of Pb, Zn, Cr, Cd and Cu from concrete block specimens is lower than the Netherlands BMD standard, indicated that heavy metals contained in concrete blocks have long-term stability, the product is environment compatible. JIS K0058 leaching test showed that the higher the compressive strength, the lower the leaching of heavy metals.

摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iv
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 ix
第一章 前言 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焚化飛灰之基本特性 3
2.1.1焚化飛灰之產生 3
2.1.2焚化飛灰之物化特性 5
2.1.3焚化飛灰之溶出特性 7
2.2焚化飛灰處理及再利用方法 15
2.2.1固化/穩定化法 15
2.2.2濕式萃取法 18
2.2.3高溫處理法 20
2.2.4國內外廢棄物再利用相關規範 23
2.3混凝土磚之介紹 26
2.3.1混凝土磚之特性及應用 26
2.3.2廢棄物再利用於混凝土製品之相關研究 28
2.3.3廢棄物再利用於產製混凝土磚之相關規範 30
2.4小結 .…………………………………………………………………………..32
第三章 實驗流程、材料設備及方法 33
3.1實驗流程 33
3.2實驗材料及混凝土磚製造 35
3.3最適操作參數分析方法 37
3.4物化及顯微特性分析方法 42
3.5溶出特性分析方法 44
第四章 結果與討論 53
4.1焚化飛灰穩定化物產製混凝土磚之最適操作參數 53
4.1.1 N廠焚化飛灰穩定化物產製之混凝土磚 53
4.1.2 B廠焚化飛灰穩定化物產製之混凝土磚 59
4.1.3小結 65
4.2焚化飛灰穩定化物及其產製混凝土磚之物化及顯微特性分析 66
4.2.1焚化飛灰穩定化物及其產製混凝土磚之化學特性分析 66
4.2.2焚化飛灰穩定化物及其產製混凝土磚之物理特性分析 68
4.2.3焚化飛灰穩定化物及其產製混凝土磚之顯微特性分析 70
4.2.4小結 74
4.3焚化飛灰穩定化物及其產製混凝土磚之溶出特性分析 75
4.3.1焚化飛灰穩定化物及混凝土磚之水溶性氯離子分析 75
4.3.2焚化飛灰穩定化物及混凝土磚之毒性特性溶出分析 76
4.3.3焚化飛灰穩定化物及混凝土磚之向上流動滲濾溶出分析 78
4.3.4混凝土磚之無機成分可溶出量分析 85
4.3.5混凝土磚之無機溶出成分分析 86
4.3.6混凝土磚之酸可萃取物成分分析 89
4.3.7小結 94
4.4綜合評析 95
第五章 結論與建議 98
5.1結論……………………………………………………………………….…. .98
5.2建議……………………………………………………………………….….100
參考文獻 ...101

表目錄
表 2-1 不同來源焚化飛灰元素組成表(單位：wt%) 5
表 2-2 經濟部資源再生綠色產品審查認定辦法 30
表 3-1 田口L9(34)直交表 39
表 3-2 實驗因子水準設計表 39
表 3-3 各階段所需收集溶出液體積與累積液固比 46
表 3-4 擴散試驗各階段所需萃取時間與累積時間對照表 49
表 4-1 不同因子組合混凝土磚之28天抗壓強度(N廠) 54
表 4-2 抗壓強度S/N回應表 55
表 4-3 變異數分析表(N廠) 59
表 4-4不同因子組合混凝土磚之28天抗壓強度(B廠) 60
表 4-5 抗壓強度S/N回應表 61
表 4-6 變異數分析表(B廠) 65
表 4-7 焚化飛灰穩定化物之元素組成(N廠) 66
表 4-8 焚化飛灰穩定化物之元素組成(B廠) 67
表 4-9 混凝土磚之元素組成(N廠) 67
表 4-10 混凝土磚之元素組成(B廠) 67
表 4-11 焚化飛灰穩定化物及混凝土磚之pH值 68
表 4-12 焚化飛灰穩定化物及混凝土磚之體密度、孔隙率及吸水率 69
表 4-13 焚化飛灰穩定化物之水溶性氯離子含量 75
表 4-14 焚化飛灰穩定化物及混凝土磚之毒性特性溶出試驗 77
表 4-15 飛灰穩定化物（N廠）之向上流動滲濾溶出液濃度 80
表 4-16 飛灰穩定化物（B廠）之向上流動滲濾溶出液濃度 81
表 4-17 飛灰穩定化物之向上流動滲濾溶出量 82
表 4-18 混凝土磚（N廠）之向上流動滲濾溶出液濃度 83
表 4-19 混凝土磚（B廠）之向上流動滲濾溶出液濃度 84
表 4-20 混凝土磚之向上流動滲濾溶出量 85
表 4-21 混凝土磚（N廠）之無機成分可溶出量 86
表 4-22 混凝土磚（B廠）之無機成分可溶出量 86
表 4-23 混凝土磚（N廠）之成塊廢棄物材料中無機溶出成分 88
表 4-24 混凝土磚（B廠）之成塊廢棄物材料中無機溶出成分 88
表 4-25 混凝土磚（N廠）之成塊廢棄物材料中無機溶出成分百年環境釋入量 89
表 4-26 混凝土磚（B廠）之成塊廢棄物材料中無機溶出成分百年環境釋入量 89
表 4-27 飛灰穩定化物及玻璃骨材之酸可萃取物成分試驗方法 91
表 4-28 混凝土磚之酸可萃取物成分試驗方法（N廠） 92
表 4-29 混凝土磚之酸可萃取物成分試驗方法（B廠） 93

圖目錄
圖 2-1 垃圾焚化處理流程示意圖 4
圖 2-2 材料及外部因素對於粒狀或塊狀材料溶出示意圖 7
圖 2-3各類型物質對於不同pH值之溶出曲線 9
圖 3-1 實驗流程圖 34
圖 3-2 混凝土磚試體 36
圖 3-3 管柱示意圖 47
圖 3-4 擴散試驗設備示意圖 49
圖 4-1 混凝土磚之抗壓強度因子水準圖(N廠) 56
圖 4-2 混凝土磚抗壓強度之等高線圖(N廠) 57
圖 4-3 混凝土磚抗壓強度之反應曲面圖(N廠) 58
圖 4-4 混凝土磚之抗壓強度因子水準圖(B廠) 61
圖 4-5 混凝土磚抗壓強度之等高線圖(B廠) 63
圖 4-6 混凝土磚抗壓強度之反應曲面圖(B廠) 64
圖 4-7 焚化飛灰穩定化物之XRD圖譜 70
圖 4-8 混凝土磚之XRD圖譜 71
圖 4-9 焚化飛灰穩定化物之SEM圖像(N廠) 72
圖 4-10 焚化飛灰穩定化物之SEM圖像(B廠) 72
圖 4-11 混凝土磚之SEM圖像(N廠) 73
圖 4-12 混凝土磚之SEM圖像(B廠) 73
圖 4-13 混凝土磚之28天抗壓強度對溶出量之關係圖(N廠) 95
圖 4-14混凝土磚之28天抗壓強度對溶出量之關係圖(B廠) 96
圖 4-15 混凝土磚之鉛溶出因子水準圖(N廠) 97
圖 4-16 混凝土磚之鉛溶出因子水準圖(B廠) 97

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