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研究生:吳慧娟
研究生(外文):Hui-Chuan Wu
論文名稱:校園庭院廢棄物生物炭化操作條件之研究
論文名稱(外文):Research on the Operation Conditions of Bio-carbonization Using Campus Waste
指導教授:張子見張子見引用關係
指導教授(外文):Tzu-Chien Chang
口試委員:吳世卿趙家民
口試委員(外文):Shih-Ching WuChia-Min Chao
口試日期:2013-06-22
學位類別:碩士
校院名稱:環球科技大學
系所名稱:環境資源管理所
學門:民生學門
學類:觀光休閒學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:97
中文關鍵詞:生物炭反應溫度反應時間炭收率殘重比
外文關鍵詞:bio-carbonizationreaction timereaction temperaturecarbonization rateresidual rate
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在台灣的中小學,產生大量的校園庭院廢棄物,大多採用掩埋法和焚化法,但對環境產生惡臭、髒亂及空氣汙染等問題;近年來,推動永續校園理念,強調落葉堆肥,因需種植分解菌、保持適當水分、堆肥速度遠不及落葉數量等因素受限,所以處理成效不佳。將校園所產生的生物質,用熱裂解方式處理,產生生物炭,解決校園環境問題。
生物炭是一種新的減碳觀念,即以炭減碳。本研究嘗試用生物炭的觀念,來處理校園庭院廢棄物。在校園使用容易操作的生物炭爐,實地、進行處理,了解不同反應時間、不同反應溫度及不同分配比例條件下,對殘重比及炭收率的影響。
從升溫速率結果顯示,小型生物炭爐在炭製生物炭(曲線呈現平緩)的炭收率標準平均值:300℃/100分鐘樹葉平均炭收率25.01%,樹枝平均炭收率30.07%,樹葉樹枝混合後平均炭收率27.95%;350℃/70分鐘樹葉平均炭收率25.35%,樹枝平均炭收率30.21%,樹葉樹枝混合後平均炭收率28.09%;400℃/40分鐘樹葉平均炭收率25.67%,樹枝平均炭收率30.54%,樹葉樹枝混合平均炭收率28.21%;實際操作所得到的生物炭炭收率分別為:300℃/100分鐘製作生物炭的平均炭收率約29.31%,350℃/70分鐘製作生物炭的平均炭收率約29.67%,400℃/40分鐘製作生物炭的平均炭收率約30.36%,由數據顯示實驗炭化操作條件與實際操作所得到的數據是相近的,得到結果溫度低炭收率低,溫度高炭收率高,乃溫度低時,達到炭化所需時間較長,此時有些碳會排放出去;溫度高達到炭化時間短,有些可能炭化未趨近完成所致。
從推論統計結果得知,炭化之前,殘重比隨著時間的增加而下降,顯示反應時間對殘重比有明顯顯著的影響;不同溫度條件下,對於殘重比則無顯著的影響;不同分配比例情況下,樹枝殘重比優於混合、樹葉,而混合殘重比優於樹葉,可知不同分配比例對殘重比有顯著影響。以此來處理校園庭院廢棄物,可以獲得可穩固最大碳含量的最佳生產流程作為目標。對於校園庭院廢棄物的處理,有進一步參考的可行性。

There are large amount of campus yard wastes produced in most of the elementary and junior high schools in Taiwan. The commonly ways to treat the problem are landfill and incineration, which cause foul smell, messy, and air pollution. In recent years, the implement of sustainable campus has put emphasis on leaves compostation, however, it doesn't work well because of some restricts, such as the culture of degrading bacteria, the maintance of suitable moisture, and the fact that the speed of decomposition is much slower than the speed of leaf yielding. Therefore, we try to solve the problem of campus yard waste by utilizing the pyrolysis and the the conception as well as the character of bio-carbonization.
Bio-carbonization is a new idea of carbon reduction, which is beneficial to the enviornment in many aspects. The study aimed to use the the conception of bio- carbonization to deal with campus yard waste. Using easily operated bio-carbonization stove in the campus to realize the influence of the reaction time and the reaction temperature on the carbon yield rate.
The result from temperature-rising rate indicated that the average carbon yield rate of a low-capacity bio-carbonization stove were as follows: the average carbon yield rate of leaves at 300℃/100min is 25.01%, 30.07% for branch at 300℃/100min, and 27.95% for mixture of leaves and branch at 300℃/100min; 25.35% for leaves at 350℃/70min, 30.21% for branch at 350℃/70min ,and 28.09% for mixture of leaves and branch at 350℃/70min; 25.67% for leaves at 400℃/40min, 30.54% for branch at 400℃/40min, and 28.21% for mixture of leaves and branch at 400℃/40min. After practical operatiion, the results were as follows: the average bio-carbonization yield rate at 300℃/100min is 29.31%, 29.67% at 350℃/70min, and 30.36% at 400℃/40min. According to the results of practical operation, the data are close to standard average. Moreover, the low bio-carbonization rate at low temperature is due to some carbon is emitted, which takes more time to reach carbonization when the temperature is low. On the contrary, it takes less time to reach carbonization at high temperature because some carbon probably doesn't reach accomplisment.
According to the results analyzed by ANOVA shows that reactoin time has a significant influence on residual with obvious declination of residual. However, the different temperatures have no significant influence on residual; the residual of the branches is better than mixture and leaves and the residual of mixture is better than leaves under the conditions of different distribution proportion, which shows that the mix of material has a significant influence on residual. By making use of it to cope with campus yard waste, we can take it as our goal to employ the process which can obtaion the most amount of carbonization. As for the dsipose of campus yard waste, results obtained from the study has the feasibility of further reference.

目錄
中文摘要 I
英文摘要 III
誌謝 V
目錄 VI
第一章 前言 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 3
1.3 研究目的 5
第二章 文獻回顧 7
2.1 各種廢棄物處理之探討 7
2.1.1 台灣垃圾目前處理現況 7
2.1.2 庭院廢棄物處理技術和問題 9
2.2 生物質 11
2.2.1生物質定義與來源 11
2.2.2有機廢棄物處理方式 12
2.2.3校園庭院廢棄物材料之探討 13
2.3生物炭熱裂解技術 15
2.3.1熱裂解定義和原理 15
2.3.2熱解工業及影響因素 17
2.3.3不同裂解模式及工業條件對裂解產物的影響 21
2.4生物炭的相關研究 27
2.4.1生物炭緣起 27
2.4.2生物炭的原理 28
2.4.3生物炭的性質與特徵 31
2.4.4生物炭的元素組成 32
2.4.5生物炭對土壤的影響 33
2.4.6生物炭的應用及環境效益 36
2.5 各種不同形式的生物炭爐 44
第三章 實驗與方法 47
3.1 研究架構 47
3.2研究流程 48
3.3研究材料與方法 49
3.3.1研究地區及範圍 49
3.3.2研究材料、材料收集方法、時間及頻率 50
3.3.3實驗設備及器材 50
3.3.4實驗流程 53
3.4資料收集與分析 55
第四章 結果與討論 59
4.1同一反應溫度、不同反應時間的炭化程度 59
4.2同一反應溫度、不同反應時間和殘重比間關係的探討 64
4.2.1不同反應時間對於殘重比的影響 64
4.2.2不同反應溫度下,對於殘重比影響之探討 68
4.2.3不同分配比例下,對殘重比影響之探討 70
4.2.4實際炭化條件下炭製的生物炭其炭收率的探討 70
第五章 結論與建議 73
5.1結論 73
5.2建議 74
參考文獻 77


一、中文文獻
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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