臺灣博碩士論文加值系統

國內廢棄物之處理早期大多以衛生掩埋做最終處置，由於台灣人口密度高，及受土地容量限制，因此國內廢棄物逐漸以焚化為主要處理方式，以達到廢棄物減量之目的。然而焚化的過程中產生之衍生物為底渣及飛灰。根據環保署統計，2012年而焚化後所衍生之灰渣產量約為134萬噸；其中底渣為106萬噸，飛灰(包括反應生成物)為28萬噸，因此焚化灰渣的處理亦是另一個重要議題。目前底渣再利用率為81%，焚化飛灰則是較少再利用，其主要因素在於焚化飛灰具高重金屬、水溶性鹽類和有機物質，所以一直以來被主管機關認定為有害事業廢棄物，因此若能有效去除內部之危害物質，則可作為再利用之材料，同時亦降低環境之污染。
本研究採用省水、省時之擦洗技術，去除焚化飛灰重金屬及水溶性氯離子，進而達成TCLP溶出試驗限定標準值。擦洗為選礦工程常用之方法，藉由礦粒間的碰撞作用，其可分離附著於表面之雜質、黏土塊及氧化物薄膜等。研究結果顯示，以液固比率，先高後低之二階段擦洗試驗進行處理，可將焚化飛灰中重金屬毒性溶出值降至法規限定值以下，水溶性氯離子去除率也可達95.2%。此外，擦洗處理之用水量較少，節省成本。擦洗後之焚化飛灰製成無機聚合物，經TCLP試驗，皆未偵測出其重金屬毒性溶出值。由此可知經擦洗試驗後，焚化飛灰具有資源化之潛力。

In early stage, landfill was a major treatment way for municipal solid waste (MSW) in Taiwan. However, incineration has become a significant method for MSW treatment, because of the rising difficulty to find suitable sites for traditional landfill. According to EPA of Taiwan, there were 289157 tons incinerator fly ashes produced in 2012. With growing public concerns and rigorous regulatory requirements, the hazardous wastes need further treatment for reutilization.
In this study, attrition scrubbing technology was used to achieve the standard limitation of Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP) tests, removal water-soluble chloride and heavy metals from incinerator fly ashes. Attrition scrubbing is a mineral processing method. Throughout the collisions within mineral particles, the impurities, clay blocks and the oxide film attached on the surface of mineral particles could be removed.
The experiment results show that the washed fly ash can be passed the TCLP test and the water-soluble chloride can be removed 95.2% by two-step attrition process. These washed materials show great potential for engineering applications.

摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 IV
目錄 V
表目錄 X
圖目錄 XII
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 焚化處理流程 7
2.3 焚化飛灰 9
2.3.1 焚化飛灰來源及特性 9
2.3.1.1 焚化飛灰種類及來源 9
2.3.1.2 焚化飛灰的物理特性 10
2.3.1.3 焚化飛灰的化學特性 12
2.3.2 焚化飛灰中重金屬來源及含量 16
2.3.3 焚化飛灰重金屬生成機制 17
2.3.4 焚化飛灰重金屬溶出特性 19
2.4 焚化飛灰處理技術 22
2.4.1 固化/安定化 22
2.4.2 螯合劑穩定化 22
2.4.3 濕式化學法 23
2.4.4 高溫熔融固化 23
2.5 無機聚合物 24
2.5.1 無機聚合物結構及種類 24
2.5.2 無機聚合物之反應機制 26
2.6 擦洗技術 28
2.6.1 擦洗原理 28
2.6.2 擦洗機 29
2.6.3 影響擦洗效果之因素 30
2.6.4 擦洗技術應用之相關研究 32
第三章 研究方法及材料設備 34
3.1 實驗材料 34
3.1.1 焚化飛灰來源 34
3.1.2 鹽酸( HCl ) 34
3.1.3 冰醋酸（CH3COOH） 34
3.1.4 氫氧化鈉( NaOH ) 34
3.1.5 矽酸鈉( Na2SiO3 ) 34
3.1.6 高嶺土 35
3.1.7 草酸 35
3.2 實驗設備 35
3.2.1 擦洗試驗 36
3.2.2 粒徑分析 37
3.2.3 元素成份分析 38
3.2.4 表面型態分析 39
3.2.5 晶相分析 40
3.2.6 旋轉萃取裝置 41
3.2.7 氯離子濃度檢測 42
3.2.8 濕式渦錐分級裝置(Hydrocyclone) 43
3.2.9 攪拌機 44
3.2.10 抗壓強度試驗 45
3.2.11 物理性質試驗 46
3.3 實驗流程 47
3.3.1 擦洗試驗參數決定步驟 48
3.3.2 一階段擦洗試驗 49
3.3.3 二階段擦洗試驗 50
3.3.4 濕式渦錐分級試驗 52
3.3.5 焚化飛灰製成無機聚合物試驗 54
3.4 實驗代號 55
3.4.1 擦洗試驗之實驗代號 55
3.4.2 擦洗後之焚化飛灰製成無機聚合材料之實驗代號 56
第四章 結果與討論 57
4.1 焚化飛灰基本性質分析 57
4.1.1 物理性質分析 57
4.1.2 化學性質分析 59
4.1.3 X光繞射分析 60
4.1.4 表面型態觀察 61
4.1.5 毒性特性溶出試驗(TCLP) 62
4.2 擦洗試驗 63
4.2.1 一階段擦洗試驗 63
4.2.1.1 液固比(L/S)對去除重金屬及氯鹽之影響 63
4.2.1.2 擦洗時間對除重金屬及氯鹽之影響 67
4.2.1.3 一階段擦洗試驗固體回收率之探討 71
4.2.2 二階段擦洗試驗 72
4.2.2.1 二階段擦洗試驗液固比及擦洗時間對除氯鹽之影響 73
4.2.2.2 二階段擦洗試驗液固比及擦洗時間對固體之晶相分析 74
4.2.2.3 二階段擦洗試驗後液固相重金屬質量平衡分佈結果 76
4.2.2.4 二階段擦洗試驗對固相中毒性溶出試驗之影響 78
4.2.2.5 二階段擦洗試驗對固體回收率之探討 80
4.2.3 擦洗試驗之綜合討論 82
4.2.3.1 一階段擦洗試驗 82
4.2.3.2 二階段擦洗試驗 82
4.2.4 焚化飛灰處理用水量之綜合比較 83
4.3 濕式渦錐分級試驗 85
4.3.1濕式渦錐分級試驗之小結 95
4.4 擦洗後之焚化飛灰製成無機聚合物 96
4.4.1 焚化飛灰製成無機聚合物之抗壓強度 98
4.4.2 焚化飛灰製成無機聚合物之毒性溶出試驗(TCLP) 100
4.4.3 擦洗後焚化飛灰製成無機聚合物之小結 101
第五章 結論與建議 102
5.1 結論 102
5.2 建議 103
參考文獻 104

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