張慶源Chang, Ching-Yuan臺灣大學:環境工程學研究所李映松Li, Ying-SongYing-SongLi2010-05-102018-06-282010-05-102018-06-282009U0001-1308200917375400http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/181593廢棄物處理為一重要之環境課題。垃圾焚化處理可以有效的減少垃圾的體積與重量，為目前臺灣垃圾處理的最適處理方法。臺灣目前已有24座大型焚化廠在運轉，其所產生之灰渣多屬於有害，其中又以飛灰最為嚴重，有重金屬溶出和戴奧辛問題。故焚化爐飛灰(簡稱飛灰)屬於有害事業廢棄物需進一步處理才可進行最終處置。 本研究主要利用水洗、燒結及添加重金屬穩定藥劑等程序處理飛灰，以達到廢棄物減容、無害化及資源化等多重目的。因飛灰中氯化鹽類含量很高，而氯化鹽類的存在會使得重金屬在燒結過程中大量的揮發，造成二次汙染。故本實驗先將飛灰以水洗洗除飛灰中的氯鹽。飛灰水洗後，其重量約減少30 ~ 40 wt.%。經以未調整pH值之毒性特性溶出程序(toxicity characteristic leaching procedure, TCLP)測試水洗灰，其濾洗液(leachate)已符合法規標準。而將TCLP的萃取液調整至約4.5，則重金屬又再度溶出。故又增加添加重金屬穩定藥劑與燒結的步驟。實驗結果顯示飛灰經水洗並添加穩定藥劑後，以5000 psi加壓成形於1150 ℃下燒結一小時，燒結體的抗壓強度高達400 kgf cm-2以上、吸水率約3%，且符合調整pH值之TCLP的標準，可符合臺灣國家標準(CNS)普通磚的規範可做為建築使用。未經壓錠前處理之燒結體亦符合健度測試不會因長時間而造成試體的崩解，檢測其中水溶性氯含量為0.00189%，遠低於預力混凝土的規範0.012%，可做為細粒料使用。本實驗並嘗試以電漿做為熱源，探討其對燒結體的影響，發現電漿不適合運用於燒結處理。Solid waste treatment is an important environment problem in Taiwan. Incineration can effectively reduce the volume and weight of municipal solid waste (MSW). Twenty-four large incineration plants work in Taiwan. The MSW incineration (MSWI) ashes including bottom and fly ashes are hazardous wastes. For these two ashes, fly ash is most hazardous with heavy metal leaching and dioxin contamination. Thus, it needs further treatment for stabilization and disposal. n this study, the incineration fly ash was stabilized via washing, conditioning and sintering processes. Due to the high content of chlorides in fly ash, it causes high evaporation of metals as the second pollutants during the heat treatment process. The weight loss of fly ash via washing is about 30 ~ 40 wt.%. The results indicate that the washed fly ash (WFA) is already stable under regular toxicity characteristic leaching procedure (TCLP) test without the adjustment the of pH value. However, it does not meet the modified stringent TCLP test with the adjustment of pH value to 4.5. After washing process, the H2SO4, H3PO4 and Na2S were added as stabilization agents to condition the WFA before the sintering process. The dried conditioned sample were then pelletized with a pressure of 5000 psi and sintered at 1150 ℃ for one hour. The resulted sintered cylinders have compressive strengthes over 400 kgf cm-2 and the water absorption of about 3% and meet the more stringent TCLP standard. These pelletized-sintered samples can conform the common bricks standard for the construction purpose of Chinese National Standard (CNS). The sintered sample without pre-pelletization were also conform the soundness of aggregate. The chlorides content of the sample is 0.00189% lower than 0.012% of CNS. It can be used as the raw material of fine concrete. A torch plasma was also used as a heating source for sintering the fly ash in this research. However, the results indicate that it is not suitable for the sintering process because of the disproportionate heat distribution.誌謝 i文摘要 iibstract iii錄 v目錄 vii目錄 xii號說明 xiv一章 緒論 1.1 研究背景 1.2 研究內容 3.3 研究目的 3二章 文獻回顧 4.1 焚化廠操作流程與焚化灰渣的來源 4.2 焚化灰渣的種類： 4.3 飛灰物理化學特性： 5.3.1 物理特性 5.3.2 化學特性 8.4 焚化灰渣之中間處理技術 10.5 磷酸穩定重金屬之相關研究 13.6 電漿處理理論 15.7 燒結理論與飛灰燒結處理之相關研究 15.7.1 燒結過程 18.7.2燒結過程中的物化變化 19.7.3 影響燒結的因子 20三章 研究方法 23.1 試藥來源 23.2 飛灰來源及其基本分析 24.2.1 飛灰的來源 24.2.2飛灰的基本特性 24.2.3飛灰的有機組成分析 25.2.4 飛灰的無機組成分析 26.3 研究設備與操作流程 27.3.1 加壓成型模具與試體製作 27.3.2 高溫爐設備與操作流程 27.3.3 10 KW電漿火炬設備與操作流程 28.4 分析方法 32.4.1 氯鹽檢測－硝酸汞滴定法(W406.52C) 32.4.2 氯鹽檢測－離子層析法(W415.52B) 33.4.3 毒性特性溶出程序(R201.13C) 33.4.4 單軸抗壓強度檢測方法(R206.22C) 34.4.5 健度(CNS 1167) 35.4.6 吸水率(CNS 1127) 36.4.7 總量消化檢測化學成分 37.4.8 莫氏硬度(Mohs Scale of Mineral Hardness) 37.5 實驗流程 37四章 結果與討論 39.1 飛灰成分分析 39.1.1 飛灰的基本特性 39.1.2 飛灰的有機組成 39.1.3 飛灰的無機組成 40.1.4 飛灰成分總整理 40.2 水洗條件的選擇 46.2.1 飛灰洗滌後的重量殘存率 46.2.2 飛灰洗滌後的pH值 46.2.3 洗滌廢液中之氯鹽 52.2.4 洗滌廢液中之重金屬 52.2.5 飛灰中水溶性氯鹽 (Li/S0 = 100) 52.3 高溫爐燒結 60.3.1 水洗燒結 60.3.2水洗添加穩定劑之燒結 60.4 電漿燒結 68.4.1 平底坩堝 68.4.2 圓錐形坩堝 69.5重金屬溶出試驗 76.5.1 傳統TCLP試驗 76.5.2 修改之TCLP試驗 76.6 飛灰與已洗灰燒結前後電子顯微鏡觀察(SEM)分析 83.7 飛灰與已洗灰燒結前後X光繞射(XRD)分析 117.8 燒結過程中的揮發量 128.9 本實驗最佳方法整體性評估 130.9.1 建議處理程序 130.9.2 飛灰處理過程元素與質量分析 134.9.3 可行性與經濟效益分析 134五章 結論與建議 139考文獻 142錄A 不同添加劑燒結後抗壓強度測試 147application/pdf0 bytesapplication/pdfen-US都市焚化飛灰穩定藥劑資源化抗壓強度溶出電漿火炬MSWI fly ashstabilized agentsrecyclingcompressive strengthleachingtorch plasma[SDGs]SDG11[SDGs]SDG12thesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/181593/1/ntu-98-R96541129-1.pdf