李公哲臺灣大學：環境工程學研究所鄧志夫Teng, Chih-FuChih-FuTeng2007-11-292018-06-282007-11-292018-06-282004http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/62642本研究係以工業廢水氟化鈣污泥及垃圾焚化底渣作為處理對象，將此污泥/底渣共同熔融處理，並探討操作溫度與時間對於熔融產物之影響。本實驗共分四階段，第一階段為研究氟化鈣污泥/焚化底渣之最適配比及探討降溫添加劑對熔流溫度的影響；第二階段為操作溫度與時間對於熔渣之物性影響；第三階段為評估不同之操作溫度與時間下製成之水冷熔渣對水化反應及卜作嵐反應之影響；第四階段為利用人工合成的方法依污泥/底渣主成分比例混和，以探討其熔流溫度與實廠污泥熔流溫度之差異性及碳酸鈉、碳酸鉀添加後之降溫差異性。 研究結果顯示，污泥/底渣之最適配比為4：6（W/W），其鹽基度值接近1，可得最低熔流溫度1079℃。當添加10％碳酸鈉至混和污泥/底渣中可使熔流溫度降低51℃；此外添加1％碳酸鉀時可使熔流溫度降低20℃，但超過1％時卻逐漸降低其降溫效果。將上述最適配比之混和污泥/底渣在不同操作熔融溫度（1100∼1300 ℃）與熔融時間（10∼50 min）及水冷降溫下加以探討，結果顯示提升熔融溫度或延長熔融時間對於熔渣細骨材之物理性質，如比重、單位質量、吸水率、空隙率等均具有正面效益。此外，經由MIP、DSC、NMR、XRD、SEM及燒失法之分析，均顯示熔渣具有卜作嵐活性（90∼98％），可提升試體之晚期抗壓強度。依污泥/底渣最適配比下所得之合成混和污泥熔流溫度與實廠污泥/底渣熔流溫度比較得知，實廠污泥/底渣中之次要成分（如B、Mg、K等）會大幅降低熔流溫度約245℃，並且與碳酸鈉、碳酸鉀進行不同程度之鍵結而導致實廠污泥/底渣的熔流溫度呈現不規則性。The purpose of this study was to discuss the effects of additives and operational factors in industrial calcium fluoride sludge and MSW incinerator bottom ash by melting process. The experiments were divided into four parts: (1) Optimum blending ratio of CaF2 to bottom ash and additives adding test: to evaluate the influence of pouring temperature by different replacement (1~10% by weight) and different additives as Na2CO3 and K2CO3. (2) To evaluate the physical properties of slag with different operating temperatures and times. (3) To evaluate the influence of hydration and pozzolanic reaction of water-cooled slag with different operating temperatures and times. (4) By using chemical compounds mixed artificial sludges according to the main portions of the on-site sludges, discuss the variance in pouring temperature and effects of additives on artificial and on-site sludges. Based on the experimental results, when sludge mixed with ash under the ratio 4:6, it showed the lowest pouring temperature 1079℃ accompanied by the basicity value closed to 1. Besides, the pouring temperature was reduced 51℃ when 10% of Na2CO3 was added into the mixed sludge, and it was reduced 20℃ when 1% of K2CO3 was added into it but it would make anti-effect if more than 1% of K2CO3 was added into the mixed sludge. After melting the mixed sludge with optimum ratio by different operating temperatures (1100~1300℃) and operating times (10~50 min), it showed that both of the operating parameters could enhance the physical properties of slags like specific gravity, absorption, unit weight and void. Moreover, all the slags demonstrated pozzolanic activity (90~98% of SAI) by the analysis of MIP, DSC, NMR, XRD, SEM and thermal analysis. When compared the pouring temperature of the artificial sludge with the ratio 4:6 to the on-site sludge with the optimum ratio, it showed that the minor ingredients of on-site sludge (e.g. B, Mg, K) could reduce the pouring temperature substantially about 245℃ and they would make the irregularity of pouring temperature when Na2CO3/ K2CO3 was added into the on-site sludge.章節目錄 第一章 前言 1 1.1 研究緣起 1 1.2 研究目的與內容 2 第二章 文獻回顧 4 2.1 工業污泥—氟化鈣 4 2.1.1 污泥來源與相關污染 5 2.1.2 目前之污泥再利用方面 8 2.2 焚化底渣 10 2.2.1 底渣來源與總量推估 12 2.2.2 底渣再利用方面之各國情形 12 2.2.3 灰渣處理方法 16 2.3 熔融處理探討 17 2.3.1 熔融處理特點 19 2.3.2 國外之熔融技術發展與應用 20 2.3.3 冷卻方法探討 25 2.3.4 熔融操作因子 25 2.3.5 鹽基度調質之必要性評估 27 2.4 卜作嵐材料之應用 30 2.4.1 卜作嵐材料之特性與種類 30 2.4.2 卜作嵐反應 31 2.4 卜特蘭水泥之種類與特性 32 2.4.1 水泥之水化反應 35 2.4.2 卜作嵐材料對水化反應之影響 36 2.4.3 卜作嵐材料之相關研究 36 第三章 實驗設備與方法 41 3.1 實驗材料及設備 41 3.1.1 實驗材料 41 3.1.2 實驗設備 43 3.1.3 分析儀器 46 3.2 試驗流程 48 3.3 實驗方法 53 第四章 結果與討論 64 4.1 污泥性質分析 64 4.1.1 污泥之基本性質 64 4.1.2 污泥/底渣之成分分析 64 4.1.3 污泥之毒性溶出試驗分析 66 4.1.4 污泥/底渣之微觀分析 67 4.2 污泥/底渣混和配比對熔流溫度之影響 69 4.3 添加劑對最佳配比之之降溫效果 70 4.3.1 碳酸鈉之降溫效果 70 4.3.2 碳酸鈉於熔融時之鍵結行為與微觀分析 72 4.3.3 碳酸鉀之降溫效果………………………………………...74 4.3.4 碳酸鉀於熔融時之鍵結行為與微觀分析 75 4.4 操作溫度與時間對於水冷熔渣之物性影響 78 4.4.1 比重之比較 81 4.4.2 吸水率之比較 82 4.4.3 單位質量之比較 84 4.4.4 空隙率之比較 85 4.4.5 毒性溶出試驗之比較 85 4.4.6 微觀分析之比較 87 4.5 操作溫度與時間對於熔渣水泥漿體之影響 90 4.5.1 熔渣水泥之成分分析 91 4.5.2 卜作蘭活性指數分析 92 4.5.3 抗壓強度分析 93 4.5.4 燒失法之相關分析 96 4.5.4.1 水化程度分析 96 4.5.4.2 氫氧化鈣含量分析 98 4.5.4.3 膠體孔隙比分析 99 4.5.5 孔隙結構分析 100 4.5.6 DSC熱差分析 103 4.5.7 NMR核磁共振分析 105 4.5.8 熔渣水泥漿體之微觀分析 107 4.6 合成污泥配比對熔融溫度之影響 113 4.6.1 合成污泥之主要成分 113 4.6.2 混和配比之熔流溫度比較 113 4.6.3 碳酸鈉對於合成混和污泥之降溫效果 116 4.6.4 碳酸鈉於熔融時之鍵結行為與微觀分析 117 4.6.5 碳酸鉀對於合成混和污泥之降溫效果 119 4.6.6 碳酸鉀於熔融時之鍵結行為與微觀分析 120 第五章 結論與建議 122 5.1 結論 122 5.2 建議…………………………………………………………….1244250930 bytesapplication/pdfen-US卜作嵐反應氟化鈣污泥添加劑操作溫度熔渣合成污泥操作時間焚化底渣共同熔融之熔流溫度pozzolanic reactionartificial sludgecalcium fluoride sludgeoperating time, slagco-melting pouring temperature, additives, operating temperatureincinerator bottom ash[SDGs]SDG11thesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/62642/1/ntu-93-R91541103-1.pdf