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研究生: 張仕音
Chang, Shih-Yin
論文名稱: 焚化底渣多元產品資源化研究
Multiple Products Recycling of the Incineration Bottom Ash
指導教授: 陳昭旭
Chen, Chao-Shi
學位類別: 博士
Doctor
系所名稱: 工學院 - 資源工程學系
Department of Resources Engineering
論文出版年: 2022
畢業學年度: 110
語文別: 中文
論文頁數: 163
中文關鍵詞: 焚化底渣低密度再生透水混凝土控制性低強度回填材料輕質骨材燒結磚
外文關鍵詞: incinerator bottom ash, regenerated low-density pervious concrete, Controlled-Low-Strength-Materials, lightweight aggregates, bricks
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  • 早期焚化底渣主要以掩埋方式處理,因掩埋場早已不敷使用,也由於環保意識抬頭,加上相關再利用法規仍不夠完善,甚至近來仍屢傳垃圾焚化底渣不當再利用事件,導致外界質疑底渣再利用之用途、安全性及適法性等疑慮,明顯不利整體焚化底渣之資源化再利用發展,故需確實掌握焚化底渣處理技術及再利用管道,期以提高焚化再生粒料品質。
    本研究主要朝向以現行焚化底渣進行低密度透水混凝土、控制性低強度回填材料、輕質骨材及燒結磚等再利用及多元化可行性,也針對當前面臨之各項再利用問題、品質缺失及疑慮、使用管制建議及工程應用等面向,透過模擬綠建材之環境效益分析以及策略績效指標管理研究,以期除「大量集中使用」外,亦能在「少量分散使用」下更多元化推動底渣再利用等應用管理建議,以進一步能供相關主管機關參考,有助於改善去化不易問題。
    在低密度透水再生混凝土之研究可發現,由6組試驗配比中,於單位重的試驗均落於 1,500kg/m3 左右,符合規範值;抗壓強度試驗中,在這6組於 28 天齡期之抗壓強度均小於道路基層訂定之規範15kgf/cm2;於坍度試驗中,則6組配比裡,共有4組可做為道路基層、僅一組坍度值為 0mm 可作為道路基底層;透水量試驗中,這6組之透水滲透係數(k) 0.56-1.29(cm/s)明顯高於本研究引用規範 0.066(cm/s),大約8.5-18 倍,顯示此試驗配比仍有改進需要,倘使用細粒料,使其顆粒間越為緊密堆積,更有利於抗壓強度及滲透係數之發展。
    在控制性低強度回填材料之研究發現,較適之配比分別為 HC-C75、HC-C50、LC-C100與 LC-C75A5,其中以經濟性而言, LC-C100 為最具經濟效益之配比,由於28天之抗壓強度主要與水灰比及水泥用量最相關,因此如強度有不符要求時,可以調整水灰比改善,惟要調整水泥用量時則粒料之用量相對也需改變。
    在輕質骨材之研究中,發現焚化底渣再生粒料本身因抗壓強度較低而不適合單獨做為工程用途,但可朝對強度要求較低且經濟性較高之隔熱混凝土等做為去化用途,而本研究發現燒失量部分如果要符合規定以現有之底渣再生粒料仍需進行前處理,而最佳之配比B40G40C20且在1000℃高溫下,計有吸水率、抗壓強度及氯離子可符合CNS等相關規範,故本次研究如能再提高溫度等方式,可朝進一步推廣用於更多元之商業用途。
    在燒結磚之研究,可以得知在底渣再生粒料用量較高之水準下,以B40G40C20為最佳配比,這意謂著只要廢玻璃砂達40%以上其配比之抗壓強度及吸水率可符合CNS382之標準,惟廢玻璃砂若為30%以下則研判因孔隙仍不夠緻密,導致吸水率部分未能符合標準。而焚化底渣再生粒料最高達40%至少能符合CNS磚品之規範要求。
    至模擬規劃再生綠建材之應用而言,除可以得到各方案的產品整體效益分析外,也可得知當焚化再生粒料應用於各產品取得綠建材標章之模擬下,以混凝土粒料(CLSM)的原料資源、廢棄物減量分別為500kg及廢棄物節省效益9,374元/公噸為最大,而隔熱混凝土用輕質粒料以減碳效果63.4kgCO2e為最大。另分析了目前推動焚化爐底渣再利用所遭遇到之問題,再以績效管理方式進行了「TWOS」及「指標 SMART 選擇矩陣」找出「替選方案」作為關鍵策略指標後,可綜合出提高焚化底渣再利用率方案為最有效推動底渣再利用之關鍵策略,包含建構循環產業鏈、擴大產品研發及應用範圍及盤點查核在地工程等方法。

    In this study, the incineration bottom ash is mainly used for regenerated low-density pervious concrete, controlled-low-strength-materials, lightweight aggregates and bricks, and the optimal proportions are studied by mixing, freshly mixed slurry and sintering respectively. And the feasibility analysis of resource utilization, in which the regenerate low-density pervious concrete after increase the water-cement ratio to 0.40, which can improve the situation of drying and forming and poor particle connection. The controlled low-strength-material is the most economical with the ratio of LC-C100. The most suitable proportion of lightweight aggregate is B40G40C20, which were capable of meeting the CNS 14779 and other relevant technical standards; the most suitable proportion of bricks is B40G40C20, which can complies with the CNS382 and other standards. On the other hand, the problem of incineration bottom ash reuse can be analyzed by simulating the environmental benefits of green building materials, and it can be obtained that the raw material resources, waste reduction and waste saving benefits are the best. In addition, the most effective key strategies to improve the recycling rate of incineration bottom ash are discussed based on the management research of policy performance indicators, which can further provide reference for relevant units to improve problems such as difficulty in recycling.

    摘 要 I ABSTRACT III 誌 謝 Ⅷ 目 錄 Ⅸ 表目錄 XIII 圖目錄 XVII 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2研究目的 2 1.3 研究流程 3 第二章 文獻回顧 6 2.1 南部焚化廠垃圾處理量及底渣產出量 6 2.2 焚化底渣收集來源及再利用規劃 10 2.2.1 底渣之物理性質 14 2.2.2 底渣之化學性質 17 2.3 國外底渣再利用情況 20 2.4 國內底渣再利用現況 31 2.5 效益分析及策略績效管理 42 第三章 試驗計畫與方法 46 3.1 試驗材料及基本性質分析 46 3.1.1試驗流程 48 3.1.2底渣處理廠處理流程 49 3.1.3南部某底渣再利用處理特性與基本性質分析 51 3.2 實驗材料及研究流程 54 3.2.1 物理性質分析 54 3.2.2 化學性質分析 58 3.2.3 環境性質分析 59 3.2.4 工程性質分析 61 第四章 焚化底渣再生粒料多元產品研究 73 4.1 再生粒料成分特性分析 73 4.2 低密度再生透水混凝土 85 4.2.1 體積法配比與研究流程 87 4.2.2 小結 94 4.3 控制性低強度回填材料 95 4.3.1配比設計與研究流程 95 4.3.2最適配比之CLSM工程性質分析 104 4.3.3小結 108 4.4輕質骨材 110 4.4.1配比設計與研究流程 110 4.4.2輕質骨材配比設計及燒結參數設定 112 4.4.3 最適配比之輕質骨材 113 4.4.4小結 118 4.5 燒結磚 119 4.5.1配比設計與研究流程 119 4.5.2第一階段配比分析 121 4.5.3第二階段配比分析 126 4.5.4小結 131 第五章 焚化底渣再生粒料效益分析及政策績效指標管理 132 5.1 焚化底渣再生綠建材環境效益分析 132 5.2推動底渣再利用之策略績效指標管理 142 第六章 結論與建議 152 6.1 焚化底渣多元產品資源化研究結論 152 6.1.1 低密度再生透水混凝土研究結論 152 6.1.2 控制性低強度回填材料研究結論 153 6.1.3 輕質骨材研究結論 153 6.1.4 燒結磚研究結論 154 6.1.5 焚化底渣多元用途及效益分析綜合結論 155 6.2 建議 156 參考文獻 158

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    下載圖示 校內:2024-07-12公開
    校外:2024-07-12公開
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