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研究生: 游承叡
You, Cheng-Ruei
論文名稱: 結合工業污泥灰渣與水庫淤泥燒製輕質骨材之研究
Procedure of Sintered Lightweight Aggregates from Industrial Sludge Ash and Reservoir Sediments
指導教授: 陳昭旭
Chen, Chao-Shi
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 資源工程學系
Department of Resources Engineering
論文出版年: 2024
畢業學年度: 112
語文別: 中文
論文頁數: 184
中文關鍵詞: 工業污泥灰渣水庫淤泥廢玻璃燒結輕質骨材資源化
外文關鍵詞: sintered lightweight aggregates, sludge ash, reservoir sediments, waste glass, resource utilization
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  • 隨著全球科技和文明不斷進步,雖然帶來了便利,但同時也導致廢棄物產量日益增加,如今環保理念抬頭,零廢棄逐漸成為解決廢棄物問題的理想目標。本研究探討結合工業污泥灰渣、水庫淤泥及廢玻璃等三種廢棄物,經高溫處理後燒結成人造輕質骨材之可行性,研究中以傳統瓦窯廠粘土作為對照組,並評估三種水庫淤泥是否能取代瓦窯廠粘土,作為燒製輕質骨材之黏結材料。
    本研究首先對原料進行基本特性試驗,並根據試驗結果,設計高溫爐參數及不同配比,實驗分成3個階段,Stage Ⅰ 探討純黏結材料燒結輕質骨材之可行性;Stage Ⅱ 分別以污泥灰渣20%+黏結材料50%+廢玻璃30% (配比1)和污泥灰渣30%+黏結材料40%+廢玻璃30% (配比2),進行雛粒造粒和燒結並探討污泥灰渣添加量對燒結輕質骨材性質的影響;Stage Ⅲ 分別以污泥灰渣20%+黏結材料40%+廢玻璃40% (配比3)和污泥灰渣30%+黏結材料30%+廢玻璃40% (配比4),進行雛粒造粒和燒結並探討提高廢玻璃添加量對燒結輕質骨材性質的影響。
    結果顯示,提高廢玻璃添加量能提升輕質骨材的緻密性和強度,並降低吸水率和燒失量。四個配比中的輕質骨材顆粒密度範圍介於0.96~1.40 g/cm3,皆符合一般輕質骨材之規範;在筒壓強度及吸水率方面,也均達到了相關規範要求,特別是配比3和配比4的效果最佳。此外,污泥灰渣添加量增加會提高燒失量,但也提供部分熱能,從而降低燒結輕骨材的能源消耗,提升燒製效率,且所有配比經燒結後的輕質骨材水溶性氯離子含量均大幅降低,顯示熱處理能有效去除原料中含氯之成分。

    With the swift advancement of global technology and culture, while it has ushered in ease and advancements, it has also led to a surge in waste production. Addressing the management of these wastes has become an urgent challenge we must confront. This study focuses on the procedure of sintered lightweight aggregates from sludge ash and reservoir sediments, aiming to address this environmental challenge. The sintered lightweight aggregates are analyzed for loss of ignition, water absorption, density, cylindrical crushing strength, chloride ion concentration and pH to assess their suitability for engineering applications. Additionally, the influence of waste glass on the sintering process was investigated. Our goal is to minimize industrial waste and maximize resource utilization through the development of these lightweight aggregates.
    The results show that increasing the amount of waste glass can improve the density and strength of the lightweight aggregates and reduce the water absorption and loss of ignition. The density of the lightweight aggregates in all mixture proportion ranged from 0.96 to 1.40 g/cm3, which all met the standard of general lightweight aggregates. In terms of cylindrical crushing strength and water absorption, all of them also meet the requirements of relevant specifications.

    摘 要 I SUMMARY II 致 謝 IX 目 錄 X 表目錄 XIII 圖目錄 XVI 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 研究內容及流程 4 第二章 文獻回顧 7 2.1 污泥 7 2.1.1 污泥來源與種類 7 2.1.2 污泥前處理 9 2.1.3 污泥中間處理-熱處理 10 2.1.4 污泥最終處置-污泥再利用 13 2.2 水庫淤泥 16 2.2.1水庫淤泥基本介紹 16 2.2.2 水庫淤泥清淤處置方式 16 2.2.3 水庫淤泥再利用方式 19 2.3 廢玻璃 25 2.3.1 廢玻璃介紹 25 2.3.2 廢玻璃再利用方式 27 2.4 輕質骨材 29 2.4.1輕質骨材介紹 29 2.4.2 天然輕質骨材 32 2.4.3 人造輕質骨材 33 2.4.4 人造輕質骨材再利用方式 34 2.5 燒製輕質骨材技術 35 2.5.1 燒結機制 36 2.5.2 發泡機制 40 2.6 輕質骨材物化試驗項目及規範 42 第三章 實驗材料與方法 45 3.1 實驗流程 45 3.2 實驗材料及設備 51 3.3 實驗方法及儀器 65 3.3.1 物理特性分析 65 3.3.2 化學特性分析 72 3.4 實驗儀器校正 77 3.5 雛粒製作及燒製方法 83 3.6 輕質骨材基本性質分析 86 第四章 結果與討論 94 4.1 實驗材料之基本特性分析 94 4.1.1 物理特性分析結果 94 4.1.2 化學特性分析結果 104 4.2 燒結參數設定 112 4.3 不同黏結材料-燒結輕質骨材性質分析 114 4.3.1 外觀 116 4.3.2 燒失量、吸水率及顆粒密度 117 4.3.3 筒壓強度(Cylindrical Crushing Strength, CCS) 120 4.4 污泥灰渣添加量-燒結輕質骨材性質分析 122 4.4.1 外觀 124 4.4.2 燒失量、吸水率及顆粒密度 127 4.4.3 筒壓強度(Cylindrical Crushing Strength, CCS) 131 4.4.4 水溶性氯離子含量及pH值 133 4.5 提高廢玻璃添加量-燒結輕質骨材性質分析 134 4.5.1 外觀 136 4.5.2 燒失量、吸水率及顆粒密度 139 4.5.3 筒壓強度(Cylindrical Crushing Strength, CCS) 143 4.5.4 水溶性氯離子含量及pH值 145 4.6 燒結輕質骨材吸水率及筒壓強度之關聯性 148 第五章 結論與建議 152 5.1 結論 152 5.2 建議 155 參考文獻 156

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