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系統識別號 U0002-1508200615484100
中文論文名稱 垃圾焚化飛灰水萃廢水處理之研究
英文論文名稱 Evaluation on the treatment process of wastewater from water extraction of MSWI fly ash
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 水資源及環境工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Water Resources and Environmental Engineering
學年度 94
學期 2
出版年 95
研究生中文姓名 何欣怡
研究生英文姓名 Hsin-Yi Ho
學號 692330169
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2006-06-05
論文頁數 90頁
口試委員 指導教授-高思懷
委員-曾迪華
委員-張芳淑
中文關鍵字 焚化飛灰  電聚法  水萃  重金屬  磷酸鹽  硫化物 
英文關鍵字 fly ash  electro-aggregation  water extraction  phosphoric acid  stabilization  heavy metals 
學科別分類 學科別應用科學環境工程
中文摘要 都市垃圾焚化飛灰中含有大量的氯鹽、重金屬及有機污染物質等,造成在處理上許多的問題。水萃是飛灰處理中大家所熟知的一種方法,能洗出干擾後續處理之有害污染物質。然而水萃廢水之成分複雜,含有重金屬、高濃度鹽類,難以利用傳統方法將其妥善處理電聚法是一項新穎的水處理技術,已經應用於許多不同種類廢水的處理,其能在不受高濃度氯鹽的影響下將污染物去除。另外利用水萃配合磷酸鹽穩定處理為眾所熟知的可行方法,能洗出干擾後續處理的氯鹽,並可將重金屬穩定於殘灰中,降低環境污染。研究目的在於瞭解電聚法應用於處理都市垃圾焚化飛灰水萃廢水之可行性探討並與傳統處理方式進行比較,及處理廢水後產生的污泥穩定化探討。
此研究主要是在降低廢水中之重金屬,經由飛灰水萃產生廢液進入電聚系統進行處理,針對液固比、pH、作電壓及停留時間來探討各操作參數對重金屬去除效率之關聯,以找出最佳操作條件。
實驗指出最佳之操作條件為pH 9、停留時間40秒。結果顯示操作電壓在處理過程中為一重要因子,且會隨導電度增加,最佳操作電壓隨之下降,於液固比5時選擇2模式(上“-” 下“+”),各種污染物之去除效率分別為SS 85%、Cu 97%、Pb 98~100%、Zn 100%及Cd 100%。與傳統處理法比較在化學混凝法的對照實驗中發現,水萃廢液在L/S 5時,其氯化鐵的最佳加藥量300 mg/L時,才可達到放流水標準。磷酸鹽穩定之部分,在操作電壓100、75 V,停留時間40 sec時,廢液經電聚系統處理後,115和220 mg/LNaH2PO4其鉛去除率分別為可達95、100%、和99、100%,污泥中的重金屬也無再溶出。硫化物穩定之部分,污泥中重金屬幾乎會再溶出無法達穩定之效果。
英文摘要 Municipal solid waste incinerator (MSWI) fly ash contains a lot of chloride, heavy metals and organic pollutants, et al., many problems has raised in the procedure of treatment and recovery. Water extraction is a well-known process for the ashes pre-treatment, which washes out the harmful pollutants in the residues. Nevertheless, elements in extracted wastewater are complex; it contains heavy metals, COD, and high concentration of chloride, which is difficult to be treated by the conventional methods. Electro-aggregation is a novel process, which has been studied in many wastewater treatment processes. It has the ability to remove these pollutants and not interfered by the high concentration chloride. This study explored the feasibility of application on the treatment of MSWI fly ash extraction wastewater and compare with conventional method, and assessed the stabilization ability of heavy metals in the sludge.This study was aimed to remove the heavy metals in the wastewater produced by the washing of fly ash, and adopted an electro-aggregation system for treatment. Discussing of the relationship between the parameters of the operation voltage, hydraulic retention time (HRT), pH, liquid-to-solid ratio (L/S) extraction, different electrode connection mode. The chemical coagulation and flocculation experiments were executed as the comparison.The results showed that, optimum operating condition for electro-aggregation was pH 9, 40 sec HRT. The results indicate that the operation voltage is the majority, and the optimal voltage is decreasing with the increasing of the conductivity of raw water. The proper electrode connection mode for the L/S 5 extraction wastewater is mode A. The removal efficiency of SS, Cu, Pb and Zn were around 85%, 97%, 97%, 98~100% and 100%, respectively. The comparison with coagulation and flocculation, FeCl3 dosage up to 700 mg/L could meet the effluent standards. 220 mg/L of NaH2PO4 dosing before entering the electro-aggregation, 100% Pb could be removed under 100 V, 40 sec HRT, and the heavy metals in the sludge could be stabilize safely. Nevertheless, sulfide dosing didn’t satisfy the stabilization ability for the sludge.
論文目次 目錄
摘要
目錄.............................................................................................................Ι
表目錄.......................................................................................................V
圖目錄..................................................................................................... Ⅷ
第一章、緒論
1-1 研究緣起…………………………………………………………1
1-2 研究目的及內容…………………………………………………2
第二章、文獻回顧
2-1 焚化飛灰之特性與來源……………………………………………3
2-1-1 焚化飛灰之特性…………………………………………….3
2-1-2 焚化飛灰之來源…………………………………………….4
2-2 焚化飛灰之物化特性……………………………………………..6
2-2-1 飛灰之物理性質…………………………………………….6
2-2-2 飛灰之化學特性…………………………………………….7
2-3 焚化飛灰中重金屬組成特性與溶出特性………………………..8
2-3-1 飛灰中重金屬組成特性…………………………………….8
2-3-2 飛灰中重金屬溶出特性…………………………………...10
2-4 焚化飛灰水萃處理之相關研究……………………………….….12
2-5 重金屬穩定化處理技術之回顧…………………………………..13
2-6 含重金屬廢水之處理方法探討……………………………..…..18
2-7 電聚法……………………………………………………………22
2-7-1 電聚法之原理………………………………………………22
2-7-2 電聚法之影響因子………………………………………...26
2-8 電聚法之應用與實例………………………………………........28
第三章、實驗設計與分析方法
3-1 實驗材料…………………………………………..........................31
3-2 實驗藥品………………………………………....………………..32
3-3 實驗設備與分析設備…………………………………………......33
3-3-1 實驗設備………………………………………...................33
3-3-2 實驗分析儀器………………………………………...........34
3-4 實驗流程………………………....................................................35
3-5 實驗方法………………………………………............................37
3-5-1 飛灰之基本性質檢測項目、方法…………………………37
3-5-2 水萃前處理操作條件決定之實驗………………………...38
3-5-3 以不同硫化物、磷酸鹽濃度穩定重金屬之探討…………39
3-5-4 電聚法處理水萃液之試驗………………………………...40
3-5-5 混凝試驗對重金屬去除能力之探討……………………...42
第四章、結果與討論
4-1 飛灰基本特性分析……………………………………………....44
4-1-1 飛灰物理特性分析…………………….…………………44
4-1-2 飛灰化學特性分析………………………………............46
4-2 水萃條件對飛灰之影響…………………………………………52
4-2-1 水萃前處理操作條件探討…….…………………………..53
4-2-2 多段水萃條件對飛灰之影響……………………………...53
4-3 化學沉降法對飛灰水萃廢水中重金屬去除能力之探討………57
4-3-1 不同PH 值水萃液重金屬之去除…………………………57
4-3-2 不同PH 值水萃液處理產生污泥之溶出試驗……………59
4-4 電聚法對飛灰水萃廢水中重金屬去除能力之探討……………..59
4-4-1 PH 值對電聚法去除重金屬之影響……………………...60
4-4-2 水力停留時間對電聚法去除重金屬之影響……………...74
4-4-3 以硫化物、磷酸鹽濃度穩定重金屬之探討………………75
4-5 化學混凝對飛灰水萃廢水中重金屬去除能力之探討…………79
4-5-1 鐵鹽混凝試驗………………………………………...........79
4-5-2 混凝後污泥穩定試驗……………………………………...84
4-6 綜合比較………………………………………............................85
第五章、結論與建議
5-1 結論………………………………………................................86
5-2 建議………………………………………................................87
參考文獻……………………………………………………………….88

表目錄
表2-1 焚化來源及特性表......................................................................... 5
表2-2 國內外焚化飛灰元素分析結果................................................... 7
表2-3 國內外飛灰中重金屬含量........................................................... 9
表2-4 台灣都市垃圾焚化飛灰之溶出特性(TCLP)…………………. 12
表2-5 硫化物沈澱試劑......................................................................... 14
表2-6 近年來電聚法所進行之相關研究............................................. 15
表2-7 比較不同穩定之化學機制與優缺點......................................... 17
表2-8 近年來電聚法所進行之相關研究............................................. 28
表4-1 反應灰物理性質.......................................................................... 44
表4-2 飛灰物理性質............................................................................. 44
表4-3 飛灰主要組成元素分析............................................................. 48
表4-4 飛灰之重金屬含量..................................................................... 48
表4-5 應灰主要組成元素分析............................................................. 49
表4-6 反應灰之重金屬含量................................................................. 49
表4-7 反應灰毒性溶出程序................................................................. 52
表4-8 飛灰毒性特性溶出程序............................................................. 52
表4-9 水萃廢液以pH 調整重金屬含量分析...................................... 58
表4-10 污泥經TCLP 溶出試驗重金屬濃度分析................................ 59
表4-11 污泥經TCLP溶出試驗重金屬濃度分析................................. 59
表4-12 未調整pH值EPN操作條件..................................................... 61
表4-13 未調pH 水力停留時間 60sec EPN 處理後重金屬元素析............................ 63
表4-14 未調pH 水力停留時間 40sec EPN 處理後重金屬元素分析............................ 64
表4-15 前調pH 9 EPN 操作條件............................ 65
表4-16 前調pH 9 水力停留時間 60sec EPN 處理後重金屬元素分析............................ 67
表4-17 前調pH 9 水力停留時間 40sec EPN 處理後重金屬元素分析............................68
表4-18 後調pH 9 EPN 操作條件.......................................................... 69
表 4-19 經EPN 處理,後調pH 9 水利停留時間60sec 放流水重金屬測定............................71
表 4-20 經EPN 處理,後調pH 9 水利停留時間40sec 放流水重金屬測定............................72
表4-21 S-2 穩定污泥中重金屬操作條件................................. 76
表4-22 污泥經TCLP溶出試驗重金屬濃度分析................................. 76
表4-23 事業廢棄物毒性特性溶出程序(TCLP)溶出標準....... 76
表4-24 PO4-3 穩定污泥中重金屬操作條件............................ 77
表4-25 污泥經TCLP 溶出試驗重金屬濃度分析................................ 78
表4-26 混凝試驗後調pH 8.5 不同加藥量重金屬濃度分析............... 81
表4-27 混凝試驗後調pH 9 不同加藥量重金屬濃度分析.................. 82
表4-28 混凝試驗後調pH 10 不同加藥量重金屬濃度分析................. 83
表4-29 污泥經TCLP 溶出試驗重金屬濃度分析................................ 84
表4-30 污泥經TCLP溶出試驗重金屬濃度分析................................. 84
表4-31 為不同處理方法對污染物去除率比較................................... 85

圖目錄
圖2-1 電化學基本作用及應用領域圖................................................... 18
圖2-2 鐵隔板在電場中之電荷分佈示意圖......................................... 23
圖2-3 粒子偶極化示意圖....................................................................... 24
圖2-4 顆粒之聚合(自凝行為)示意圖.................................................... 25
圖2-5 膠羽碰撞成長圖.......................................................................... 25
圖2-6 電聚法影響的因子...................................................................... 26
圖3-1 某廠廢氣處理流程圖................................................................. 31
圖3-2 電聚浮除設備示意圖................................................................... 33
圖3-3 實驗流程圖................................................................................. 36
圖3-4 飛灰基本性質分析流程圖......................................................... 37
圖3-5 飛灰水萃之電聚浮除實驗流程圖............................................. 41
圖3-6 飛灰水萃之混凝實驗流程圖..................................................... 43
圖4-1 鍋爐灰粒徑分佈圖..................................................................... 45
圖4-2 反應灰粒徑分佈圖..................................................................... 46
圖4-3 鍋爐灰SEM圖............................................................................ 47
圖4-4 反應灰SEM圖............................................................................ 47
圖4-5 反應灰XRD晶相物種分析........................................................ 50
圖4-6 鍋爐灰XRD晶相物種分析........................................................ 51
圖4-7 飛灰多段(每段L/S=5)水萃後水萃廢液氯離子含量變化............................ 54
圖4-8 飛灰多段(每段L/S=5)水萃後水萃廢液pH 值變化.................54
圖4-9 飛灰多段(每段L/S=5)水萃後水萃廢液導電度變化...............55
圖4-10 飛灰多段(每段L/S=5)水萃後水萃廢液重金屬含量變化........... 56
圖4-11 不同pH 下水萃廢液Pb 的含量............................................... 57
圖 4-12 未調pH 水力停留時間60sec,EPN 處理後重金屬去除率............................ 62
圖 4-13 未調pH 水力停留時間40sec,EPN 處理後重金屬去除率............................62
圖 4-14 前調pH 9 水力停留時間60sec,EPN 處理後重金屬去除率............................66
圖 4-15 前調pH 9 水力停留時間40sec,EPN 處理後重金屬去除率............................. 66
圖 4-16 後調pH 9 水力停留時間60sec,EPN 處理後重金屬去除率............................ 70
圖 4-17 前調pH 9 水力停留時間40sec,EPN 處理後重金屬去除率............................70
圖4-18 金屬氫氧化物在不同pH 值之溶解度.................................... 73
圖4-19 後調pH 9,FeCl3 加藥量與重金屬離子去除濃度.................. 80
圖4-20 後調pH 9,FeCl3加藥量與重金屬離子去除............................ 80
參考文獻 參考文獻
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