台灣地區近年來經濟發展迅速,科技也愈見發達,國民水準也相對的 提高,民生用水量因而急遽的增加,根據台灣省自來水公司94 年之統計,
自來水普及率高達89.9%,設計出水量 2 萬噸以上之淨水場共計 77 處,整 體而言,自來水年出水量約達45 億 7 仟多萬立方公尺[台灣省自來水公司,
94 年]。至於淨水場之污泥產量,主要受到原水濁度、色度、混凝劑與助 凝劑之種類及劑量、沉澱池之設計、過濾池之反冲洗操作等因素影響。淨 水污泥之產量亦將是未來有待進一步處理處置之環境議題。
目前淨水污泥大都是以衛生掩埋為主,然而台灣地區地狹人稠,可利 用土地面積有限,因此污泥的處理與處置問題更加的難以執行。此外,近 年來玻璃製品之使用與廢棄,致使廢玻璃產量與日俱增,每年廢玻璃產量 高達 50 萬公噸,如何妥善處理廢玻璃亦為當務之急的課題。另外,國內 每年產生稻米數量為 270 萬公噸,其中稻殼約佔了 48 萬公噸,一般農民 大都採取露天燃燒稻殻、棄置掩埋場及堆置於河邊任其腐敗的方式處理,
可能造成環境二次污染(許氏,2002)。因此,如何妥善對於淨水污泥、廢 玻璃及稻殼進行資源化利用之處理,變為一項推動資源永續利用之重要發 展方向。根據過去研究文獻結果可知,淨水污泥中之化學成分與粘土性質 相似,可部分取代磚窯業之黏土原料,為一可資利用之資源化材料;廢玻 璃中含有大量的SiO2和其他助熔劑成分,在燒結過程中可降低燒結溫度,
達到節省能源之目的;稻殼則因其為有機物,於燒結過程可使燒結試體形 成具有高孔隙度之特性。本研究嘗試利用廢玻璃與稻殼作為添加劑,與淨 水污泥共同燒結製成多孔性材料與磚材,並以材料特性及吸附試驗,進一 步評估其燒結材料之應用可行性。研究主要內容包括如下(如圖 1-1):
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1.研究材料之物化特性分析
針對淨水污泥、廢玻璃及稻殼等材料之基本性質分析,分析項目包括三 成分、pH 值、重金屬總量與毒性特性溶出試驗。試驗結果可作為後續試 驗內容的參考依據。
2.共同燒結製成磚材之材料特性分析
針對添加不同配比之廢玻璃及稻殼,於不同燒結溫度下所製成之燒結 體,進行以下試驗:燒失量、體積收縮率、吸水率、密度、抗壓強度、
SEM 微觀結構探討、重金屬總量分析。藉由試驗結果,探討最適合燒結 之溫度及添加配比。
3.共同燒結之不規則多孔性材料之特性分析
探討不同燒結條件下,粒徑在5mm~15mm 之不規則多孔性材料之洗淨濁 度、鹽酸可溶率試驗、視孔隙度、SEM 及比表面積…等材料性質,以評 估其應用可行性。
4.模擬單一及多重重金屬吸附試驗分析
利用前述之不規則多孔性材料作為吸附劑,分別進行單一金屬(Pb、Cd、
Cr、Cu、Zn)吸附及混合金屬競爭吸附試驗,試驗評估分析項目主要為重 金屬吸附去除效率。
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圖1-1 研究架構圖
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