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condensation and unconfined compression properties

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Academic year: 2022

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(1)

Regression analysis sludge-lime of

condensation and unconfined compression properties

E09804010

100 7

(2)

摘要

於地狹人稠之臺灣,下水道污泥之資源化技術開發甚具急迫性。為此,本研 究蒐集污泥-石灰之凝結試驗及無圍壓縮試驗結果,觀察污泥初始含水率w 及污o 泥-石灰之含水率 w、氣乾時間 t、石灰含量L 、無圍壓縮強度c q 、割線模數u

E

50、 針入量δ 等之性質,並迴歸分析此等參數間之經驗公式。 p

研究發現(1)若定義污泥-石灰初期水化反應之含水率減少量符號為Δwrac, 則得Δwrac =0.654⋅Lc之經驗公式;(2)鹼性安定法之w 以 73%為宜、o L 上限值c 以 12%為宜;(3)污泥-石灰之q 及u

E

50隨著δ 變小而增大,p w 及o L 對(c δ -p q )u 及(δ -p q )關係之影響性小;u (4)污泥-石灰之δ 與p q 及u

E

50間之經驗公式為 乘羃型,相關係數R2大於 0.74。

關鍵詞:污泥-石灰、凝結性質、無圍壓縮強度、經驗公式。

(3)

Abstract

In Taiwan, to development resources and technology of sewage sludge is very urgent. Therefore, this study collects the data on the sludge-lime condensation test and unconfined compression strength test. The initial moisture content rate w of sewage o sludge, moisture content rate w , air-dried time t , lime content L , unconfined c compression strength q , secant modulusu

E

50 and penetration of Vincat needle δ p of sludge-lime are observed. Those parameters are analyzed by regression method and their empirical formulas are obtained.

Study found(1)the initial hydration moisture content rate of sewage sludge is defined as Δwrac, then get experience formula of Δwrac =0.654⋅Lc; (2)For Alkaline stabilized method on sludge, the w =73% is appropriate and the appropriateo upper limit of L is 12%;c (3)The values of q and u

E

50 increase along with smaller δ ; (4) the influence of p w ando Lc on the relationships of (δ -p q ) and u

(δ -p

E

50) are small;(5)The empirical formulas of (δ -p q ) and (u δ -p

E

50) analyzed by regression methodare power-type regressions, and their correlation

coefficients are greater than 0.74。

Key words: Sewage sludge、Condensation、Unconfined compression strength、

Empirical formula。

(4)

致謝

首先誠摯的感謝指導教授楊朝平博士,悉心的教導以及給予課業與處事方面 的指導與關愛,並教導我許多寶貴的專業知識,使論文得以順利完成,師恩浩瀚 將永銘於心,僅在此致上最高敬意。

由衷感謝恩師論文發表審查期間承蒙聯合大學王承德教授及本校呂志宗教 授於百忙中撥冗指正及提供寶貴意見,使本論文錯誤與疏漏得以扶正以臻完善,

在此至上誠摯之謝意。亦承蒙吳淵洵教授與李煜舲教授於學識上之教導及協助,

使本論文錯誤與疏漏得以扶正以臻完善,在此至上誠摯之謝意。

而在論文撰寫過程中,感謝仁傑、育榮及廷恩等同學在課業上相互支持與鼓 勵;學長慶源、明宏、憲忠、姿潔及元禹也提供許多珍貴經驗與意見,祝福你們 也能順利求得學位,亦在此一併致謝。

最後僅以本論文獻予最親愛的家人,感謝父母親的教育之恩,您們賜予的無 限關愛與包容,讓我無後顧之憂圓滿的完成求學夢想,以及女友及他的家人在背 後的默默支持更是我前進的動力,如果沒有妳們的體諒及包容,相信這兩年的生 活將是很不一樣的光景,還有就是工作上的夥伴們,謝謝你們這些日子以來的包 容和縱容。最後在此致上我最深的謝意,給所有曾經給予我幫助及鼓勵的人,於 不及備載之好友們也一併獻上千萬分感謝。

瑋鎮 謹誌 於新竹中華大學 2011.07

(5)

 

目 錄

摘要………I 英文摘要……… II 致謝 ……… III 目錄 ……… IV 圖目錄 ………VII 表目錄………X 符號表 ………XII

第一章 ………1

1.1 研究背景 ………1

1.2 研究動機 ………1

1.3 研究目的 ………3

1.4 研究方法 ………4

1.5 論文架構 ………5

第二章 文獻回顧………6

2.1 污泥處理 ………6

2.2 污泥於綠農地之資源化技術 ………7

2.3 污泥於建設工程之資源化技術………12

2.4 迪化污水處理廠之污泥產出及其污泥-石灰性質 ………17

2.4.1 污泥產出………17

2.4.2 污泥-石灰性質……… 20

第三章 迴歸與相關之分析方法……… 27

3.1 迴歸與相關之意義………27

3.2 迴歸分析模型………28

3.2.1 簡單直線迴歸………28

(6)

 

3.2.2 複迴歸………31

3.2.3 非直線型迴歸………32

3.3 大地工程領域之迴歸經驗關係式………34

第四章 污泥-石灰之凝結及無圍壓縮試驗數據 ………40

4.1 凝結試驗數據………40

4.2 無圍壓縮試驗之數據………53

第五章 凝結試驗結果分析 ………72

5.1 含水率變化………72

5.1.1 初期水化反應之含水率減少量………72

5.1.2 氣乾效應之含水率減少量………75

5.1.3 終凝狀態之含水率………78

5.1.4 氣乾時間與含水率關係………80

5.2 針入量與含水率關係………86

第六章 無圍壓縮試驗結果之迴歸分析……… 89

6.1 無圍壓縮之破壞面與(應力-應變)曲線特性……… 89

6.2 針入量與無圍壓縮強度關係 ……… 93

6.2.1 針入量與強度關係(

w

o =83%)………93

6.2.2 針入量與強度關係(

w

o =78%)………95

6.2.3 針入量與強度關係(

w

o =73%)………97

6.2.4 針入量與強度關係(

w

o =68%)………99

6.3 針入量與割線模數關係 ………102

6.3.1 針入量與割線模數關係(

w

o =83%) ………102

6.3.2 針入量與割線模數關係(

w

o =78%) ………104

(7)

 

6.3.3 針入量與割線模數關係(

w

o =73%) ………106

6.3.4 針入量與割線模數關係(

w

o =68%) ………108

第七章 結論與建議………112

參考文獻………114

(8)

 

圖目錄

圖 1.1 土方構造物之邊坡沃土區示意………2

圖 1.2 迪化污水處理廠出廠污泥之微觀相片………2

圖 1.3 研究項目與流程圖………4

圖 2.1 污泥於綠農地之資源化用途………8

圖 2.2 堆肥的物質轉化過程 ………10

圖 2 . 3 污 泥 於 建 設 工 程 之 資 源 化 技 術 與 用 途 … … … … 圖 2.4 土壤穩定方法選擇流程 ………16

圖 2.5 迪化污水處理廠之污水處理流程 ………17

圖 2.6 迪化污水處理廠之污泥產出流程 ………18

圖 2.7 污泥-石灰之pHL 關係(c L =0%~24%) ………20 c 圖 2.8 污泥-石灰之pHL 關係(c L =0%~9%)………21 c 圖 2.9 圓錐試體之(t -w δp)曲線(w =83%) ………26 o 圖 3.1 相關係數 r 所表現相關的方向與程度意義………31

圖 4.1 試體之維卡針試驗情形 ……… 41

圖 4.2 對試體施行無圍壓縮試驗之情形 ……… 54

圖 4.3 試體製作及氣乾凝結情形 ……… 55

圖 5.1 試體之(Lcwrac)曲線(wo=83%)……… 74

圖 5.2 試體之(Lcwrac)曲線(wo=78%)……… 74

圖 5.3 試體之(Lcwrac)曲線(wo=73%)……… 75

圖 5.4 試體之(Lcwrac)曲線(wo=68%)……… 75

圖 5.5 試體之Lc與Δwdry關係(wo=83%)………77

圖 5.6 試體之Lc與Δwdry關係(wo=78%)………77

圖 5.7 試體之Lc與Δwdry關係(wo=73%)………77

(9)

 

圖 5.8 試體之Lc與Δwdry關係(wo=68%)………78

圖 5.9 試體之(Lc-wend)曲線(wo=83%)………79

圖 5.10 試體之(Lc-wend)曲線(wo=78%)………79

圖 5.11 試體之(Lc-wend)曲線(wo=73%)………79

圖 5.12 試體之(Lc-wend)曲線(wo=68%)………80

圖 5.13 四種wo污泥之(Lc-wend)曲線………80

圖 5.14 試體之( t - w )曲線(wo=83%)………81

圖 5.15 試體之( t - w )曲線(wo=78%)………81

圖 5.16 試體之( t - w )曲線(wo=73%)………82

圖 5.17 試體之( t - w )曲線(wo=68%)………82

圖 5.18 試體之( t - w )曲線(wo=83%、Lc=12%)………83

圖 5.19 試體之( t - w )曲線(wo=78%、Lc=12%)………83

圖 5.20 試體之( t - w )曲線(wo=73%、Lc=12%)………83

圖 5.21 試體之( t - w )曲線(wo=68%、Lc=12%)………84

圖 5.22 試體之Average(−mt)與wo關係………85

圖 5.23 試體之(δ - w )曲線(p wo=83%、Lc=12%)………86

圖 5.24 試體之(δ - w )曲線(p wo=78%、Lc=12%)………86

圖 5.25 試體之(δ - w )曲線(p wo=73%、Lc=12%)………87

圖 5.26 試體之(δ - w )曲線(p wo=68%、Lc=12%)………87 圖 6.1 試體之壓縮破壞面特徵(w =78%、o L =18%)………89 c 圖 6.2 無圍壓縮之(應力-應變)曲線(w =78%、o L =6%)………91 c 圖 6.3 無圍壓縮之(應力-應變)曲線(w =78%、o L =12%)………91 c 圖 6.4 無圍壓縮之(應力-應變)曲線(w =78%、o L =18%)………92 c 圖 6.5 無圍壓縮之(應力-應變)曲線(w =78%、o L =24%)………92 c

(10)

 

圖 6.6 試體之(δ -p q )曲線uwo=83%)………94

圖 6.7試體之(δ -p q )迴歸經驗公式uwo=83%)………95

圖 6.8 試體之(δp-qu)曲線(wo=78%)………96

圖 6.9試體之(δ -p q )迴歸經驗公式uwo=78%)………97

圖 6.10 試體之(δp-qu)曲線(wo=73%)………98

圖 6.11試體之(δ -p q )u 迴歸經驗公式(wo=73%)………99

圖 6.12 試體之(δp-qu)曲線(wo=68%)………100

圖 6.13試體之(δ -p q )迴歸經驗公式uwo=68%)………101

圖 6.14 四種wo試體之(δp-qu)迴歸經驗公式………102

圖 6.15 試體之(δ -p

E

50)曲線(w =83%)………103 o 圖 6.16 試體之(δ -p q )經驗公式(u w =83%)………104 o 圖 6.17 試體之(δ -p

E

50)曲線(w =78%)………105 o 圖 6.18 試體之(δ -p q )經驗公式(u w =78%)………106 o 圖 6.19 試體之(δ -p

E

50)曲線(w =73%)………107 o 圖 6.20 試體之(δ -p q )經驗公式(u w =73%)………108 o 圖 6.21 試體之(δ -p E50)曲線(w =68%)………109 o 圖 6.22 試體之(δ -p q )經驗公式(u w =68%)………110 o 圖 6.23 四種wo試體之(δ -p

E

50)曲線………111

(11)

 

表目錄

表 2.1 污泥應用於綠農地之技術比較 ………09

表 2.2 土壤重金屬污染管制標準 ………11

表 2.3 土壤污染監測基準 ………11

表 2.4 考慮用途與土壤種類之穩定方法 ………14

表 2.5 污泥-石灰之 值與石灰含量數據 ………20

表 2.6 迪化污水處理廠污泥之物理性質及其金屬含量 ……… 22 表 2.7 圓錐試體凝結試驗之針入量與浸水時間數據 (w =83%) ……… 25 o 表 4.1 凝結試驗之氣乾時間與含水率數據(w =83%)……… 43 o 表 4.2 凝結試驗之氣乾時間與含水率數據(w =78%) ………44 o 表 4.3 凝結試驗之氣乾時間與含水率數據(w =73%) ………45 o 表 4.4 凝結試驗之氣乾時間與含水率數據(w =68%) ………46 o 表 4.5 凝結試驗之含水率與針入量數據(w =83%) ………47 o 表 4.6 凝結試驗之含水率與針入量數據(w =78%) ………47 o 表 4.7 凝結試驗之含水率與針入量數據(w =73%) ………48 o 表 4.8 凝結試驗之含水率與針入量數據(w =68%) ………48 o 表 4.9 凝結試驗之針入量與氣乾時間數據(w =83%) ………49 o 表 4.10 凝結試驗之針入量與氣乾時間數據(w =78%)………50 o 表 4.11 凝結試驗之針入量與氣乾時間數據(w =73%)………51 o 表 4.12 凝結試驗之針入量與氣乾時間數據(w =68%)………52 o 表 4.13 無圍壓縮試驗結果(w =83%、o L =6%) ………56 c 表 4.14 無圍壓縮試驗結果(w =83%、o L =12%)………57 c 表 4.15 無圍壓縮試驗結果(w =83%、o L =18%)………58 c 表 4.16 無圍壓縮試驗結果(w =83%、o L =24%)………59 c 表 4.17 無圍壓縮試驗結果(w =78%、o L =6%)………60 c

(12)

 

表 4.18 無圍壓縮試驗結果(w =78%、o L =12%)………61 c 表 4.19 無圍壓縮試驗結果(w =78%、o L =18%)………62 c 表 4.20 無圍壓縮試驗結果(w =78%、o L =24%)………63 c 表 4.21 無圍壓縮試驗結果(w =73%、o L =6%)………64 c 表 4.22 無圍壓縮試驗結果(w =73%、o L =12%)………65 c 表 4.23 無圍壓縮試驗結果(w =73%、o L =18%)………66 c 表 4.24 無圍壓縮試驗結果(w =73%、o L =24%)………67 c 表 4.25 無圍壓縮試驗結果(w =68%、o L =6%)………68 c 表 4.26 無圍壓縮試驗結果(w =68%、o L =12%)………69 c 表 4.27 無圍壓縮試驗結果(w =68%、o L =18%)………70 c 表 4.28 無圍壓縮試驗結果(w =68%、o L =24%)………71 c

表 5.1 各試體之Δwrac值 ………72

表 5.2 各試體之Δwdry值 ………76

表 5.3 各試體之mt值 ………85

表 5.4 各試體之mδ值 ………88

(13)

 

符號表

符號 定義 符號 定義

δp 針入度 tend 終凝時間

w o 初始含水率 Δwrac 初期水化反應之含水率減少 量

L c 石灰含量 Δwdry 氣乾效應之含水率減少量

w 含水率 wend 終凝狀態之含水率

t 時間 R2 相關係數

q u 無圍壓縮強度 b 截距

E

50 割線模數 W 重量

γd 試體之乾單位重 H 高度

εf 破壞軸向應變 D 直徑

wr 含水比 V 體積

G s 比重 γ 單位重

t w 氣乾時間 γd 乾單位重

γ0 初始單位重 ε 軸向應變

t i 初凝時間 σ 軸向應力

tend 終凝時間 m t 污泥‐石灰之氣乾速率

(14)

1.1

60%

粘 2009

25.7

, sewage sludge

2009 粘

1.2

2006 粘

40%~60%

(Howard, 1996; Tay, et al., 2002)

(slope of embankment) , fertile zone

(15)

1.1

1.1

80%

1.2 粘

1.2 2009

(Franklin, et al., 1973)

(16)

1.3

(2009)

- - , sewage sludge- lime

w ( Initial moisture content rate) o - L (Lime c content) w( moisture content rate) t (Air-dried time)

60mm 70mm 40mm 136cm3

- ASTM C191

δp(Penetration of Vincat Needle) 36

(wo=68~83%) Lc=0%~24%

wo Lc

wo Lc t

w δp

(2010) (2009) -

w δp wo Lc ( t -δp)

( t -w) wo Lc t (

35mm 70mm 67cm3)

- (wo=68~83%)

Lc=0%~24% δp

q ,Unconfined compression strengthu

E

50, Secant modulus

(2010) wo Lc 1 ( t -w)

( t -δp) (wp) 2 ( t -δp) δp-qu

δp-

E

50 δp-γd γd

(17)

(2009)

(2010) wo Lc -

δp

wo Lc t w γd qu

E

50

1.4

(2009) (2010)

wo Lc

- (

) wo

Lc t w δp γ qu

E

50 εf

1.3

粘 粘

粘 粘

(18)

1.5

-

(19)

粘粘 粘粘 粘粘

粘粘 粘粘粘粘

粘粘粘

44.7

33.3% 22%

2009

2002 2009

2.1

80%

20% C H N P 60%~80%

Si Ca Al Fe Mg

2007

-

Liu an d Ta y (2001 )

20 % 1 997

pH

10 52 12 hr

50 % 260~480 10 %

200 2

(Campb ell, 2 000 )

(20)

pH 2000

pH 2001

2005

20% 80% 50%

10%

83%

2001 粘

2.2

2.1

( 2002

2002) 1.

2. 600

3.

(21)

原料污泥狀態 加工處理 處理生成物 資源化用途

脫水污泥 脫水污泥

乾燥污泥 發酵污泥

肥料

肥料 土壤改良劑

加工

乾燥 肥料

發酵

乾燥‧ 化 化污泥 肥 加劑

土壤改良劑 用土壤

用土壤

原料污泥狀態 加工處理 處理生成物 資源化用途

脫水污泥 脫水污泥

乾燥污泥 發酵污泥

肥料

肥料 土壤改良劑

加工

乾燥 肥料

發酵

乾燥‧ 化 化污泥 肥 加劑

土壤改良劑 用土壤

用土壤

2.1 ( 2002)

粘 粘 2.1

( 2006) 粘

20~30粘%

50粘% 粘

(22)

2.1粘粘 (

2006)粘

粘 粘 粘 粘

粘 粘 粘 ( )粘

粘 粘 粘

2~3 粘

粘 粘 粘 粘

粘 粘

粘 粘

粘 粘

20~30粘% 粘 粘

30粘%

40粘

% 粘

粘 粘 粘

粘 粘 粘 粘

2.1 2.2

pH

2003)

(23)

粘 粘

CO

2

H

2

O NO

3

粘 粘 粘

粘 O

2

H

2

O粘

2.2 2003

(2000)

2001

Howard (1996)

Wong and Fang (2000) L =0%c 0.63% 1.0% 1.63%

(Sludge-sawdust mixture) 100 day

pH 1.0%

(24)

2.2 2.3 ( 2006)

2.2粘 粘

60mg /kg 20 mg /kg

(

5mg /kg) 20mg /kg

(

5mg /kg)

200 mg /kg

250mg /kg 2,000 mg /kg

(

500mg /kg) 400mg /kg

(

200mg /kg)

2,000 mg /kg (

600mg /kg)

2.3粘 粘

30mg /kg 10 mg /kg (

2mg /kg) 10mg /kg (

2.5mg /kg)

130 mg /kg

175 mg /kg 1,000 mg /kg (

300mg /kg) 220 mg /kg (

120mg /kg)

1000 mg /kg (

260mg /kg)

(25)

2.3

2.3

2002

(2002) CLSM

CLSM 30% 50%

1. 15cm

2. 4% 19% 24kN/ m3

3. CLSM 3.5 hr

4.

5.

(Camp bel l, 200 0 2 006

300~600 80%

850~1,050

(26)

1,400~2,400

2,0 00N.T.Dollar/ton

- (Sludge-lime) (Cation

exchange ) (flocculation) (Pozzolanic reaction) (Ronald et al.

1979)

原 料 污 泥 狀 態 加 工 處 理 處 理 生 成 物 資 源 化 用 途 脫 水 污 泥

燒 卻 灰

混 合 ‧ 乾 燥 乾 燥 ‧ 炭 化

炭 化 ‧ 活 化

乾 燥 污 泥 混 合 物 炭 化 污 泥

污 泥 活 性 碳

水 泥 原 料 融 雪 劑 水 泥 原 料 除 臭 劑 脫 水 輔 助 材

加 工 燒 卻 灰

材 料 材 料

水 泥 原 料

燒 成

燒 成 燒 成 物

水 性 燒 成 燒 成 物

加 工 材 料

原 料 污 泥 狀 態 加 工 處 理 處 理 生 成 物 資 源 化 用 途 脫 水 污 泥

燒 卻 灰

混 合 ‧ 乾 燥 乾 燥 ‧ 炭 化

炭 化 ‧ 活 化

乾 燥 污 泥 混 合 物 炭 化 污 泥

污 泥 活 性 碳

水 泥 原 料 融 雪 劑 水 泥 原 料 除 臭 劑 脫 水 輔 助 材

加 工 燒 卻 灰

材 料 材 料

水 泥 原 料

燒 成

燒 成 燒 成 物

水 性 燒 成 燒 成 物

加 工 材 料

2.3 ( 2001)

(27)

FHWA(1979) -

Ronald et al. (1979) -

粘粘粘粘 2.4 2.4

2.4 (Ronald et al., 1979)

Purpose Soil type Recommended stabilization

methods

Subgrade stabilization

Improved load carrying and stress distributing

characteristics

Coarse granular SA, SC, MB, C

Fine granular SA, SC, MB, C

Clays of low PI C, SC, CMS, LMS, SL

Clays of high PI SL, LMS

Reduce frost susceptibility Fine granular CMS, SA, SC, LF

Clays of low PI, CMS, SC, SL, CW, LMS

Waterproofing and improved runoff

Clays of low PI CMS, SA, CW, LMS, SL

Control of shrinkage and swell Clays of low PI CMS, SC, CW, C, LMS, SL

Clays of high PI SL

Reduce resiliency Elastic silts and clays SC, CMS

Base course stabilization

Improvement of substandard materials

Fine granular SC, SA, LF, MB

Clays of high PI SC, SL

Improved load carrying and Coarse granular SA, SC, MB, LF

(28)

stress distributing characteristics

Fine granular SC, SA, LF, MB

Reduction of pumping Fine granular SC, SA, LF, MB

Shoulder (unsurfaced)

Improved load carrying ability All soils SA, SC, MB, C

Improved durability All soils SA, SC, MB, C

Waterproofing and improved runoff

Plastic soils CMS, SL, CW, LMS

Control of shrinkage and swell Plastic soils SC, CMS

Dust palliative Fine granular CMS, CL, SA

Plastic soils CL, CMS, SL, LMS

Ditch lining Fine granular PSC, CS, SA

Plastic soils PSC, CS

Patching and reconstruction

Granular soils SC, SA, LF, MB

C compaction LMS lime modified soil CMS cement modified soil MB mechanical blending CL chlorides PSC plastic soil cement CS chemical solidifiers SA soil asphalt CW chemical waterproofers SC soil cement LF lime fly ash SL soil lime

(29)

Perform sieve analysis test

Perform atterberg limit test

<25%

pass No.200

>25%

pass No.200

PI<10

PI>10

PI<10

10<PI<30

PI>30

Add sufficient lime to reduce PI < 10 (subgrade) PI < 6 (base course)

Add sufficient lime to reduce PI < 30

Bituminous stabilization Lime stabilization Cement stabilization

Lime stabilization Bituminous stabilization for base courses PI < 6

(%pass No. 200) <72 Cement stabilization Lime stabilization Cement stabilization

Cement stabilization

Cement stabilization

2.4 (FHWA, 1979)

- (Soil-lime)

3%<L <10%c

20~30 % - (Sludge-lume)

-

(30)

2.4 - -- - 2.4.1

5 00, 000m /3 day 2.5

BOD5 48~7 6mg /l SS 5 5~ 96mg /l

2.5粘 粘

2008 粘

(31)

98

4,000粘m ~5,0003 m3 80粘m ~1003 m3 20粘m ~503 m3

4粘m ~53 m3 1m3

1/5m3 粘 粘 粘粘 2.汚

粘 粘

進水管 及流量計

細欄污柵

初級沉澱池

二級沉澱池

除沙設施 污泥濃縮

厭氧消化

污泥脫水 污泥

Sludge

浮渣濃縮

深槽階段 曝氣槽

浮渣

多目標用途 1. 焚化 2. 製磚 3. 水泥摻料 污泥

曝氣沉砂池

浮渣 污泥

2.汚粘 粘 粘

2008 粘

粘 粘

粘粘粘粘

粘 粘

粘粘粘粘 BOD( ) SS( ) BOD

(32)

SS

BOD 200mg /L SS 200~250mg /L

30 BOD 40 SS

粘 粘

粘粘粘粘 汚 ~8

粘 粘 粘

粘粘粘粘 2

90 BOD SS

粘 粘 粘粘

3 1/3

粘 粘

粘粘粘粘

3汚 Co 20

10

40 ~50 粘

粘 粘

粘粘粘粘

94 ~97 80

1/3~1/汚 95~138m3

1,775 / 200,000

100 Co 600 Co

5 2009

(33)

2.4.2 -- - -

2009 L [c ÷ ×100(%)]

- pH 2.5 pH =12.40 2.5

2.7 Lc=0% 3% 6% - pH 7.7 10.9 11.7 Lc≥9

- pH 12.0 Lc=0% 3% 6%

9% Lc=0 - pH 7.7 pH = f(Lc)

(2.1) R2=0.98 2.8 (2.1) Lc -

pH

7 . 7 217

. 1 083

.

0 ⋅ 2 + ⋅ +

= Lc Lc

pH (2.1)

2.5 - pH

Item

Lc(%)

0 3 6 9 12 15 18 21 24

pH 7.7 10.9 11.7 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0

The water content of dewatering sewage sludge: wo= 83%

The pH of lime = 12.4

粘粘 粘

0 2 4 6 8 10 12 14

0 5 10 15 20 25 30

pH values

Lime content (%)

2.7 - pH Lc Lc=0%~24%

(34)

y = -0.0833x2+ 1.2167x + 7.7 R² = 0.9837

0 2 4 6 8 10 12 14

0 2 4 6 8 10

pH values

Lime content (%)

2.8 - pH Lc L =0%~9%c

(2009) - Gs Lc Lc 0%

24% Gs 1.34 1.92 G =2.30s

t =0.5day

- 2.6

(Zn)=1,080~1,630 mg/l (Cu)=325~356mg/l (Cr)=218~235mg/l (Pb)=81.6~112.0mg/l (Ni)=69.2~85.2mg/l (As)=2.95~9.29mg/l (Hg)=2.37~3.35mg/l (Cd)=1.25~2.65 mg/l

(35)

2.6

( 2007)

Ag-Bag

1 2 3 1 2 3

pH 6.8 6.5 6.3 6.3 7.1 7.0 7.1 7.0

(%)

70.0 51.2 62.9 63.2 70.4 40.7 44.5 50.9

C/N 10.6 37.59 16.42 47.14 10.6 17.43 17.54 20.56 Zn

(mg/l)

1,080 573 465 458 1,630 783 762 752

Cu (mg/l)

356 299 258 253 325 312 348 342

Cr (mg/l)

218 141 140 134 235 226 235 240

Pb (mg/l)

81.6 95.0 74.5 70.8 112.0 90.5 94.1 96.0

Ni (mg/l)

85.2 92.3 73.4 74.3 97.7 69.2 74.7 72.9

As (mg/l)

2.95 4.49 5.57 4.29 6.43 9.29 10.5 8.81

Hg (mg/l)

3.35 3.31 3.25 3.09 4.30 2.37 2.27 2.41

Cd (mg/l)

2.65 2.91 2.31 2.20 3.23 1.25 1.47 1.43

12 <10 10 10 <10 <10

*

(2008) (2.2)~ (2.9)

Zn(OH)2 Cu(OH)2 Pb(OH)4 Cr(OH)3 Ni(OH)3 Cd(OH)2 Hg(OH)2 As(OH)3

Ca(OH)2

(36)

Ca(OH)2 + ZnO + H2O → Zn(OH)2 + Ca(OH)2 + heat (2.2)

Ca(OH)2 + CuO + H2O → Cu(OH)2 + Ca(OH)2 + heat (2.3)

2Ca(OH)2 + PbO2 + 2 H2O → Pb(OH)4 + 2 Ca(OH)2 + heat (2.4)

3Ca(OH)2 + Cr2O3 + 3 H2O → 2 Cr(OH)3 + 3 Ca(OH)2 + heat (2.5)

3Ca(OH)2 + Ni2O3 + 3 H2O → 2 Ni(OH)3 + 3 Ca(OH)2 + heat (2.6)

Ca(OH)2 + CdO + H2O → Cd(OH)2 + Ca(OH)2 + heat (2.7)

Ca(OH)2 + HgO + H2O → Hg(OH)2 + Ca(OH)2 + heat (2.8)

3 Ca(OH)2 + As2O3 + 3 H2O → 2 As(OH)3 + 3 Ca(OH)2 + heat (2.9)

-

wo Lc t (2009)

w =83.1% 78.1% 73.1%o 汚8.1 L =0%c

3% 9% 12% 15% 18% 21% 24% 3汚

1.

(37)

2.

3. wo Lc

4. Lc w =83.1%o 8.5 day ~

10.0 day wo=78.1% 7.0 day ~8.5 day wo=73.1% 5.0 day ~6.5 day wo=68.1% 2.5 day ~ 4.5 day

5. Lc=24% 39%

2.7 (2010) wo= 83% δp=0

9 Lc=0%~24% -

δp δp δp=40

Lc=0% tw= 1 day Lc=3% 6% tw=2 day

Lc>9% tw=7 day

2.9 Lc>9% - (twp) Lc

(twp) tw=3 day (twp)

Lc=18% 21% 24% Lc=9% 12%

15% δp tw tw=7 day

(twp)

(38)

2.7 (w =83%) o Item Penetration of Vincat Needle δp (mm)

Water soaked

time t w

( day )

Lc=0

%

Lc=3

%

Lc=6

%

Lc=9

%

Lc=1 2%

Lc=1 5%

Lc=1 8%

Lc=2 1%

Lc=2 4%

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 40 11 13 6 6 6 5 4 2

2 40 40 11 10 10 8 7 3

3 14 11 12 10 8 6

4 18 16 15 10 8 6

5 20 19 18 11 8 7

6 22 22 20 11 9 7

7 22 22 21 12 9 7

(39)

0 5 10 15 20 25 30 35 40

0 1 2 3 4 5 6 7

Water soaked time ( day )

Penetration of Vincat Needle ( mm )

Lc=9%

Lc=12%

Lc=15%

Lc=18%

Lc=21%

Lc=24%

Conical specimens

Wo= 83%

2.9 (t -w δp) (w =83%) o

(2009) (2010) -

qu

E

50 εf

(w =83%o 78% 73% 68%) L =6%c 12% 18% 24%

1. -

δp

2. δp=35

δp=30 20 δp=10 5

3. ( - )

4. δp qu

E

50

(40)

粘粘 粘粘 粘粘

粘粘 粘粘粘粘

(

3.1

(Analysis of regression)

(Analysis of correlation) 粘 2008

1. (Causation)

2. (Simple correlation)

3. (Multiple correlation)

4. (Linear correlation) X

Y

5. (Nonlinear correlation) X Y

Y X

6. (Positive correlation) X Y X Y

7. (Negative correlation) X Y X Y

(41)

8. (Functional relationship) X Y

+1 -1

9. (Zero relationship) X Y

0

10. (Statistical relationship) X Y

+1 -1 0

3.2 3.2.1

X

Y Y X Y X

Y f( xy )

) ( xy f

1. (3.1) f( xy ) V( XY )

2. f( xy ) E(Y Xi) (3.2) Y X

µ βo β1

3. f( xy ) Yi =Y Xi

(42)

4. εi =YiE(Y Xi) εi

0 ) ( i =

E ε V(εi)2

2 2

2

1) ( ) .... ( )

( )

(Y X =V Y X =V Y X = =σ Y X

V (3.1)

X Y

E X Y

E( )= ( )=µ =βo1 (3.2)

βo

β1

εi 1

2

Yi (3.3)

Yi =µ+εi (3.3)

(3.2) µ (3.3) (3.4)

i i i o

i X

Y =β +β +ε (3.4)

βo βi

bo b1 µ (3.5)

Yˆ =bo +b1X (3.5)

(43)

bo b1

o β1X β

µ = + Yˆ =bo +b1X

o β1X β µ = + )

( xy

f E(Y) f( xy ) E(Y)

X b b

Yˆ = o + 1 ε =Y −µ

Y Y e= − ˆ

bo b1

1.

(YYˆ)=

e=0

Y =

Yˆ

2.

(Y Yˆ)2 =

e2

3. (X,Y)

4.

Xe=0

5.

Yˆe=0

X Y

r r

3.1 X Y

(44)

3.1粘粘粘粘 r

( 2008 粘

3.2.2

Y X

X Y X1 X2 Xk

(3.6) (3.7)

ε β

β

β + + + +

= 1X1 2X2 ...

Y o (3.6)

(45)

Yˆ =bo +b X +b X +...+bkXk

2 2 1

1 粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘(3.7)

k Y

(3.8)

(Y Y)2 =

(YˆY)2 +

(YYˆ)2 (3.8)

SST =

(Y Y)2 SSR =

(YˆY)2 SSE =

(YYˆ)2 (3.9)

R2 R R2 X1 X2 Xk

Y

SST SSE SST

R2 = SSR =1− (3.9)

3.2.3

(3.7)

(3.10) 粘

k k

o b X b X b X

b

Yˆ = + + 2 +...+

2

1 粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘(3.10)

(46)

(3.10) X k X

k = (3.10)

(3.5)

(3.11)

X ob b

Yˆ = 1 粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘(3.11)

(3.12)

(3.12) (3.13)

ˆ b1

oX b

Y = 粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘(3.12)

X b b

Yˆ log o log

log = + 1 粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘粘(3.13)

(47)

3.3

M

3 . 3 66 . 1 ) /

log( + +

= A T d

M (Mccarthy, 1998) (3.14) A Horizontal component of the Rayleigh surface wave, for 20-second

period, in microns

T Period of seismic wave, in seconds d Epicenter distance, in degrees

E t

) ( 5 . 1 8 . 11

logEt = + M ergs (Mccarthy, 1998) (3.15)

a t ergs

E ( )=10

M a=11.8+1.5

1erg =1 dyne-cm of energy

Dr

5 . 0 2

' 50 )

53 1600 222

( 76 . 0 7 . 11

(%) F u

r N c

D = + + − σ − (Das, 1995) (3.16)

) log(

(%) σ'

c r

B q A

D = + (Das, 1995) (3.17) (Sands)

NF

σ'

cu

A , B

qc (Cone resistance, in MN/m2)

(48)

N

F

N N

C N = ⋅

10 '

log 1915 77 .

0 σ

N =

C (Liu and Evett, 1998) (3.18)

R c

r

c D

R =80+0.2 (Das, 1998) (3.19) (Granular soils)

k

2

5 15

. 3 sec) /

(mm D

k = (Mccarthy, 1998) (3.20) (sands)

D15 15% ( )

2 10

sec) 1

/

(cm m D

k = (Das, 1998) (3.21) (Fairly uniform sands)

m1(=1.0~1.5)

D10 10% ( )

1 ) ( sec) /

( 2

e m e cm

k

n

= +

e n m e

k(1 )] log log

log[ + = 2 + ⋅ (Das, 1998) (3.22) (Normally consolidated clays)

n m ,2 e

PI F

e

k 6.96 0.12 0.04 0.04

ln = + − + 2003 (3.23)

F 0.074mm

PI

(49)

h c

10

) 3

( e D

mm m hc

= ⋅ (Das, 1998) (3.24) (Sandy soils)

m (=10~503 mm2)

Es

N m

kN

Es( / 2)=766 (Das, 1995) (3.25)

u u

s kN m c c

E ( / 2)=750 ~1000 (Das, 1995) (3.26)

1 . 19 0 .

3 −

= v

s I

E 2004 (3.27)

q u

) ( log )

(

1 2 10 )

1 ( )

2

( t

a t k q

psi

qu t = ut + ⋅ w⋅ (FHWA, 1979) (3.28)

k =10 k =70

aw ) 2 (t

qu t2 t2>t1

) 1 (t

qu t1

PI F

e w

qu 3.53 0.01 0.13 0.008 0.01

ln = + − + − 2003 (3.29)

w

9 . 96 4 .

27 −

= v

u I

q 2004 (3.30)

(50)

Iv

C c

) 35 . 0 ( 054 .

0 −

= e

Cc (Mccarthy, 1998) (3.31)

) 10 (

009 .

0 −

= LL

Cc (Das, 1998) (3.32)

s

c LL G

C =0.2343 ⋅ (Das, 1998) (3.33)

38 . 2 2

.

1 1 )

( 141 . 0

s s

c G

G e

C = + (Das, 1998) (3.34) (Natural undisturbed clays)

LL Gs

F LL

e

Cc =0.50+0.02 +0.0006 −0.001 2003 (3.35)

Cs

s

s LL G

C =0.0463 ⋅ (Das, 1998) (3.36) (Natural undisturbed clays)

Tv

6 . 0

~

=0

U 2

4U Tv =π

(Das, 1998) (3.37)

6 .

>0

U Tv =1.781−0.933log(100−U%) (Das, 1998) (3.38) U

OCR

) ( 193 .

0 '

σF

OCR= N (Das, 1995) (3.39)

(51)

c u

c PI

c

u' =0.11+0.0037

σ (Das, 1998) (3.40)

'

σc

N z cu = qc −γ ⋅

(Abramson, et al., 2002) (3.41) γ

z

72 . 2 0

29 ) /

( F

u kN m N

c = (Das, 1995) (3.42)

φ

00054 2

. 0 3 . 0 1 . 27 )

(o = + NN

φ (Das, 1998) (3.43)

34 . 0 ' ]

) ( 3 . 20 2 . 12 [ tan

a F

p N φ σ

+

= (Das, 1998) (3.44)

pa

PI F

e

w 3.4 0.04 0.31 04

. 0 1 .

25 + + + −

φ = 2003 (3.45)

K o

sin '

1− φ

o =

K (Das, 1998) (3.46) (Coarse-grained soils)

φ'

) 1 (

5 . 5 ) sin 1 (

(min)

' + −

=

d d

Ko

γ

φ γ (Das, 1998) (3.47)

(Loose sands)

(52)

γd

(min)

γd

OCR K

Ko(ov) = o(nc) (Das, 1998) (3.48)

) (ov

Ko

) (nc

Ko

(%) 0065 . 0 18 . 0

tan Dr

K⋅ δ = + (Das, 1995) (3.49)

K

δ -

Ss

)2

1 ( 2 2

f f

s B

B N S q

= + (Liu and Evett, 1998) (3.50) q (tons/ ft2)

Bf ( ft )

Sgp

N B q inch

Sgp( )= f (Mccarthy, 1998) (3.51)

(53)

----

1.3

(2009) (2010) -

( )

wo Lc t w δp γ qu

E

50

εf -

4.1

(2009) - (Test for time of setting of

cement by Vicat needle) ASTM C191

The depth of Vicat needle Penetration into specimen, δp

1996 4.1

( 6cm 7cm 4cm

136cm3) -

w =83% 78% 73% 68%o L =0%c 3% 6% 9%

12% 15% 18% 21% 24% 36

(54)

4.1 ( 2009)

15min.

- -

t =0 36

γ0 1.13gf /cm3(11.08kN/ m3)

-

22 Co 51% 0.5 day δp

γ w δp=0mm δp

40mm δp δp=25mm

ti δp=0mm tend

γ0 11.08kN/ m3 γ

36

12.21kN/ m3 1.13kN/ m3 -

參考文獻

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