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研究生: 邱子雯
Tzu-Wen Chiu
論文名稱: 自來水廠淨水污泥減量及資源化之探討
Study on Reduction and Resource Recovery of Water Treatment Sludge from Water Plant
指導教授: 張大鵬
Ta-Peng Chang
陳君弢
Chun-Tao Chen
口試委員: 黃立遠
Li-Yuan Huang
楊宗叡
Tzong-Ruey Yang
施正元
Jeng-Ywan Shih
陳君弢
Chun-Tao Chen
張大鵬
Ta-Peng Chang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年: 2022
畢業學年度: 110
語文別: 中文
論文頁數: 132
中文關鍵詞: 淨水污泥事業廢棄物處理再利用技術營建材料
外文關鍵詞: water purification sludge, business waste, treatment and reuse technology, construction materials
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隨著國家發展至成熟階段,民生必需之自來水管網亦遍布於城市中,使用水量升高,淨水過程產生之淨水污泥量也隨之增加,另外受氣候影響,短時強陣雨情況越來越頻,以及颱風來襲,導致高漲河水沖刷河床邊坡導致水流濁度增加,也會使污泥產量增加。我國每年產生之自來水廠淨水污泥餅量超過15萬公噸,淨水污泥源自河流或水庫,屬於潔淨無機物之事業廢棄物。
本研究彙整國內外自來水廠淨水污泥減量及再利用技術,配合我國淨水污泥特性、相應法規及政府政策等因素,將淨水污泥減量及資源化於「營建材料」上,以技術面、法規面及經濟面等面向進行綜合討論,評估污泥減量之對策及資源化技術之精進方案,研究過程中,除了對於將淨水污泥製作成紅磚、培養土或水泥生料等常用資源化應用方式作加以評估討論外,著重於探討如何對淨水污泥進行先行降低含水率之處理對策及提升取代量之使用方式進而評估具有潛力之淨水污泥資源化方式及擴大應用範圍之可行性。
研究結果顯示,淨水污泥減量須考量原水濁度監控、加藥量淨水程序及減少污泥量產生等影響項目,採取下列四項策略:(1)降低原水濁度;(2) 增加沉砂池滯留時間;(3) 沉砂池改良;(4)低濁度採用直接過濾,減少混凝劑添加。經由問卷調查後彙整之意見表示,以第一項降低原水濁度之方式及第二項增加沉砂池滯留時間為主要策略,尤其於颱風天或平時短時強陣雨造成之高濁度水源,宜增加沉砂池滯留時間並以繞流方式引進原水池內,藉此減低高濁度原水造成之污泥增加量;擴展淨水污泥資源化策略分為三項,(1)污泥堆置場內規劃污泥風乾區以及採購烘乾機,減低淨水污泥含水率,減少污泥餅總重量及外送運輸費用;(2)提升淨水污泥製成紅磚配比取代量;(3)加強將淨水污泥研製成控制性低強度材料(CLSM)、輕質粒料原料、陶瓷原料及無機聚合物等四項高潛能資源化材料之研究與應用,希冀藉提升淨水污泥減量及資源化運用模式,達成自來水廠淨水污泥綠色再利用之永續目標。


As the country develops to a mature stage, the water pipe network for people's necessities spreads all over the city. The number of used water increases and so is the amount of sludge produced by the water purification process. In addition, affected by the climate, short-term heavy rain showers were becoming more frequent. Typhoons, cause the high-rise river water to scour the river bedside slope, increasing the turbidity of the water flow and the amount of sludge production. The amount of water purification sludge cake produced in my country exceeds 150,000 metric tons every year, the sludge originates from rivers or reservoirs and is a business waste of clean inorganic substances.
This research integrates domestic and foreign water purification sludge reduction and reuse technologies, in line with my country's water purification sludge characteristics, corresponding regulations, and government policies to reduce and recycle water purification sludge into "construction materials" to achieve comprehensive discussions on technical, regulatory, and economic aspects, etc. to evaluate countermeasures for sludge reduction and improvement plans for recycling technology. During the research process, in addition to evaluating and discussing common resource utilization methods such as making water purification sludge into red bricks, culture soil, or cement raw meal, it focuses on the countermeasures of how to reduce the moisture in water purification sludge and how to increase the amount of substitution in advance, then evaluate the potential water purification and sludge recycling methods and the feasibility of expanding the scope of application.
The research results show that the reduction of sludge in water purification needs to consider three impact items, raw water turbidity monitoring, water purification procedures with dosing amount, and sludge reduction, and the following four strategies were adopted: (1) reduce the turbidity of raw water (2) increase the residence time in debris trap (3) reduce the addition of coagulants (4) use direct filtration for low turbidity. The opinions compiled after the survey indicated that the first and the second method are the main strategies, especially on typhoon days or high-turbidity water sources caused by short-term strong showers in normal times. It is appropriate to increase the residence time in the debris trap and introduce it into the raw water tank in a bypass mode, thereby reducing the increase of sludge caused by the high-turbidity raw water. There are three strategies for expanding the utilization of purified water sludge: (1) Plan the sludge air-drying area in the sludge storage site and purchase a dryer to reduce the moisture of the purified water sludge, cut down the total weight of the sludge cake and the delivery cost. (2) Increase the proportion and replacement of red bricks made from water purification sludge. (3) Strengthen the research and application of water purification sludge into four high-potential resource materials, controlled low-strength material (CLSM), lightweight aggregate raw material, ceramic raw material, and Geopolymer. It is hoped that by improving the water purification sludge reduction and resource utilization mode, the sustainable goal of green reuse of water purification sludge in the waterworks will be achieved.

摘要 i Abstract iii 誌謝 v 目錄 vi 表目錄 ix 圖目錄 xi 第一章 緒論 1 1.1 研究緣起 1 1.2 研究目的 2 1.3 研究方法及流程 2 1.4 研究範圍及限制 3 第二章 文獻回顧 5 2.1 淨水污泥概況 5 2.1.1 淨水污泥產量 5 2.1.2 淨水污泥特性 7 2.1.3 國內與國外淨水污泥處置現況 9 2.2 日本與國內淨水污泥資源化之應用方式 11 2.2.1 日本淨水污泥資源化之應用方式 11 2.2.2 國內淨水污泥資源化之應用方式 13 2.3 與淨水污泥相似之水庫淤泥及黏土材料介紹 20 2.3.1 水庫淤泥之特性及資源化方式 20 2.3.2 黏土之特性及應用項目 21 2.4 淨水污泥資源化之相關國家標準規範 22 2.4.1 資源化相關法規 24 2.4.2 資源化產品之施工與品質相關規範 25 第三章 淨水污泥產量與資源化現況分析 39 3.1 北水處淨水操作與污泥餅之產製過程 39 3.1.1 淨水操作流程 40 3.1.2 污泥餅之產製過程 40 3.1.3 淨水污泥之脫水方式種類 41 3.2 淨水污泥產量之探討 43 3.2.1 原水濁度與混凝劑加藥量關係 43 3.2.2 淨水污泥之產量 43 3.3 北水處淨水污泥物化性質調查 44 3.3.1 物理特性試驗方法及結果 45 3.3.2 化學特性試驗方法及結果 47 3.4 淨水污泥資源化之技術分析 48 3.4.1 以淨水污泥原料探討資源化影響 48 3.4.2 以產製過程分析污泥資源化影響 53 3.4.3 污泥資源化影響產品性質之探討 56 3.5 淨水污泥資源化成效分析 58 3.6 淨水污泥資源化擴大應用範圍之探討 58 第四章 淨水污泥減量與資源化精進之對策 77 4.1 淨水污泥餅減量之分析及對策 77 4.2 淨水污泥資源化影響因子之綜合評估及建議 80 4.2.1 資源化技術精進對策 80 4.2.2 資源化法規面評析 81 4.2.3 資源化經濟效益評析 82 4.3 淨水污泥較佳資源化方式評估 83 4.4 問卷調查法 84 4.4.1 問卷調查法之目的 84 4.4.2 問卷調查之設計 85 4.5 問卷調查之分析方法 87 第五章 問卷調查法結果與討論 91 5.1 問卷受訪者基本資料說明 91 5.2 問卷調查統計結果與分析 91 第六章 結論與建議 109 6.1 結論 109 6.2 建議 110 參考文獻 111 附錄A 名詞對照表 114 附錄B 「自來水廠淨水污泥減量及再利用之探討」意見調查問卷 115

(中文文獻依作者姓氏或機關名稱第一字筆劃排序,英文文獻依字母排序。)
中文文獻
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