| Abstract |
"本計畫因應行政院環境保護署鼓勵應回收廢棄物回收處理創新或研究發展的計畫，針對如何提升廢紙容器資源回收再利用比率，及評估回收處理時污染排放量，進行廢紙容器提升回收率及纖維得率的評估計畫。國內每年紙餐盒用量超過五十億個，約每年浪費75,000 ton之紙資源，然這些廢棄的紙餐具因需防油防水的性質，於抄造時添加濕強劑，並以PE聚合材淋膜形成特殊處理，於回收處理時散漿過程中不易離解，且廢水夾帶高量的BOD，增加造紙廠的處理成本。本計畫目為有效提高廢紙容器的回收量，必須設法提高纖維得率、解決廢水處理系統BOD負荷問題、通路等障礙，才能提高造紙廠處理的意願，擬結合大葉大學環工系及榮成紙業股份有限公司，共同針對提高纖維得率回收技術、廢水處理系統BOD負荷問題、通路檢討等障礙，進行全面性的技術開發及通路整合，期能建構廢容器再利用的供應鏈，有效提高廢紙容器的回收量，以減低環境負荷並提高資源再利用的目標。本計畫之目標為有效提高廢紙容器的回收量、解決廢水處理系統BOD負荷問題等，因此本計畫之研究方法，由大葉大學環工系與榮成公司共同執行，來完成本計畫目標。於實驗室級之實驗架構，主要以於實驗室操作回收處理廢紙餐具為主，工作重點為以蒐集相關的參考資料，利用文獻與處理場適用的操作變因進行實驗設計後，再將蒐集、處理好的樣品進行實驗，並以統計實驗設計進行數據分析，回饋改變實驗設計後再進行實驗，最終統合整理數據，做為模廠操作的參考建議值。於實驗室級實驗後以模廠實驗為計畫工作重點，利用實驗室級的散漿效率放大模廠實驗，不僅針對漿料的回收率進行推估，亦對散漿過程中的物化反應及生物反應進行效率及污染負荷指標的評估，此部分數據可做為未來實廠應用的參考。本計畫的各階段目標主要包含：實驗室級實驗(纖維得率提升)：因為廢紙容器高上膠、高濕強、淋膜PE等聚合材等特性，造成目前紙廠回收纖維得率約40%，且處理後常殘留許多纖維於淋膜的PE聚合材上，無法有效回收再利用，因此本計畫擬開發離解助劑及製漿程序參數最適化，來提高纖維得率從40%提高至70%以上。模廠級實驗及水質狀況推估(模廠級實驗及廢水處理系統負荷問題探討)：計畫進行模廠級實驗與利用實驗水樣品質推估水處理狀況，並將模廠級實驗之實驗結果優化後實際應用於實廠操作參考。於實廠操作中由合作廠商實際進行優化後條件操作，大葉大學協助整理操作條件並分析資料，因此本計畫針對模廠級實驗所分析之水質數據進行水質變化的推估，作為後續應用的參考。廢紙容器依據環保署『應回收廢容器回收清除處理補貼費率』2011年8月18日公告，定義為廢鋁箔包、氣密或液密包裝之紙容器(紙盒包)、其他紙容器及植物纖維容器(紙餐盒)等三大類。依據『廢物品及容器稽核認證回收量統計表』資料，2011年廢鋁箔包回收量9,389.4噸/年，廢紙容器9,612.8噸(廢紙盒包7,274.3噸/年，廢紙餐具2,338.5噸/年)。多年來紙餐盒回收率僅25%。目前國內進口原紙約1,000噸/月，其中60%使用於製造紙餐具，40%用於製造紙盒包等。綜合以上討論，為有效提高廢紙容器的回收量，必須設法提高纖維得率、解決廢水處理系統BOD負荷問題、通路等障礙，才能提高造紙廠處理的意願。本計畫擬結合大葉大學環工系及榮成紙業股份有限公司，共同針對提高纖維得率回收技術、廢水處理系統BOD負荷問題、通路檢討等障礙，進行全面性的技術開發及通路整合，期能建構廢容器再利用的供應鏈，有效提高廢紙容器的回收量，以減低環境負荷並提高資源再利用的目標。綜合以上討論，推估廢紙容器回收量低落的原因由於有：1) 不方便回收處理。2) 都市廢棄物處理成本計算方式無法反應回收效益。3) 使用者並無直接付費的感覺。4) 其餘環保行動的排擠。5) 廢紙容器難以處理。6) 二次污染高。7) 現行補貼費率誘因不足。實驗室級實驗部分，本計畫使用的樣品為一般販售的紙餐盒，在散漿前裁切大量的餐盒至1 ×1 in大小約10 kg，並混合均勻再取樣實驗，避免批次裁切造成誤差。參考文獻先以統計實驗設計的方法進行散漿實驗，針對散漿時候的加溫溫度、加溫時間及散漿時間等，三項變因做23實驗設計，了解變因對散漿效果的影響，欲蒐集的纖維長度為通過篩分孔徑14 mesh以下的纖維，14 mesh孔徑大約1.40 mm。以階層設計分析加溫溫度、加溫時間及散漿時間等三項變因的主效應及相互效應值，漿回收率受到加溫溫度及散漿時間的影響，不受加溫時間及各變因間的交互作用影響漿的回收率。以實驗設計所得到的數據顯示，在步驟一中使用較高耗能(加溫溫度高、散漿時間長)的散漿效果，可回收約3成的纖維，因此步驟二、三即以較低能耗的散漿過程進行設計。本實驗第二步驟改變散漿時的酸鹼度進行散漿，散漿時調整之pH分別為3、7、11，以加溫90℃後散漿30 min。在添加化學藥品後散漿纖維的回收率亦僅達到62%左右。生物酶的操作條件相較化學反應溫合，添加量大約為1~5%，操作溫度45~65℃，pH：6~8，反應時間較長需1~16 h，因此所設計的生物酶添加量為對漿料的10~15%，換算後即為生物酶濃度1.0~1.5%，操作溫度固定為50℃進行實驗。蒐集到生物酶有3種，利用生物酶A的漿回收率，配合添加15%生物酶的條件下，最高達63.35%。生物酶B的漿回收率，配合添加10%生物酶的條件下，最高達63.44%。生物酶C的漿回收率，配合添加15%生物酶的條件下，最高達57.55%。模廠級實驗依實驗室之實驗數據為基礎，規畫出最適宜散漿之操作條件進行散漿操作，設定的操作變因為漿濃1.0、2.0%，並以50、90℃煮漿1.0、2.0 h後以低濃水力式散漿機進行散漿15 min，散漿完成後將纖維以14 mesh過篩，計算纖維回收效率；並且分別取水樣以了解所添加的藥品對反應及廢水排放所可能造成的現象，水樣檢測SS、COD、BOD部分。實驗step 1為了解煮漿溫度(50、90℃)對煮將時間(1.0、2.0 h)漿料回收率的變化，在<14 mesh的狀況下(通過14 mesh)，煮漿90℃，2.0 h，可以達到漿料回收率約62%，在煮漿90℃，1.0 h條件下將回收率亦可達到55%，這是整個餐盒計算後的數據，但扣除餐盒上PE淋膜的重量後，煮漿90℃，2.0 h回收率可達到73%，煮漿90℃，1.0 h回收率亦可達到65%。Step 2為煮漿溫度(50、90℃)對散漿濃度(1.0、2.0%)漿料回收率的變化，在不同煮漿溫度下(50、90℃)，當漿料濃度為1.0%時，回收率達到55%，但當漿料濃度提高至2.0%時回收率亦為55%。Step 3為煮漿溫度(50、90℃)與漿料酸鹼度(4、7、11)對散漿效率的影響，當漿料濃度為1.0%時，配合添加藥劑的化學反應最高可使漿料回收率提高約66%，當pH = 4時，回收率為66%，當pH = 7時，回收率為55%，當pH = 11時，回收率為64%。而扣除PE膜的重量計算後，漿料的回收率分別可達78、64、75%，達到本計畫最初漿料回收率達70%之要求。Step 4為添加不同生物酶的影響，結果顯示漿料的回收率均約在27%左右未達良好的效果因此後續實驗仍以化學方式為主要的評估操作模式。本計畫設計以模廠的實驗數據為基礎，提供實廠散漿操作的建議，然合作廠商於計畫執行期間雖有回收處理鋁箔包，但廢餐盒回收量由於費率的調降與垃圾回收的政策，實無法收取足夠的廢餐盒進行處理，因此本計畫目前以合作廠商現有的散漿、回收流程進行討論，做為未來處理紙類產品的基礎，合作廠商當天的漿料配製為3.2%，散漿溫度約為50℃。水質分析的部分，本計畫以模廠級實驗的水質進行整理，針對SS、COD及BOD分析後與合作廠商現有的水質狀況比較。合作廠商目前的廢水量為每日處理6000噸，廢水性質為抄造每噸紙張約產生SS為2 kg，產生COD約30 kg，而合作廠商並無針對BOD進行分析；另一方面合作廠商所使用的漿料來源，使用利樂包最多為每日30個漿包，即漿料的使用約每日可摻配約6 ton的利樂包，每個漿包約220 kg。本計畫以未使用的餐盒計算漿濃1.0%的濃度以50℃煮漿1.0 h後，再利用低濃水力式散漿機散漿15 min，所檢測的水質狀況為基準，比較使用過後的餐盒散漿之模擬水質，分別於散漿前、後進行檢測。由於使用過的餐盒雖已初步清除廚餘的部分，但仍有許多食物殘紮，於50℃散漿前即已較未使用的餐盒散漿之懸浮固體高，且漿料解離效果較好的組別SS偏高，水質中SS經推估約每噸廢餐盒製漿會產生10~30 kg之SS，大於紙廠目前SS產生量。散漿後所產生的水樣COD值為油脂被餐盒吸收的狀況，因此造成散漿後的COD值偏高的現象，使吸附於餐盒中的油脂被散漿機打出，在漿濃2%的狀況下COD質可高達1373.3 mg/L，表示水樣中COD值與散漿效率趨勢相同。合作廠商於廢水處理之水樣並不針對BOD進行檢測，但由於生物酶的添加可能對於水樣中的BOD有所影響，因此本計畫仍將模廠級實驗後的散漿前後水樣進行BOD檢測，由各項數據顯示水樣中的BOD變化趨勢與COD相似。在散漿實驗方面，要提高紙餐盒散漿之回收率，加溫及散漿時間延長為最主要的影響因素，回收率可由29%提升到約50%。改變漿料的pH值雖可提升漿料回收率約10% (50%→62%)，但因所添加藥品(H2SO4、NaOH)均具..." |
| EngAbstract |
"This study was carried out in order to comply with the Environmental Protection Administration’s initiatives in encouraging innovation or research ＆ development in waste recycling treatments. The focus is on how to increase recycling and reuse of waste paper containers and secondary fiber yield from such sources. In addition, pollutant discharging quantities during the treatments will be evaluated so as to be undertaken as a project in evaluating potential of increasing waste paper container recovery rate and fiber yields. Domestic consumption of paper meal boxes exceeded 5 billion units, resulting in annual wasting of 75,000 ton of paper resource. However, because these waste paper meal boxes must have grease- and water-proof properties, wet-strength agents are added during the paperboard forming process, and on top special treatment of PE film lamination need to be done. As a result, they are not easily disintegrated during recycling, and the wastewater often contains high amounts of BOD, causing increases to the handling costs of paper mills.In order to increase the recovery rate of such waste paper containers, hindrances such as secondary fiber yield must be increased, BOD loading of effluents must be resolved, and product flux issue etc., then paper mills perhaps will be willing to handle the raw materials. In the study the Dept. of Environmental Engineering, Dayeh University and Long Cheng Paper inc. form a team to mutually undertaking review of pertinent roadblocks of fiber yield enhancement technologies, BOD loading of the wastewater treatment system, and end-product marketing. Full considerations of technological developments and marketing paths integration are carried out in a bid to effectively increase wastepaper container recovery, reduce their environmental impact, and to achieve the goal of enhanced resource reuses.Therefore, the objectives of this project are to effectively increase the recovered quantities of wastepaper containers, and to solve the problem of BOD loading to the wastepaper treatment system etc. Hence, the research methodology involved collaboration of the Dept. of Environmental Engineering, Dayeh University; and Long Cheng Paper Inc. so as to successfully complete the project. The laboratory framework involved operating the treatments of wastepaper meal boxes; the salient work items included collection of pertinent references, and establish an experimental design based on the literature information and conditions suitable for the mill site operations. Then experiments were carried out using the collected and treated samples following the design scheme. The data obtained were then analyzed statistically based on the experimental design. The feedbacks from the initial set of experiment were then incorporated into subsequent experiments. Finally, the data were integrated to establish a recommended pilot mill operational reference. The post-laboratory pilot study was the main focus of the project. The pulp disintegration efficiency based on the laboratory study was scaled-up in the pilot experiment. Not only the yield rates were estimated, the physico-chemical and biological reactions occurring during the repulping processions were engaged to evaluate the process efficiency and pollution loading indicators. This part of data could serve an important full-size mill operational reference.The objectives of the project at various phases included that for laboratory-scale experiments (fiber yield enhancement); because of the high sizing degree, high wet strength, PE lamination properties, the present mill fiber recovery rate was only ca. 40%. Often large amounts of fibers are retained with the rejected PE films, leading to inefficient recycling and poor reuse. Therefore, the project intends to develop chemical aids for pulp disintegration and optimization of repulping process, so as to increase the ..." |