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轉爐石pH值釋放之試驗與模擬研究

為了解決臺北商港物流倉儲區填海造地計畫的問題，作者朱采瀅 這樣論述：

鋼鐵工業為民生工業也是國家戰略性產業，其關聯產業更十分廣泛，故伴隨產生之副產物轉爐石(Basic Oxygen Furnace Slag, BOF slag)，如無合理利用，有影響環境之虞，而如適材適所應用，則將強化資源循環動能，落實政府循環經濟政策，創造環境與經濟雙贏效益。轉爐石為再生粒料之一，配合政府循環經濟政策推動運用於公共工程，而在推廣於填海造地工程中，因其主要成分之一為氧化鈣(CaO)，在接觸到水體時會反應產生氫氧化鈣(Ca(OH)2)使pH值上升。因此應用轉爐石材料於港區工程時，為儘量減少轉爐石填築對周圍海域環境之影響，需要了解在與水體接觸過程中，從表面溶解的鹼性反應所導致的 p

H變化。已往之研究中曾利用圓筒之小容器等封閉系統進行實驗，但是並沒有在開放系統進行實驗，故本研究設計一個開放系統之大規模水槽實驗，由不同粒徑級配之轉爐石中溶解鹼性物質，然後以 pH爲指標參數，觀察其時間與空間的連續分佈變化。為了探討轉爐石與海水接觸過程中，海水是否會產生緩衝之效果，本研究亦調配人工海水之介質來進行試驗。最後，透過水槽實驗量測所得之pH值濃度，進行北部一港口海域水質擴散模擬，建立三維海流與水質模式模擬分析轉爐石填築過程中對於北部一港口鄰近海域之pH變化。本研究使用之轉爐石為一貫作業煉鋼廠產出並經篩分加工後，取轉爐石兩分料、六分料及級配料進行試驗，本實驗目的在於將不同粒徑轉爐石樣品

靜置於淡水與海水兩種介質中，觀察其pH值變化程度與行為，試驗結果顯示在粒度調整後的轉爐石中，粒徑不同，鹼性溶出擴散行為也有所不同。而海水之成分特性，確實具緩衝機制並發揮其緩衝效果。轉爐石投入對介質之pH影響，人工海水較淡水的pH增量(△pH)來得平緩，所呈現之pH值也因海水緩衝效果而較低。三維海域水質之模擬結果，可看出與二維最大的差異為分層現象，且其最大濃度換算之pH值較二維模式結果為小。三維海域水質模式亦可模擬在不同水深排放之擴散現象，可以了解pH值在不同水深的垂直與水平擴散現象。