07环科《固体废物处理技术》课件02.

第二章固体废物的产生、特征及采样方法•第一节固体废物产生量及预测•一、城市生活垃圾产生量及预测•1、生活垃圾产生量通用公式Yn=yn×Pn×10-3×365(2—1)式中，Yn——第n年城市生活垃圾产生量，t／a；yn——第n年垃圾产率或产出系数，kg／(人·d)；Pn——第n年城市人口数，人。主要影响因素—城市垃圾产率和城市人口数；•垃圾产率影响因素—收入水平、能源结构、消费习惯等；•城市人口变化—机械增长率(如移民、城市化等)和自然增长率2、垃圾产生量预测流程（工程规划、设计）城镇居民区人口数（CJ/T106-1999）＝常住人口数＋临时居住人口数＋流动人口数×K；K=0.4～0.6。3、人口预测模式（自然增长）(1)算术增加法前提：假定未来每年人口增加率，与过去每年人口平均增加数相等，即以等差级数推算未来人口。适用较古老的城市短期预测，结果偏低，计算式：Pn＝P0＋nrr＝（P0－Pt）÷t式中，Pn——n年后的人口数，人；P0——现在人口数，人；n——推测年数，年；r——平均每年增加人口数，人／年；Pt——现在起t年前人口数，人；t——过去的年数。3、人口预测模式(2)几何增加法前提：假定未来人口增加率，与过去每年人口几何增加率相等，即以等比级数推算未来人口。适用短期或新兴城市，预测过长结果偏高，计算式：Pn＝P0exp（kn）k＝（㏑P0－㏑Pt）÷tPo＝Ptexp（kt），ek—公比式中，Pn、P0、Pt、t、n——含义同上式；k——几何增加常数。Pn＝Po×(1＋r)nr——人口增长率，%1＋r—公比，若1＋r=1.065，则ek=1.065，k=0.0633、人口预测模式(3)饱和曲线法（1838年VerLustP．E所提出）前提：假定城市人口数一定时间后将达饱和状态，增加曲线呈S状：初期较快、中期平缓、终期饱和，又称饱和曲线法。适于较长期的预测，接近城市人口动态变化规律，国际常用方法。计算式：P＝k÷（1＋meqn）或㏑（k／P－1）＝qn＋㏑m式中，P——推测人口数，以千人计；n——基准年起至预测年所经过年数；k——饱和人口数，以千人计；m，q——常数（q为负值）。3、人口预测模式(4)最小平方法（线性回归分析—CJ/T106-1999）是以每年平均增加人口数为基础，根据历年统计资料以最小平方法推测人口变化的方法。与算数增加法略同，但该法较精确。计算式：n——年数，年；a、b——常数；Pn——n年的人口数；N——用以分析人口数据（Pni，ni）的组数。《城市生活垃圾产量计算及预测方法》3、人口预测模式(5)曲线延长法根据过去人口增长情形，考察该城市的地理环境、社会背景、经济状况，以及考虑将来可能出现的发展趋势，并参考其他相关城市的变化情形进行预测，将历史人口记录的变化曲线进行延长，并求出预测年度的人口。【例2—1】设某城市历年人口数和垃圾产率统计见表2-2，试计算：利用最小平方法回归垃圾产率[kg／(人·d)]与年份的关系，并以此推估至2011年各年的垃圾产率。表2·2某城市历年人口数和垃圾产率统计表2·2某城市历年人口数和垃圾产率统计【解】按照最小平方法计算垃圾产率，公式如下W＝aY＋b式中，W——垃圾产率，kg／(人·d)Y——年份，代入年份时减1910。代人已知数据(N=9)，可得a=0.0445b=﹣2.563即W=0.0445Y一2.563代人Yi＝2000～2011求得各年代的Wi结果表2·4。二、工业固体废物产生量及预测•预测常采用“废物产生因子法”进行，“废物产生因子”也称“废物产率”。•废物产率——即废物产生源单位活动强度所产生的废物量（单产值或单产量的废物量），将预测的生产能力乘上废物产率，即可预测固体废物的产生量。•1、产生量一般公式Pt=PrM(2—8)式中，Pt——固体废物产生量，t或万吨；Pr——固体废物产率，t／万元或t/万吨；M——产品的产值或产量，万元或万吨。二、工业固体废物产生量及预测•2、固废产率计算方法(1)实测法由生产记录得到每班(或每天或每周、每月、每年)产生的固体废物量与相应的产品产值(或产量)，由下式求出Pr值：Pri=Pti／Mi为保证数据准确性，一般要在正常运行期间测量若干次，取其平均值。2、固废产率计算方法(2)物料衡算法物质不灭原理。投入物料总质量应等于产出物料总质量，即等于系统产品质量与物料流失量之和。物料衡算通式：∑P投入=∑P产品＋∑P流失∑P流失——系统的物料和产品的流失总量。流失量包括废物量(废水、废气、废渣)和副产品。【例2-2】某黄磷厂生产1t黄磷需要磷矿石9.339t、焦炭l.551t、硅石1.557t，除得到0.356t的副产品磷铁外，还产生2.824t气体和0.135t粉尘，其余均以废渣形式排出。求黄磷的产渣率。解：∑P流失＝∑P投入－∑P产品＝（9.339+1.551+1.557）－1.00＝11.447（t）又知：∑P流失＝P气＋P铁＋P尘＋P渣P渣=∑P流失－P气－P磷铁－P尘=11.447－2.824－0.356－0.135=8.132（t）即黄磷的产渣率为8.132（t/t产品）第二节固体废物的物理及化学性质一、固体废物的物理特性•1、垃圾物理组成垃圾按所含物质的原形态分类的各组成成分之重量比。注：其他—各种废弃的电池、油漆、杀虫悸等；混合类—粒径小于10mm的分类困难的混合物。垃圾物理组成受多种因素的影响：自然环境、气候条件、城市发展规模、居民生活习性(食品结构)、家用燃料(能源结构)以及经济发展水平等。序号0102030405060708091011类别厨余类纸类橡塑类纺织类木竹类灰土类砖瓦陶瓷类玻璃类金属类其他混合类CJ/T313-2009填埋场物理成分动物植物塑料、橡胶纸类纺织物灰土木竹玻璃金属其它小计阳洼沟1.5637.2310.909.431.9734.811.082.890.1450100芦家沟2.8032.6311.2212.453.0033.401.542.470.510100大破沟4.4732.6513.508.391.3535.001.250.2550.530.02100加权平均值2.5933.6811.2511.582.6933.791.422.460.430.00100城关区生活垃圾物理成分（湿基含量%）一般来说，工业发达国家垃圾成分是有机物多、无机物少，不发达国家无机物多、有机物少；我国南方城市较北方城市有机物多，无机物少。一、固体废物的物理特性•2、粒径固体废物的颗粒大小通常以其平均直径的大小来表示，简称粒径。粒径与“目”：粒径——是通过筛网的网“目”(mesh)代表其大小。“目”——指颗粒大小和孔的直径，一般用在1in2(1in＝25.4mm)筛网面积内有多少个孔来表示。120目筛就等于1in2面积内有120个孔。10目指直径1651μm(1.651mm)的颗粒或孔径，12500目指直径1μm的颗粒或孔径。一、固体废物的物理特性•3、含水率•废物在105℃±1℃温度下烘干2h(依水分含量而定)后所失去的水分量，烘干至恒重或最后两次称量的误差小于规定值，否则须再烘干，此值常以单位质量的样品所含水的质量分数表示，即•含水率（%）=（最初质量－烘干后质量）÷最初质量×100%•4、容积密度容积密度也称容重。是决定运输或贮存容积的重要参数。由于废物组成成分复杂，一般都是以各组分的平均值来计算，例如总质量=1000kg；总体积=11.07m3垃圾容重的测定：标准容器——有效容积120L、240L高密度聚乙烯垃圾桶。将采集样品放满标准容器，振动3次，不应压实。重复2至4次取平均值。二、固体废物的化学特性•三成分或四成分•三成分——水分、可燃分(挥发分+固定碳)与灰分；•四成分——水分、挥发分、固定碳与灰分。•(1)挥发分•挥发分指物体在标准温度试验时，呈气体或蒸气而散失的量。ASTM试验法，是将定量样品(已除去水分)置于已知质量的白金坩埚内，于无氧燃烧室内加热(600℃土20℃)所散失的量。(2)灰分对垃圾进行分类，将各组分破碎至2mm以下，取一定量在105℃土5℃下干燥2h，冷却后称量(P。)，再将干燥后的样品放入电炉中，在800℃下灼烧2h，冷却后再在105℃士5℃下干燥2h，冷却后称量(P1)。ASTM—AmericanSocietyforTestingMaterials灰分：生活垃圾经800℃～850℃高温燃烧、灰化冷却后的残留物—CJ/T313-2009。(2)灰分干燥垃圾灰分ηi-—各组分干基含量（%）各组分的灰分P。，P1——电炉灼烧前后干燥冷却后称量灰分三种形态：①非熔融性；②熔融性；③含有金属成分测定灰分可预估熔渣量及排气中粒状物含量，依此选择废物适用的焚烧炉。某些化合物按一定比例结合可形成熔点较低的混合物，不利于焚化则会降低其焚烧效果。(3)固定碳固定碳是除去水分、挥发性物质及灰分后的可燃烧物。固定碳(％)=100－(含水率+灰分+挥发性物质)【试题】某废物经标准采样混配后，置于烘炉内量得有关的质量(不包含坩埚)如下：①原始样品质量25.OOg；②105℃加热后质量23.78g；③以上样品加热至600℃后质量15.34g：④600℃加热后的样品继续加热至800℃后质量4.38g。试求此废物的水分、灰分、挥发分与固定碳各为多少?解：•(4)闪火点与燃点•缓慢加热废物至某一温度，如出现火苗，即闪火而燃烧，但瞬间熄灭，此温度就称为闪火点(Iashpoint)。•如果温度继续升高，其所发生的挥发组分足以继续维持燃烧，而火焰不再熄灭，此时的最低温度称为着火点(ignitionpoint)或燃点。•(5)热值•热值(或发热值)——表示废物燃烧时所放出的热量，用以计算焚烧炉的能量平衡及估算辅助燃料所需量。•垃圾的热值与含水率及有机物含量，成分等关系密切，通常有机物含量越高，热值越高，含水率越高，则热值越低。•垃圾的热值又分为高位热值(higherheatingvalue，HH)和低位热值(1owerheatingvalue，HL)。•高位热值——垃圾单位干重的发热量；•低位热值——单位新鲜垃圾燃烧时的发热量，又称有效发热量，净发热值。•低位热值＝高位热值一水分凝结热。热值：量热计直接测量，废物组分或元素组成计算。《生活垃圾采样和分析方法》CJ/T313-2009样品含水率，%(6)灼烧损失量(ignition1oss)作用—检测废物焚烧后灰渣的品质，反映焚烧炉的燃烧性能。测定方法是将灰渣样品置于800℃土25℃高温下加热3h，称其前后质量，并根据下式计算：灼烧损失量（%）＝（加热前质量－加热后质量）÷加热前质量×100%设计优良的焚烧炉——灰渣灼烧损失量约在5％以下。•(7)元素成分•作用——判断废物化学性质，确定处理工艺，焚烧产物二次污染物的预测，或有害成分的判断等。•故废物元素成分的分析是一项极重要的工作。•一般元素成分包括：•碳、氢、氧、氮、硫、氯与重金属(如铅、镉、汞等)。•三、危险废物特性及鉴别试验方法•1、急性毒性(toxicity)•急性毒性——是指一次性投给试验动物的毒性物质，其半致死量小于规定值的毒性。如经口毒性LD50≤50mg／kg体重，皮肤吸收毒性LD50≤100mg／kg体重。•急性毒性的鉴别方法——是用1︰1浸出液灌胃后的试验鼠进行中毒症状观察，记录在48h内的死亡率，当死亡率高于50％时即判定为有急性毒性的固体废物。•《危险废物鉴别标准—急性毒性初筛》(GB5085.2-2007)规定了急性毒性初筛的鉴别方法。•⑴浸出液制备•将样品100g置于三角瓶中，加入100ml蒸馏水(即固液比1︰1)，在常温下静止浸泡24h，用滤纸过滤后留待灌胃试验用。•⑵试验动物•体重18～24g小白鼠或体重200～300g大白鼠；•⑶灌胃•按GB7919—87中规定的急性毒性经口的灌胃方法，对10只小鼠(或大鼠)进行一次灌胃。•⑷灌胃量•小鼠不超过0.4ml／20g(体重)，大鼠不超过1.0ml／100g(体重)。•⑸结果判断•记录48h内试验动物的死亡数。如出现半数以