第二章固体废物的产生、特征及

第二章固体废物的产生、特征及采样方法主要内容固体废物产生量的常用预测方法常用的固体废物物理及化学特性，各种性质的测试及计算方法，危险废物特性及鉴别试验方法固体废物的采样方法2.1固体废物产生量及预测对固体废物产生量的计算在固体废物管理种是十分重要的，它是保证收集、运输、处理、处置以及综合利用等后续管理能够得以正常实施和运行的依据。2.1.1城市生活垃圾产生量及其预测估算城市生活垃圾产生量的通用公式为：310365nnnYyP式中：Yn为第n年城市生活垃圾产生量，t/ayn为第n年城市生活垃圾的产率或产出系数,kg/(人·d)Pn为第n年城市人口数，人城市垃圾产率，受收入水平、能源结构、消费习惯等影响城市人口数变化要同时考虑机械增长率（如移民、城市化等）和自然增长率的影响。本章讨论的人口增长率除特殊说明则都指自然增长率。下图是典型应用于工程规划时的预测流程规划区内历年人口数规划区内历年垃圾产率算术增加法几何增加法饱和曲线法最小平方法曲线延长法算术增加法几何增加法饱和曲线法最小平方法曲线延长法历年人口成长特性分析其它相关计划运作情形预测规划区内未来人口数规划区内垃圾产率预测垃圾收运率垃圾产量预测人口预测模型特性说明方法说明适用情况说明算术增加法假设人口增长呈一定比例常数直线增加适用于短期预测（1～5年），其结果常有偏低的趋势几何增加法假设未来人口增长率与过去人口几何增长率相等适用于短期预测（1～5年）或新兴城市，若预测时间过长常有偏高现象饱和曲线法假设人口增长初期较快，中期平缓，终期饱和，以曲线表示则呈S型曲线适于较长期的预测，也是目前常用的方法最小平方法以每年平均增加人口数为基础，根据历史资料以最小平方法预测本法与算术增加法略同，但该法较精确曲线延长法根据历史人口增长情形配合未来城市发展条件，并参考上述方法以延长原有人口增长曲线适合新兴城市算术增加法假定未来每年人口增加率，与过去每年人口增加率的平均值相等，其计算可以下式表示：00ntPPnrPPrt式中：Pn为n年后的人口数，人；P0为现在人口数，人；n为推测年数，年；r为每年增加人口数，人/年；Pt为现在起t年前人口数，人；t为过去的年数几何增加法00exp()lnlnntPPknPPkt假定未来每年人口增加率，与过去每年人口几何增加率相等，据此以等比级数推算未来人口，适用于新兴城市，但若预测时间过长常会偏高。其计算式：式中，Pn、P0、t、n同上式；k为几何增加常数饱和曲线法假定城市人口数不可能无止境地增加，一定时间后将达到饱和状态，其人口增加状态呈S曲线状。其计算式：1qnKPme或ln(1)lnKqnmP式中，P为推测人口数，以千人计；n为基准年起至预测年所经过年数；K为饱和人口数，以千人计；m，q为常数（q为负值）本法因与城市人口动态变化规律较接近，国际上应用较普遍。最小平方法本法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地方法．其计算式如下：222niniiniiiiiniiniiiiiPanbNnPnPaNnnnnPnPnbNnnn式中，n为年数，年；a，b为常数；Pn为n年的人口数；N为用以分析人口数据（Pni，ni)的组数。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，并参考其它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。2.1.2工业固体废物产生量及预测工业固体废物产生量的预测经常采用“废物产生因子法”进行，也称“废物产率”。所谓‘废物产率，即废物产生源单位活动强度所产生的废物量。trPPM式中，Pt为固体废物产生量，t/万吨；Pr为固体废物的产率，t/万元或t/万吨；M为产品的产值或产量，万元或万吨采用此公式的两个假设相同产业采用相同的技术,而且在预测期内没有技术改造,即投入系数一定各产业的工业固体废物量Pt与产值或产量成正比,即产出系数一定固体废物的产率可以通过实测法或物料衡算法求得实测法根据生产记录得到每班(或每天/每周/每月/每年)产生的固体废物量以及相应周期内的产品产值(或产量),由下式求出Pr值:为了保证数据的准确性,一般要在正常运行期内测量若干次,取其平均值:PtiriiPM11nrriiPPn物料衡算法求固体废物产率生产过程投入1投入n产品1产品n….….流失1流失n………..PPP投入流失产品例:某黄磷厂生产一吨黄磷需要黄磷矿石9.339t,焦炭1.551t,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:已知投入物料量磷矿石:9.339t焦炭:1.551t硅石:1.557t产品量黄磷:1.000t流失量气体:2.824t磷铁:0.356t粉尘:0.135tPPP流失投入产品PPPPP流失气铁尘渣=(9.339+1.551+1.557)-1.000=11.447t=11.447-2.824-0.356-0.135=8.132(t)PPPPP流失气铁尘渣＝－－－2.2固体废物的物理及化学特性物理：物理组成、粒径、含水率、容积密度化学：挥发分、灰分、固定碳、闪火点与燃点、热值、灼烧损失量、元素成分、毒性浸出性质感官性能：指废物的颜色、臭味、新鲜或腐败的程度等，往往可以直接判断2.2.1固体废物的物理特性物理组成（physicalcomposition)城市固体废物的物理组成很复杂，其受到多种因素的影响。故各国、各城市甚至各地区产生的城市垃圾组成都有所不同。地区北方南方燃料类型城市太原吉林天津沈阳哈尔滨南宁南京上海重庆有机组分83.2262.0478.9886.9463.9246.0164.7780.369.91燃气无机组分4.1227.265.889.3420.2245.7618.337.5419.91废品纸类6.971.9111.042.779.613.472.9金属1.130.410.661.061.9321.19塑料1.60.271.731.221.491.862.12玻璃1.370.712.072.361.891.741.95布类1.590.420.360.821.983.092.01小计12.6610.715.143.7215.868.2316.912.1610.18有机组分10.864.822.2637.9730.8617.0226.2831.9616.8燃煤无机组分86.3893.769.5260.7966.0278.668.260.779.54废品纸类1.570.351.071.611.6120.77金属0.30.170.50.640.642.70.94塑料0.170.090.241.091.091.350.68玻璃0.210.240.490.430.431.060.84布类0.510.210.720.610.610.230.42小计2.762.19.121.063.154.384.387.343.66粒径（particlesize）对于固废的前处理，如筛选或磁分离，废物粒径大小往往是个重要参数。通常粒径的表达方式以粒径分布（particlesizedistribution，PSD）表示，因废物组成复杂且大小不等，很难以单一大小表示，且几何形状也不一样，只能通过筛网的网“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。目前国际上比较多用等效体积颗粒的计算直径来表示粒径。以μm或mm表示。目数粒度um目数粒度um目数粒度um5390014010416001010200017089180081611902007420006.5208402306125005.5257102705330005305903254435004.5355004003840003.4404204603050002.7453505402660002.5502976502170001.2560250800198017890015100150110013120124130011下表为我国通常使用的筛网目数与粒径（μm）对照表。目数微米目数微米目数微米目数微米2.5792512139760245325473588014116565220425334459916991801985002553962208331001656252063327247011101508001572794275891808312501082362324952007425005919813541725061325021016514035027053125001（3）含水率（moisture）定义：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，烘干至衡重或最后两次称量的误差小于规定值。100最初质量－烘干后质量含水率（％）＝％最初质量（4）容积密度也称容重，是决定运输或贮存容积的重要参数。由于废物成分复杂，其求法都是以各组分的平均值来计算。2.2.2固体废物的化学特性（1）挥发分（volatiles）：指物体在标准温度实验时，呈气体或蒸汽而散失的量。实验法，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±20℃）所散失的量。（2）灰分（ash）对垃圾进行分类，将各组分破碎至2mm以下，取一定量在105±5℃下干燥2h，冷却后称量（P0），再将干燥后的样品放入电炉内，在800℃下灼烧2h，冷却后再在105±5℃下干燥2h，冷却后称量P1。10(%)100PPiI测定灰分可预估可能产生的熔渣量及排气中颗粒物含量，并可依灰分的形态类别选择废物适用的焚烧炉，若含有过多的金属则不宜焚烧。若废物含Na，K，Mg，P，S，Fe，Al，Ca，Si等，因焚烧过程中的高温氧化环境极易发生化学反应，而产生复杂的熔渣。如Na2CO3/NaSO4/NaCl，任两种或三种在某些比例下结合，会形成熔点较低的混合物。（3）固定碳是除去水分、挥发性物质及灰分后的可燃烧物。100固定碳（％）＝－（含水率＋灰分＋挥发性物质）例：某废物经标准采样混配后，置于烘炉内量得有关的质量（不含坩埚）如下：①原始样品质量25.00g②105℃加热后质量23.78g③以上样品加热至600℃后质量15.34g④接着加热到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？（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（flashpoint）但如果温度接着升高，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（heatingvalue）表示废物燃烧时放出的热量，用以考虑计算焚烧炉的能量平衡及估算辅助燃料所需量。高位热值：单位质量垃圾完全燃烧后燃烧产物中的水分冷凝为0℃的液态水所放出的热量。低位热值：单位质量垃圾完全燃烧后燃烧产物中的水分为20℃的水蒸汽所放出的热量。废物的热值可用量热计直接测量，也可以根据废物的组分或元素组成计算。测量法，利用热值测定仪进行测量理论估算法，利用热焓估算。利用元素组成进行计算，wilson式估算热值（kcal/kg)aA+bBcC+dDcdabHcHdHaHbH81342.5()22.55.85(9)8LOHCHSHW（6）灼烧损失量（ignitionloss)通常作为检测废物焚烧后灰渣的品质。测定方法是将灰渣样品置于800±25℃高温下加热3h，称其前后质量，并根据下式计算：一般设计优良的焚烧炉的灰渣灼烧损失量约在5％以下。×100加热前质量－加热后质量灼烧损失量（％）＝％加热前质量（7）