第二章固体废物的特性案例

城市固体废物的产生、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。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。2.固体废物的特性物理：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，往往可以直接判断生物特性2.2.1固体废物的物理特性（1）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。影响因素•人口影响•经济发展水平•居民生活水平•燃料结构和地理位置•消费习惯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（2）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垃圾含水率与食品垃圾的含量有关。当垃圾主要为可燃物时，烘干温度以70～75为宜，烘烤时间24h；（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。使其在焚烧时在炉排上熔融，从而阻碍排灰。（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。•QL=QH-600W•测量法，利用热值测定仪进行测量。•用氧弹量热计测定的热值为高位热值。•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）元素成分•废物的元素成分有多方面的作用，如判断其化学性质，确定废物的处理工艺，焚烧后二次污染物的预测，或有害成分的判断依据等。2.2.3生物特性•固体废物本身所具有的生物性质极其对环境的影响•固体废物的可生物处理性能2.3危险废物特性及鉴别试验方法（1）急性毒性：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。对小白鼠或大白鼠（健康）灌胃：0.4ml/20g（体重），大鼠1.0ml/100g（体重），记录48h内动物死亡数。灌胃液制备：100g样品置于500mL具磨口玻璃塞的三角瓶中，加入100mL(pH5.8-6.3)的水中（固液比1：1），振荡3分钟于室温下浸泡24小时，用中速定量滤纸过滤，滤液即为灌胃所用（2）易燃性：闪点低于定值的废物由于摩擦、吸湿、点燃或者由于自发的化学变化会产生发热或着火，或点燃后的燃烧会持续进行。测定闪点（闪点测定仪），石油产品，国标美国规定，闪火点等于或低于60℃为易燃性的有害废物。（3）腐蚀性试验方法腐蚀性：指采用指定的标准方法，或根据规定程序批准的等效方法测定其溶液、固体或半固体浸出液的pH值小于或等于2.0，大于或等于12.5，则该废物具有腐蚀性。玻璃电极法（4）反应性指在常温、常压下不稳定，极易发生激烈的化学反应，遇火或水反应猛烈，在受到摩擦、撞击或加热后可能发生爆炸或产生有毒气体的性质。撞击感度测定：立式落锤仪，爆炸百分数为感度摩擦感度测定：摆式摩擦仪，一定条件下的发火率为摩擦感度——观察是否发生爆炸、燃烧、分解；差热分析测定：差热分析仪爆发点测定：爆发点测定仪火焰感度测定：黑火药柱能否通过灼热的镍铬丝点燃样品遇水反应性：和水剧烈反应；和水形成爆炸性混合物；和水混合产生毒性气体、蒸汽或烟雾等（5）感染性•指带有微生物或寄生虫，能致人体或动物疾病的废物。•具有感染性的典型危险废物为医疗废物，指在医疗卫生机构在医疗、预防、保健以及其它相关活动中产生的具有直接或者间接感染性、毒性以及其它危害性的废物。（6）浸出毒性指固体废物遇水浸沥，其中有害的物质迁移转化，污染环境，浸出的有害物质的毒性称为浸出毒性。浸出液制备：100g（干基）样品置于2L具广口聚乙烯瓶中，加入1L(pH5.8-6.3)的水中，水平往复振荡器上振荡8小时于室温下浸泡16小时，用0.45微米滤膜过滤，滤液即为浸出液。分析指标：汞、镉、砷、铬、铜、锌、镍、锑、铍、氟化物、氰化物、硫化物、硝基苯类化合物。•除了以上特性，危险废物得其它特性还可能包括：生物累积性（bioaccumulation），致突变性、致癌性或畸胎性（mutagenicitycarcinogenicityorteratogenicity,MCT），放射性2.4固体废物的采样方法•固体废物采样分析是从大量废物中取出少量代表性样品，有这些少量样品分析所得的数据，推测出整体废物的性质。•大多数废物都呈不均匀状态，比较准确的方法是收集兵分析一个以上的样品，多个样品产生的代表性数据才可以说明该废物的平均性质与组成。人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。