第二章固體廢物的產(chǎn)生、特征及

1、第二章固體廢物的產(chǎn) 生、特征及采樣方法主要內(nèi)容固體廢物產(chǎn)生量的常用預(yù)測方法常用的固體廢物物理及化學(xué)特性，各種性 質(zhì)的測試及計(jì)算方法，危險(xiǎn)廢物特性及鑒 別試驗(yàn)方法固體廢物的采樣方法2.1固體廢物產(chǎn)生量及預(yù)測對固體廢物產(chǎn)生量的計(jì)算在固體廢物管理 種是十分重要的，它是保證收集、運(yùn)輸、 處理、處置以及綜合利用等后續(xù)管理能夠 得以正常實(shí)施和運(yùn)行的依據(jù)。2.11城市生活垃圾產(chǎn)生量及其預(yù)測估算城市生活垃圾產(chǎn)生量的通用公式為:Y = y x P x IO-3 x 365 n丿nn式中：Yn為第n年城市生活垃圾產(chǎn)生量，t/ayn為第n年城市生活垃圾的產(chǎn)率或產(chǎn)出系數(shù),kg/（人d）Pn為第n年城市人口數(shù)，人城市垃

2、圾產(chǎn)率，受收入水平、能源結(jié)構(gòu)、 消費(fèi)習(xí)慣等影響城市人口數(shù)變化要同時(shí)考慮機(jī)械增長率（如移民、城市化等）和自然增長率的影 響。本章討論的人口增長率除特殊說明則 都指自然增長率。下圖是典型應(yīng)用于工程規(guī)劃時(shí)的預(yù)測流程人口預(yù)測模型特性說明方法說明適用悄況說明算術(shù)增加法假設(shè)人口增長呈一定比例常數(shù)直線增加適用于短期預(yù)測（15年）， 其結(jié)果常有偏低的趨勢幾何增加法假設(shè)未來人口增長率與過去人口幾何增 長率相等適用于短期預(yù)測（15年） 或新興城市，若預(yù)測時(shí)間過長 常有偏高現(xiàn)象飽和曲線法假設(shè)人口增長初期較快，中期平緩，終 期飽和，以曲線表示則呈S型曲線適于較長期的預(yù)測，也是冃前 常用的方法最小平方法以每年平均增加人

3、口數(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)歷 史資料以最小平方法預(yù)測本法與算術(shù)增加法略同，但該 法較精確曲線延長法根據(jù)歷史人口增長情形配合未來城市發(fā) 展條件，并參考上述方法以延長原有人 口增長曲線適合新興城市算術(shù)增加法假定未來每年人口增加率，與過去每年人口 增加率的平均值相等，其計(jì)算可以下式表示:式中：Pn為n年后的人口數(shù)，人；P°為現(xiàn)在人口數(shù)，人;n 為推測年數(shù)，年；為每年增加人口數(shù)，人/年；Pt為現(xiàn)在起t年前人口數(shù)，人; t為過去的年數(shù)幾何増加法假定未來每年人口增加率，與過去每年人口兒何增加率相等, 據(jù)此以等比級(jí)數(shù)推算未來人口，適用于新興城市，但若預(yù)測 時(shí)間過長常會(huì)偏高。其計(jì)算式：e x p ( fen

4、)n PcIn尸式中，Pn、PO、t、n同上式；k為兒何增加常數(shù)飽和曲線法假定城市人口數(shù)不可能無止境地增加，一定時(shí)間后將達(dá)到飽和狀態(tài)，其人口增加狀態(tài)呈s曲線狀。其計(jì)算 式:Kln(1) = qn + In mP式中，P為推測人口數(shù)，以千人計(jì)；n為基準(zhǔn)年起至預(yù)測 年所經(jīng)過年數(shù)；K為飽和人口數(shù)，以千人計(jì)；m, q為常 數(shù)（q為負(fù)值）本法因與城市人口動(dòng)態(tài)變化規(guī)律較接近，國際上應(yīng)用較最小平方法本法以每年平均增加人口數(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)歷年統(tǒng)計(jì)資料以最小平方法推測人口變化地方法.其計(jì)算式如下:pn = an+ bb =N工-工ni工式中，n為年數(shù)，年；a, b為常數(shù)；Pn為n年的人口數(shù)；，n2 P n P n

5、Z I HlZ / I III / /N工屛-工工N為用以分析人口數(shù)據(jù)(Pni, ni)的組數(shù)。曲線延長法根據(jù)過去人口增長情形，考察該城市的地 理環(huán)境、社會(huì)背景、經(jīng)濟(jì)狀況，以及考慮 將來可能出現(xiàn)的發(fā)展趨勢，并參考其它相 關(guān)城市的變化情形進(jìn)行預(yù)測，將歷史人口 記錄的變化曲線進(jìn)行延長，并求出預(yù)測年 度的人口。2.1.2工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量及預(yù)測工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量的預(yù)測經(jīng)常采用“廢物產(chǎn) 生因子法”進(jìn)行，也稱“廢物產(chǎn)率”。所謂'廢物產(chǎn)率，即廢物產(chǎn)生源單位活動(dòng)強(qiáng)度 崩產(chǎn)生的陵物量。= PM式中，Pt為固體廢物產(chǎn)生量，t/萬噸；P為固體廢物 的產(chǎn)率，t/萬元或t/萬噸；M為產(chǎn)品的產(chǎn)值或產(chǎn)量，萬 元或

6、萬噸采用此公式的兩個(gè)假設(shè)相同產(chǎn)業(yè)采用相同的技術(shù)，而且在預(yù)測期內(nèi) 沒有技術(shù)改造，即投入系數(shù)一定各產(chǎn)業(yè)的工業(yè)固體廢物量Pt與產(chǎn)值或產(chǎn)量成 正比，即產(chǎn)出系數(shù)一定固體廢物的產(chǎn)率可以通過實(shí)測法或物料衡算法求得實(shí)測法根據(jù)生產(chǎn)記錄得到每班（或每天/每周/每月/每 年）產(chǎn)生的固體廢物量以及相應(yīng)周期內(nèi)的產(chǎn)品 產(chǎn)值（或產(chǎn)量），由下式求出Pr值：P亠ri.為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，一般要在正常運(yùn)行期內(nèi)測量若干次，取其平均值:=丄工PZ 鼻ri投入1投入n嚴(yán)品生產(chǎn)過程匚兒二產(chǎn)品n工P投入+工P流失例:某黃磷廠生產(chǎn)一噸黃磷需要黃磷礦石9339t,焦炭1.551t,硅石1.557t,除得到0.356t的副產(chǎn)品磷鐵外, 還產(chǎn)生

7、2824t氣體和0135t粉塵,其余均以廢渣形 式排出求黃磷的產(chǎn)渣率.解:已知投入物料量磷礦石:9.339t焦炭:1.551t硅石:1,557t產(chǎn)品量流失量黃磷:1.000t氣體:2.824t磷鐵:0.356t粉塵:0.135tx p流矢=工怎入_工p嚴(yán)品=(9.339+1.551+1.557)-1.000= 11.447t=戸氣+尸鐵+戸塵+尸渣尸渣=工戸 流失_戶 氣_卩 鐵_卩 塵= 11.447-2.824-0.356-0.135=8.132(t)2.2固體廢物的物理及化學(xué)特性物理：物理組成、粒徑、含水率、容積 密度化學(xué)：揮發(fā)分、灰分、固定碳、閃火點(diǎn) 與燃點(diǎn)、熱值、灼燒損失量、元素成分

8、、 毒性浸出性質(zhì)感官性能：指廢物的顏色、臭味、新鮮或腐敗的程度等，往往可以直接判斷221固體廢物的物理特性物理組成(physicalcomposition)城市固體廢物的物理組成很復(fù)雜，其受到 多種因素的影響。故各國、各城市甚至各 地區(qū)產(chǎn)生的城市垃圾組成都有所不同。地區(qū)太原吉林北方 天津沈陽哈爾濱南寧南1 a m樂方上海重慶燃料 類型說市有機(jī)組分83.2262.0478.9886.9463.9246.0164.7780.369.91無機(jī)組分4.1227.265.889.3420.2245.7618.337.5419.916.971.9111.042.779.613.472.91.130.410

9、.661.061.9321.19燃廢1.60.271.731.221.491.862.12氣品1.370.712.072.361.891.741.951.590.420.360.821.983.092.0112.6610.715.143.7215.868.2316.912.1610.18有機(jī)組分10.864.822.2637.9730.8617.0226.2831.9616.8無機(jī)組分86.3893.769.5260.7966.027&668.260.779.541.570.351.071.611.6120.770.30.170.50.640.642.70.94燃廢0.170.090.

10、241.091.091.350.68煤品0.210.240.490.430.431.060.840.510.210.720.610.610.230.422.762.19.121.063.154384.387.343.66粒徑 (particlesize)對于固廢的前處理，如篩選或磁分離，廢 物粒徑大小往往是個(gè)重要參數(shù)。通常粒徑的表達(dá)方式以粒徑分布(particle size distribution, PSD)表示，因庚物組成 復(fù)雜且大小不等，很難以單一大小表示， 且?guī)缀涡螤钜膊灰粯?，只能通過篩網(wǎng)的網(wǎng)“目” (mesh)代表其大小。“目”指顆粒大小和孔的直徑，一般用在1i乎(1in=25.4m

11、m)篩網(wǎng)面積內(nèi)有多少個(gè)孔來表不。目前國際上比較多用等效體積顆粒的計(jì)算 直徑來表示粒徑。以pm或mm表示目數(shù) 粒度um 目數(shù) 粒度um 目數(shù) 粒度um555 5475.21088554.32 2100000000070850243900200119840710旳黑劇需技OO060505050000251122334456811下表為我國通常使用的篩網(wǎng)目數(shù)與 粒徑(pm)對照表。目數(shù)微米目數(shù)微米目數(shù)微米目數(shù)微米2.5 7925 121397 605880 141165 65245 32547220 425 334 4599 165 3962206 3327247 27942799133100701

12、 1101802362 3291981 3510 1651 404954173501950025165 625 201507425005613250253125001200250270001531250 10(3) 含水率(moisture)定義：廢物在105oc±rc溫度下烘干2h （依 水分含量而定）后所失去的水分量，烘干至 衡重或最后兩次稱量的誤差小于規(guī)定值。含水率（）=最初質(zhì)量一烘十麻質(zhì)量“00%最初質(zhì)量（4）容積密度也稱容重，是決定運(yùn)輸或貯存容積的重要 參數(shù)。由于廢物成分復(fù)雜，其求法都是以各組分 的平均值來計(jì)算。2.22固體廢物的化學(xué)特性 (1)揮發(fā)分(volatiles)

13、:指物體在標(biāo)準(zhǔn) 溫度實(shí)驗(yàn)時(shí)，呈氣體或蒸汽而散失的量。 實(shí)驗(yàn)法，是將定量樣品(已除去水分)置 于已知質(zhì)量的白金坷竭內(nèi)，于無氧燃燒室 內(nèi)加熱(600 ±20 °C)所散失的量。(2) 灰分(ash)對垃圾進(jìn)行分類，將 各組分破碎至2mm以 下，取一定量在105 + 5 °C下干燥2h，冷卻后稱量（P。）， 再將干燥后的樣品放 入電爐內(nèi)，在800 °C下灼燒2h,冷卻后再 在105 ±5°C下干燥2h，冷卻后稱量P OIJ%)=竺 xlOO0測定灰分可預(yù)估可能產(chǎn)生的熔渣量及排氣中顆粒 物含量，并可依灰分的形態(tài)類別選擇廢物適用的 焚燒爐，若含

14、有過多的金屬則不宜焚燒。若廢物含Na, K, Mg, P, S, Fe, Al, Ca, Si 等，因焚燒過程中的高溫氧化環(huán)境極易發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)，而產(chǎn)生復(fù)雜的熔渣。女口Na2CO3/NaSO4/NaCI,任兩種或三種在某些比 例下結(jié)合，會(huì)形成熔點(diǎn)較低的混合物。（3）固定碳是除去水分、揮發(fā)性物質(zhì)及灰分后的 可燃燒物。固定碳（） =100（含水率+灰分+揮發(fā)性物質(zhì)）例：某廢物經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)采樣混配后，置于烘爐 內(nèi)量得有關(guān)的質(zhì)量（不含土甘竭）如下： 原始樣品質(zhì)量25.00g105 °C加熱后質(zhì)量 23.78g以上樣品加熱至600 °C后質(zhì)量 15.34g接著加熱到800 °C后

15、質(zhì)量4.38g。 試求此廢物的水分、灰分、揮發(fā)分與固定 碳各為多少？(4) 閃火點(diǎn)與燃點(diǎn)緩慢加熱廢物至某一溫度，如出現(xiàn)火苗， 即閃火而燃燒，但瞬間熄滅，此溫度就稱 為閃火點(diǎn)(flashpoint)但如果溫度接著升高，其所發(fā)生的揮發(fā)組 分足以繼續(xù)維持燃燒，而火焰不再熄滅， 此時(shí)的最低溫度稱為著火點(diǎn)(ignition point) 或燃點(diǎn)。(5) 熱值(heatingvalue)表示廢物燃燒時(shí)放出的熱量，用以考慮計(jì) 算焚燒爐的能量平衡及估算輔助燃料所需 量。高位熱值：單位質(zhì)量垃圾完全燃燒后燃燒 產(chǎn)物中的水分冷凝為o°c的液態(tài)水所放出的 熱量。低位熱值：單位質(zhì)量垃圾完全燃燒后燃燒 產(chǎn)物中的

16、水分為20°C的水蒸汽所放出的熱 量。廢物的熱值可用量熱計(jì)直接測量，也可以根據(jù)廢 物白6組分或元素組成計(jì)算。測量法，利用熱值測定儀進(jìn)行測量理論估算法，利用熱恰估算。aA + bB t cC + dD= cH 3 + dH 3 - aH ° - bH：caab利用元素組成進(jìn)行計(jì)算，wilson式估算熱值（kcal/kg）H f = 81C + 342.5(7/ -匕)+ 22.5S - 585(9H + W)(6) 灼燒損失量(ignition loss)通常作為檢測廢物焚燒后灰渣的品質(zhì)。測定方法是將灰渣樣品置于800 ±25 °C高溫下加熱 3h,稱其前

17、后質(zhì)量，并根據(jù)下式計(jì)算：灼燒損失量():加熱前質(zhì)量一加熱后質(zhì)量xl00%加熱前質(zhì)量一般設(shè)計(jì)優(yōu)良的焚燒爐的灰渣灼燒損失量約在5 %以 下。(7) 元素成分廢物的元素成分有多方面的作用，如判斷 其化學(xué)性質(zhì)，確定廢物的處理工藝，焚燒 后二次污染物的預(yù)測，或有害成分的判斷 依據(jù)等。223危險(xiǎn)廢物特性及鑒別試驗(yàn)方法（D急性毒性：指一次性投給試驗(yàn)動(dòng)物的毒性物 質(zhì)，其半致死量小于規(guī)定值的毒性。對小白鼠或大白鼠（健康）灌胃：04ml/20g （體 重），大鼠10ml/100g （體重），記錄48h內(nèi)動(dòng) 物死亡數(shù)。灌胃液制備：100g樣品置于500mL具磨口玻璃 塞的三角瓶中，加入100mL（pH5863）的水

18、中（固液比1： 1）,振蕩3分鐘于室溫下浸泡24小時(shí)，用中速定量濾紙過濾，濾液即為灌胃所用表4-10 S-注毒性分級(jí)表等級(jí)名稱小鼠一歡口服的 半數(shù)致死量(mg/kg)小鼠一次喙入2 小時(shí)的半致死量濃度(ppm)家兔_次皮膚涂 毒的半數(shù)玫死量(mg/kg)1劇毒<10<50<10211-10051-50011-503中等毒性101-1000501-500051-5004低毒1001-100005001_50000501-50005>1000>50000>5000(2)易燃性：閃點(diǎn)低于定值的廢物由于摩擦、 吸濕、點(diǎn)燃或者由于自發(fā)的化學(xué)變化會(huì)產(chǎn) 生發(fā)熱或著火，或點(diǎn)

19、燃后的燃燒會(huì)持續(xù)進(jìn) 行。測定閃點(diǎn)(閃點(diǎn)測定儀)，石油產(chǎn)品,標(biāo)(3)腐蝕性試驗(yàn)方法 腐蝕性：指釆用指定的標(biāo)準(zhǔn)方法，或根據(jù)規(guī)定程序批準(zhǔn)的等效方法測定其溶液、固體或半固體浸出液的pH值小于或等于20,大于或等于125,則該廢物具有腐蝕性。玻璃電極法（4）反應(yīng)性：指在常溫、常壓下不穩(wěn)定，極易 發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)，遇火或水反應(yīng)猛烈，在受 到摩擦、撞擊或加熱后可能發(fā)生爆炸或產(chǎn)生有毒 氣體的性質(zhì)撞擊感度測定：立式落錘儀，爆炸百分?jǐn)?shù)為感度 摩擦感度測定：擺式摩擦儀，一定條件下的發(fā)火率為摩擦感度一觀察是否發(fā)生爆炸、燃燒、分解;差熱分析測定：差熱分析儀爆發(fā)點(diǎn)測定:爆發(fā)點(diǎn)測定儀火焰感度測定：黑火藥柱能否通過灼熱的謀

20、鋸絲點(diǎn)燃樣品遇水反應(yīng)性:和水劇烈反應(yīng);和水形成爆炸性混合物;和水 混合產(chǎn)生毒性氣體、蒸汽或煙霧等(5) 感染性指帶有微生物或寄生蟲，能致人體或動(dòng)物 疾病的廢物。具有感染性的典型危險(xiǎn)廢物為醫(yī)療廢物，指在醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)在醫(yī)療、預(yù)防、保健以 及其它相關(guān)活動(dòng)中產(chǎn)生的具有直接或者間 接感染性、毒性以及其它危害性的廢物。將醫(yī)療廢物分為以 下種類感染性廢物 病理學(xué)廢物 損傷性廢物 藥物性廢物 化學(xué)性廢物 其它廢物(6) 浸出毒性指固體廢物遇水浸瀝，其中有害的物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化， 污染環(huán)境，浸出的有害物質(zhì)的毒性稱為浸出毒性。浸出液制備：100g (干基)樣品置于2L具廣口聚乙 烯瓶中，加入1 L(pH5.8-6.3)

21、的水中，水平往復(fù)振 蕩器上振蕩8小時(shí)于室溫下浸泡16小時(shí)，用0.45 微米濾膜過濾，濾液即為浸出液。分析指標(biāo)：汞、鎘、碑、錚、銅、鋅、銀、僦、皺、 氟化物、氤化物、硫化物、硝基苯類化合物。除了以上特性，危險(xiǎn)廢物得其它特性還可 能包括：生物累積性(bioaccumulation), 致突變性、致癌性或畸胎性(mutagenicity carci nogen icity or teratoge nicity, MCT), 放射性2.3固體廢物的采樣方法固體廢物采樣分析是從大量廢物中取出少 量代表性樣品，有這些少量樣品分析所得 的數(shù)據(jù)，推測出整體廢物的性質(zhì)。大多數(shù)廢物都呈不均勻狀態(tài)，比較準(zhǔn)確的 方法

22、是收集兵分析一個(gè)以上的樣品，多個(gè) 樣品產(chǎn)生的代表性數(shù)據(jù)才可以說明該廢物 的平均性質(zhì)與組成。根據(jù)廢物貯存方式與貯存容器的不同，可 采用不同的采樣形態(tài)，常用的采樣方法包 括：單一隨機(jī)采樣，分層隨機(jī)采樣，系統(tǒng) 隨機(jī)采樣，階段式采樣，權(quán)威采樣，混合 采樣。下面一一說明。單一隨機(jī)米樣型采樣方法：將所有廢物劃分成相當(dāng)數(shù)量的 假想格子，依序給予連續(xù)編號(hào)，隨機(jī)選出 一組號(hào)碼，再從這組號(hào)碼所代表的格子取 岀樣品，再隨機(jī)選擇所要采集的樣品。特性：廢物的任一點(diǎn)，都有同等的機(jī)會(huì)被 取出，且以隨機(jī)方式取出適量樣品。優(yōu)點(diǎn)：簡單，準(zhǔn)確度高適用對象：化學(xué)性質(zhì)呈現(xiàn)部規(guī)則的非均態(tài), 且維持固定狀態(tài)的廢物，無任何或很少污 染物分布資料的廢物分層隨機(jī)采樣型采樣方法：若廢物的污染性質(zhì)痕明顯地分 割成數(shù)層，且層與層之間性質(zhì)差異很大， 而每一層內(nèi)的差異性很小，并至少可以取 岀23格梓品時(shí)，則在每一層中，分別以 單一隨機(jī)采樣法采集樣品；若了解每層的 差異程度，則以其差異程度，依各層廢物 量的分布比例大小，分別于各層取岀相當(dāng) 比例的樣品量。特性：分層隨機(jī)采樣依據(jù)各層顯著的差異 性，分別根據(jù)其差異程度的大小，取出不 同比例的樣品數(shù)，能很準(zhǔn)確地反映廢物性 質(zhì)分布的狀況。適用：明確了解廢物中污染物的分布情形, 且其分層現(xiàn)象很明顯，經(jīng)費(fèi)不足，僅能取 少數(shù)枠