第二章 固体废物产生、特性及采样分析法

1、第二章第二章 固体废物产生、特性及采样固体废物产生、特性及采样分析分析法法 本章重点内容本章重点内容固体废物产生量的常用预测方法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测试及计算方法，危险废物特性及鉴别试验方法法固体废物的采样方法固体废物的采样方法l固体废物产生量的计算在固体废物管理中十分重要，是保证收集、运输、处置及综合利用的依据。l鉴于城市生活垃圾和工业固体废物的产生特性差异较大，故对二者分别进行讨论。2.1 固体废物固体废物产生量的产生量的常用预测方法常用预测方法2.1 固体废物固

2、体废物产生量的产生量的常用预测方法常用预测方法 2.1 .1 城市生活垃圾产生量及预测城市生活垃圾产生量及预测l 城市生活垃圾的产生量随经济的发展、物质生活水平的提高、能源结构的变化以及城市人口的增加而增加估算城市生活垃圾产生量通用公式估算城市生活垃圾产生量通用公式： Yn=ynPn10-3365 式中：Yn为第n年城市生活垃圾产生量，t/a；yn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l 城市人口的变化需同时考虑机械增长率(移民、城市化)和自然增长率，机械增长率可根据当地规划计算，而自然增长率有不同的预测方法。2.1 固体废物固体废物产生量的产生量的常

3、用预测方法常用预测方法规划区内历年人口数规划区内历年人口数规划区内历年垃圾产率规划区内历年垃圾产率算术增加法算术增加法几何增加法几何增加法饱和曲线法饱和曲线法最小平方法最小平方法曲线延长法曲线延长法算术增加法算术增加法几何增加法几何增加法饱和曲线法饱和曲线法最小平方法最小平方法曲线延长法曲线延长法历年人口成长特性分析历年人口成长特性分析其它相关计划运作情形其它相关计划运作情形预测规划区内未来人口数预测规划区内未来人口数规划区内垃圾产率预测规划区内垃圾产率预测垃圾收运率垃圾收运率垃圾产量预测垃圾产量预测利用人口数和垃圾产率预测垃圾产生量流程图利用人口数和垃圾产率预测垃圾产生量流程图2.1 固体废

4、物固体废物产生量的产生量的常用预测方法常用预测方法l 统计与数理模式对人口数进行预测的方法统计与数理模式对人口数进行预测的方法人口数预测方法人口数预测方法算数增加法算数增加法(arithmetic method)：假设人口增长呈一定比例常数直线增加。适用于短：假设人口增长呈一定比例常数直线增加。适用于短期预测期预测(1-5年年)，结果常偏低，结果常偏低几何增加法几何增加法(geometric method)：假设未来人口增长率与过去人口增长率相：假设未来人口增长率与过去人口增长率相等。适用于短期或新兴城市，若预测时间过长常有偏高现象等。适用于短期或新兴城市，若预测时间过长常有偏高现象对数曲线法

5、对数曲线法(saturated curve method)：假设人口增长过程，初期较快，中期平缓，终：假设人口增长过程，初期较快，中期平缓，终期饱和，呈期饱和，呈S形曲线。适用于长期预测，目前常用的方法。形曲线。适用于长期预测，目前常用的方法。最小平方法最小平方法(minimum square method)：以每年平均增加人数为基础，根据历史资料：以每年平均增加人数为基础，根据历史资料以最小平方法预测。与算术增加法相似，但较精确以最小平方法预测。与算术增加法相似，但较精确曲线延长法曲线延长法(curve extention method)：根据历史人口增长情形配合未来：根据历史人口增长情形配

6、合未来城市发展条件，参考上述方法以延长原有人口增长曲线。适合新兴城市。城市发展条件，参考上述方法以延长原有人口增长曲线。适合新兴城市。2.1 固体废物固体废物产生量的产生量的常用预测方法常用预测方法l算数增加法算数增加法假定未来每年人口增加率，与过去每年人口增加率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：的平均值相等，其计算可以下式表示：00ntPPn rPPrt式中：式中：Pn为为n年后的人口数，人；年后的人口数，人；P0为现在人口数，人；为现在人口数，人；n为为推测年数，年；推测年数，年；r为每年增加人口数，人为每年增加人口数，人/年；年；Pt为现在起为

7、现在起t年年前人口数，人；前人口数，人；t为过去的年数为过去的年数2.1 固体废物固体废物产生量的产生量的常用预测方法常用预测方法l几何增加法几何增加法式中：式中：Pn为为n年后的人口数，人；年后的人口数，人；P0为现在人口数，人；为现在人口数，人；n为推测年数，年；为推测年数，年；k为几何增加常数为几何增加常数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，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：时间过长常会偏高。其计算式：00e x p (

8、)l nl nntPPk nPPkt2.1 固体废物固体废物产生量的产生量的常用预测方法常用预测方法l对数曲线法对数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，其人口增加状态呈状态，其人口增加状态呈S曲线状。其计算式曲线状。其计算式：1qnKPme或或ln(1)lnKqnmP式中，式中，P为推测人口数，以千人计；为推测人口数，以千人计；n为基准年起至预测年所经为基准年起至预测年所经过年数；过年数；K为饱和人口数，以千人计；为饱和人口数，以千人计；m，q为常数（为常数（q为负值）为负值）本法因与城市人口动态变化规律较接近

9、，国际上应用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。较普遍。2.1 固体废物固体废物产生量的产生量的常用预测方法常用预测方法l最小平方法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：以最小平方法推测人口变化地方法其计算式如下：222niniiniiiiiniiniiiiiPanbNn PnPaNnnnn Pn PnbNnnn式中，式中，n为年数，年；为年数，年；a，b为常数；为常数；Pn为为n年的人口数；年的人口数；N为用以为用以分析人口数据（分析人口数据（Pni，ni)的组数

10、。的组数。2.1 固体废物固体废物产生量的产生量的常用预测方法常用预测方法l曲线延长法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，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。记录的变化曲线进行延长，并求出预测年度的人口。2.1 固体废物固体废物产生量的产生量的常用预测方法常用预测方法2.1.2 工业固体废物产生量及预测工业固体废物产生量及预测

11、废物产生因子法，也称废物产率法。废物产率即废物产生源单位活动强度所产生的废物量，将预测的生产能力乘以废物产率，即可预测固体废物的产生量。 式中： Pt为固体废物产生量，t或万吨； 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。该公式基于以下假设： 相同产业采用相同技术，且在预测其无技术改造，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M成正比，即产出系数一定trPP M2.1 固体废物固体废物产生量的产生量的常用预测方法常用预测方法固体废物的产率可通过实测法或物料衡算法计算。固体废物的产率可通过实测法或物料衡算法计算。根据生产记录得到每班根据生产记录得

12、到每班(或每天或每天/每周每周/每月每月/每年每年)产生的固体产生的固体废物量以及相应周期内的产品产值废物量以及相应周期内的产品产值(或产量或产量),由下式求出由下式求出Pr值值:为了保证数据的准确性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一般要在正常运行期内测量若干次,取其平均值取其平均值:Ptir iiPM11nrriiPPn2.1 固体废物固体废物产生量的产生量的常用预测方法常用预测方法生产过程生产过程投入投入1投入投入n产品产品1产品产品n.流失流失1流失流失n.PPP投入流失产品根据质量守恒定律，在生产过程中投入系统的物料总质量应等根据质量守恒定律，在生产过程中投入系统的

13、物料总质量应等于该系统产出物料的总质量，即等于产品质量与物料流失量之于该系统产出物料的总质量，即等于产品质量与物料流失量之和。和。物料衡算公式的通式可表示为：物料衡算公式的通式可表示为：式中，式中，P投入投入为投入系统的物料总量；为投入系统的物料总量； P产品产品为系统产品的质量；为系统产品的质量； P流失流失为系统的物料和产品的流失总量。为系统的物料和产品的流失总量。2.1 固体废物固体废物产生量的产生量的常用预测方法常用预测方法例例:某黄磷厂生产一吨黄磷需要黄磷矿石某黄磷厂生产一吨黄磷需要黄磷矿石9.339 t，焦炭，焦炭1.551 t， 硅石硅石1.557 t，除得到，除得到0.356

14、t的副产品磷铁外的副产品磷铁外，还产生，还产生2.824 t气体和气体和0.135t 粉尘，其余均以废渣形粉尘，其余均以废渣形式排出，求黄磷的产渣率。式排出，求黄磷的产渣率。解解:已知投入物料量：已知投入物料量： 磷矿石磷矿石: 9.339 t 焦炭焦炭: 1.551 t 硅石硅石: 1.557 t 产品量：产品量： 黄磷黄磷: 1.000 t流失量：流失量： 气体气体: 2.824 t 磷铁磷铁: 0.356 t 粉尘粉尘: 0.135 t 2.1 固体废物固体废物产生量的产生量的常用预测方法常用预测方法PPP流失投入产品PPPPP流失气铁尘渣 =(9.339+1.551+1.557)-1.

15、000 =11.447 t =11.447-2.824-0.356-0.135 =8.132 (t)PPPPP流失气铁尘渣2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性固废物理及化学特性固废物理及化学特性 物理：物理组成、粒径、含水率、容积密度物理：物理组成、粒径、含水率、容积密度 化学：挥发分、灰分、固定碳、闪火点化学：挥发分、灰分、固定碳、闪火点 与燃点、热值、与燃点、热值、灼烧损失量、元素成分、毒性浸出性质灼烧损失量、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，感官性能：指废物的颜色、臭味、新鲜或腐败的程度等，往往可以直接判断往往可以直接判断2.2

16、 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性2.2.1固体废物的物理特性固体废物的物理特性 (1)物理组成（物理组成（physical composition) 城市固体废物的物理组成很复杂，其受到多种因素的影响，主要包括自然环境、气候条自然环境、气候条件、城市发展规模、居民生活习性件、城市发展规模、居民生活习性(膳食结构膳食结构)、能源结构、经济发展水平、能源结构、经济发展水平等。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。2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性地区地区北北 方方南南 方方燃料燃料类型类型城市城市太原太原吉林吉林天津天津沈阳沈阳哈尔滨哈尔滨南

17、宁南宁南京南京上海上海重庆重庆有机组分有机组分83.2262.0478.9886.9463.9246.0164.7780.369.91燃燃气气无机组分无机组分4.1227.265.889.3420.2245.7618.337.5419.91废废品品纸类纸类6.971.9111.042.779.613.472.9金属金属1.130.410.661.061.9321.19塑料塑料1.60.271.731.221.491.862.12玻璃玻璃1.370.712.072.361.891.741.95布类布类1.590.420.360.821.983.092.01小计小计12.6610.715.143.

18、7215.868.2316.912.1610.18有机组分有机组分10.864.822.2637.9730.8617.0226.2831.9616.8燃燃煤煤无机组分无机组分86.3893.769.5260.7966.0278.668.260.779.54废废品品纸类纸类1.570.351.071.611.6120.77金属金属0.30.170.50.640.642.70.94塑料塑料0.170.090.241.091.091.350.68玻璃玻璃0.210.240.490.430.431.060.84布类布类0.510.210.720.610.610.230.42小计小计2.762.19.1

19、21.063.154.384.387.343.66我国南北方城市产生的城市垃圾组成对比表我国南北方城市产生的城市垃圾组成对比表2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性(2) 固体废物的粒径固体废物的粒径粒径粒径(particle size)u 对于固废的前处理，如筛选或磁分离，废物粒径大小对于固废的前处理，如筛选或磁分离，废物粒径大小往往是个重要参数。往往是个重要参数。u 通常粒径的表达方式以粒径分布通常粒径的表达方式以粒径分布(particle size distribution，PSD)表示，因废物组成复杂且大小不等，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

20、何形状也不一样，只能通很难以单一大小表示，且几何形状也不一样，只能通过筛网的网过筛网的网“目目”（mesh）代表其大小。）代表其大小。u“目目”指颗粒大小和孔的直径，一般用在指颗粒大小和孔的直径，一般用在1in2 (1in=25.4 mm) 筛网面积内有多少个孔来表示。筛网面积内有多少个孔来表示。2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性粒径表达方式粒径表达方式粒径分布粒径分布筛分试验筛分试验：取一定量的固体废物样品，准备一组筛孔尺寸覆盖整个粒径范围的标准筛子，将样品按次序以不同筛孔的筛面进行筛分，记录每一个筛面上的样品质量，此质量除以样品总质量即是固体废物粒径位于前、后两个筛面

21、孔径之间的质量分数，试验获得的各个粒径范围的质量分数即描述了固体废物的粒径分布-采用累积质量分布图表示（0.25m） 0.25 0.50 0 50 100 累积质量分数/% 粒径/m 2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性(3) 含水率含水率(moisture)定义：废物在1051温度下烘干2 h（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（）最初质量含水率对处理处置的影响含水率对处理处置的影响 堆肥化：堆肥化：含水率过高，空隙度降低，易产生厌氧，导致恶臭；含水率过低，含水率过高，空隙度降低，易产生厌氧，导致恶臭

22、；含水率过低，微生物不能正常生长微生物不能正常生长 焚烧：焚烧：含水率过高，垃圾不能自持燃烧，解决方法，一是添加煤粉来增加热含水率过高，垃圾不能自持燃烧，解决方法，一是添加煤粉来增加热值，一是采用生物预处理方法，先将垃圾倒入储坑放置一段时间，使一部值，一是采用生物预处理方法，先将垃圾倒入储坑放置一段时间，使一部分水渗沥出，含水率降低分水渗沥出，含水率降低 填埋：填埋：含水率过高，使填埋场地泥泞，影响填埋机械操作含水率过高，使填埋场地泥泞，影响填埋机械操作2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性又称容重，指一定体积空间中所容纳的废物质量，单位又称容重，指一定体积空间中所容纳的废物

23、质量，单位kg/m3；是；是决定运输或贮存容积的重要参数。决定运输或贮存容积的重要参数。测定方法测定方法 1. 实测法实测法容器容器(体积体积V)称重称重初始质量初始质量填满填满样品样品称重称重末端质量末端质量容重容重=（末端质量（末端质量-初始质量）初始质量）/体积体积V(4) 容积密度容积密度2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性2. 计算法计算法原理：可采用分别测各组分的容重，然后按固体废物的物理原理：可采用分别测各组分的容重，然后按固体废物的物理组成加权计算得到混合废物的容重组成加权计算得到混合废物的容重表达式：表达式： =i i例：例：废物由食品垃圾、纸张、塑料组成

24、，食品垃圾、纸张、废物由食品垃圾、纸张、塑料组成，食品垃圾、纸张、塑料分别占塑料分别占60%、10%、30%，食品垃圾、纸张、塑料的容，食品垃圾、纸张、塑料的容积密度分别为积密度分别为300 kg/m3、80 kg/m3、60 kg/m3解：解：容重为：容重为：W=60% 300+10% 80+30% 60=206 kg/m32.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性指固体废物抗破碎的阻力指固体废物抗破碎的阻力。用以表征废物破碎难易程度。用以表征废物破碎难易程度。主要有主要有抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度表示，一般以表示，一般以固体废

25、物的固体废物的抗压强度抗压强度来衡量来衡量，具体分类如下：，具体分类如下：l 250 MPa, 坚硬固体废物坚硬固体废物; l 40-250 MPa, 中硬固体废物中硬固体废物;l 40 MPa, 软固体废物软固体废物固体废物的硬度固体废物的硬度具体分级可与矿物硬度比较确定，矿物硬度按具体分级可与矿物硬度比较确定，矿物硬度按莫式硬度分为十级，其软硬排列顺序为：（莫式硬度分为十级，其软硬排列顺序为：（1）滑石（）滑石（2）石膏）石膏（3）方解石（）方解石（4）萤石（）萤石（5）磷灰石（）磷灰石（6）长石（）长石（7）石英（）石英（8）黄玉石（黄玉石（9）刚玉（）刚玉（10）金刚石）金刚石(5)

26、机械强度机械强度2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性2.2.2固体废物的化学特性固体废物的化学特性(1)挥发分挥发分(volatiles)指物体在标准温度实验时，呈气体或蒸汽而散失的量。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。样 品样 品干样干样称重称重初始质量初始质量无氧环境中无氧环境中(60020)称重称重末端质量末端质量恒温一段时间恒温一段时间挥发分挥发分/% =（初始质量（初始质量-末端质量）末端质量） 100%/初始质量初始质量2.2 固体废物固体废物

27、的物理及化学特性的物理及化学特性(2) 灰分灰分(ash)对垃圾进行分类，将各组分破碎至2 mm以下，取一定量在1055 下干燥2 h，冷却后称量（P0），再将干燥后的样品放入电炉内，在800 下灼烧2 h，冷却后再在105 5下干燥2 h，冷却后称量P1。10( % )1 0 0PPiI样品干样样品干样称重称重初 始 质初 始 质量量加热加热800, 2h称重称重末 端 质末 端 质量量冷却冷却2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性(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。是除去水分、挥发性物质及灰分后的可燃烧物。表示方法表示方法(差值法差值法):固定碳

28、固定碳/%=100-(灰分灰分+水分水分+挥发分挥发分)/%固废工业组成固废工业组成l 三成分：三成分：水分、可燃分水分、可燃分(挥发分挥发分+固定碳固定碳)和灰分和灰分l 四成分：四成分：水分、挥发分、固定碳和灰分水分、挥发分、固定碳和灰分主要分析项目主要分析项目(5项项)包括：四成分包括：四成分+热值热值(或发热值或发热值)2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性例：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：原始样品质量25.00 g105 加热后质量23.78 g以上样品加热至600 后质量15.34 g接着加热到800 后质量4.38 g。试求此

29、废物的水分、灰分、挥发分与固定碳各为多少？2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性(4)闪火点与燃点闪火点与燃点q测定方法测定方法闪闪火火点点80,采用采用PM闭杯法闭杯法(pensky-martens closed cup)测定测定l 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闪火点(flash point)l 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着火点(ignition point)或燃点。或燃点。2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性表示废物燃烧时放出的热量

30、，用以考虑计算焚烧炉的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。能量平衡及估算辅助燃料所需量。(5) 热值热值(heating value)l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为0的液态水所放出的热量。的液态水所放出的热量。l低位热值：单位质量垃圾完全燃烧后燃烧产物中的水分为低位热值：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。的水蒸汽所放出的热量。l二者换算公式：低位热值二者换算公式：低位热值/(kJ/kg) = 高位热值高位热值/(kJ/kg) (1-废废物水分百

31、分比物水分百分比) - 废物水分百分比废物水分百分比标准状态水的汽化热标准状态水的汽化热/(kJ/kg)废物的热值可用热值废物的热值可用热值测定仪测定仪直接测量，也可以根直接测量，也可以根据废物的组分或元素组成计算。据废物的组分或元素组成计算。2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性热值热值测量法测量法废物废物样品样品装入装入密闭密闭充氧充氧释放释放热量热量助燃剂助燃剂氧弹氧弹量热计量热计点火点火夹套内水温夹套内水温不再上升不再上升样品热值样品热值=水的升温焓水的升温焓-助燃剂热值助燃剂热值2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性理论理论估算估算法法原理：利用燃

32、烧热的计算原理估算废物热值。原理：利用燃烧热的计算原理估算废物热值。废物燃烧反应式：废物燃烧反应式：aA+bBcC+dD反应热为产物热焓与反应物热焓之差：反应热为产物热焓与反应物热焓之差：通常规定元素的热焓在通常规定元素的热焓在25(298 K)时为零，因此，时为零，因此，一个化合物的热焓就等于其形成热，则一个化合物的热焓就等于其形成热，则H298=c(Hf)C+d(Hf)D-a(Hf)A-b(Hf)BcdabHcHdHaHbH2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性例例：某废液化学组成为摩尔分数：某废液化学组成为摩尔分数30%的的CH3OH和和70%C6H14，有，有关成分的

33、生成热为：关成分的生成热为：CH3OH(l)= -57.04kcal/mol，C6H14(l)= -47.52kcal/mol，H2O(g)= -57.80kcal/mol，CO2(g)= -94.05kcal/mol。试估算废液试估算废液25时的热值。时的热值。解：列反应式解：列反应式 CH3OH+(2/3)O2CO2+2H2O C6H14+(19/2)O26CO2+7H2O则则H1=-94.05-2*57.80+57.04= -152.61 kcal/mol H2=-94.05*6-7*57.80+47.52=-921.38 kcal/mol根据摩尔分数得废液燃烧热：根据摩尔分数得废液燃烧

34、热：H=152.61x0.3+921.38 x0.7=690.75 kcal/mol又废物平均摩尔质量为：又废物平均摩尔质量为：0.3 x 32+0.7 x 86=69.8则以质量表示的热值为：则以质量表示的热值为：690.75 x 103/69.8=9896 kcal/kg2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性元素组成计算法元素组成计算法原理：利用元素组成（如原理：利用元素组成（如C、H、O等）估算废物热值。等）估算废物热值。(1) 高位热值表示式高位热值表示式(Wilson式式)：HH=7831mC1+35932(mH-mO/8)+2212mS-3546mC2+1187m

35、O-578mN式中：式中：mC1、mC2分别为有机碳和无机碳的质量分数，分别为有机碳和无机碳的质量分数，mH、mO、mN、mS分别为分别为H、O、N、S的质量分数的质量分数(2) 当废物中氯含量很高时，改为：当废物中氯含量很高时，改为：HH=7831mC1+35932(mH-mO/8-mCl/35.5)+2212mS-3546mC2+1187mO-578mN-620 mCl(3) 低位热值为：低位热值为：HL= HH -583 mH2O+9( mH - mCl/35.5)2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性例例：某城市垃圾元素组成为：某城市垃圾元素组成为：C 15.6%（其

36、中有机碳（其中有机碳12.4%，无机，无机碳碳3.2%），），H 6.5%，O 14.7%，N 0.4%，S 0.2%，Cl 0.2%，水，水分分39.9%，灰分，灰分22.5%，试计算废物高位热值和低位热值。，试计算废物高位热值和低位热值。解：解：因氯含量很低，不考虑氯的影响，列式如下因氯含量很低，不考虑氯的影响，列式如下HH=7831mC1+35932(mH-mO/8)+2212mS-3546mC2+1187mO-578mN =2712.3 kcal/kgHL= HH -583 x (mH2O+9mH)=2138.6 kcal/kg2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性

37、灰渣样品在空气中灼烧时所损失的质量灰渣样品在空气中灼烧时所损失的质量。通常作为检测。通常作为检测废物焚烧后灰渣的品质。废物焚烧后灰渣的品质。(6) 灼烧损失量灼烧损失量-评价焚烧装置运行好坏关键参数评价焚烧装置运行好坏关键参数测定方法是将灰渣样品置于测定方法是将灰渣样品置于80025高温下加热高温下加热3 h，称其前后质量，并根据下式计算：称其前后质量，并根据下式计算：100加热前质量加热后质量灼烧损失量（）加热前质量一般设计优良的焚烧炉的灰渣灼烧损失量约在一般设计优良的焚烧炉的灰渣灼烧损失量约在5以下。以下。2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性l 元素组成分析的作用元素组

38、成分析的作用 1、判断废物化学性质 2、确定废物处理工艺（N、Cl） 3、预测焚烧后的二次污染物(7)元素元素成分成分包括碳、氢、氧、氮、硫、氯和包括碳、氢、氧、氮、硫、氯和灰分灰分(针对其中的有机物针对其中的有机物)2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性l 固废固废pH值对农用的影响值对农用的影响 pH值过高，会使土壤盐碱化 pH值过低，会使土壤酸化(8) pH值值-农业利用农业利用测试过程测试过程风干样品风干样品混合混合振荡水萃振荡水萃水萃液水萃液水水1:10样品样品pH值值测测pH值值PH计计2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性2.2.3 危险废物特

39、性及鉴别实验方法危险废物特性及鉴别实验方法l 危险废物定义危险废物定义 指具有毒性、易燃性、易爆性、反应性、腐蚀性和感染性毒性、易燃性、易爆性、反应性、腐蚀性和感染性等危险特性的一类废物l 名录法名录法 按废弃物种类认定其毒害性（危险性），并将种类登记于具按废弃物种类认定其毒害性（危险性），并将种类登记于具有法规意义的危险废物名录中，作为认定危险废物的依据有法规意义的危险废物名录中，作为认定危险废物的依据q国家危险废物名录国家危险废物名录 1、1998年颁布实施年颁布实施 2、将危险废物分为、将危险废物分为47类，列出废物编号和废物类别类，列出废物编号和废物类别 3、明确废物来源以及常见危险组

40、分、明确废物来源以及常见危险组分2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性l 分析法分析法 在专门立法中，对危险废物特性及其鉴别分析方法以“标准”形式予以规定，依据鉴别分析方法，测定废物特性，如易燃性、腐蚀性、反应性、放射性、浸出毒性以及其它毒性等，进而判定是否属于危险废物 1. 急性毒性急性毒性 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。的毒性。 固废浸出液固废浸出液灌胃灌胃(小白鼠小白鼠)观察观察(中毒症状中毒症状) 记录记录(48 h内死亡率内死亡率)(死亡率死亡率50%)2.2 固体废物固体废物的物理及

41、化学特性的物理及化学特性中国工业毒物急性毒性分级中国工业毒物急性毒性分级毒性分级毒性分级小鼠一次经口小鼠一次经口LD50/(mg/kg)小鼠吸入染毒小鼠吸入染毒2h LD50/(mg/kg)兔经皮兔经皮LD50/(mg/kg)剧毒剧毒105010高毒高毒11100515001150中等毒中等毒1011000501500051500低毒低毒1001100005001500005015000微毒微毒10000500005000注：注：LD50为半致死剂量。为半致死剂量。2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性 2、易燃性易燃性 闪点低于定值的废物由于摩擦、吸湿、点燃或者由于自发的闪

42、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。化学变化会产生发热或着火，或点燃后的燃烧会持续进行。 采用闭口闪点测定仪测定，如果闪点低于规定值，认为该废采用闭口闪点测定仪测定，如果闪点低于规定值，认为该废物具有可燃性物具有可燃性(苯、氯仿苯、氯仿)。 3、腐蚀性腐蚀性 采用玻璃电极法测定固态、半固态废物浸出液的采用玻璃电极法测定固态、半固态废物浸出液的pH值或者高浓度液体的值或者高浓度液体的pH值，如果值，如果pH2，或或12.5，则，则该废物具有腐蚀性该废物具有腐蚀性(酸碱废液酸碱废液)2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化

43、学特性4. 反应性反应性指在常温、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撞击感度测定：立式落锤仪，爆炸百分数为感度测定：立式落锤仪，爆炸百分数为感度摩擦感度摩擦感度测定：摆式摩擦仪，一定条件下的发火率为摩擦感测定：摆式摩擦仪，一定条件下的发火率为摩擦感度度观察是否发生爆炸、燃烧、分解；观察是否发生爆炸、燃烧、分解；差热分析测定差热分析测定：差热分析仪：差热分析仪爆发点爆发点测定：爆发点测定仪测定：爆发点测定仪火焰感度火焰感度测定：黑火药柱能否通过灼热的镍铬丝点燃样品测定：黑火药柱能否通过灼热的镍铬丝点燃样品遇水反

44、应性遇水反应性：和水剧烈反应；和水形成爆炸性混合物；和水：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、蒸汽或烟雾等混合产生毒性气体、蒸汽或烟雾等2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性l 指带有微生物或寄生虫，能致人体或动物疾病的废物。l 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。5. 感染性感染性2003年我国颁布实施医疗废物管理条例，将医疗废物分为以下种类 感染性废物感染性废物 病理学废物病理学废物 损伤性废物损伤性废物 药物性废物药物性废物 化学性废物化学性

45、废物 其它废物其它废物2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性6. 浸出毒性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。，浸出的有害物质的毒性称为浸出毒性。n 浸出液制备：浸出液制备：100 g（干基）样品置于（干基）样品置于2 L具广口聚乙烯瓶具广口聚乙烯瓶中，加入中，加入1 L(pH 5.8-6.3)的水中，水平往复振荡器上振荡的水中，水平往复振荡器上振荡8小时于室温下浸泡小时于室温下浸泡16小时，用小时，用0.45微米滤膜过滤，滤液即微米滤膜过滤，滤液即为浸出液。为浸出

46、液。n 分析指标：汞、镉、砷、铬、铜、锌、镍、锑、铍、氟化分析指标：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。物、氰化物、硫化物、硝基苯类化合物。 2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性2.2 固体废物固体废物的物理及化学特性的物理及化学特性除以上特性，危险废物得其它特性还可能除以上特性，危险废物得其它特性还可能包括包括：生物累积性(bioaccumulation)致突变性、致癌性或畸胎性(mutagenicity carcinogenicity or teratogenicity, MCT)放射性2.3 固体废物固体废物的采样方法的采样方法

47、l 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。l 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。l 根据废物贮存方式与贮存容器的不同，可采用不同的采样形态，常用的采样方法包括：单一随机采样，分层随机采样，系统随机采样，阶段式采样，权威采样，混合采样。2.3 固体废物固体废物的采样方法的采样方法2.3.1 单一随机采样型单一随机采样型l 采样方法：将所有废物划分成相当数量的假想格子，依序给予连续编号，随机选出一组号码，再从这组号码所代表的格子取出样品，再随机

48、选择所要采集的样品。l 特性：废物的任一点，都有同等的机会被取出，且以随机方式取出适量样品。l 优点：简单，准确度高l 适用对象：化学性质呈现部规则的非均态，且维持固定状态的废物，无任何或很少污染物分布资料的废物2.3 固体废物固体废物的采样方法的采样方法2.3.2分层随机采样型分层随机采样型l 采样方法：若废物的污染性质痕明显地分割成数层，且层与层之间性质差异很大，而每一层内的差异性很小，并至少可以取出23格样品时，则在每一层中，分别以单一随机采样法采集样品；若了解每层的差异程度，则以其差异程度，依各层废物量的分布比例大小，分别于各层取出相当比例的样品量。l 特性：分层随机采样依据各层显著的

49、差异性，分别根据其差异程度的大小，取出不同比例的样品数，能很准确地反映废物性质分布的状况。l 适用：明确了解废物中污染物的分布情形，且其分层现象很明显，经费不足，仅能取少数样品的情况。2.3 固体废物固体废物的采样方法的采样方法2.3.3 系统随机采样型系统随机采样型l 采样方法：在废物中随机取出第一个样品，随后于一定空间或时间间隔下，依序取出其它样品，即将全体所有的个体依次编号，设定固定间隔，每隔若干号抽取一号。l 特性：第一个样本随机取出后，其余的样本依一定的规则取出。l 适用：采样人员非常了解该废物的特性，确知该废物中主要污染物呈任意分布或只有缓和的层化现象2.3 固体废物固体废物的采样

50、方法的采样方法2.3.4 阶段式采样法阶段式采样法 采样方法：先有一个原始N个单位（一单位中含有多个样品）中抽取n个单位的随机样本，称为主要（或第一段）抽样单位，而再从n个单位中的第i个被选的主要单位再选m个单位，称为次要（或第二段）抽样单位。 特性：采样手续方便，可依需要分阶段实施采样工作 缺点：误差较大，整理分析较繁琐。2.3 固体废物固体废物的采样方法的采样方法2.3.5 权威性采样法权威性采样法 采样方法：由对所采集废物的性质非常了解的人员决定并选择样品。 特性：整个采样过程完全由一个人决定，人为因素较强。 适用：采样人员对废物性质确实非常了解的情况。 虽然较简单，方便，但容易出现错误

51、的判断，数据的有效性比较可疑。2.3 固体废物固体废物的采样方法的采样方法2.3.6 混合采样型混合采样型采样方法：将由废物收集而来的一些随机样品，混合成单一样品，再分析此单一混合样品的相关污染物。常用的方法有二分法，四分法与井字法。二分法：将废物堆等分，各等分取适量样品再混匀后等分，再从各等分取适量样品，如此重复至适当的样品量。四分法：将废物堆十字均分为四小堆，取对角的两小堆，混匀后再十字均分为四小堆，如此重复至适当的样品量。井字法：将废物井字均分为九小堆，各小堆等取适量样品，混匀后再井字均分为九小堆，如此重复至适当的样品量。 特性：样品间的分散性较小，可减少样品采集数量。特性：样品间的分散

52、性较小，可减少样品采集数量。2.3 固体废物固体废物的采样方法的采样方法2.3.7 不同固体废物储存形态的采样方法不同固体废物储存形态的采样方法1. 大型容器采样法大型容器采样法基本原则：为了取得容器内每一点的样品基本原则：为了取得容器内每一点的样品(1)三度空间单一随机采样三度空间单一随机采样:将容器根据假想的三度空间格子结将容器根据假想的三度空间格子结构划分构划分(2)二度空间单一随机采样。对收集较小数量的样品，此法较二度空间单一随机采样。对收集较小数量的样品，此法较精确。精确。2. 敞开车辆采样法敞开车辆采样法在废物上方划分假想格子，在交叉点，利用螺旋钻或适合的在废物上方划分假想格子，在

53、交叉点，利用螺旋钻或适合的采样器进行采样采样器进行采样2.3 固体废物固体废物的采样方法的采样方法3.储槽内废物采样法储槽内废物采样法(1) 开放式储槽：采用三度空间单一随机取样法开放式储槽：采用三度空间单一随机取样法(2) 开放式储槽，且已知或已假设废物组成的分布：采用二度空开放式储槽，且已知或已假设废物组成的分布：采用二度空间单一随机取样法。间单一随机取样法。(3) 采样口受限制的储槽：需取得充分样品量采样口受限制的储槽：需取得充分样品量(4) 采样口受限制，且废物内成分分布情况未知的储槽：可估计采样口受限制，且废物内成分分布情况未知的储槽：可估计倾出世间，在倾倒时，随机取样倾出世间，在倾倒时，随机取样4.废物堆采样法废物堆采样法(1) 废物堆每一位置均可取样，采用三度空间单一随机取样法废物堆每一位置均可取样，采用三度空间单一随机取样法(2) 废物堆过大，不易均匀取样，则需配合其移走时间取样废物堆过大，不易均匀取样，则需配合其移走时间取样(3) 小