第二章 固体废物的特性

1、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

2、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。2.2.固体废物的特性固体废物的特性 物理：物理组成、粒径、含水率、容积物理：物理组成、粒径、含水率、容积 密度密度 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 与与燃点、热值、灼烧损失量、元素成分、毒燃点、热值、灼烧损失量、元素成分、毒性浸出性质性浸出性质 感官性能：指废物的颜色、臭味、新鲜感官性能：指废物的颜色、臭味、新鲜 或腐败的程度等，往往可以直接判断或腐败的程度等，往往可以直接判断 生物特性生物特性2.2.12.2.1固体废物的物理特

3、性固体废物的物理特性 （1 1）物理组成（）物理组成（physical composition)physical composition) 城市固体废物的物理组成很复杂，其受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。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83.2262.0478.9

4、886.9463.9246.0164.7780.369.91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12.6610.715.143.7215.868.2316.912.1610.18有机组分有机组分10.8

5、64.822.2637.9730.8617.0226.2831.9616.8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2.762.19.121.063.154.384.387.343.66（2 2）粒径（）粒径（

6、particle sizeparticle size） 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（particle size distribution，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1in1in2 2 （1in=25.4mm1in=25.4mm）筛网面积内有多少个孔来）筛网面积内有多少个孔来表示。表示。目前国际上比较多用等效体积颗粒的计算目前国际上比较多用等效体积颗粒的计算直径来

7、表示粒径。以直径来表示粒径。以mm或或mmmm表示表示。 目数 粒度um 目数 粒度um 目数 粒度um5 3900 140 104 1600 1010 2000 170 89 1800 816 1190 200 74 2000 6.520 840 230 61 2500 5.525 710 270 53 3000 530 590 325 44 3500 4.535 500 400 38 4000 3.440 420 460 30 5000 2.745 350 540 26 6000 2.550 297 650 21 7000 1.2560 250 800 19 80 178 900 15 1

8、00 150 1100 13 120 124 1300 11 下表为我国通常使用的筛网目数与粒径（m）对照表。 目数 微米 目数 微米 目数 微米 目数 微米 2.5 7925 12 1397 60 245 325 47 3 5880 14 1165 65 220 425 33 4 4599 16 991 80 198 500 25 5 3962 20 833 100 165 625 20 6 3327 24 701 110 150 800 15 7 2794 27 589 180 83 1250 10 8 2362 32 495 200 74 2500 5 9 1981 35 417 250

9、 61 3250 2 10 1651 40 350 270 53 12500 1（3）含水率（moisture） 定义：废物在定义：废物在10510511温度下烘干温度下烘干2h2h（依（依水分含量而定）后所失去的水分量，烘干至水分含量而定）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。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p垃圾含水率与食品垃圾的含量有关。p当垃圾主要为可燃物时，烘干温度以7075为宜，烘烤时间24h；（4 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也称容重，是决定运输或贮存容积的重要参数。参数。 由于废

10、物成分复杂，其求法都是以各组分由于废物成分复杂，其求法都是以各组分的平均值来计算。的平均值来计算。2.2.22.2.2固体废物的化学特性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 2）灰分（）灰分（ashash） 对垃圾进行分类，将对垃圾进行分类，将各组分破碎至各组分破碎至2mm2mm以下，以下，取一定量在取一定量在1051055 5 下干燥下干燥2h2h，冷却后称，冷却后称量（量（P P0 0），再将干燥），再将干燥后的

11、样品放入电炉内，后的样品放入电炉内，在在800 800 下灼烧下灼烧2h2h，冷却后再在冷却后再在105 105 55下干燥下干燥2h2h，冷却后称，冷却后称量量P P1 1。10(%)100PPiI测定灰分可预估可能产生的熔渣量及排气中颗粒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。焚烧炉，若含有过多的金属则不宜焚烧。若废物含若废物含NaNa，K K，MgMg，P P，S S，FeFe，AlAl，CaCa，SiSi等，等，因焚烧过程中的高温氧化环境极易发生化学反应，因焚烧过程

12、中的高温氧化环境极易发生化学反应，而产生复杂的熔渣。而产生复杂的熔渣。如如NaNa2 2COCO3 3/NaSO/NaSO4 4/NaCl/NaCl，任两种或三种在某些比例，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。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：原始样品质量25.00g105 加热后质量23.78g以上样品加热至600 后质量15.34

13、g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 4）闪火点与燃点）闪火点与燃点 缓慢加热废物至某一温度，如出现火苗，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，此温度就称即闪火而燃烧，但瞬间熄灭，此温度就称为闪火点（为闪火点（flash pointflash point） 但如果温度接着升高，其所发生的挥发组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，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（此时的最低温度称为着火点（ignition ignition pointpoint）或燃点。）

14、或燃点。（5 5）热值（）热值（heating valueheating value） 表示废物燃烧时放出的热量，用以考虑计算焚烧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。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的水分冷凝为00的液态水所放出的热量。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低位热值：单位质量垃圾完全燃烧后燃烧产物中的水分为的水分为2020的水蒸汽所放出的热量。的水蒸汽所放出的热量。 QL=QH-600W 测量法，利用热值测定仪进

15、行测量。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。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。理论估算法，利用热焓估算。 利用元素组成进行计算，利用元素组成进行计算，wilsonwilson式估算热值式估算热值（kcal/kgkcal/kg)aA+bBcC+dDcdabHcHdHaHbH81342.5()22.55.85(9)8LOHCHSHW（6）灼烧损失量（ignition loss) 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80025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

16、。100加热前质量加热后质量灼烧损失量（）加热前质量（7 7）元素成分）元素成分 废物的元素成分有多方面的作用，如判断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，或有害成分的判断后二次污染物的预测，或有害成分的判断依据等。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2.32.3危险废物特性及鉴别试验方法危险废物特性及鉴别试验方法（1 1） 急性毒性：指一次性投给试验动物的毒性物急性毒性：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。质，其半致死

17、量小于规定值的毒性。对小白鼠或大白鼠（健康）灌胃：对小白鼠或大白鼠（健康）灌胃：0.4ml/20g0.4ml/20g（体（体重），大鼠重），大鼠1.0ml/100g1.0ml/100g（体重），记录（体重），记录48h48h内动物内动物死亡数。死亡数。 灌胃液制备灌胃液制备：100g100g样品置于样品置于500mL500mL具磨口玻璃具磨口玻璃塞的三角瓶中，加入塞的三角瓶中，加入100mL(pH5.8-6.3)100mL(pH5.8-6.3)的水中的水中（固液比固液比1 1：1 1），），振荡振荡3 3分钟于室温下分钟于室温下浸泡浸泡2424小时，小时，用中速定量滤纸用中速定量滤纸过滤过滤，

18、滤液即为灌胃所用，滤液即为灌胃所用（2 2）易燃性：闪点低于定值的废物由于摩擦、）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生发热或着火，或点燃后的燃烧会持续进行。行。测定闪点（闪点测定仪），石油产品，国标测定闪点（闪点测定仪），石油产品，国标美国规定，美国规定，闪火点等于或低于闪火点等于或低于6060为易燃性为易燃性的有害废物。的有害废物。（3 3） 腐蚀性试验方法腐蚀性试验方法腐蚀性：腐蚀性：指采用指定的标准方法，或根据规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、固体定

19、程序批准的等效方法测定其溶液、固体或半固体浸出液的或半固体浸出液的pHpH值小于或等于值小于或等于2.02.0，大，大于或等于于或等于12.512.5，则该废物具有腐蚀性。，则该废物具有腐蚀性。玻璃电极法玻璃电极法（4 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。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

20、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（5 5）感染性）感染性 指带有微生物或寄生虫，能致人体或动物指带有微生物或寄生虫，能致人体或动物疾病的废物。疾病的废物。 具有感染性的典型危险废物为医疗废物，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。接感染性、毒性以及其它危害性的废物。（6 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，指固体