第五章-固体废物监测..ppt

第五章固体废物监测,第一节固体废物概述第二节固体废物样品的采集和制备第三节危险特性的监测方法第四节生活垃圾和卫生保健机构废弃物的监测第五节有害物质的毒理学研究方法,一、固体废物的定义和分类,第一节固体废物概述,固体废物：是指生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。,分类方法,按化学性质：有机废物和无机废物；,按形状：固体和泥状；,按来源：工业固体废物、城市垃圾（包括下水道污泥）、农业固体废物等。,按危害状况：危险废物（有害废物）和一般废物；,危险废物,二、危险废物的定义和鉴别,是指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险性的固体废物。,（1）引起或严重导致人类和动植物死亡率增加；（2）引起各种疾病的增加；（3）降低对疾病的抵抗力；（4）在处理、贮存、运送、处置或其他管理不当时，对人体健康或环境会造成现实的或潜在的危害。,危险废物的特性：易燃性腐蚀性反应性放射性浸出毒性急性毒性感染性,易燃性：含闪点低于60.5的液体、经摩擦或吸湿和自发的变化具有着火倾向的固体。,闪点（又叫闪燃点），是指可燃性液体表面上的蒸汽和空气的混合物与火接触而初次发生闪光时的温度。,危险废物的特性：易燃性腐蚀性反应性放射性浸出毒性急性毒性感染性,腐蚀性:含水废物，或本身不含水但加入定量水后其浸出液的pH2或pH12.5的废物，或最低温度为55以下时对钢制品每年的腐蚀深度大于0.64cm的废物。,危险废物的特性：易燃性腐蚀性反应性放射性浸出毒性急性毒性感染性,反应性：a.无爆震时就很易发生剧烈变化；b.和水剧烈反应；c.能和水形成爆炸性混合物；d.和水混合产生毒性气体、蒸汽或烟雾；e.有引发源或加热时能爆震或爆炸；f.常温常压下易爆炸和爆炸性反应；j.根据其它法规定义的爆炸品。,危险废物的特性：易燃性腐蚀性反应性放射性浸出毒性急性毒性感染性,放射性：含有天然放射性元素的废物，比放射性大于110-7Ci/kg者；含有人工放射性元素的废物或比放射性大于露天水源限制浓度的10100倍（半衰期60天）者。,危险废物的特性：易燃性腐蚀性反应性放射性浸出毒性急性毒性感染性,浸出毒性：通过模拟浸出程序检测出这些固体废物危险组分浓度，当浸出液中有一种或一种以上有害成分的浓度超过表5.1所示鉴别标准的物质时，说明该固体废物具有毒性特征。,危险废物的特性：易燃性腐蚀性反应性放射性浸出毒性急性毒性感染性,急性毒性：指引起小鼠（大鼠）在48h内死亡半数以上者。,危险废物的特性：易燃性腐蚀性反应性放射性浸出毒性急性毒性感染性,含有已知或怀疑能引起动物或人类疾病的活性微生物毒素的物品或物质。,表5.1有色金属工业固体废物浸出毒性鉴别标准,图5.1中国危险废物鉴别技术体系,城市固体废物,三、城市固体废物及其分类,是指城市居民活动、商业活动、市政建设和维护、机关办公等过程产生的固体废物。,生活垃圾城建渣土商业固体废物粪便,第二节固体废物样品的采集和制备,一、样品的采集(一)采样工具(二)采样(三)份样数(四)份样量(五)采样方法(六)采样点布设,尖头钢锹、钢尖镐、采样铲、具盖采样桶或内衬塑料的采样袋。,一、样品的采集(一)采样工具(二)采样(三)份样数(四)份样量,a.根据固体废物批量大小确定应采份样；b.根据固体废物的最大粒度确定份样量；c.根据采样方法，采集份样，组成总样，并认真填写采样记录。,一、样品的采集(一)采样工具(二)采样(三)份样数(四)份样量,批量,份样,份样,份样,份样,总样,样品制备,图5.2采样示意图,份样,份样,份样,份样,份样,份样,批量大小最少份样数/(液体m3,固体t)/份500035,一、样品的采集(一)采样工具(二)采样(三)份样数(四)份样量,一、样品的采集(一)采样工具(二)采样(三)份样数(四)份样量,份样量和采样铲容量最大粒度/mm最小份样量/kg采样铲容量/mL15030100150151600050100570004050317002040280010201300100.5125,(五)采样方法,工业固体废物,生活垃圾,（1）简单随机采样法（2）系统采样法（3）分层采样法（4）两段采样法（5）权威采样法,工业固体废物：对于堆存、运输中的固态工业固体废物和大池中的液体工业固体废物，可按对角线形、梅花形、棋盘形、蛇形等点分布确定采样点。对于粉末状、小颗粒的工业固体废物，可按垂直方向、一定深度的部位确定采样点。对于容器内的工业固体废物，可按上部(表面下相当于总体积的l/6深处)、中部(表面下相当于总体积的1/2深处)、下部(表面下相当于总体积的5/6深处)确定采样点。根据采样方式（简单随机采样、分层采样、系统采样、两段采样等）确定采样点。,(六)采样点布设,生活垃圾：通常，根据市区人口、主要功能区类和调查目的而确定。,对角线形梅花形棋盘形蛇形,废渣堆中采样点的分布示意图,粉碎机、药碾、钢锤、标准套筛、十字样板、机械缩分器。,(一)制样工具(二)制样要求(三)制样程序,二、样品的制备,(一)制样工具(二)制样要求(三)制样程序,(1)制样过程中，防止样品产生任何化学变化和污染；(2)湿样品应在室温下自然干燥，使其达到适于破碎、筛分、缩分的程度；(3)制备的样品过筛后装瓶备用。,二、样品的制备,(一)制样工具(二)制样要求(三)制样程序,1.粉碎把全部样品逐级破碎，过5mm筛孔。粉碎过程中，不可随意丢弃难于破碎的粗粒。2.缩分将样品于清洁、平整不吸水的板面上堆成圆锥型，每铲物料自圆锥顶端落下，使均匀地沿锥尖散落，不可使圆锥中心错位。反复转堆，至少三周，使其充分混合。然后将圆锥顶端轻轻压平，摊开物料后，用十字板自上压下，分成四等份，取两个对角的等份，重复操作数次，直至不少于1kg试样为止。,二、样品的制备,三、样品水分的测定,（1）测定无机物：称取样品20g左右于105下干燥，恒重至0.1g，测定水分含量；（2）有机物：样品于60下干燥24h，测定水分含量；（3）固体废物测定结果以干样品计算，当污染物含量小于0.1时以mg/kg表示，含量大于0.1时则以百分含量表示，并说明是水溶性或总量。,四、样品pH值的测定,见本章第三节，三、腐蚀性试验方法。由于固体废物的不均匀性，测定时应将各点分别测定，测定结果以实际测定pH值范围表示，而不是通过计算混合样品平均值表示。由于样品中二氧化碳含量影响pH值，并且二氧化碳达到平衡极为迅速，所以采样后必须立即测定。,制好的样品密封于容器中保存（容器对样品不吸附；不使样品变质）贴标签：注明编号、废物名称、采样地点、批量、采样人、制样人、时间。,五、样品的保存和记录,一、急性毒性的初筛试验毒性试验动物：试验步骤：,体重1824g的小白鼠（或200300g大白鼠）。,第三节危险特性的监测方法,一、急性毒性的初筛试验毒性试验动物：试验步骤：,称取制备好的样品100g，置于500mL具磨口玻璃塞的三角瓶中，加入100mL（pH为5.86.3)水（固液比为1:1),振摇3min于室温下静止浸泡24h，用中速定量滤纸过滤，滤液留待灌胃用。对10只小白鼠（或大白鼠）进行一次性灌胃，每只灌浸出液0.50(或4.80)mL，对灌胃后的小白鼠（或大白鼠）进行中毒症状观察，记录48h内动物死亡数。,二、易燃性的试验方法易燃性：试验步骤：,闪点较低的液态状废物和燃烧剧烈而持续的非液态状废物，由于摩擦、吸湿、点燃等自发的化学变化会发热、着火，或可能由于它的燃烧引起人体或环境的危害。,二、易燃性的试验方法易燃性：试验步骤：,按标准要求加热试样至一定温度，停止搅拌，每升高1点火一次，至试样上方刚出现蓝色火焰时，立即读出温度计上的温度值。,三、腐蚀性的试验方法,测定方法：,一种是测定pH值；另一种是指测定在55.7以下对钢制品的腐蚀率。,腐蚀性：通过接触能损伤生物细胞组织或腐蚀物体而引起危害。,三、腐蚀性的试验方法,方法：,仪器：,pH值的测定：,pH计或酸度计,对粉、粒、块状物料，称取制备好的样品50g（干基），置于1L塑料瓶中，加入新鲜蒸馏水250mL，使固液比为1:5，加盖密封后，放在振荡机上，于室温下，连续振荡30min，静置30min后，测上清液pH值，每种废物取两个平行样品测定其pH值，差值不得大于0.15。,三、腐蚀性的试验方法,方法：,pH值的测定：,对含水量高、呈流态状的稀泥或浆状物料，可将电极直接插入进行pH值测量。,对稠状物料可离心或过滤后，测其液体的pH值。,四、反应性试验方法,撞击感度测定确定样品对机械撞击作用的敏感程度，用立式落锤仪进行测定。观察是否发生爆炸、燃烧和分解，测定其爆炸百分比，即为撞击感度值。摩擦感度测定差热分析测定确定样品的热不稳定性，用差热分析仪测定。爆炸点测定爆发点是测定样品对热作用的敏感度。用爆发点测定仪测定，求出5s延滞期爆发点温度。火焰感度测定确定样品对火焰的敏感程度。用火馅感度仪测定。,五、遇水反应性试验方法,遇水反应性包括：（1）固体废物与水发生剧烈反应而放出热量，使体系温度升高。（2）与水反应释放出有害气体，如乙炔、硫化氢、砷化氢、氰化氢。,五、遇水反应性试验方法,1.反应装置,固体废物反应器示意图1.固体废物；2.250mL塑料瓶；3.橡皮塞；4.玻璃管；5.乳胶管；6.止水夹；7.气体抽气口,五、遇水反应性试验方法,2.试验步骤,称取固体废物50g，置于250mL的反应器内，加入25mL水汽（用1mol/LHCl调节pH值为4），加盖密封后，固定在振荡器上，振荡频率为11010次/min,振荡30min后停机，静置10min.用注射器抽气50mL，注入不同的5mL吸收液中，测定其氰化氢、硫化氢、砷化氢、乙炔的含量。,六、浸出毒性试验,浸出方法：称取100g试样，置于浸出容积为2L具盖广口聚乙烯瓶中，加水1L。将瓶子垂直固定在水平往复振荡器上，在室温下振荡8h，静置16h。通过0.45m滤膜过滤。滤液按各分析项目要求进行保护，于合适条件下储存备用。,第四节生活垃圾和卫生保健机构废弃物的监测,一、生活垃圾及其分类,（1）生活垃圾的概念,是指在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律、行政法规规定视为生活垃圾的固体废物。,（2）生活垃圾的分类,（3）处理方法,一、生活垃圾及其分类,（1）生活垃圾的概念,（2）生活垃圾的分类,可回收垃圾；厨房垃圾；有害垃圾；其他垃圾。,（3）处理方法,一、生活垃圾及其分类,（1）生活垃圾的概念,（2）生活垃圾的分类,（3）处理方法,焚烧(包括热解、气化)；卫生填埋；堆肥；综合利用。,充分研究垃圾产生地区的基本情况；考虑在收集、运输、储存过程等可能的变化，制定周密的采样计划。采样过程必须详细记录地点、时间、种类、表观特性等。在记录卡传递过程中，必须有专人签署便于查核。生活垃圾采样和物理分析方法（CJ/T313-2009）,二、生活垃圾特性分析,1.垃圾采集,二、生活垃圾特性分析,1.垃圾采集(1)采样点生活垃圾采样点应按垃圾流节点进行选择。,二、生活垃圾特性分析,1.垃圾采集(1)采样点在生活垃圾产生源设置采样点，应根据所调查区域的人口数量确定最少采样点数。在生活垃圾产生源以外的垃圾流节点设置采样点，应由该类节点（设施或容器）的数量确定最少采样点数。,二、生活垃圾特性分析,1.垃圾采集(2)采样频率和间隔时间产生源生活垃圾采样与分析以年为周期，采样频率宜每月1次，同一采样点的采样间隔时间宜大于10d。垃圾流节点生活垃圾采样与分析应根据该类节点特性、设施的工艺要求、测定项目的类别确定采样周期和频率。,二、生活垃圾特性分析,1.垃圾采集(3)采样量根据生活垃圾最大粒径及分类情况选取最小采样量。,G0.06d式中：G试样质量，kg；d垃圾的最大粒度，mm。,二、生活垃圾特性分析,1.垃圾采集(4)采样基本要求a）应结合现场环境条件选择不同的采样方法；b）采样应避免在大风、雨、雪等异常天气条件下进行；c）在同一区域有多点采样点时，宜尽可能同时进行；d）采样的全过程应详细记录；e）采样应注意现场安全。,二、生活垃圾特性分析,1.垃圾采集(5)采样设备和工具,二、生活垃圾特性分析,1.垃圾采集(6)采样方法对呈堆体状态的生活垃圾应根据其体积选择方法采样。对非堆体状态的生活垃圾（桶、箱或车内生活垃圾），应先将生活垃圾转化成堆体后再选择方法采样。对坑（槽）内生活垃圾（焚烧厂贮料坑和堆肥厂发酵槽等）可参照网格方法采样。,二、生活垃圾特性分析,1.垃圾采集(6)采样方法a）四分法,二、生活垃圾特性分析,1.垃圾采集(6)采样方法b）剖面法沿生活垃圾堆对角线做一采样立剖面，按下图所示确定点位，水平点距不大于2m，垂直点距不大于1m。各点位等量采样，直至达到最小采样量。,二、生活垃圾特性分析,1.垃圾采集(6)采样方法c）周边法在生活垃圾堆四周各边的上、中、下三个位置采集样品，按下图所示方式确定点位（总点位数不少于12个），各点位等量采样，直至达到最小采样量。,二、生活垃圾特性分析,1.垃圾采集(6)采样方法d）网格法将生活垃圾堆成一厚度为40cm60cm的正方形，把每边三等分，将生活垃圾平均分成九个子区域，将每个子区域中心点前后左右周边50cm内以及从表面算起垂直向下40cm60cm深度的所有生活垃圾取出，把从九个子区域内取得的生活垃圾倒在一清洁的地面上，搅拌均匀后，采用四分法缩分至最小采样量。,二、生活垃圾特性分析,2.样品制备(1)设备a）粗粉碎机：可将生活垃圾中各种成分的粒径粉碎至100mm以下；b）细粉碎机：可将生活垃圾中各种成分的粒径粉碎至5mm以下；c）研磨仪：可将生活垃圾中各种成分的粒径粉碎至0.5mm以下；d）天平：感量为0.0001g的分析天平；e）药碾、小铲、锤、十字分样板、强力剪刀；f）样品瓶：250mL500mL带磨口的广口玻璃瓶。,二、生活垃圾特性分析,2.样品制备(2)一次样品制备将测定生活垃圾容重后的样品中大粒径物品破碎至100mm200mm，摊铺在水泥地面充分混合搅拌，再用四分法缩分2（或3）次，至25kg50kg样品，置于密闭容器运到分析场地。确实难以全部破碎的可预先剔除，在其余部分破碎缩分后，按缩分比例将剔除生活垃圾部分破碎加入样品中。,二、生活垃圾特性分析,2.样品制备(3)二次样品制备在生活垃圾含水率测定完毕后，应进行二次样品制备。根据测定项目对样品的要求，将烘干后的生活垃圾样品中各种成分的粒径分级破碎至5mm以下，选择下面二种样品形式之一制备二次样品备用。,二、生活垃圾特性分析,2.样品制备(3)二次样品制备a）混合样应严格按照生活垃圾样品物理组成的干基比例，将粒径为5mm以下的各种成分混合均匀。按照四分法缩分至500g。研磨仪将其粒径研磨至0.5mm以下。b）合成样用研磨仪将烘干后的粒径为5mm以下的各种成分的粒径分别研磨至0.5mm以下。按照四分法将各成分分别缩分至100g后装瓶备用。,二、生活垃圾特性分析,2.样品制备(4)物理组成采样后应立即进行物理组成分析，否则，必须将样品摊铺在室内避风阴凉干净的铺有防渗塑胶的水泥地面，厚度不超过50mm，并防止样品损失和其他物质的混入，保存期不超过24h。生活垃圾的含水率测定应在测定物理组成后24h内完成。,二、生活垃圾特性分析,2.样品制备(4)物理组成,粒度采用筛分法，按筛目排列，依次连续摇动l5min，依次转到下一号筛子，然后计算每一粒度微粒所占的百分比。如果需要在试样干燥后再称量，则需在70的温度下烘干24h，然后再在干燥器中冷却后筛分。,二、生活垃圾特性分析,3.垃圾的粒度分级,分析试验的步骤：（1）将1g堆肥置于l00mL烧杯中，滴入几滴酒精使其湿润，再加20mL36的高氯酸；（2）用纹网滤纸(90号纸)过滤；（3）加入20mL碘反应剂到滤液中并搅动；（4）将几滴滤液滴到白色板上，观察其颜色变化。,4.淀粉的测定,二、生活垃圾特性分析,5总有机碳的测定,目前广泛应用的测定TOC的方法是燃烧氧化-非色散红外吸收法。,TOC分析仪流程示意图,在没有TOC仪的情况下，也可采用粗略估算法获得总有机碳的含量，即测定易挥发性固体的质量(VS)，然后再乘以47%，其测定步骤为：将垃圾试样在实验室内研磨并烘干；将一个干燥的、燃烧过的且已冷却的坩埚称重；将适量已烘干的垃圾放入此坩埚中然后一起称重；在马弗炉内用600温度燃烧15min；移到烘干器中冷却并称重；两次称重的质量差即为挥发性固体的质量；总有机碳含量(g/g)的估算公式为：总有机碳含量0.47VS,5总有机碳的测定,在室温下粗测COD的试验步骤:（1）称取0.5g已烘干磨碎的试样于500mL锥形瓶中；（2）准确量取20mLc1/6(K2Cr2O7)2mo1/L重铬酸钾溶液加入样品瓶中并充分混合；（3）量取20mL硫酸加到样品瓶中；（4）在室温下将这一混合物放置12h且不断摇动；（5）加入约15mL蒸馏水；（6）再依次加入10mL磷酸，0.2g氟化钠和30滴指示剂；（7）用标准硫酸亚铁铵溶液滴定；（8）用同样的方法在不放试样的情况下做空白试验。,6生物降解性的测定,7热值的测定,热值是垃圾焚烧处理的重要指标。对于生活垃圾类固体废物，单位量(1g或lkg)完全燃烧氧化时的反应热称为热值。高热值(Ho)：垃圾中可燃物质的热值为高热值。低热值(Hu)：当燃料升温时，垃圾中的惰性物质和水要消耗热量，同时燃烧过程中产生的水以水蒸气的形式挥发也消耗热量。所以，实测的热值要低很多，这一热值称为低热值。,7热值的测定,高热值与低热值换算：式中：Hn低热值，kJkg；Ho高热值，kJkg；I惰性物质含量，；W垃圾的表面湿度，；WL剩余的和吸湿性的湿度，。,(一)测定原理,能量守恒定律，样品完全燃烧放出的能量促使卡计本身及其周围的介质(本实验用水)温度升高，测量了介质燃烧前后温度的变化，就可以求算该样品的燃烧热，其关系式：WQv=(3000C+C卡）T2.9L式中：Qv燃烧热，(Jg)；水的密度，g/cm3；C水的比热，J(g)；W样品的重量，kg；C卡卡计的水当量，J；L为铁丝的长度，cm(其燃烧值为2.9Jcm)；3000实验用水毫升数，mL。,7热值的测定,测量热效应的仪器：量热计(卡计)。图4.5为氧弹卡计。,氧弹外形示意图,(二)实验步骤,A.测定卡计的水当量C卡,(1)样品压片：(2)充氧气：(3)燃烧和测量温度：,用台秤称取约lg左右苯甲酸(切勿超过1.1g)。用分析天平准确称量长度为l5cm长的铁丝。,7热值的测定,铁丝穿在模板内,压片机,压制好的样品,（1）样品压片,氧弹剖面示意图1.筒；2.盖；3.小皿；4.出气道；5.进气管作电极；6.另一根电极,（2）充氧气,充氧气步骤：,充气示意图,（3)燃烧和测量温度,低于室温0.51.0的自来水3000mL,卡计安装示意图,B.样品热值的测定,(1)固体状样品测定：,将混匀具有代表性的生活垃圾或固体废物粉碎成粒径为2mm的碎粒，若含水率高，则应于105烘干，并记录水分含量，称取1.0g左右，同法进行上述试验。,(二)实验步骤,7热值的测定,(2)流动性样品的测定：,流动性污泥或不能压成片状物的样品，则称1.0g左右样品，放于小皿，铁丝浸在样品中间，两端与电极相联，同上法进行试验。,(二)实验步骤,7热值的测定,B.样品热值的测定,分析项目和方法,8化学分析,三、渗滤液分析测定,1渗滤液的特性,渗滤液是指从生活垃圾接触中渗出来的水溶液，它提取或溶出了垃圾组成中的物质。,（1）成分的不稳定性：主要取决于垃圾组成（2）浓度的可变性：主要取决于填埋时间（3）组成的特殊性：垃圾中存在的物质，渗沥水中不一定存在。而一般废水中存在的组分渗沥水中也不一定存在，例如油类、氰化物、铬和汞等；（4）渗沥水是不同于生活污水的特殊污水。,三、渗滤液分析测定,2渗滤液的化学成分,（1）垃圾本身含有的水分及渗过垃圾的雨水溶解了大量的可溶性有机物和无机物；（2）垃圾由于生物、化学、物理作用产生的可溶性生成物；（3）黏土和周围土壤中进入渗滤液的可溶性物质。,三、渗滤液分析测定,3渗沥水的分析项目,理化分析和细菌学检验方法：色度、总固体、总溶解性固体与总悬浮性固体、硫酸盐、氨态氮、凯氏氮、氯化物、总磷、pH值、BOD、COD、钾、钠、细菌总数、总大肠菌群等。其中细菌总数和大肠菌群是我国特有的监测项目。,四、渗滤液实验,1固体废物堆场渗沥水采样点的选择正规设计的垃圾填埋场一般废弃物堆场,典型安全填埋场示意图及渗沥水采样点示意图I.废物堆；II.可渗透性土壤；III.非渗透性土壤1.表层植被；2.土壤；3.粘土层；4.双层有机内衬；5.砂质土；6.单层有机内衬；7.渗出液抽汲泵（采样点）；8.膨润土浆；9.渗出液收集管；10.正常地下水位；11.堆场内地下水位,2渗沥试验,(1)工业固体废物渗沥模型：,固体废物渗沥模型实验装置示意图,(2)生活垃圾渗沥柱：,生活垃圾渗沥柱示意图,1废弃物排放源及分类,五、卫生保健机构废弃物的排放源、分类和处理,(1)普通废弃物；(2)病理性废弃物；(3)放射性废弃物；(4)化学性废弃物；(5)