第二章-固体废物的性质及鉴别

第二章

固体废物的性质及鉴别固体废物产生量及预测固体废物的性质固体废物的采样方法主要内容固体废物的产生量预测

－城市生活垃圾估算城市生活垃圾的产生量的通式

Yn=yn·Pn·10-3·365

式中，Yn

：第n年城市生活垃圾产生量（t/年）

yn

：第n年城市生活垃圾的产率或产出系数(kg/人·日）

Pn

：第n年城市人口数yn：受经济水平、能源结构、消费习惯等影响。Pn：受机械增长率（移民、城市化）和自然增长率影响。固体废物的产生量估算

－城市生活垃圾人口数的预测算术增加法几何增加法饱和曲线法最小平方法曲线延长法算术增加法假定未来每年人口增加率，与过去每年人口增加率平均值相等，据此以等差级数推算未来人口，适用于较古老的城市。（偏低）Pn－n年后的人口数P0－现在人口数n－推测年数r－每年增加人口数Pt－现在起t年前人口数t－过去的年数几何增加法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。（偏高）

k－几何增加常数饱和曲线法假定城市人口不可能无止境的增加，一定时间后达到饱和状态，称饱和曲线法。国际上应用普遍。或P－推测人口数（以千人计）n－基准年起至预测年所经过年数K－饱和人口数（以千人计）m,q－常数（q为负数）最小平方法以每年平均增加人口为基数，根据历年统计资料以最小平方法推测人口变化。n－年数a,b－常数，计算方法见式（1），（2）Pn－n年之人口数N－用以分析人口数据（Pni,ni）组数曲线延长法根据过去人口增长情形，将历史人口记录的变化曲线延长，求出预测年度的人口。我国城市生活垃圾产生量的主要影响因素(1)人口大幅增加的影响近20年来，我国的城市化进程逐年加快，城市数量大幅度增加，城市规模不断扩大，城市非农业人口迅速增长。我国1996年人口已达12亿，城市666个，城市化水平为28％。由于城市数量的增加、城市规模的扩大、非农业人口比例的增长、市场的开放、农村剩余劳动力的进城以及旅游事业的发展，大大增加了城市垃圾的产生量。城市垃圾产生量随城市人口的增加呈直线增长态势，而且随着中国城市发展进程的加快，这一趋势在今后若干年内还将持续下去。城市人口的增加是影响城市垃圾产生量的最主要因素。(2)经济发展水平的影响在改革开放初期，随着GDP的增加，城市垃圾产生量几乎呈直线上升，当GDP达到一定数值后，垃圾产生量的增长速度开始减缓，并逐渐趋于稳定。这与工业发达国家经济高度增长时期的情况极其相似。城市人口、国内生产总值与垃圾产生量(1995年)

(3)居民生活水平的影响城市垃圾产生量与居民生活水平也有很大关系。经济发达、居民生活水平高的城市，垃圾产生量要高出居民生活水平相对较低的地区。中国主要城市的城市生活垃圾产生率(1996年)kg/天·人：(4)燃料结构的影响燃料结构对城市生活垃圾影响很大，如杭州与沈阳同样是人口相近的省会大城市，杭州的GDP高于沈阳，但是杭州的人均垃圾产生量低于沈阳。这与位于北方的沈阳取暖期长，燃料消费主要以煤为主，致使垃圾产生量要远高于位于南方的杭州。固体废物的产生量估算

－工业固体废物工业固体废物产生量与产值或产量有密切关系：

PT=PR·M

式中，PR：固体废物的产率(吨/万元或吨/万吨）

M：产品的产量或产值（万元或万吨）采用该公式须有两个假设：相同产业采用相同技术，且预测期内没有技术改造；各产业工业固体废物产生量与产值或产量成正比。固体废物的性质物理性质组成容重含水率粒径化学性质热值挥发分灰分固定碳元素成分闪火点及燃点生物性质可生化性感观性能指废物的颜色、嗅味、腐败程度等，可通过感观直接判断固体废物的物理性质组成城市固体废物的组成很复杂，受多种因素的影响。如自然环境、气候条件、城市发展规模、居民生活习性（食品结构）、能源结构、经济发展水平等都将对其有不同程度影响。测定方法：目前国内以人工取样分选后再分别称量进行测定。一般以各成分含量占新鲜湿垃圾质量百分数来表示，即以湿基率（％）表示，亦可烘干后，去掉水分再称量，按干基率表示。固体废物的物理性质含水率含水率是垃圾中所含水分重量与垃圾总重量之比。其计算公式可以用下式表示：

式中：W——垃圾含水率（%）

P0——垃圾湿重（kg）

P1——垃圾干重（kg）方法：垃圾在105±1℃温度下烘干数小时至恒重后所失去的水份量。垃圾含水率随季节、气候、区域状况变化较大，平均含水率在15～40%之间，厨房垃圾的含水率最高，可达70%以上。固体废物的物理性质容重(容积密度)容重是指垃圾在自然状态下单位体积的重量，一般用kg/m3表示。容重因成分或压实程度的不同而不同，数据波动性较大。容重是确定废物容器的大小及数量、运输车辆的容积、中转站及处理设施的规模、处置场的库容等的重要参数。固体废物的物理性质容重

为了取得较准确的数据，通常采用“多次称重平均法”测定容重。即用一定容积的容器，在一定期限内，定期抽样称重，最后将所有各次称重的结果相加，除以称重的次数和容器的容积，即可得出垃圾的平均容重。计算公式为：式中：C——垃圾容重（kg/m3）

ai——每次称重所得的垃圾重量（kg）

n——称重次数

V——容器容积（m3）或者以各组分的平均值来计算

固体废物的物理性质粒径：对于固体废物的前处理，废物粒径是个重要参数．它决定了使用设备规格和容量，尤其对于废物的资源回收利用．粒径以粒径分布表示，因废物组成复杂且大小不等，很难以单一大小表示．一般以通过筛网的网目代表其大小．固体废物的化学性质化学性质热值挥发分灰分固定碳元素成分闪火点及燃点水份、可燃分（挥发分＋固定碳）、灰分合称三成分.水份、挥发分、固定碳、灰分合称四成分。一般固体废物主要分析项目是指：水份、挥发分、固定碳、灰分、热值。固体废物的化学特性热值废弃物燃烧时所放出的热量。垃圾的热值对分析燃烧性能，判断能否选用焚烧处理工艺提供重要依据。可用以计算焚烧炉能量平衡及估算辅助燃料所需量。垃圾的热值与含水率及有机物含量、成分等关系密切，通常有机物含量越高，热值越高；含水率越高，热值越低。固体废物的化学特性热值垃圾热值分为高位热值（higherheatingvalue,HHV)和低位热值(lowerheatingvalue,LHV)。高热值是垃圾单位干重的发热量。低热值是单位新鲜垃圾燃烧时的发热量，又称有效发热量，净发热量。低位热值＝高位热值－水分凝结热固体废物的化学特性热值的确定测量法用热值测定仪（氧弹量热计）直接测量:当废物在有氧条件下加热至氧弹周围的水温不再上升,此时固定体积水所增加的热量即为定量废物燃烧所放出的热量.理论估算法：可以根据废物组分或组成的热值进行计算求得。

式中：ηi——垃圾中各组分的重量百分比(%)；

H0i——垃圾中各组分的热值(可以由手册查出)。典型废物热值根据元素组成推算：有许多经验公式可以用来从元素分析结果推算低热值，其中杜隆(Dulong)公式最普遍与简单，但该法估算热值误差过大，工业界常以Wilson公式估算。Dulong公式：Wilson公式：固体废物的化学特性mc1、mc2分别为有机碳及无机碳的重量分率。mH2O－水分的重量分率C、H、O、S是废物的元素组成(kg/kg)，W是废物的含水量(kg/kg)练习题：设某城市垃圾元素组成分析如下：碳15.6%(其中含有机碳12.4%，无机碳3.2%)；氢6.5%；氧14.7%；氮0.4%；硫0.2%；氯0.2%；水分39.9%；灰分22.5%。试根据元素组成估算该废物的高位热值和低位热值。固体废物的化学特性挥发分挥发分又称挥发性固体含量（指物体在标准温度实验时，呈气体或蒸汽散失的量），是反映垃圾中有机物含量近似值的指标参数，以其在温度600℃

时的灼烧减量为标准。测定方法：将定量样品（已除去水分）置于已知质量的坩埚内，于无氧燃烧室内加热（600℃±20℃）所散失的量。灰分灰分是指垃圾中不能燃烧也不能挥发的物质，是反映垃圾中无机物含量的指标参数。测定方法：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2小时，冷却后称重(P0)；再将干燥后的样品放入电炉中，在800℃下灼烧2小时，冷却后再在105±5℃下干燥2小时，冷却后称重(P1)。各组分的灰分:

干燥垃圾灰分:固定碳是除去水份、挥发性物质及灰分后的可燃烧物。固定碳(％)＝100－(含水量＋灰分＋挥发性物质)固体废物的化学特性例：某废物经标准采样后，置于烘炉内得到有关的重量（不包括坩埚）：原始样品重25g，105℃加热后重23.78g，加热至600℃后重15.34g，继续加热至800℃后重4.38g．求该废物的水分、灰分、挥发分与固定碳。固体废物的化学特性闪火点与燃点缓慢加热废弃物至一定温度，如出现火苗，即闪火而燃烧，但瞬间熄灭，此温度成为闪火点（flashpoint）。如果温度继续升高，其所发生的挥发组分足以继续维持燃烧，火焰不再熄灭，此时的最低温度称为着火点或燃点。测定方法可参考《石油产品闪点测定法（闭口杯法）》（GB261-77）元素组成作用：判断化学性质，确定处理工艺、二次污染物预测、有害成分预测主要指C、H、O、N、S、重金属的百分含量。垃圾的化学元素组成很复杂，其测定方法亦很繁琐。其中:C、H元素联合测定要用到碳氢全自动测定仪，全氮测定用凯氏消化蒸馏法，全磷测定用硫酸过氯酸铜蓝比色法，全钾测定用火烟光度法，有些金属元素测定更要用到原子吸收光度法等精密仪器，故垃圾化学元素测定较之物理组成分析难以普及。固体废物的化学特性（十）城市生活垃圾的生物特性可从两方面分析：城市生活垃圾本身的生物性质及对环境的影响；城市生活垃圾进行生物处理的性能，即所谓可生化性。固体废物的生物特性城市固体废物本身的生物性质及对环境的影响：城市垃圾成分复杂，尤其包括人畜粪便、生活污水处理后污泥等，所以本身含有机生物体很复杂，其中有不少生物性污染物。粪便对人体的最危险污染就是生物性污染，未经处理的粪便污染可进入水体，造成水体的生物性污染，有可能引起传染病的爆发流行并能播多种疾病。70％的疾病原因在于粪便没有无害化处理造成给水水体的生物性污染。因此如何进行生物转化，使之稳定下来并消灭上述致病性生物体具有十分重要意义。固体废物的生物特性城市生活垃圾的可生化性：与废水处理类似，城市垃圾生物处理的可行性和其组成及微生物的生活条件有着密切的联系，即城市垃圾中有机物质的可生物降解性能如何、生物处理过程微生物所要求的环境条件及营养物质是否得到满足，都关系到城市垃圾生物处理的可行性。测定城市垃圾组成，分析其可生化性以选择合理的处理工艺是重要的步骤，这方面专门研究尚不多，可借鉴研究废水生物处理可行性的方法。如BOD5/CODcr法，测定微生物的呼吸耗氧过程法。固体废物的生物特性BOD5/CODcr法（污）废水生物处理可行性评定参考值：

>0.45可生化性好

0.3-0.45可生化性一般

<0.3可生化性差

<0.25不宜采用生物法处理微生物的呼吸耗氧过程法无毒，可生化无毒，不易生化内源呼吸曲线有毒难生化反应时间累计耗氧量根据以上测定，若城市垃圾可生化性能较好，就可通过不同生物处理达到生物转化，以实现垃圾的无害化。呼吸耗氧过程线危险废物的特性危险废物不仅存在于工业固体废物中，也存在于城市生活垃圾中。危险废物特性：急性毒性浸出毒性腐蚀性易燃性反应性感染性含义是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。鉴别方法用1：1浸出液（100g样品加入100ml蒸馏水，常温下静置24小时，用滤纸过滤，取滤液）灌胃后的试验鼠进行中毒症状观察，记录在48小时内的死亡率，当死亡率高于50%时即判定为有急性毒性的固体废物。国家环境保护局制订的《危险废物鉴别标准－浸出毒性初筛》(GB5085.2—1996)中，具体规定了样品的采集与制备方法、实验方法和结果判定方法。

危险废物特性的鉴别

——急性毒性含义指固态的危险废物遇水浸沥，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。鉴别方法《危险废物鉴别标准－浸出毒性鉴别》(GB5085.3－1996)中，对控制的污染物种类、最高允许浸出浓度以及浸出实验的制样方法、浸出程序等都做了具体的规定。按规定的浸出或萃取方法得到的浸出液中任何一种危害成分的浓度超过标准值，则该废物为具有浸出毒性的废物。危险废物特性的鉴别

——浸出毒性2007年颁布修订后的标准：《危险废物鉴别标准－浸出毒性鉴别》(GB5085.3－2007)，在原标准14个鉴别项目的基础上，增加了37个鉴别项目，新增项目主要是有机类毒性物质。此外，浸出毒性鉴别标准值也有较大变化。限值变化与浸出液制备方法变化有关。(GB5085.3－1996)浸出液制备方法：翻转法：无机污染物浸出毒性鉴别及危险废物储存、处置设施的环评水平振荡法：适用于有机污染物危险废物特性的鉴别

——浸出毒性GB5085.3－2007参考《固体废物浸出毒性浸出方法－硫酸硝酸法》以硫酸/硝酸混合溶液为浸出剂，模拟废物在不规范填埋处置、堆存或无害化处理后土地利用时，有害组分在酸性降雨影响下，从废物中浸出进入环境的过程。不同国家浸出方法都有差异。危险废物特性的鉴别

——浸出毒性危险废物特性的鉴别

——浸出毒性危险废物浸出毒性标准

含义闪点低于定值的废物由于摩擦、吸湿、点燃或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，这种性质称为易燃性。鉴别方法我国尚无易燃性的鉴别标准。美国规定闪火点等于或低于60℃，为易燃性的有害废弃物。闪点可使用专门的闪点测定仪测定，参考《石油产品闪电测定法》，通常的测定方法是将样品在逐渐升高温度的条件下不断点火，直到出现明火为止。危险废物特性的鉴别

——易燃性含义是指在通常状态下不稳定、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。鉴别方法我国在《工业固体废物有害特性试验与监测分析方法》中规定了各种反应性的测试方法，但未制订鉴别的定量标准。通常只能根据相应的测试方法予以定性或半定量的说明，再根据废物所处的具体条件由有关部门判定。危险废物特性的鉴别

——反应性

是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。

危险废物特性的鉴别

——腐蚀性危险废物特性的鉴别

——感染性一般指带有微生物或寄生虫，能致人体或动物疾病的废物。典型的为医疗垃圾，包括：感染性培养物、菌株及相关生物制品病理学废弃物（如组织、器官、残肢等）血液及血液制品废弃的尖锐器具（如手术刀、注射针头等）手术废弃物实验室废弃物透析废弃物隔离废弃物等固体废物的采样方法测定固体废物基本性质，除了分析方法要按照有关技术要求进行外，还要保证用于分析的样品具有较好的代表性。采样就是从总体中抽取若干单元，从中获取一项或数项信息，并通过对这些信息的分析，对总体进行数量特征和规律性的估价的方法。欲从大量废物中采取少量代表性样品，必须在对总体的物理、化学性质有所了解的基础上，采用科学方法使得样品最大限度地反映总体的真实信息。

固体废物的采样方法采样方法单一随机采样法分层随机采样法系统随机采样法阶段式采样法权威采样法混合采样法单一随机采样法采样方法：将所有废物划分成相当数量的假想格子，依次给予连续编号，随机选出一组号码，再从这组号码所代表的格子取出样品，再随机选择所要采集的样品。这是一种最常用、最基本的采样方法。特点：总体中的所有个体成为样品的概率都是均等的和独立的。简单、准确度高。适用于：化学性质呈不规则的非均态，且维持固定状态的废弃物；无任何或很少污染物分布资料的废弃物。分层随机采样法采样方法：若废物的污染性质很明显地分割成数层，且层与层之间性质差异很大，而每一层内差异很小，并至少可取出2至3个样品时，则在每一层中，分别以单一随机采样法采集样品。特点：当已