2_固体废物产生与质分析.ppt

1、第二章 固体废物的产生及性质分析,主要内容 固体废物产生量及预测 固体废物的物理性质 固体废物的化学性质 固体废物的生物性质 危险废物鉴定方法,第一节 固体废物产生量及预测城市生活垃圾、工业固体废物,估算公式,一、城市生活垃圾产生量及预测,估算公式（续）,yn影响因素： 收入水平 能源结构 消费习惯,（农村生活垃圾：收入水平、家庭禽畜养殖、做饭工具类型、厕所类型等）,Pn影响因素： 机械增长率（城市发展规划：移民量、规模扩大程度）(瞬时增加) 自然增长率(缓慢增加),人口数（Pn）预测公式,人口数（Pn）预测公式(续),人口数（Pn）预测公式(续),人口数（Pn）预测公式(续),人口数（Pn）

2、预测公式(续),废物产率 指废物产生源单位活动强度所产生的废物量 将预测到的生产能力乘以废物产率，得到工业固废产生量,二、工业固体废物产生量及预测,废物产率计算方法,废物产率计算方法（续）,废物产率计算方法（续）,第二节 固体废物的物理性质物理组成、粒径、含水率、容积密度和硬度,定义 主要是按废物组成的材料特征对各组分进行区分，并描述其分布状况的固体废物特征分析方法,一、固体废物的物理组成,影响因素 自然环境、气候条件、城市发展规模、居民生活习性、家用燃料、经济发展水平等,粒径表达方式粒径分布 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

3、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）,二、固体废物的粒径筛选、磁选,含水率对处理处置的影响 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，微生物不能正常生长 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 填埋：含水率过高，使填埋场地泥泞，影响填埋机械操作,二、固体废物的含水率,测定方法 1、实

4、测法,二、固体废物的含水率（续）,含水率/%=(初始质量-烘干至恒重时质量)x100%/初始质量,测定方法（续） 2、计算法,原理：已知废物物理组成以及各组分含水率，则可以按固体废物的物理组成加权计算得到混合废物的含水率(现场应用),表达式：W =iWi,例：已知废物由食品垃圾、纸张、塑料、灰土组成，分别占60%、10%、20%、10%，各组分含水率分别为85%、20%、3%、9%,含水率为： W=60% x 85%+10% x 20%+20% x 3%+10% x 9%=54.5%,定义 又称容重，指一定体积空间中所容纳的废物质量，单位kg/m3。,二、固体废物的容积密度-运输或贮存容积,测

5、定方法 1、实测法,容重=（末端质量-初始质量）/体积V,测定方法（续） 2、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组成加权计算得到混合废物的容重,表达式： =i i,例：废物由食品垃圾、纸张、塑料组成，食品垃圾、纸张、塑料分别占60%、10%、30%，食品垃圾、纸张、塑料的容积密度分别为300 kg/m3、80 kg/m3、60 kg/m3,容重为： W=60% x 300+10% x 80+30% x 60=206 kg/m3,定义 指固体废物抗破碎的阻力,二、固体废物的机械强度-废物破碎难易程度,表示方法 可用静载下测定的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度表示，

6、一般以固体废物的抗压强度来衡量 抗压强度250MPa,坚硬固体废物; 40-250MPa,中硬固体废物;40MPa,软固体废物,固体废物的硬度具体分级可与矿物硬度比较确定，矿物硬度按莫式硬度分为十级，其软硬排列顺序为：（1）滑石（2）石膏（3）方解石（4）萤石（5）磷灰石（6）长石（7）石英（8）黄玉石（9）刚玉（10）金刚石,第三节 固体废物的化学性质工业组成、闪火点与燃点、热值、灰熔点、灼烧损失量、元素组成、植物养分和pH值,挥发分 定义：指样品干物质中，在还原性气氛中加热，能转化为气态物质的部分,一、固体废物的工业组成 -水分、挥发分、灰分和固定碳,挥发分/%=（初始质量-末端质量）x1

7、00%/初始质量,灰分 定义：指样品干物质中，无法由燃烧反应转化为气态物质的残余物,一、固体废物的工业组成（续）,灰分/%=末端质量x100%/初始质量,固定碳 定义：指的是固体废物中非挥发分的可燃物,一、固体废物的工业组成（续）,表示方法（差值法）： 固定碳/%=100-（灰分+水分+挥发分）/%,工业组成也可用燃烧三组分(水分、可燃分、不可燃分)表示 可燃分/%=挥发分/%+固定碳/% 不可燃分/%=灰分/%,定义 废物缓慢加热至某一温度，如出现火苗，立即闪火而燃烧，但瞬间熄灭，此温度为闪火点；如果继续升温至某一个温度，在同样条件下引火，使废物起燃，火焰能持续存在，此温度为燃点,二、固体废

8、物的闪火点与燃点,测定方法 闪火点80,采用PM闭杯法(pensky-martens closed cup)测定,定义 指固体废物在燃烧反应中所能释放的热能,三、固体废物的热值-可燃性和能量回收潜力,测定方法 1、测量法,样品热值=水的升温焓-助燃剂热值,测定方法 1、测量法（续）,热值表示方法 高位热值：废物干燥样品（水分为零）的氧弹发热量 低位热值：指从高位热值中扣除因蒸发废物水分散失的热量后所剩余的热量 二者换算公式： 低位热值/(kJ/kg) = 高位热值/(kJ/kg) x (1-废物水分百分比) - 废物水分百分比x 标准状态水的汽化热/(kJ/kg),测定方法（续） 2、理论计算

9、法,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：aA+bBcC+dD 反应热为产物热焓与反应物热焓之差： H0=cH0C+dH0D-aH0A-bH0B 通常规定元素的热焓在25时为零，因此，一个化合物的热焓就等于其形成热，则 H0298=c(H0f)C+d(H0f)D-a(H0f)A-b(H0f)B,例：某废液化学组成为摩尔分数30%的CH3OH和70%C6H14，有关成分的生成热为：CH3OH(l)= -57.04kcal/mol，C6H14(l)= -47.52kcal/mol，H2O(g)= -57.80kcal/mol，CO2(g)= -94.05kcal/mol。试估算

10、废液25时的热值。,解：列反应式 CH3OH+(2/3)O2CO2+2H2O C6H14+(19/2)O26CO2+7H2O 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： H=152.61x0.3+921.38 x0.7=690.75 kcal/mol 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：690.75 x 103/69.8=9896 kcal/kg,测定方法（续） 3、元素组成计算法,原理

11、：利用元素组成（如C、H、O等）估算废物热值。 高位热值表示式(Wilson式)： HH=7831mC1+35932(mH-mO/8)+2212mS-3546mC2+1187mO-578mN mC1、mC2分别为有机碳和无机碳的质量分数，mH、mO、mN、mS分别为H、O、N、S的质量分数 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 低位热值为： HL= HH -583 x mH2O+9( mH - mCl/35.5),例：某城市垃圾元素组成为：C 15.6%（其中有

12、机碳12.4%，无机碳3.2%），H 6.5%，O 14.7%，N 0.4%，S 0.2%，Cl 0.2%，水分39.9%，灰分22.5%，试计算废物高位热值和低位热值。,解：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/kg HL= HH -583 x (mH2O+9mH)=2138.6 kcal/kg,定义 废物燃烧后产生的灰渣，在加热至某一温度时，会因熔融和烧结过程而转化为熔渣，此熔渣形成温度即称为灰熔点,四、灰熔点-防止熔渣破坏焚烧设备,定义 灰渣样品在空气中

13、灼烧时所损失的质量,五、灼烧损失量-评价焚烧装置运行好坏关键参数,灼烧损失量/%=（初始质量-末端质量）x100%/初始质量,元素组成分析的作用 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,六、固体废物的元素组成 -包括碳、氢、氧、氮、硫、氯和灰分(针对其中的有机物),分析方法-采用仪器分析方法 按物理组分分别分析，然后按物理组成换算成废物的元素组成（直接分析混合废物样，得到的元素组成数据离散度较大，无代表性）,定义 指的是植物生长所需的常量元素N、P、K和各种微量元素，其中N、P、K是主要的植物养分元素。,七、固体废物的植物养分-农用价值,测试方法 参

14、照土壤与农肥养分测定方法,固废pH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,八、固体废物的pH-农业利用,测试过程,第四节 固体废物的生物性质生物可降解性、致病微生物含量、生物毒性,固废生物可降解性影响因素 1、生物质源物理组分所占比例 厨余、纸类、草木竹类（庭院垃圾、木材类）和织物（部分，其中的合成纤维织物一般不具有生物质特征）,一、固体废物的生物可降解性 -选择生物处理技术的关键,固废生物可降解性影响因素（续） 2、生物质类型 水溶性组分可被微生物直接利用，最易生物降解物质；蛋白质、脂肪类、半纤维素类和纤维素类物质，首先被水解酶分解为水溶性物质，然后才能被微生物

15、利用； 木质素类物质不能被大多数微生物所利用,固废生物可降解性影响因素（续） 3、生物质碳氮比 在微生物处理过程中，废物中的碳提供能源、少量用于合成细胞质，氮则主要用于合成细胞质，因此，碳氮比(2030)只有保持在一定范围内，才适合于生物处理,表示方法 1、粪大肠菌值-多管发酵法 2、蛔虫卵死亡率-漂浮法,二、固体废物的致病微生物含量 -判断垃圾进入环境后可能造成的环境卫生危害程度,表示方法 1、粪大肠菌值-多管发酵法 2、蛔虫卵死亡率-漂浮法(续),废物中能使生物产生中毒性反应的物质类别 1、无机元素及其化合物-重金属(重金属污染) 2、毒害性有机物-多环化合物和卤代有机物(致畸性和诱变性)

16、,三、固体废物的生物毒性,第五节 危险废物鉴定方法名录法、分析法,对危险废物进行鉴定，有利于固废管理方案和处理处置方案确定，对保证处理处置设施安全，降低处置费用，防止环境污染有重要意义,危险废物定义 指具有毒性、易燃性、易爆性、反应性、腐蚀性和感染性等危险特性的一类废物,含义 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,一、名录法,国家危险废物名录 1、1998年颁布实施 2、将危险废物分为47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分,含义 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

17、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,二、分析法,1、急性毒性 固废浸出液灌胃(小白鼠)观察(中毒症状) 记录(48h内死亡率)(死亡率50%)(二恶英),二、分析法(续),2、易燃性 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(苯、氯仿),3、腐蚀性 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pH值，如果pH2，或12.5，则该废物具有腐蚀性(酸碱废液),二、分析法(续),4、反应性 采用立式落锤仪的撞击感度测定法，采用差热分析仪的差热分析测定法 具有反应性的固体废物通常在常温

18、、常压下不稳定，极易发生化学反应，遇火或者水反应猛烈，受到摩擦、撞击或加热后可能发生爆炸或者产生有毒气体 氰化物、硫化物，放置过程中会产生有毒气体、蒸汽或者烟雾,二、分析法(续),5、感染性 指带有微生物或者寄生虫，能导致人体或者动物产生疾病的固体废物(医疗废物),6、浸出毒性 指一些固态废物遇水后，所含的有害物质会发生迁移转化，污染环境 浸出液制备方法 翻转法用于废物中无机污染物的浸出 (重金属) 水平振荡法用于废物中有机污染物的浸出 (有机农药),思考题,1、城市生活垃圾产生量表示公式是什么，人口自然增长率的预测方法有哪些? 2、固体废物的物理性质主要有哪些，给出5个。 3、固体废物的化学性质主要有哪些，给出8