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固体废物的产生特征及课件

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    • 1、第二章固体废物的产生、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,2.1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。,2.1.1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:,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,城市垃圾产率,受收入水平、能源结构、消费习惯等影响 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。 下图是典型应用于工程规划时的预测流程,规划区内历年人口数,规划区内历年垃圾产率,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 几何增加法 饱和曲线法 最小平方法 曲线延长法,历年人口成长特性分析 其它相关计划运作情形,预测规划区内未来人口数,规

      2、划区内垃圾产率预测,垃圾收运率,垃圾产量预测,人口预测模型特性说明,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的平均值相等,其计算可以下式表示:,式中:Pn为n年后的人口数,人;P0为现在人口数,人;n为推测年数,年; r为每年增加人口数,人/年;Pt为现在起t年前人口数,人;t为过去的年数,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,但若预测时间过长常会偏高。其计算式:,式中,Pn、P0、t、n同上式;k为几何增加常数,饱和曲线法,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状态,其人口增加状态呈S曲线状。其计算式:,或,式中,P为推测人口数,以千人计;n为基准年起至预测年所经过年数;K为饱和人口数,以千人计;m,q为常数(q为负值) 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。,最小平方法,本法以每年平均增加人口数为基础,根据历年统计资料以最小平方法推测人口变化地方法其计算式如下:,式中,n为年数,年;a,b为常数; Pn为n年的人口数; N为用以分析人口数据(Pni,ni)的组数。

      3、,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,将历史人口记录的变化曲线进行延长,并求出预测年度的人口。,2.1.2工业固体废物产生量及预测,工业固体废物产生量的预测经常采用“废物产生因子法”进行,也称“废物产率”。 所谓废物产率,即废物产生源单位活动强度所产生的废物量。,式中,Pt为固体废物产生量,t/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,采用此公式的两个假设,相同产业采用相同的技术,而且在预测期内没有技术改造,即投入系数一定 各产业的工业固体废物量Pt与产值或产量成正比,即产出系数一定,固体废物的产率可以通过实测法或物料衡算法求得,实测法,根据生产记录得到每班(或每天/每周/每月/每年)产生的固体废物量以及相应周期内的产品产值(或产量),由下式求出Pr值: 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,取其平均值:,物料衡算法求固体废物产率,生产过程,投入1,投入n,产品1,产品n,.,.,流失1,流失n,例:某黄磷厂生产一吨黄磷需

      4、要黄磷矿石9.339t,焦炭1.551t,硅石1.557t,除得到0.356t的副产品磷铁外,还产生2.824t气体和0.135t粉尘,其余均以废渣形式排出.求黄磷的产渣率. 解:已知投入物料量 磷矿石:9.339t 焦炭:1.551t 硅石:1.557t 产品量 黄磷:1.000t 流失量 气体:2.824t 磷铁:0.356t 粉尘:0.135t,=(9.339+1.551+1.557)-1.000 =11.447t,=11.447-2.824-0.356-0.135 =8.132(t),2.2固体废物的物理及化学特性,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 与燃点、热值、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,往往可以直接判断,2.2.1固体废物的物理特性,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。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。,粒径(particle size) 对于固废的前处理,如筛选或磁分离,废物粒径大

      5、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”指颗粒大小和孔的直径,一般用在1in2 (1in=25.4mm)筛网面积内有多少个孔来表示。,目前国际上比较多用等效体积颗粒的计算直径来表示粒径。以m或mm表示,。 目数 粒度um 目数 粒度um 目数 粒度um 5 3900 140 104 1600 10 10 2000 170 89 1800 8 16 1190 200 74 2000 6.5 20 840 230 61 2500 5.5 25 710 270 53 3000 5 30 590 325 44 3500 4.5 35 500 400 38 4000 3.4 40 420 460 30 5000 2.7 45 350 540 26 6000 2.5 50 297 650 21 7000 1.25 60 250 800 19 80 178 900 15 100 150 1100 13

      6、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 61 3250 2 10 1651 40 350 270 53 12500 1,(3)含水率(moisture),定义:废物在1051温度下烘干2h(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。,(4)容积密度,也称容重,是决定运输或贮存容积的重要参数。 由于废物成分复杂,其求法都是以各组分的平均值来计算。,2.2.2固体废物的化学特性,(1)挥发分(volatiles):指物体在标准温度实验

      7、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)灰分(ash),对垃圾进行分类,将各组分破碎至2mm以下,取一定量在1055 下干燥2h,冷却后称量(P0),再将干燥后的样品放入电炉内,在800 下灼烧2h,冷却后再在105 5下干燥2h,冷却后称量P1。,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焚烧炉,若含有过多的金属则不宜焚烧。 若废物含Na,K,Mg,P,S,Fe,Al,Ca,Si等,因焚烧过程中的高温氧化环境极易发生化学反应,而产生复杂的熔渣。 如Na2CO3/NaSO4/NaCl,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。,(3)固定碳,是除去水分、挥发性物质及灰分后的可燃烧物。,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15.34g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?,

      8、(4)闪火点与燃点,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(flash point) 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(ignition point)或燃点。,(5)热值(heating value),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。 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0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的水分为20的水蒸汽所放出的热量。,废物的热值可用量热计直接测量,也可以根据废物的组分或元素组成计算。,测量法,利用热值测定仪进行测量 理论估算法,利用热焓估算。 利用元素组成进行计算,wilson式估算热值(kcal/kg),(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。,(7)元素成分,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,焚烧后二次污染物的预测,或有害成分的判断依据等。,2.2.3危险废物特性及鉴别试验方法,(1) 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。 对小白鼠或大白鼠(健康)灌胃:0.4ml/20g(体重),大鼠1.0ml/100g(体重),记录48h内动物死亡数。 灌胃液制备:100g样品置于500mL具磨口玻璃塞的三角瓶中,加入100mL(pH5.8-6.3)的水中(固液比1:1),振荡3分钟于室温下浸泡24小时,用中速定量滤纸过滤,滤液即为灌胃所用,(2)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生发热或着火,或点燃后的燃烧会持续进行。 测定闪点(闪点测定仪),石油产品,国标,(3) 腐蚀性试验方法 腐蚀性: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。 玻璃电极法,(4)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

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