第二章 固体废物产生、特性及采样分析法

2.1 固体废物产生量的常用预测方法
2.1.2 工业固体废物产生量及预测
废物产生因子法，也称废物产率法。废物产率即废物产生源单 位活动强度所产生的废物量，将预测的生产能力乘以废物产 率，即可预测固体废物的产生量。
Pt Pr M
式中： Pt为固体废物产生量，t或万吨； 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。
2.1 固体废物产生量的常用预测方法
算数增加法
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：
Pn P0 nr r P0 Pt
t
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
2.1 固体废物产生量的常用预测方法
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：
Pn P0 exp(kn) k ln P 0 ln Pt
t
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；k为几何增加常数
重庆 69.91 19.91
2.9 1.19 2.12 1.95 2.01 10.18 16.8 79.54 0.77 0.94 0.68 0.84 0.42 3.66
燃料 类型
燃 气
燃 煤
2.2 固体废物的物理及化学特性
(2) 固体废物的粒径
粒径(particle 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。
该公式基于以下假设： ✓ 相同产业采用相同技术，且在预测其无技术改造，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M成正比，即产出系
数一定
2.1 固体废物产生量的常用预测方法
固体废物的产率可通过实测法或物料衡算法计算。
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:
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
历年人口成长特性分析 其它相关计划运作情形
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
预测规划区内未来人口数
规划区内垃圾产率预测
垃圾收运率
垃圾产量预测 利用人口数和垃圾产率预测垃圾产生量流程图
人口数预测方法
2.1 固体废物产生量的常用预测方法
统计与数理模式对人口数进行预测的方法
算数增加法(arithmetic method)：假设人口增长呈一定比例常数直线增加。适用于短 期预测(1-5年)，结果常偏低
几何增加法(geometric method)：假设未来人口增长率与过去人口增长率相 等。适用于短期或新兴城市，若预测时间过长常有偏高现象
2.2 固体废物的物理及化学特性
地区 城市 有机组分 无机组分
纸类 金属 废 塑料 品 玻璃 布类 小计 有机组分 无机组分 纸类 金属 废 塑料 品 玻璃 布类 小计
我国南北方城市产生的城市垃圾组成对比表
太原 83.22 4.12 6.97 1.13
1.6 1.37 1.59 12.66 10.86 86.38 1.57 0.3 0.17 0.21 0.51 2.76
解： 容重为：W=60% × 300+10% × 80+30% × 60=206 kg/m3
2.2 固体废物的物理及化学特性
解:已知投入物料量： 磷矿石: 9.339 t 焦炭: 1.551 t 硅石: 1.557 t
产品量：
黄磷: 1.000 t
流失量：
气体: 2.824 t 磷铁: 0.356 t 粉尘: 0.135 t
2.1 固体废物产生量的常用预测方法
P流失 P投入 P产品
=(9.339+1.551+1.557)-1.000 =11.447 t
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2.2 固体废物的物理及化学特性
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：γ =∑ηi γi
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
生产过程
物料衡算公式的通式可表示为：
产品1 产品n
P投入
P产品
P流失
式中，∑P投入为投入系统的物料总量； ∑P产品为系统产品的质量； ∑P流失为系统的物料和产品的流失总量。
2.1 固体废物产生量的常用预测方法
例:某黄磷厂生产一吨黄磷需要黄磷矿石9.339 t，焦炭 1.551 t， 硅石1.557 t，除得到0.356 t的副产品磷铁外 ，还产生2.824 t气体和0.135t 粉尘，其余均以废渣形 式排出，求黄磷的产渣率。
填埋：含水率过高，使填埋场地泥泞，影响填埋机械操作
2.2 固体废物的物理及化学特性
(4) 容积密度
又称容重，指一定体积空间中所容纳的废物质量，单位kg/m3；是 决定运输或贮存容积的重要参数。
测定方法
1. 实测法
称重
容器(体积V)
初始质量
填满 样品
称重 末端质量
容重=（末端质量-初始质量）/体积V
2.1 固体废物产生量的常用预测方法
对数曲线法
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：
P
1
K meqn
或 ln( K 1) qn ln m P
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）
鉴于城市生活垃圾和工业固体废物的产生特性 差异较大，故对二者分别进行讨论。
2.1 固体废物产生量的常用预测方法
• 2.1 .1 城市生活垃圾产生量及预测
城市生活垃圾的产生量随经济的发展、物质生活水平 的提高、能源结构的变化以及城市人口的增加而增加
估算城市生活垃圾产生量通用公式：
Yn=yn×Pn×10-3×365
ni Pni
ni
ni ni
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。
2.1 固体废物产生量的常用预测方法
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。
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。
2.1 固体废物产生量的常用预测方法
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：
Pn an b
N
a
ni Pni
ni
Pni
N ni2 ni ni
b
ni2 Pni N ni2
南 南京 64.77 18.33 9.61 1.93 1.49 1.89 1.98 16.9 26.28 68.2 1.61 0.64 1.09 0.43 0.61 4.38
方 上海 80.3 7.54 3.47
2 1.86 1.74 3.09 12.16 31.96 60.7
2 2.7 1.35 1.06 0.23 7.34
为了保证数据的准P确r性i ,一般要M P 在正tii常运行期内测量若干次,
取其平均值:
Pr
1 n
n i 1
Pri
2.1 固体废物产生量的常用预测方法
根据质量守恒定律，在生产过程中投入系统的物料总质量应等
于该系统产出物料的总质量，即等于产品质量与物料流失量之
和。
流失1………..流失n
…. ….
投入1 投入n
P流失 P气 P铁 P尘 P渣
P渣＝ P流失－P气－P铁－P尘
=11.447-2.824-0.356-0.135 =8.132 (t)
固废物理及化学特性
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 固体废物的物理及化学特性
2.2.1固体废物的物理特性
(1)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，主要包括自然环境、气候条 件、城市发展规模、居民生活习性(膳食结构 )、能源结构、经济发展水平等。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。
哈尔滨 63.92 20.22 11.04 0.66 1.73 2.07 0.36 15.86 30.86 66.02 1.07
0.5 0.24 0.49 0.72 3.15
南宁 46.01 45.76 2.77 1.06 1.22 2.36 0.82 8.23 17.02 78.6 1.61 0.64 1.09 0.43 0.61 4.38
吉林 62.04 27.26
10.7 4.8 93.7
2.1
北方 天津 沈阳 78.98 86.94 5.88 9.34
1.91 0.41 0.27 0.71 0.42 15.14 3.72 22.26 37.97 69.52 60.79 0.35 0.17 0.09 0.24 0.21 9.12 1.06
2.2 固体废物的物理及化学特性
粒径表达方式——粒径分布
筛分试验：取一定量的固体废物样
100
累积质量分数/%
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
以不同筛孔的筛面进行筛分，记录
每一个筛面上的样品质量，此质量
50
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
0
径分布-采用累积质量分布图表示
0.25
0.50
（0.25m）
粒径/m
2.2 固体废物的物理及化学特性
(3) 含水率(moisture)
定义：废物在105℃±1℃温度下烘干2 h（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。
含水率（％）＝
最初质量－烘干后质量 最初质量
100％
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
第二章 固体废物产生、特性及采样 分析法
• 本章重点内容
➢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 固体废物产生量的常用预测方法
固体废物产生量的计算在固体废物管理中十分 重要，是保证收集、运输、处置及综合利用的 依据。
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=25.4 mm) 筛网面积内有多少个孔来表示。
对数曲线法(saturated curve method)：假设人口增长过程，初期较快，中期平缓，终 期饱和，呈S形曲线。适用于长期预测，目前常用的方法。
最小平方法(minimum square method)：以每年平均增加人数为基础，根据历史资料 以最小平方法预测。与算术增加法相似，但较精确
曲线延长法(curve extention method)：根据历史人口增长情形配合未来城市 发展条件，参考上述方法以延长原有人口增长曲线。适合新兴城市。
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
城市人口的变化需同时考虑机械增长率(移民、城市 化)和自然增长率，机械增长率可根据当地规划计算 ，而自然增长率有不同的预测方法。
2.1 固体废物产生量的常用预测方法