第二章固体废物的特性
《固体废物处理与处置》课程笔记
《固体废物处理与处置》课程笔记第一章：固体废弃物概论一、固体废物的定义与概念1. 定义：固体废物是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或被抛弃的固态、半固态和置于容器中的气态物品、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。
2. 概念区分：- 废物：指失去使用价值或不再使用的物品。
- 污染物：指对环境或人体健康产生有害影响的物质。
- 固体废物：特指固态、半固态和置于容器中的气态废物。
二、固体废物的分类1. 按来源分类：- 工业固体废物：来源于工业生产过程中的废料、废渣、废液等。
- 农业固体废物：包括农作物秸秆、动物粪便、农业加工废弃物等。
- 生活固体废物：又称城市生活垃圾，包括居民生活产生的厨余垃圾、塑料、纸张、玻璃等。
- 危险固体废物：具有毒性、易燃性、反应性、腐蚀性等特性，对人体和环境有害的废物。
2. 按性质分类：- 有机废物：如食物残渣、植物秸秆、纸张等。
- 无机废物：如金属、玻璃、陶瓷等。
- 生物性废物：如医疗废物、动物尸体等。
- 化学性废物：如农药、化工产品废弃物等。
三、固体废物的特性1. 有害性：固体废物中可能含有重金属、有机污染物、病原体等有害成分。
2. 不稳定性：固体废物在储存、运输、处理过程中可能发生物理、化学变化。
3. 传染性：部分固体废物，如医疗废物，可能携带病原体，具有传染疾病的风险。
4. 难降解性：固体废物在自然环境中难以分解，可能长期存在于土壤和水体中。
5. 积累性：固体废物在环境中不断积累，可能导致资源浪费和环境污染。
四、固体废物对环境的影响1. 土壤污染：固体废物中的有害成分可通过渗透、淋溶等途径进入土壤，影响土壤结构和肥力。
2. 水体污染：固体废物中的有害成分可通过地表径流、渗滤液等途径污染水体，危害水生生态系统。
3. 大气污染：固体废物在堆放、填埋过程中，可能产生恶臭气体和粉尘，影响空气质量。
4. 城市景观破坏：固体废物的随意堆放和处理，破坏城市环境美观，降低城市居住质量。
固体废物处理与资源化技术课后题答案
第二章固体废物性质分析1、简述调研生活垃圾物理组成数据的技术意义。
答：物理组成对由可之别的不同组分混合构成的固体废物有意义，适用于描述生活垃圾、加工工业废物（工业垃圾）和电子设备类废物的性状，尤其对生活垃圾处理的意义最为显著。
我国习惯按有机垃圾、无机垃圾和废品三大类来描述生活垃圾的物理组成。
其中，有机垃圾组分主要受生活习俗影响，无机垃圾受燃料结构和气候等影响，废品类垃圾则与消费水平关联度较大。
2、简述废物的粒径与含水率对其压缩性能和容积密度的影响。
答：废物的容积密度指的是一定体积空间中所能容纳废物的质量，通常以kg/m³为单位。
废物的容积密度与废物的粒径和含水率有关，粒径小且潮湿的废物容积密度较高。
废物的可压缩性一般定义为一定质量废物在压缩前后的体积变化率。
废物的粒径越大越干燥，可压缩性越好。
3、试分析田间持水量与极限含水率在概念和测试方法上的区别。
答：田间持水量是在不会因重力作用而产生失水的条件下，一定量的样品所能持有的水分量。
其测试方法为：取混合样品按装样要求（压实度）堆积于下部可观察滴水情况的容器中，先用水饱和整个样品，然后进行重力排水（同时应控制会发失水），排水平衡后测定样品的含水率。
极限含水率是当废物颗粒的内部空隙，包括溶胀性的空隙，全部被水所饱和后废物的含水率。
其测试方法为：将废物样品在清水中浸没一段时间后取出，在水分饱和的空气中沥干一段时间，以沥出样品表面的滞留水分，然后将样品按含水率定义方法测定其含水率。
4、试辨别水分、可燃分、不可燃分、挥发分、固定碳和灰分的异同，并简述其测试方法。
答：参考课本25,26页。
5、为什么要测试固体废物的浸出特性？固体废物浸出测试方法如何分类？答：测定固体废物的浸出特性可以用于（1）分析废物中水或其他溶液可溶的污染物量，判断固体废物在不同环境条件下的污染物释放潜力；（2）废物中有机污染物的全量分析；（3）提供废物生物监测的样品，保证样品组分的生物可利用性。
固体废物的性质和特性
(二)灰分及灰分熔点 灰分是指垃圾中不能燃烧也不挥发的物质〃即灰分是反映垃圾中无机物含量的参 数〃常用符号A表示〃其数值即是灼烧残留量(％)〃测定方法同挥发分。灰分质量分 数(％)计算式为： A=1-Vs 注意：亦有方法将垃圾放入高温炉内灰化〃以(815±10)℃灼烧到质量恒定〃取其残 留物质量所占试样原质量的百分数作为灰分。 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(Po)再将干燥后的样品放入炉中，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)。
(三)容重 1、定义： 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。各种类型垃圾容重的范围和典型值见下表。
注)：①不包括炉灰；②低压压缩，压力值 < 690 × 103 牛顿／m2。
2、意义：是选择和设计贮存容器、运输车辆的容积、中转站及处理设施的规 模、处置场的库容等必不可少的重要参数。 3、测定方法 a. 小样测定法： 将经过“四分法”缩分后的垃圾原始样，装满一定容积的 广口容器，按 D=(w2-w1)/V计算（通常测定三个以上试样，取平均值） D:垃圾容重 w2：装有试样的容器总质量 w1：容器质量，kg V：容器体积 L/m3
3．含水率的测定 (1)测定方法与步骤 垃圾水分的测定一般采用烘干法〃温度通常控制在 (105±1)℃。烘烤时间应以达到质量恒定为准。但当垃圾中有 机物含量高时，完全达到质量恒定是困难的。所以一般以二次 连续称量的误差小于总质量千分之四为标准。一般需4-5h， 或更长时间。 注意：当垃圾主要为可燃物时，温度以70-75℃为宜，烘烤时 间24h。
• (二)组分
固体废物知识总结-0401
E：筛分效率，%；Q：入筛固体废物质 量；Q1：筛下产品质量；α入筛固体废 物中小于筛孔的细粒含量，%；θ：筛 上产品所含有小于筛孔尺寸的细粒质量 分数，%
第二章
重力分选
重力分选是根据固体废物中不同物质颗粒间的密度差异，在运动介质中 受到重力、介质动力和机械力的作用，使颗粒群产生松散分层和迁移分离， 从而得到不同密度产品的分选过程。
第七章
热解产物
工艺 碳化 加压碳化 加热速率 极低 中速 低速中速 常规热解 中速 温度 300---500 450 400---600700— 900 350---450 焦炭 焦炭 焦炭、液体和气体 焦炭和气体 液体 主要产物
真空热解
高速高速极高
快速热解
400---650650--9001000---3000
固体废物知识总结
北京大钢环境治理技术研究院 内部学习资料
第一章
固体废物定义
固体废物是指在生产、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。
固体废物的特性
①无主性，即被丢弃后，不再属于谁，因而找不到具体负责者，特别 是城市固体废弃物； ②分散性，丢弃、分散在各处，需要收集； ③危害性，对人们的生产和生活产生不便，危害人体健康； ④错位性，一个时空领域的废物在另一个时空领域是宝贵的资源。 固体废弃物性质中的挥发分，灰分是由焚烧产生的
i 0 19
所需的垃圾填埋面积为
A V总 / H 2.90106 m3 / 7.5m 3.87105 m2
3
第三章
• 填埋场的衬层系统通常从上至下依次包括过滤层、排水层、（包括渗滤收集系统）、 保护层和防渗层： 1.防渗层的功能是通过铺设渗透性低的材料来阻隔渗滤液于填埋场中，防止其迁移到 填埋场之外的环境中，同时也可以防止外部的地表水和地下水进入填埋场中。 2.保护层的功能是对防渗层提供合适的保护，防止防渗层受到外界影响而被破坏。 3.排水层的作用是及时将阻隔的渗滤液排除，减轻对防渗层的压力，减少渗滤液的外 渗可能性。 4.过滤层的作用是保护排水层，过滤掉渗滤液中的悬浮物和其他固态、半固态物质， 否则这些物质会在排水层中积聚，造成排水系统堵塞，使排水系统效率降低或完全失 效。 渗透性：度量粘土衬层渗透性的主要指标是渗透系数，天然粘土类衬力的渗透系数不 应大于1.0*10-7CM/S •
固废处理技术(2)
（5）压缩比及压缩倍数
压缩比：固体废物压缩后的体积与压缩前的体积之 比。 压缩倍数：固体废物压缩前的体积与压缩后的体积 之比。
（6）渗透系数（permeability coefficient） 流体流过多孔介质的渗透系数由Darcy定律给出：
q = − K ⋅ grad ϕ
式中： q —流过垃圾体的气体流量，m3/( m2·s)；(m/s) —气体渗透系数，m2/( m2·Pa·s)；(m/s)
第二部分 固体废物的基本特性
成份及组成
物理组成（ composition） 物理组成（physical composition） 工业分析（ analysis） 工业分析（proximate analysis） 元素构成（ultimate analysis） analysis） 元素构成（
物理特性（工程性质） 化学特性 生物特性
Байду номын сангаас （1）水分： ）水分：
固体废物中水分按存在形态的不同分为两类，既游离水和化合水。 游离水是以物理状态吸附在固体废物颗粒内部毛细管中和附着在固 体废物颗粒表面的水分；化合水也叫结晶水，是以化合的方式同固 体废物中矿物质结合的水。 游离水在105～110℃的温度下经过1～2小时可蒸发掉，而结晶水通 常要在200 ℃以上才能分解析出。 游离水：外在水分与内在水分， 外在水分：是附着在固体废物颗粒表面的水分。外在水分很容 外在水分 易在常温下的干燥空气中蒸发，蒸发到固体废物颗粒表面的水蒸气 压与空气的湿度平衡时就不再蒸发了。 内在水分，是吸附在固体废物颗粒内部毛细孔中的水分。内在水 内在水分 分需在100 ℃以上的温度经过一定时间才能蒸发。 工程上固体废物的含水率是指在一定温度条件下（ 工程上固体废物的含水率是指在一定温度条件下（105±5℃）所失 ± ℃ 去的水份量（烘至恒重）。 去的水份量（烘至恒重）。
固体废物来源、分类及特点
固体废物来源、分类及特点固体废物是指在社会的生产、流通、消费等一系列活动中产生的，在一定时间和地点无法利用而被丢弃的污染环境的固体、半固体废弃物质。
不能排入水体的液态废物和不能排入大气的置于容器中的气态废物，由于多具有较大的危害性，一般也归入固体废物管理体系。
（一）固体废物来源固体废物来自人类活动的许多环节，主要包括生产过程和生活过程的一些环节。
表5-3列出从各类发生源产生的主要固体废物。
（二）固体废物种类固体废物种类繁多，按其组成可分为有机废物和无机废物；按其形态可分为固态的废物、半固态废物和液态（气态）废物；按其污染特性可分为有害废物和一表5-3从各类发生源产生的主要固体废物发生源产生的主要固体废物矿业废石、尾矿、金属、废木、砖瓦和水泥、砂石等冶金、金属结构、交通、机械等工业金属、渣、砂石、陶瓷、涂料、管道、绝热和绝缘材料、粘结剂、污垢、废木、塑料、橡胶、纸、各种建筑材料、烟尘等建筑材料工业金属、水泥、粘土、陶瓷、石膏、石棉、砂、石、纸、纤维等食品加工业肉、谷物、蔬菜、硬壳果、水果、烟草等橡胶、皮革、塑料等工业橡胶、塑料、皮革、纤维、染料等石油化工工业化学药剂、金属、塑料、橡胶、陶瓷、沥青、油毡、石棉、涂料等电器、仪器仪表等工业金属、玻璃、木、橡胶、塑料、化学药剂、研磨料、陶瓷、绝缘材料等纺织服装工业纤维、金属、橡胶、塑料等造纸、木材、印刷等工业刨花、锯末、碎木、化学药剂、金属、塑料等居民生活食物、纸、木、布、庭院植物修剪物、金属、玻璃、塑料、瓷、燃料灰渣、脏土、碎砖瓦、废器具、粪便等商业、机关同上，另有管道、碎砌体、沥青及其他建筑材料，含有易爆、易燃腐蚀性、放射性废物以及废汽车、废电器、废器具等市政维护、管理部门碎砖瓦、树叶、死禽畜、金属、锅炉灰渣、污泥等农业秸秆、蔬菜、水果、果树枝条、人和禽畜粪便、农药等核工业和放射性医疗单位金属、含放射性废渣、粉尘、污泥、器具和建筑材料等注：引自中国大百科全书．环境科学卷．北京：大百科全书出版社，1989：132。
固体废物知识总结-0401解读
解：垃圾的年填埋体积为：
2
Va 365WP / D C
365 2.550000 / 650 365 2.550000 0.25 / 650 87740 m3
20年的总填埋容量为
19
V总 Va (1 0.05)i 87740 33.066 m3 2.90 106m3 i0
所需的垃圾填埋面积为
第七章
热解产物
工艺 碳化 加压碳化 常规热解
加热速率 极低 中速
低速中速
温度
主要产物
300---500
焦炭
450
焦炭
400---600700— 焦炭、液体和气体
900
焦炭和气体
真空热解 快速热解
中速 高速高速极高
350---450
液体
400---650650--- 液体液体和气体气 9001000---3000 体
• 渗透性：度量粘土衬层渗透性的主要指标是渗透系数，天然粘土类衬力的渗透系数不 应大于1.0*10-7CM/S
3
第三章
1
结构层
主要封场后的土地利用规划，能生长植物并保证植物根系不 破坏下面的保护层和排水层，具有抗侵蚀等能力，可能需要地表排水 管道等建筑
2 防止上部植物根系以及挖洞动物对下层的破坏，保护防渗层不受干躁
3
第二章
破碎目的
破碎，更确切地称之为颗粒尺寸减少，是通过人力或机械等外力的作用， 破环物体内部的凝聚力和分子间作用力而使物体破裂变碎的操作过程。
筛分原理
筛分是利用筛子将物料中小于筛孔的细粒物料透过筛面，而大于筛孔 的粗粒物料留在筛面上，完成粗细粒物料分离的过程。
筛分效率
筛分效率：
E
Q
Q1 •
第二章 固体废物性质分析
太原市垃圾成分分析（不可降解组分）
占垃圾产生量的%
40
灰瓦
35
30
25
20
15
10
5
0
1996 1997 1998 1999 2001
年份
16
14
玻璃
12
10 8
6 4
2 0
1996 1997 1998 1999 2001
年份
占垃圾总量的%
占垃圾产生量的%
塑料
30 25 20 15 10
• 从各功能区垃圾中纸类的变化趋势可以看出，垃圾中纸类 呈现缓慢增加的趋势，其中增加较显著的是商业区，另外 高级住宅区和商业区产生的废纸在垃圾中所占的比例最大， 均达30%左右，事业区、平房区、双气区所占的比例在15% 以下；
• 不同功能区垃圾中木竹的含量经历了先增加，后下降的过 程；从织物的变化来看，总体上呈增加趋势，但产生数量 的比例以高级住宅区最高。
表示粒度特性的几个关键指标：
① D50：一个样品的累计粒度分布百分数达到 50%时所对应的粒径。它的物理意义是粒径大 于它的颗粒占50%，小于它的颗粒也占50%， D50也叫中位径或中值粒径。D50常用来表示粉 体的平均粒度。
③ 比表面积：单位重量的颗粒的表面积之和。 比表面积的单位为m2/kg或cm2/g。比表面积与 粒度有一定的关系，粒度越细，比表面积越大， 但这种关系并不一定是成正比关系。
• 高级住宅和事业区的塑料含量呈明显的降低趋势，商业区 塑料含量最大，其变化基本上呈上升趋势，双气区和平房 区的塑料含量也呈缓慢的上升趋势；各功能区的玻璃和金 属含量都在下降。
占垃圾产生量的%
太原市垃圾成分分析（可降解组分）
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10 8 6.5 5.5 5 4.5 3.4 2.7 2.5 1.25
下表为我国通常使用的筛网目数与 粒径（μm）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
（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（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
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）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。
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。
（3）含水率（moisture）
• 定义：废物在105℃±1℃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。
含水率（％）＝
最初质量－烘干后质量 最初质量
100％
垃圾含水率与食品垃圾的含量有关。
当垃圾主要为可燃物时，烘干温度以 70～75为宜，烘烤时间24h；
2.固体废物的特性
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
生物特性
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。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。
影响因素
• 人口影响 • 经济发展水平 • 居民生活水平 • 燃料结构和地理位置 • 消费习惯
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
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
“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μm或mm表示
。
目数 粒度um 目数 粒度um 目数 粒度um
5
3900
140
104
10
2000
170
89
16
1190
200
74
20
840
230
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
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：
Yn yn Pn 103 365
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。
61
25
710
270
53
30
590
325
44
35
500
400
38
40
420
460
30
45
350
540
26
50
297
650
21
60
250
800
19
80
178
900
15
100
150
1100
13
120
124
1300
11
1600 1800 2000 2500 3000 3500 4000 5000 6000 7000
城市固体废物的产生、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
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。
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