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名称:城市生活垃圾的物理性质
由于城市生活垃圾是一种非均质的多样物质的混合物,不像单一物质那样具有自己特定的内部结构和外部特征,故不存在特定的物理性质、它的物理性质常随其构成物的性质和比例的改变而变化。在城市垃圾的管理和处理过程中,常涉及的物理性质有容重、空隙率和含水率三个物理量。
(1)容重。城市垃圾在自然状态下,单位体积的质量称为垃圾的容重,以kg/m3或t/m3表示。垃圾容重随垃圾的不同构成、压实程度和生化降解的不同过程以及清运处理方式的不同而变化。
因此垃圾处理容重又分为自然容重,垃圾车装载容重和填埋容重等。垃圾容重是垃圾的重要特性之一,它是选择和设计贮存容器
、收运机具或管道大小、计算确定处理利用构筑物和填埋处置场规模等必不可少的参数。通过分析1990年我国12个城市提供的垃圾容重调查数据得出: 垃圾自然容重为(0.53 10.26)t/m3,垃圾车装载容重为0
.8 t/m3左右、垃圾填埋容重为1 t/m3,一般而言,经济发达,居民生活水平较高的大城市由于垃圾中轻质有机物含量高,容重偏低,约为 0.45 t/m3;而中小城市,特别是北方城市,由于垃圾中重质无机构主要为炉灰渣)含量高、容重偏高,约为0.6-0.8 t/m3,个别北方中小城市垃圾自然容重甚至达1.gt/m3。工业发达国家的垃圾容重为0.10 - 0.15 t/m3,中等收人国家为0.20 -- 0.40 t/m3,低收人国家为0.25一 0.50t/m3,
l(2)空隙率。空隙率是垃圾中物料之间空隙的容积占垃圾堆积容积的比例,它是垃圾通风能力的表征参数,并与垃圾的容重相互关联。容重小的垃圾,其空隙率一般较大。空隙率越大,物与物之间的空隙越大,物料的通风断面积也越大,空气的流动阻力相应就越小,越有利于垃圾的通风。因此,空隙率广泛用于堆肥供氧通风以及焚烧炉内垃圾强制通风的阻力计算和通风机参数的确定;影响空隙率的主要因素是物料尺寸、物料强度和含水率。物料尺寸越小,空隙数就越多;物料结构强度越好,空隙平均容积越大,这都将导致垃圾空隙率的增加。水会占据物料之间的空隙并影响物料的结构强度,导致空隙率减小。表1-6是城市垃圾在不同状态下空隙率的实测值。
(3)含水率。水分是垃圾处理过程中所关心的一个重要参数,其值的高低直接影响着垃圾填埋、垃圾堆肥和垃圾焚烧过程的正常进行,且在垃圾分选过程中,垃圾中的水分也将影响到垃圾的筛分和空气分选及物料的输运等。城市垃圾的含水率定义为单位质量垃圾之含水量,用质量分数(%)表示,它是个较易变化的物理量,一定成分的垃圾含水率常随空气中湿度的变化而改变,且与人为混人的水分有关,其变化幅度为11%一53%(典型值为15%,40%)。据调查,影响垃圾含水率的主要因素是垃圾中动植物含量和无机物含量。当垃圾中动植物含量高、无机物含量低时,垃圾含水率就高,反之含水率低,即垃圾含水率与有机含量成正比。城市生活垃圾的化学特性
城市生活垃圾是多种物质的混合物,其化学特性与垃圾的各构成组分的化学性质有着密切的关系。一般人们根据垃圾处理技术方法的要求而确定的表示城市生活垃圾化学性质的特征参数有水分、挥发分、灰分、元素组成、有机质、固定碳及发热值。城市垃圾的化学性质对选择垃圾加工处理和回收利用工艺十分重要。对于垃圾堆肥处理技术,常考虑的垃圾化学特性有:水分、有机质及元素组成等。按堆肥处理的元素构成分析,垃圾中主要构成元素可分为三大类: (1)营养元素: C,H,O,N,P,K,Na,Mg,Ca等; (2)微量元素: Si,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,AI等;
(3)有毒元素:Pb,垅,Cd,As,S,C1, 在实际堆肥过程中,垃圾的主要元素分析成分是C,N,P,K,且常用C/N和UP来表示。由于这两个参数对堆肥的进程和成品的肥效有很大影响(如堆肥原料的C/N以30:1为宜,熟化堆肥产品的C/N在10--20为宜),因此,在堆肥处理时,通常要严格控制这两个参数。对于垃圾热处理的热解、气化、焚烧而言,主要考虑的垃圾化学特性有:水分、灰分、挥发分、固定碳和发热值等,而垃圾的主要元素分析成分是C, H,O,N,S,C!等。国外有关资料报道,采用元素分析法测定垃圾的化学组成,其成分(质量分数)大致为:C10%一20%;H 1%一3%;010%一20%;N 0.5%一1%;灰分10%---25%;水分40%--60%;热值2930--5020 kJ/kg。表1-7是我国昆明市老马山垃圾填埋场垃圾部分化学特性的实测值。
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