固體廢物處理計算題

2.1.據(jù)統(tǒng)計，某城市2005年的人口數(shù)量為20萬，生活垃圾產(chǎn)生量平均為200t/d。根據(jù)該城市的經(jīng)濟發(fā)展和城市化進程，預(yù)計到2010年該城市的人口數(shù)量會增加到22萬，為控制生活垃圾的過分增加，規(guī)劃控制垃圾的人均產(chǎn)生量在2010年為1.1kg/d。請選擇合適的計算方法，預(yù)測該城市在2006—2015年期間各年的人口規(guī)模、生活垃圾產(chǎn)生量及垃圾產(chǎn)率。（10分）解：（1）人口預(yù)測（4分）2005年人口數(shù)量為20萬，2010年人口數(shù)量預(yù)計為22萬，按幾何增加法（也可用其他方法）預(yù)測2006—2015年期間的各年人口規(guī)模，設(shè)未來每年人口增加率為k,則：Pn=Po?exp（k?n） ①式中Pn=22萬，Po=20萬，n=2010-2005=5，代入求得k=0.01906,則：Pn=20?exp（0.01906?n）（2） 垃圾產(chǎn)率預(yù)測（4分）設(shè)2005—2015年垃圾產(chǎn)率呈幾何增長,每年增長率為x,則：Wn=Wo（1+X）n ②式中Wn=1.1kg/（d?人）,Wo=200000（kg/d）/200000（人）=1kg/（d?人），n=2010-2005=5,代入求得X=0.0192設(shè)2006—2015年每年垃圾產(chǎn)生量為Nn,則：Nn=Pn?Wn?365/1000 ③式中Nn為2006—2015年每年的生活垃圾產(chǎn)生量；Pn為2006—2015年的每年人口規(guī)模；Wn為2006—2015年每年的垃圾產(chǎn)率；n=2006—2015。（3） 預(yù)測結(jié)果（2分）分別用式①、②、③求得2006—2015年的Wn、Nn、Pn,如下表：n（年）NnWnPn,Pn,kg/（d?人）萬人t/dt/a20061.019220.384207.7575828.7520071.038820.776215.8278774.320081.058721.176224.1981829.3520091.07921.584232.8985004.8520101.10222428833020111.12122.422251.3591742.7520121.14222.854260.9995261.3520131.16423.396272.3399400.4520141.18623.742281.58102776.720151.20924.2292.58106791.72.10.某城市垃圾的化學(xué)組成為C60.oH25.4O37.5N7.8S5.6Cl,其水份含量為45.6%,灰分含量為14.3%。請估算該廢物的高位熱值和低位熱值。（12分）（C1為有機碳，C2為無機碳）答：（1）求垃圾的中各元素組分質(zhì)量含量生活垃圾有機物含量=100%-45.6%-14.3%=40.1% （1分）垃圾中有機物化學(xué)組成為 C60.0H25.4O37.5N7.8S5.6Cl的垃圾，其分子量為1669.3（1分）則每kg垃圾中各元素組分含量為：C含量=0.401?720/1669.3=0.173kg/kg，碳（設(shè)全部為有機碳，即C2=0）（1分）H含量=0.401?25.4/1669.3=0.0061kg/kg（1分）O含量=0.401?600/1669.3=0.144kg/kg（1分）N含量=0.401?109.2/1669.3=0.026kg/kg（1分）S含量=0.401?179.2/1669.3=0.043kg/kg（1分）Cl含量=0.401.35.5/1669.3=0.0085kg/kg（1分）（2）求Hh、Hl廢物的高位熱值Hh（書本32頁公式2-22b）HH=7831mC1+35932（mH-mO/8-mC/35?5）+2212ms-3546mC2+1187mO-578mN-620mCl（1分）

=[7831?0?173+35932(0?0061-0?144/8-0?0085/35?5)+2212?0.043-3546?0+1187.0.144-578?0?026-620?0?0085]=1157.1(kcal/kg)(1分)HL=HH-583?[mH2O+9(mH-mCl/35.5)] (書本32頁公式2-23)(1分)=1157?1-583?[0?173+9(0?006-0?0085/35?5)]=1020.5(kcal/kg) (1分)2.14.對垃圾取樣進行有機組分全量分析的結(jié)果見下表，請確定垃圾中有機組分的化學(xué)組分表達式（考慮C、H、O、N、S）（13分）有機物種類組分/kgCHONS灰分廚余1.300.171.020.070.010.14辦公紙13,921.9214.080.100.061.92包裝板紙2.510.342.540.020.010.28塑料4.140.501.570.69織物0.990.120.560.080.05橡膠0.390.050.010.05皮革制品0.240.030.050.040.04庭院垃圾3.110.392.470.220.020.29木0.790.100.680.02小計27.393.6222.970.540.13.48合計58.1質(zhì)量分數(shù)0.4710.06230.3950.00930.00170.0599摩爾比0.03930.06230.02470.000660.000053以最小的S為1計算741.41175.446612.41合計58.1答：（1）求各組分質(zhì)量分數(shù)將各類垃圾成分中的相同元素質(zhì)量相加，得到各元素質(zhì)量及總質(zhì)量，所有組分質(zhì)量為58.1kg（1分）則各組分質(zhì)量分數(shù)為：C質(zhì)量分數(shù)=27.39/58.1=0.471kg/kg（1分）H質(zhì)量分數(shù)=3.62/58.1=0.0623（1分）O質(zhì)量分數(shù)=22.97/58.1=0.395（1分）N質(zhì)量分數(shù)=0.54/58.1=0.0093（1分）S質(zhì)量分數(shù)=0.1/58.1=0.0017（1分）灰分質(zhì)量分數(shù)=3.48/58.1=0.0599（2） 求各組分摩爾百分數(shù)將各組分質(zhì)量分數(shù)除以各自原子量得到各組分摩爾分數(shù)比，結(jié)果如下：C摩爾分數(shù)比=0.0471/12=0.0393H摩爾分數(shù)比=0.0623/1=0.0623O摩爾分數(shù)比=0.395/16=0.0247N摩爾分數(shù)比=0.0093/14=0.00066S摩爾分數(shù)比=0.0017/32=0.000053設(shè)最小的S摩爾分數(shù)比為1，則其他元素為：C摩爾分數(shù)比=0.0393/0.000053=615.4（1分）H摩爾分數(shù)比=0.0623/0.000053=1175.4（1分）O摩爾分數(shù)比=0.0247/0.000053=466（1分）N摩爾分數(shù)比=0.00066/0.000053=12.4（1分）S摩爾分數(shù)比=0.000053/0.000053=1（1分）（3） 確定分子式所以垃圾中有機組分的化學(xué)表達式為C615.4H1175.4O466N12.4S（2分）在垃圾收集工人和官員之間發(fā)生了一場糾紛，爭執(zhí)的中心是關(guān)于收集工人非工作時間的問題。收集工人說他每天的非工作時間不會超過8h工作日的15%，而官員則認為收集工人每天的非工作時間肯定超過了8h工作日的15%。請你作為仲裁者對這一糾紛做出公正的評判，下列數(shù)據(jù)供你評判時參考：收運系統(tǒng)為拖拽收運系統(tǒng)；從車庫到第一個收集點以及從最后一個收集點返回車庫的平均時間為20min和15min，行駛過程中不考慮非工作因素；每個容器的平均裝載時間為6min；在容器之間的平均行駛時間為6min；在處置場卸垃圾的平均時間為6min；收集點到處置場的平均往返時間為16km,速度常數(shù)a和b分別為0.004h和0?0125h/km；放置空容器的時間為6min；每天清運的容器數(shù)量為10個。（6分）解：拖拽系統(tǒng)每次的時間為Thcs=（Phcs+S+h）/（1"°）=（tpc+tuc+tdbc+S+a+bx）/（1?3 （1分）=（0.1+0.1+0.1+0.1+0.004+0.0125*16）/（1-0）=0.604/（1-3）（h/次）（1分）每天清運的容器數(shù)量是10個，則每天往返次數(shù)為10次，Nd=H/Thcs由于還得扣除從車庫到第一個收集點以及從最后一個收集點返回車庫的平均時間為20min和15min,因此：咯=[H-（t1+t2）]/ThcsNd-Thcs=H-（勺+七2），則（1分）10?0.604/（1-3）=8-0.33-0.25e=18.60%>15%（1分）所以官員是正確的（1分）3.5.一較大居民區(qū)，每周產(chǎn)生的垃圾總量大約為460m3，每棟房子設(shè)置兩個垃圾收集容器，每個容器的容積為154L。每周人工收運垃圾車收集一次垃圾，垃圾車的容量為27m3,配備工人兩名。試確定垃圾車每個往返的行駛時間以及需要的工作量。處置場距離居民區(qū)24km;速度常數(shù)a和b分別為0?022h和0.01375h/km；容器利用效率為0.7；垃圾車壓縮系數(shù)為2；每天工作時間按8h考慮。（10分）補充已知條件：tp=1.92分?人/點；卸車時間為6分鐘，非生產(chǎn)時間占3=15%，垃圾收集頻率為1次/周。答：（1）每次能收集的廢物收集點數(shù)量Np=V*r/（cfn）=27*2/（0.154*0.7*2）=250.5（個） （2分）取整數(shù)Np=250個⑵求集裝時間P蜘Np=60-Pscs-n/tp（1分）所以Pscs=Np,tp/（60?n）=250?1.92/（60.2）=40/次）（1分）（3） 每周需要進行的行程數(shù)NWTp=460/（0.154*2）=1494個（1分）NW=TpF/Np=（1494X1/250）次/周=5.97次/周，取整數(shù)為6次/周（1分）（4） 每周需要的工作時間Dw垃圾車每個往返的行駛時間為hh=a+bx=0.022+0.01375（24*2）=0.682（h）（1分）Dw=n?[NWPscs+tw（S+a+bx）]/[（1-3）H]（1分）Dw=n.[NWPscs+tw（S+h）]/[（1-3）H]={2?[5.97X4+6X（0.10+0.682）]/[（1-0.15）X8]=8.4d/周（1分）每人每周工作日：Dw/n=（8.4/2）d/（周?人）=4.2d/（周?人）（1分）某城市近郊共有三座垃圾處置場，城區(qū)建有四座轉(zhuǎn)運站負責(zé)轉(zhuǎn)運全市收集的生活垃圾，轉(zhuǎn)運站至處置場垃圾單位運價和垃圾量如下表所示，不計處置場的處置費用，請計算怎樣調(diào)運各個轉(zhuǎn)運站的垃圾量才能使其總運輸費用最低。項目Di（處置場）Wi/(t/d)D1D2D3Ti（轉(zhuǎn)運站）T18.33.37.8400T210.810.86.8300T310.83.84.8200T45.88.89.8200Bi/(t/d)500600600備注：表中數(shù)字為從各轉(zhuǎn)運站到各處置場的垃圾單位運價（元/t）（10分）解：設(shè)%為從轉(zhuǎn)運站￡運到處置場D.的廢物量（1分）（1）約束條件據(jù)每一轉(zhuǎn)運站運往各個處置場的轉(zhuǎn)運量與每一轉(zhuǎn)運站的轉(zhuǎn)運量關(guān)系有:Xu+Xu+X^=400（1分）X21+X22+X23=300（1分）X31+X32+X3=200（1分）X41+X42+X43=200（1分）據(jù)每一處置場接受來自各個轉(zhuǎn)運站的垃圾轉(zhuǎn)運量與每一處置場的處置量關(guān)系有：X11+X21+X31+X41<500（1分）X12+X22+X32+X42<600（1分）X13+X3+X33+X43<600（1分）（2）目標(biāo)函數(shù)使總費用最小，即：f(X)=Xn-C11+X12-C12+X13-C13+X21,C21+X22?C22+X23*C23+X31*C31+X32,C32+X33*C33+X41*C41+X42*C42+X43-C43(1分)=X11*8.3+X12*3.3+X13*7.8+X21,10?8+X22T0?8+X23,6?8+X31?10.8+X32?3.8+X33?4.8+X41?5.8+X42?8.8+X43?9.8(1分)(可用單純形法來求解)自己編制程序來求解。4.2某城市采用5m3的垃圾車收集和運送生活垃圾，為了解該系統(tǒng)的收運效率,按國家標(biāo)準(zhǔn)的采樣方法進行采樣并分析，結(jié)果表明，垃圾含水率36%，裝滿垃圾后總量2.1t（不含車重），垃圾顆粒體積為3.5m3。請計算垃圾的干密度和濕密度，車載垃圾的空隙比和空隙率。（4分）解：已知Vm=5m3,Ww/Wm=36%,Wm=2.1t,Vs=3.5m3設(shè)垃圾的干密度為Pd，濕密度為Pw，車載垃圾的空隙比為e，空隙率為e，則:Pd=Ws/Vm=2.1X(1-36%)/5=0.2688(t/m3)(1分)P=W^m=2.^5=0.42(t/m3)(1分)e=Vv/Vs=(5-3.5)/3.5=0.43(1分)e=Vv/Vm=(5-3.5)/5=0.3(1分)4.3廢物壓實后體積減少百分比(R)可用下式表示：R(%)=(Vm-Vf)/VmX100。請分析R和n、r之間的關(guān)系。并計算，當(dāng)R分別為85%、90%、95%時的n值。（5分）解：已知R（%）=（Vm-Vf）/VmX100 r=Vf/Vmn=Vm/Vf所以rXn=1Vf=VmXr所以R（%）=（Vm-VmXr）/VmX100=*（偵）/^=1^（1分）=1-1/n（1分）所以n=1/（1-R）把R=85%、90%、95%代入得：R=85%時，n=1/（1-0.85）=6.67（1分）R=90%時，n=U（1-0.9）=10（1分）R=95%時,n=1/（1-0.95）=20（1分）4.5—臺廢物處理能力為100血的設(shè)備，經(jīng)測試當(dāng)其把平均尺寸為8in的廢物破碎至2in時需動力30kW?h/t,請以此計算當(dāng)用該設(shè)備把廢物從平均10in破碎至2in時所需要的動力大小。（3分）解：已知D]=8in,d1=2in,E1=30kW.h/t,D2=10in,d2=2in因為E=cXh（D/d）所以E1=cXh（D1/《]代入求得c=15kwXh/t（1分）所以E2=cXh（D2/d2）=15Xh（10/2）=24.14（kw.h/t（2分）4.8一分選設(shè)備處理廢物能力80血，當(dāng)處理玻璃含量為8%的廢物時篩下物重8血，其中玻璃6血，請分別計算玻璃的回收率、純度和綜合效率。（5分）解：混合廢料中玻璃質(zhì)量：x=80t/hX8%=6.4t/h；其它y=80t/h-x=73.6t/h （1分）被篩分出的玻璃產(chǎn)率 x1=6t/h；其它y1=8-x1=2t/h （1分）所以玻璃回收率Rx1=x1/x=6/6.4=93.75%（1分）玻璃純度 Px1=x1/（x1+y1）=6/8=75%（1分）玻璃的綜合效率E=絕對值（xjx-y1/y）X100%=（6/6.4-2/73.6）X100%=91.03%（1分）4.9一般情況下，由于篩孔磨損而有部分大于篩孔尺寸的粗顆粒進入篩下產(chǎn)品，因此，篩下產(chǎn)品不是100%Q1，而是Q1Y，試推導(dǎo)此時式（4-13）的篩分效率計算公式將變?yōu)閚=Y（a-B）/a（Y-B）%（6分）解：設(shè)當(dāng)篩孔不磨損即篩下產(chǎn)品是100%Q】時，篩分效率為：n=Q1/（Q?a）?100% ①（1分）n為篩分效率，%；Q】篩下物質(zhì)量；Q為入篩原料重量；a為原料中小于篩孔尺寸的顆粒重量的百分比，％。TOC\o"1-5"\h\z設(shè)固體廢物入篩質(zhì)量Q等于篩上產(chǎn)品質(zhì)量Q和篩下產(chǎn)品質(zhì)量Q之和：2 1Q=Q1+Q2 ②（1分）固體廢物中小于篩孔尺寸的細粒質(zhì)量等于篩上產(chǎn)品與篩下產(chǎn)品中小于篩孔尺寸的細粒質(zhì)量之和：Qa=100Q1+Q2B ③ （1分）B為篩上產(chǎn)品中所含有小于篩孔尺寸的細粒質(zhì)量百分數(shù)，％。將③代人②得：Q］=（a-B）Q/（100-B） ④ （1分）將④代人①得：n=100（a-B）/a（100-B）%⑤ （1分）因為實際生產(chǎn)中由于篩網(wǎng)磨損而常有部分大于篩孔尺寸的粗粒進入篩下產(chǎn)品，此時，篩下產(chǎn)品不是100Q】，而是QJ，則將⑤式中100改為Y，即此時篩分效率計算公式為：n=y（a-B）/a（y-B）% （1分）6.4常用的是Freundlich等溫線，其經(jīng)驗?zāi)Ｐ蜑椋篨/M=K（Cf）i/n［其中，X為被吸附的污染物質(zhì)量，mg，X=（Ci-Cf）XV；V為溶液的體積，L；M為活性炭的質(zhì)量，mg；Ci為污染物在溶液中的初始濃度，mg/L；Cf為污染物在溶液中的最終濃度，mg/L；K，n為經(jīng)驗常數(shù)，需在實驗室測定］。用100mL濃度為600mg/L的二甲苯溶液，取不同量的活性炭放置其中，振蕩48h，將樣品過濾后測定二甲苯溶液的濃度。分析結(jié)果如下表。假定采用活性炭吸附技術(shù)處理二甲苯廢水，廢水流量為10000協(xié)，二甲苯濃度為600mg/L，要求處理出水濃度為10mg/L，計算活性炭的日用量。（4分）M/g0.60.40.30.20.05Cf(mg/L)2599212310510TOC\o"1-5"\h\z解：已知X/M=K(Cf)1/n ①X=(C.-Cf)XV ②由實驗數(shù)據(jù)任取兩組代人式①，②中，取V=100mL、C.=600mg/L，求得：n=4、K=43(2分)則X/M=43(Cf)i/4 ③將V=10000L/d、C.=600mg/L、Cf=10mg/L代人式②，③中，求得：M=77158g=77.158kg (2分)6.5請說明用氧化還原解毒原理對鉻渣和砷渣分別進行化學(xué)穩(wěn)定化的技術(shù)過程、所用試劑及涉及的化學(xué)反應(yīng)等。(課本144頁)(6分)某些金屬元素的不同價態(tài)的離子具有不同的毒性，因此為了使某些重金屬離子更易沉淀且毒性最小，常常需要將其還原或氧化為最有利的價態(tài)。鉻酸(Cr6+)在化學(xué)上可被還原成毒性較低的三價鉻(Cr3+)狀態(tài)。多種化學(xué)品均能作為有效的還原劑，包括：二氧化硫、亞硫酸鹽類、酸式亞硫酸鹽類、亞鐵鹽類等(1分)典型的還原過程如下：2Na2CrO4+6FeSO4+8H2SO4—Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+2Na2SO4+8H2O (1分)此反應(yīng)在pH值為2.5-3.0之間進行，然后可溶性格(Cr3+)一般按下式通過堿性沉淀法除去：Cr2(SO4)3+3Ca(OH)2—2Cr(OH)3+3CaSO4(1分)Cr6+經(jīng)化學(xué)還原后再進行堿性沉淀會產(chǎn)生大量殘渣。碑渣是一種毒性較大的物質(zhì)，對此進行處理時，可以采用氧化法把三價砷氧化為五價神，然后利用沉淀方法使其解毒，也可結(jié)合固化法對此進行處理，常采用的氧化劑有過氧化氫和MnO2(1分)用H2O2氧化處理神渣的反應(yīng)如下：As(OH)3+H2O2—HAsO2-+2H++H2OAsO(OH)2-+H2O2—HAsO2-+H++H2O(1分)用MnO2氧化處理神渣的反應(yīng)如下：H3AsO3+MnO2—HAsO2-+Mn2++H2OHAsO3+2MnOOH+2H+—HAsO2-+2Mn2++3H2O（1分）6.11有害組分在兩相中的分配系數(shù)K可以下式表達：K=Ce/Cr［式中，K為分配系數(shù)（無量綱）；Ce為平衡時有機污染物在萃取液中的濃度（質(zhì)量分數(shù)），%；Cr為平衡時有機污染物在萃余液中的濃度（質(zhì)量分數(shù)）］。請計算，當(dāng)K=4時，為從4t的原料中一次提取50%有害污染物，至少需要多少公斤萃取劑？（5分）假設(shè)萃取劑全部進入萃取液中，同時假設(shè)原料中污染物的質(zhì)量百分含量為 x（%）,設(shè)萃取劑用量為y噸。解：K=Ce/Cr①Ce=4xX50%/（y+0.5x）② （1分）Cr=4xX（1-50%）/（4-0.5x） ③（1分）由式①②③求得y=1-0.625x （1分）如果x=20%，則至少需要y=0.875噸萃取劑（1分）如果x=50%，則至少需要y=0.6875噸萃取劑（1分）6.12有機變性粘土是將普通粘土進行處理，使之有機化以后的產(chǎn)物。將有機變性粘土與其他添加劑配合使用，可以利用吸附原理對有機污染物起到有效的穩(wěn)定作用。某些飽和砂性土壤被三氯乙烯所污染，現(xiàn)利用有機變性粘土進行穩(wěn)定化。如下圖所示，設(shè)飽和土壤的空隙率為50%,土壤的濕密度為2.0g/cm3,在飽和土壤孔隙水中三氯乙烯的濃度為500mg/L。試對于如圖中所示兩種變性粘土，計算為穩(wěn)定砂性土壤中全部三氯乙烯所需要的有機變性粘土的數(shù)量。

WW前旦曲如?聯(lián)乂漏|1|丹雪JJ解：單位質(zhì)量(1kg)飽和砂性土壤的體積為1000/2.0=500cm3=0.5L其中三氯乙烯質(zhì)量為500X0?5X50%=125mg由圖中得，砂性土壤空隙水中三氯乙烯濃度為500mg/L即500mg/kg時：苯基三乙烯黏土中三氯乙烯含量為4.17mg/g (①)四甲胺黏土中三氯乙烯含量為16.67mg/g (②)所以要穩(wěn)定125mg三氯乙烯，需苯基三乙烯黏土125/4.17=30(g)(①)；需四甲胺黏土125/16.67=7.5(g)(②)即為穩(wěn)定單位質(zhì)量(1kg)飽和砂性土壤中全部的三氯乙烯需要需苯基三乙烯黏土30g；需四甲胺黏土7.5go7.5某堆肥廠制得的堆肥產(chǎn)品的主要指標(biāo)如下表：具體參數(shù)pH值(<20oC)濕度(質(zhì)量分數(shù))/%COD/(g/kg)總凱氏氮/(g/kg)碳氮比總磷/(g/kg)1月6.31389027141312月6.216100027151583月6.11598026151584月6.31494027151305月6.41498026121326月6.31494027121347月6.318100027141308月6.12498025161309月6.12010002616132(課本181頁)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)分析該堆肥產(chǎn)品的特點。(5分)答案：參考國家標(biāo)準(zhǔn)分析該堆肥產(chǎn)品的特點有：（1） pH偏低、正常應(yīng)在6.5-8.5（1分）（2） 含水量較低、正常應(yīng)在25-35%（1分）（3） 總氮量較低、正常應(yīng)大于50g/kg（1分）（4） 總磷量較高，符合要求。正常應(yīng)大于30g/kg（1分）（5） C/N比合適，正常應(yīng)小于20（1分）7.8某小區(qū)日產(chǎn)生活垃圾2t，垃圾平均含水率30%，擬采用機械堆肥法對該小區(qū)的垃圾進行處理。請根據(jù)以下條件計算每天實際需要供給的空氣量。（10分）已知：垃圾中有機廢物的量占50%，有機廢物的化學(xué)組成式為[C6H7O2（OH）3]5；有機廢物反應(yīng)后的殘留物為40%，殘留有機物的化學(xué)組成式為[C6H7O2（OH）3]2；堆肥持續(xù)時間5天，5天的需氧量分別為20%，35%，25%，15%和5%；空氣含氧量21%，空氣質(zhì)量為1.2kg/m3；實際供氣量是理論供氣量的2倍。解：（1）反應(yīng)前后有機物物質(zhì)的量反應(yīng)前：（2*1000*1000*0.7*0.5）/（72+7+32+51）*5=864（mol（1分）反應(yīng)后：（2*1000*1000*0.7*0.5*0.4）/（72+7+32+51）*2=864（mol（1分）（2） 確定好氧反應(yīng)前后有機物的量之比n=864/864=1.0（1分）（3） CaHbOcNd+（ny+2s+r-c）/2O2-nCwHxOyNz+...則有機廢物（C30H50O25）a=30,b=50,c=25,d=0殘留有機物（C12H20O10）w=12,x=20,y=10,z=0r=0.5[b-nx-3（d-nx）]=15, （1分）s=a-nw=18（1分）所以化學(xué)方程式中O2的系數(shù)為（ny+2s+r-c）/2=18，需氧量=18*864*32=497664g=497.664kg（1分）實際需氧量=2*497.664/（21%*1.2）=3949.7（m3）（1.5分）所以每天的實際供氣量分別是：第1天：3949.7*20%=799.9（m3） （0.5分）第2天：3949.7*35%=1382.4（m3） （0.5分）第3天：3949.7*25%=987.4（m3） （0.5分）

第4天：3949.7*15%=592.4（m3） （0.5分）（0.5分）第5天：3949.7*5%=197.5（m3（0.5分）7.9垃圾堆肥化過程中可以通過堆肥回流調(diào)節(jié)與控制其含水率（如下圖），其中：Xc為垃圾原料的濕重；Xp為堆肥產(chǎn)物的濕重；Xr為回流堆肥產(chǎn)物的濕重;Xm為進入發(fā)酵混合物料的總濕重;Sc為原料中固體含量（質(zhì)量分數(shù)，%）；Sp（=Sr）為堆肥產(chǎn)物和回流堆肥的固體含量（質(zhì)量分數(shù)，%）；Sm為進入發(fā)酵倉混合物料的固體含量（質(zhì)量分數(shù)，％）。令：Rw為回流產(chǎn)物濕重與垃圾原料濕重之比，稱為回流比率；Rd為回流產(chǎn)物的干重和垃圾原料干重之比。請分別推導(dǎo)：Rw和Rd的表達式（用進出物料的固體含量表示）。（6分）排氣堆積產(chǎn)物瓦，ScSm堆積產(chǎn)物瓦，ScSm*堆肥發(fā)酵倉XP，SP空氣解：根據(jù)物料平衡，濕物料平衡式有回流堆肥Xr，srX+X廣解：根據(jù)物料平衡，濕物料平衡式有回流堆肥Xr，srX+X廣X”① （1分）干物料平衡式 SX+SX=SXccrrmm② （1分）將式①代入式②得—+皿廣七cX,（8.-Sm）=XcS—C（X+X）土—=XcSr-Sm（1分）令R=回流產(chǎn)物濕重/垃圾原料濕重，稱為回流比。WR=土= =1頊/SmwXS-SS/S-1SXSXSXSXr七1

m1SCTOC\o"1-5"\h\z⑧ （1分）如令R廣回流產(chǎn)物的干重/垃圾原料干重，則式③兩邊同除以Scxc,得:⑨ （1分）SXSXSSS1+R=-—m c■+-—m rX—卜=―m■+-—mR⑩dSXSXSSSdccccr c rR=S/SL （1分）d1-S/S9.4為控制廢物焚燒中供給的空氣量，測定排放煙氣中的剩余氧量在10%—13%之間，請計算該焚燒系統(tǒng)的過?？諝庀禂?shù)，并判斷能否滿足一般的焚燒系統(tǒng)對氧氣的要求。（4分）答案：排放煙氣中的剩余氧量在10%—13%之間時：TOC\o"1-5"\h\z最大空氣系數(shù)m=0.21/[0.21-（O2）]=0.21/（0.21-0.1）=1.91 （1分）最小空氣系數(shù)m=0.21/[0.21-（O2）]=0.21/（0.21-0.13）=2.63 （1分）設(shè)實際空氣量為％理論空氣量為Vb，則過?？諝饬繛閂a-Vb，又Va=mVb ①因為一般情況下，過剩空氣量應(yīng)控制在理論空氣量的50-90%（1分）即（Va-Vb）/Vb=0.5-0.9 ②把①代入②得（mVb-Vb）/Vb=0.91-1.63大于0.5-0.9的范圍。所以能夠滿足一般的垃圾焚燒對氧氣的要求。（1分）9.5有機垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣組分為：CH454%，CO243%，H21.5%，CO1.5%，先對此進行焚燒發(fā)電，若過剩空氣系數(shù)m=2.1，請計算處理1t沼氣的理論需氧量、實際需氧量、實際需空氣量、干煙氣量和總煙氣量。（10分）解答：由于題目沒有說明沼氣組分為質(zhì)量百分比還是體積百分比，因此分兩種情況討論。一、假設(shè)沼氣組分為質(zhì)量百分比則1t沼氣中含可燃性成分：CH4=1000X54%=540kgH2=1000X1.5%=15kgCO=1000X1.5%=15kg（1）根據(jù)各自完全燃燒反應(yīng)方程式求得理論需氧量VoVo=540X64/16+15X16/28+15X32/4=2288.6kg （1分）實際需氧量V0*：V0=VoX2.1=4806.1kg（1分）理論需空氣量Va：Va=Vo/0.23=9950.4kg（1分）實際需空氣量Va’:Va’=mXVa=2.1X9950.4=20895.8kg（1分）⑵沼氣中各生成組分的質(zhì)量VCO2=540X44/16+15X44/28=1508.6kg（1分）VH2O=540X36/16+15X36/4=1350kg（1分）VO2=（m-1）XVo=2517.5kg（1分）VN2=0.77XVa’=0.77X20895.8=16089.8kg（1分）所以干煙氣量Vd=Vco2+Vo2+Vn2=1508.6+2517.5+16089.8=20115.9kg（1分）總煙氣量V=VCO2+VO2+VN2+VH2O=21465.9kg（1分）9.23某小區(qū)日產(chǎn)生活垃圾20t,垃圾平均含水率35%，經(jīng)采樣分析知：垃圾中有機廢物的量占50%，有機廢物的化學(xué)組成式為[C6H7O2（OH）3]5。擬采用焚燒處理，計算焚燒產(chǎn)生的實際干煙氣量和實際濕煙氣量，并提出合理的焚燒尾氣處理方案。要求煙氣中剩余氧氣量在6%—11%之間，空氣中水蒸氣含量5%。（16分）假設(shè)煙氣中剩余氧氣量為10%。解：20t垃圾中含可燃性成分：C=30X2/（30X2+50X1+25X16）X20X1000X（1-35%）X50%=2888.9（kg） （1分)H=50X1/(30X2+50X1+25X16)X20X1000X(1-35%)X50%=401?2(kg)(1分)O=25X16/(30X2+50X1+25X16)X20X1000X(1-35%)X50%=3209.9(kg)(1分)理論需氧量Vo=32/12XC+8H-O=7703.7(kg)(1分)TOC\o"1-5"\h\z體積為 Vo=22.4X(C/12+H/4-O/32)=9886.5(m3) (1分)焚燒垃圾廢氣各生成組分的體積VCO2=22.4XC/12=5392.6(m3) (1分)VH2O=22.4X(H/2+W/18)=22.4X(401.2/2+20X1000X0.35/18)=13204.8(m3) (1分)過?？諝饴蕀=0.21/[0.21-(O2)]=0.21/(0.21?0.1)=1.91 (1分)VO2=(m-1)XV0=(1.91-1)X9886.5=8996.7(m3) (1分)VN2=mXV0X0.79/0.21=1.91X9886.5X0.79/0.21=71036.9(m3)(1分)實際空氣量V=(VN2/0.79)/0.95=(71036.9/0.79)/0.95=94652.8m3(1分)空氣中的水蒸汽量VH2O^=94652.8X0.05=4732.6m3(1分)所以實際干煙氣量Vd=VCO2+VO2+VN2(1分)=5392.6+8996.7+71036.9=85426.2(m3)實際濕煙氣量V=Vco2+Vo2+Vn2+VH2O=5392.6+8996.7+71036.9+13204.8+4732.6=103363.6(m3)(1分)因為有機廢物中氮，硫元素含量很少，所以焚燒尾氣處理方案：布袋除塵器+濕式洗煙塔?；蛘撸喊敫墒綁A液洗煙塔+布袋除塵器(2分)13.4某城市2005年人口規(guī)模為35.3萬人，人口發(fā)展預(yù)測為：2015年為52.5萬人，2025年為69.3萬人。該城市2005年人均日產(chǎn)垃圾量為0.87kg/(人Xd)。根據(jù)國內(nèi)同類城市的經(jīng)驗，城市垃圾人均產(chǎn)量以年增長率2%的增長速度進行估算；根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗，當(dāng)人均城市垃圾產(chǎn)生量達到1.0kg/(人Xd)時，垃圾產(chǎn)生量保持不變?？紤]垃圾填埋壓實后的密度為800kg/m3,垃圾資源化和填埋期間的自然降解對垃圾的減容率為20%，覆蓋土容積按填埋垃圾量的10%計。試計算服務(wù)年限為14年的填埋場的庫容及覆蓋土量，考慮建設(shè)期，填埋場從2007年開始正式運行。（11分）解：按照算術(shù)增加法預(yù)測2005-2025年的人口規(guī)模，設(shè)2005-2015年每年人口增長率為x,2015-2025年每年人口增長率為y,則：35.3X10000X（1+x）i0=52.5X10000（1分）TOC\o"1-5"\h\z52.5X10000X（1+y）10=69.3X10000 （1分）求得x=0.0405y=0.0282所以2007—2015年每年人口為Pn1,Pn1=PoX（1+x）n1,Po=35.3X10000,n1=2—10 （1分）2016—2020年每年人口為Pn2,Pn2=PoX（1+y）n,Po=52.5X10000,n2=1—10 （1分）由題意得：0.87X（1+2%）41.0,求得nN8所以，從2005+8=2013年起，人均城市垃圾產(chǎn)量保持Z=1.0kg/（人Xd）（1分）n2007—2012年的人均城市垃圾產(chǎn)量按下式計算Zn=Z0X（1+2%）n,n=2—7所以城市垃圾日產(chǎn)生量為Wn=PnXZn，n=2—15 （1分）2007—2020年的每年垃圾填埋場庫容為V=365XWX（1-f）/p+365XWXW/p （2分）n其中體積減少率f=0.2,覆土體積占廢物的比率W=0.1,P=800kg/m3將上述結(jié)果列表：表2 計算結(jié)果年份Pn（人）Zn[kg/(人Xd)]Wn(kg/d)Vn(m3)20073822000.90534589114203120083976000.92336698515069320094137000.94238970516002320104305000.96141371116988020114479000.98043894218024120124661000.99946563419120120134849001.048490019911220145046001.050460020720120155250001.052500021557820165398001.053980022165520175550001.055500022789720185706001.057060023430320195867001.058670024091420206032001.0603200247689所以填埋場總庫容為V=￡Vn=2788418（m3） （2分）t覆蓋土量V土=VtX10%=278842（m3）（1分）13.6填埋場面積8hm2,上游流域面積30hm2,下游流域面積0.75hm2,徑流系數(shù)0.4，按20年一遇的降雨重現(xiàn)期計算降雨強度，排洪溝n=0.0225,i=0?002。請計算該填埋場排洪溝的尺寸。（7分）答案：（1）截洪溝設(shè)計流量Qm3/sQ=KFn （1分）假設(shè)區(qū)域為東南沿海，重現(xiàn)期間查表13-9（內(nèi)插法）及13-10得到：K=20.75,n=0.75（1分）計算上游截洪溝設(shè)計流量Q上：Q上=20.75X0.3o.75=8.41m3/s（1分）計算下游截洪溝設(shè)計流量Q下：Q下=20.75X（0.3+0.0075）0%=8.57m3/s（1分）由于上游及下游流量相差不大，因此統(tǒng)一按照Q下