固體廢物處理計(jì)算題

固體廢物處理計(jì)算題2.1.據(jù)統(tǒng)計(jì)，某城市2005年的人口數(shù)量為20萬(wàn)，生活垃圾產(chǎn)生量平均為200t/d。根據(jù)該城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化進(jìn)程，預(yù)計(jì)到2010年該城市的人口數(shù)量會(huì)增加到22萬(wàn)，為控制生活垃圾的過(guò)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(qǐng)選擇合適的計(jì)算方法，預(yù)測(cè)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(cè)（4分）2005年人口數(shù)量為20萬(wàn)，2010年人口數(shù)量預(yù)計(jì)為22萬(wàn)，按幾何增加法（也可用其他方法）預(yù)測(cè)2006—2015年期間的各年人口規(guī)模，設(shè)未來(lái)每年人口增加率為k，則：Pn=Po·exp(k·n)①式中Pn=22萬(wàn)，Po=20萬(wàn)，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(cè)（4分）設(shè)2005—2015年垃圾產(chǎn)率呈幾何增長(zhǎng),每年增長(zhǎng)率為x，則：Wn=Wo(1+X)n②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·365/1000③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(cè)結(jié)果（2分）分別用式①、②、③求得2006—2015年的Wn、Nn、Pn，如下表：2.10.某城市垃圾的化學(xué)組成為C60.0H25.4O37.5N7.8S5.6Cl，其水份含量為45.6％，灰分含量為14.3％。請(qǐng)估算該廢物的高位熱值和低位熱值。（12分）(C1為有機(jī)碳，C2為無(wú)機(jī)碳)答：（1）求垃圾的中各元素組分質(zhì)量含量生活垃圾有機(jī)物含量=100%-45.6%-14.3%=40.1%（1分）垃圾中有機(jī)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(jī)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(yè)公式2-22b）HH=7831mC1+35932(mH-mO/8-mCl/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(yè)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(duì)垃圾取樣進(jìn)行有機(jī)組分全量分析的結(jié)果見(jiàn)下表，請(qǐng)確定垃圾中有機(jī)組分的化學(xué)組分表達(dá)式（考慮C、H、O、N、S）（13分）答：（1）求各組分質(zhì)量分?jǐn)?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?jǐn)?shù)為：C質(zhì)量分?jǐn)?shù)=27.39/58.1=0.471kg/kg（1分）H質(zhì)量分?jǐn)?shù)=3.62/58.1=0.0623（1分）O質(zhì)量分?jǐn)?shù)=22.97/58.1=0.395（1分）N質(zhì)量分?jǐn)?shù)=0.54/58.1=0.0093（1分）S質(zhì)量分?jǐn)?shù)=0.1/58.1=0.0017（1分）灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)=3.48/58.1=0.0599（2）求各組分摩爾百分?jǐn)?shù)將各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)除以各自原子量得到各組分摩爾分?jǐn)?shù)比，結(jié)果如下：C摩爾分?jǐn)?shù)比=0.0471/12=0.0393H摩爾分?jǐn)?shù)比=0.0623/1=0.0623O摩爾分?jǐn)?shù)比=0.395/16=0.0247N摩爾分?jǐn)?shù)比=0.0093/14=0.00066S摩爾分?jǐn)?shù)比=0.0017/32=0.000053設(shè)最小的S摩爾分?jǐn)?shù)比為1，則其他元素為：C摩爾分?jǐn)?shù)比=0.0393/0.000053=615.4（1分）H摩爾分?jǐn)?shù)比=0.0623/0.000053=1175.4（1分）O摩爾分?jǐn)?shù)比=0.0247/0.000053=466（1分）N摩爾分?jǐn)?shù)比=0.00066/0.000053=12.4（1分）S摩爾分?jǐn)?shù)比=0.000053/0.000053=1（1分）（3）確定分子式所以垃圾中有機(jī)組分的化學(xué)表達(dá)式為C615.4H1175.4O466N12.4S（2分）3.4.在垃圾收集工人和官員之間發(fā)生了一場(chǎng)糾紛，爭(zhēng)執(zhí)的中心是關(guān)于收集工人非工作時(shí)間的問(wèn)題。收集工人說(shuō)他每天的非工作時(shí)間不會(huì)超過(guò)8h工作日的15%，而官員則認(rèn)為收集工人每天的非工作時(shí)間肯定超過(guò)了8h工作日的15%。請(qǐng)你作為仲裁者對(duì)這一糾紛做出公正的評(píng)判，下列數(shù)據(jù)供你評(píng)判時(shí)參考：收運(yùn)系統(tǒng)為拖拽收運(yùn)系統(tǒng)；從車庫(kù)到第一個(gè)收集點(diǎn)以及從最后一個(gè)收集點(diǎn)返回車庫(kù)的平均時(shí)間為20min和15min，行駛過(guò)程中不考慮非工作因素；每個(gè)容器的平均裝載時(shí)間為6min；在容器之間的平均行駛時(shí)間為6min；在處置場(chǎng)卸垃圾的平均時(shí)間為6min；收集點(diǎn)到處置場(chǎng)的平均往返時(shí)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(shí)間為6min；每天清運(yùn)的容器數(shù)量為10個(gè)。（6分）解：拖拽系統(tǒng)每次的時(shí)間為Thcs=(Phcs+S+h)/（1-ω）=(tpc+tuc+tdbc+S+a+bx)/（1-ω）（1分）=(0.1+0.1+0.1+0.1+0.004+0.0125?16)/（1-ω）=0.604/（1-ω）(h/次)（1分）每天清運(yùn)的容器數(shù)量是10個(gè)，則每天往返次數(shù)為10次，Nd=H/Thcs由于還得扣除從車庫(kù)到第一個(gè)收集點(diǎn)以及從最后一個(gè)收集點(diǎn)返回車庫(kù)的平均時(shí)間為20min和15min，因此：Nd=[H-(t1+t2)]/ThcsNd?Thcs=H-(t1+t2)，則：（1分）10?0.604/（1-ω）=8-0.33-0.25ω=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(gè)垃圾收集容器，每個(gè)容器的容積為154L。每周人工收運(yùn)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(gè)往返的行駛時(shí)間以及需要的工作量。處置場(chǎng)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(shí)間按8h考慮。（10分）補(bǔ)充已知條件：tp=1.92分·人/點(diǎn)；卸車時(shí)間為6分鐘，非生產(chǎn)時(shí)間占ω=15%，垃圾收集頻率為1次/周。答：（1）每次能收集的廢物收集點(diǎn)數(shù)量Np＝V?r/(cfn)=27?2/(0.154?0.7?2)=250.5(個(gè))（2分）取整數(shù)Np=250個(gè)(2)求集裝時(shí)間PscsNp=60·Pscs·n/tp；（1分）所以Pscs=Np·tp/（60·n）=250·1.92/(60?2)=4(h/次)（1分）（3）每周需要進(jìn)行的行程數(shù)NWTp=460/（0.154?2)=1494個(gè)（1分）NW=TpF/Np=（1494×1/250）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(shí)間Dw垃圾車每個(gè)往返的行駛時(shí)間為hh=a+bx=0.022+0.01375?(24?2)=0.682(h)（1分）Dw=n·[NWPscs+tw（S+a+bx）]/[（1-ω）H]（1分）Dw=n·[NWPscs+tw（S+h）]/[（1-ω）H]={2·[5.97×4+6×(0.10+0.682)]/[(1-0.15)×8]=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）3.7.某城市近郊共有三座垃圾處置場(chǎng)，城區(qū)建有四座轉(zhuǎn)運(yùn)站負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)全市收集的生活垃圾，轉(zhuǎn)運(yùn)站至處置場(chǎng)垃圾單位運(yùn)價(jià)和垃圾量如下表所示，不計(jì)處置場(chǎng)的處置費(fèi)用，請(qǐng)計(jì)算怎樣調(diào)運(yùn)各個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站的垃圾量才能使其總運(yùn)輸費(fèi)用最低。備注：表中數(shù)字為從各轉(zhuǎn)運(yùn)站到各處置場(chǎng)的垃圾單位運(yùn)價(jià)（元/t）（10分）解：設(shè)Xij為從轉(zhuǎn)運(yùn)站Ti運(yùn)到處置場(chǎng)Dj的廢物量（1分）(1)約束條件據(jù)每一轉(zhuǎn)運(yùn)站運(yùn)往各個(gè)處置場(chǎng)的轉(zhuǎn)運(yùn)量與每一轉(zhuǎn)運(yùn)站的轉(zhuǎn)運(yùn)量關(guān)系有：X11+X12+X13=400（1分）X21+X22+X23=300（1分）X31+X32+X33=200（1分）X41+X42+X43=200（1分）據(jù)每一處置場(chǎng)接受來(lái)自各個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站的垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)量與每一處置場(chǎng)的處置量關(guān)系有：X11+X21+X31+X41≤500（1分）X12+X22+X32+X42≤600（1分）X13+X23+X33+X43≤600（1分）(2)目標(biāo)函數(shù)使總費(fèi)用最小，即：f(X)=X11?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+X22?10.8+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(lái)求解)自己編制程序來(lái)求解。4.2某城市采用5m3的垃圾車收集和運(yùn)送生活垃圾，為了解該系統(tǒng)的收運(yùn)效率，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的采樣方法進(jìn)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(qǐng)計(jì)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ρd，濕密度為ρw，車載垃圾的空隙比為e，空隙率為ε，則：ρd=Ws/Vm=2.1×(1-36%)/5=0.2688(t/m3)（1分）ρw=Ww/Vm=2.1/5=0.42(t/m3)（1分）e=Vv/Vs=(5-3.5)/3.5=0.43（1分）ε=Vv/Vm=(5-3.5)/5=0.3（1分）4.3廢物壓實(shí)后體積減少百分比（R）可用下式表示：R(%)=(Vm-Vf)/Vm×100。請(qǐng)分析R和n、r之間的關(guān)系。并計(jì)算，當(dāng)R分別為85%、90%、95%時(shí)的n值。（5分）解：已知R(%)=(Vm-Vf)/Vm×100r=Vf/Vmn=Vm/Vf所以r×n=1Vf=Vm×r所以R(%)=(Vm-Vm×r)/Vm×100=Vm(1-r)/Vm=1-r（1分）=1-1/n（1分）所以n=1/(1-R)把R=85%、90%、95%代入得：R=85%時(shí)，n=1/(1-0.85)=6.67（1分）R=90%時(shí)，n=1/(1-0.9)=10（1分）R=95%時(shí)，n=1/(1-0.95)=20（1分）4.5一臺(tái)廢物處理能力為100t/h的設(shè)備，經(jīng)測(cè)試當(dāng)其把平均尺寸為8in的廢物破碎至2in時(shí)需動(dòng)力30kW.h/t，請(qǐng)以此計(jì)算當(dāng)用該設(shè)備把廢物從平均10in破碎至2in時(shí)所需要的動(dòng)力大小。（3分）解：已知D1=8in,d1=2in,E1=30kW.h/t,D2=10in,d2=2in因?yàn)镋=c×㏑(D/d)所以E1=c×㏑(D1/d1)代入求得c=15kw×h/t（1分）所以E2=c×㏑(D2/d2)=15×㏑(10/2)=24.14（kw.h/t）（2分）4.8一分選設(shè)備處理廢物能力80t/h，當(dāng)處理玻璃含量為8%的廢物時(shí)篩下物重8t/h，其中玻璃6t/h，請(qǐng)分別計(jì)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/h×8%=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(duì)值（x1/x-y1/y）×100%=（6/6.4-2/73.6）×100%=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(jìn)入篩下產(chǎn)品，因此，篩下產(chǎn)品不是100%Q1，而是Q1γ，試推導(dǎo)此時(shí)式（4-13）的篩分效率計(jì)算公式將變?yōu)棣?γ（α-β）/α（γ-β）%（6分）解：設(shè)當(dāng)篩孔不磨損即篩下產(chǎn)品是100%Q1時(shí)，篩分效率為：η=Q1/(Q?α)?100%①（1分）η為篩分效率，%；Q1篩下物質(zhì)量；Q為入篩原料重量；α為原料中小于篩孔尺寸的顆粒重量的百分比，%。設(shè)固體廢物入篩質(zhì)量Q等于篩上產(chǎn)品質(zhì)量Q2和篩下產(chǎn)品質(zhì)量Q1之和：Q=Q1+Q2②（1分）固體廢物中小于篩孔尺寸的細(xì)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(xì)粒質(zhì)量之和：Qα=100Q1+Q2β③（1分）β為篩上產(chǎn)品中所含有小于篩孔尺寸的細(xì)粒質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，%。將③代人②得：Q1=（α-β）Q/（100-β）④（1分）將④代人①得：η=100（α-β）/α（100-β）%⑤（1分）因?yàn)閷?shí)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(jìn)入篩下產(chǎn)品，此時(shí)，篩下產(chǎn)品不是100Q1，而是Q1γ，則將⑤式中100改為γ，即此時(shí)篩分效率計(jì)算公式為：η=γ（α-β）/α（γ-β）%（1分）6.4常用的是Freundlich等溫線，其經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑椋篨/M=K(Cf)1/n[其中，X為被吸附的污染物質(zhì)量，mg，X=(Ci-Cf)×V；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(yàn)常數(shù)，需在實(shí)驗(yàn)室測(cè)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(guò)濾后測(cè)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10000L/d，二甲苯濃度為600mg/L，要求處理出水濃度為10mg/L，計(jì)算活性炭的日用量。（4分）解：已知X/M=K(Cf)1/n①X=(Ci-Cf)×V②由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)任取兩組代人式①，②中，取V=100mL、Ci=600mg/L，求得：n=4、K=43（2分）則X/M=43(Cf)1/4③將V=10000L/d、Ci=600mg/L、Cf=10mg/L代人式②，③中，求得：M=77158g=77.158kg（2分）6.5請(qǐng)說(shuō)明用氧化還原解毒原理對(duì)鉻渣和砷渣分別進(jìn)行化學(xué)穩(wěn)定化的技術(shù)過(guò)程、所用試劑及涉及的化學(xué)反應(yīng)等。（課本144頁(yè)）（6分）某些金屬元素的不同價(jià)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(jià)態(tài)。（1）鉻酸（Cr6+）在化學(xué)上可被還原成毒性較低的三價(jià)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(guò)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(jìn)行，然后可溶性鉻（Cr3+）一般按下式通過(guò)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(jìn)行堿性沉淀會(huì)產(chǎn)生大量殘?jiān)＃?）砷渣是一種毒性較大的物質(zhì)，對(duì)此進(jìn)行處理時(shí)，可以采用氧化法把三價(jià)砷氧化為五價(jià)砷，然后利用沉淀方法使其解毒，也可結(jié)合固化法對(duì)此進(jìn)行處理，常采用的氧化劑有過(guò)氧化氫和MnO2（1分）用H2O2氧化處理砷渣的反應(yīng)如下：As(OH)3+H2O2→HAsO2-+2H++H2OAsO(OH)2-+H2O2→HAsO2-+H++H2O（1分）用MnO2氧化處理砷渣的反應(yīng)如下：H3AsO3+MnO2→HAsO2-+Mn2++H2OH3AsO3+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(dá)：K=Ce/Cr[式中，K為分配系數(shù)（無(wú)量綱）；Ce為平衡時(shí)有機(jī)污染物在萃取液中的濃度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），%；Cr為平衡時(shí)有機(jī)污染物在萃余液中的濃度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）]。請(qǐng)計(jì)算，當(dāng)K=4時(shí)，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(jìn)入萃取液中，同時(shí)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=4x×50%/(y+0.5x)②（1分）Cr=4x×(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(jī)變性粘土是將普通粘土進(jìn)行處理，使之有機(jī)化以后的產(chǎn)物。將有機(jī)變性粘土與其他添加劑配合使用，可以利用吸附原理對(duì)有機(jī)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(jī)變性粘土進(jìn)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(duì)于如圖中所示兩種變性粘土，計(jì)算為穩(wěn)定砂性土壤中全部三氯乙烯所需要的有機(jī)變性粘土的數(shù)量。解：?jiǎn)挝毁|(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500×0.5×50%=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(shí):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7.5g。7.5某堆肥廠制得的堆肥產(chǎn)品的主要指標(biāo)如下表：（課本181頁(yè)）根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分析該堆肥產(chǎn)品的特點(diǎn)。（5分）答案：參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分析該堆肥產(chǎn)品的特點(diǎn)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(jī)械堆肥法對(duì)該小區(qū)的垃圾進(jìn)行處理。請(qǐng)根據(jù)以下條件計(jì)算每天實(shí)際需要供給的空氣量。（10分）已知：垃圾中有機(jī)廢物的量占50%，有機(jī)廢物的化學(xué)組成式為[C6H7O2(OH)3]5；有機(jī)廢物反應(yīng)后的殘留物為40%，殘留有機(jī)物的化學(xué)組成式為[C6H7O2(OH)3]2；堆肥持續(xù)時(shí)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(shí)際供氣量是理論供氣量的2倍。解：（1）反應(yīng)前后有機(jī)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(jī)物的量之比n=864/864=1.0（1分）（3）CaHbOcNd+(ny+2s+r-c)/2O2→nCwHxOyNz+...則有機(jī)廢物（C30H50O25）a=30,b=50,c=25,d=0殘留有機(jī)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(shí)際需氧量=2*497.664/（21%*1.2）=3949.7（m3）（1.5分）所以每天的實(shí)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）第5天：3949.7*5%=197.5（m3）（0.5分）7.9垃圾堆肥化過(guò)程中可以通過(guò)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(jìn)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?jǐn)?shù)，%）；Sp（=Sr）為堆肥產(chǎn)物和回流堆肥的固體含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）；Sm為進(jìn)入發(fā)酵倉(cāng)混合物料的固體含量（質(zhì)量分?jǐn)?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(qǐng)分別推導(dǎo)：Rw和Rd的表達(dá)式（用進(jìn)出物料的固體含量表示）。（6分）解：根據(jù)物料平衡，有濕物料平衡式mrcXXX=+①（1分）干物料平衡式mmrrccXSXSXS=+②（1分）將式①代入式②得()rcmrrccXXSXSXS+=+③()()cmcmrrSSXSSX-=-④mrcmcrSSSSXX--=⑤（1分）令=wR回流產(chǎn)物濕重/垃圾原料濕重，稱為回流比。即crwXXR=⑥1//1--=--==mrmcmrcmcrwSSSSSSSSXXR⑦回流堆肥Xr，SrccrrdXSXSR=⑧（1分）如令=dR回流產(chǎn)物的干重/垃圾原料干重，則式③兩邊同除以ScXc，得:11-=???-cmcmdSSSSR⑨（1分）drmcmrrccrmcccmdRSSSSSSXSXSXSXSR+=?+=+1⑩rmcmdSSSSR/11/--=（1分）9.4為控制廢物焚燒中供給的空氣量，測(cè)定排放煙氣中的剩余氧量在10%—13%之間，請(qǐng)計(jì)算該焚燒系統(tǒng)的過(guò)?？諝庀禂?shù)，并判斷能否滿足一般的焚燒系統(tǒng)對(duì)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(shí)：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(shí)際空氣量為Va，理論空氣量為Vb，則過(guò)?？諝饬繛閂a-Vb，又Va=mVb①因?yàn)橐话闱闆r下，過(guò)剩空氣量應(yīng)控制在理論空氣量的50-90%，（1分）即（Va-Vb)/Vb=0.5-0.9②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(duì)氧氣的要求。（1分）9.5有機(jī)垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣組分為：CH454%，CO243%，H21.5%，CO1.5%，先對(duì)此進(jìn)行焚燒發(fā)電，若過(guò)?？諝庀禂?shù)m=2.1，請(qǐng)計(jì)算處理1t沼氣的理論需氧量、實(shí)際需氧量、實(shí)際需空氣量、干煙氣量和總煙氣量。（10分）解答：由于題目沒(méi)有說(shuō)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=1000×54%=540kgH2=1000×1.5%=15kgCO=1000×1.5%=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=540×64/16+15×16/28+15×32/4=2288.6kg（1分）實(shí)際需氧量Vo’：Vo’=Vo×2.1=4806.1kg（1分）理論需空氣量Va：Va=Vo/0.23=9950.4kg（1分）實(shí)際需空氣量Va’：Va’=m×Va=2.1×9950.4=20895.8kg（1分）(2)沼氣中各生成組分的質(zhì)量VCO2=540×44/16+15×44/28=1508.6kg（1分）VH2O=540×36/16+15×36/4=1350kg（1分）VO2=（m-1）×Vo=2517.5kg（1分）VN2=0.77×Va’=0.77×20895.8=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(jī)廢物的量占50%，有機(jī)廢物的化學(xué)組成式為[C6H7O2(OH)3]5。擬采用焚燒處理，計(jì)算焚燒產(chǎn)生的實(shí)際干煙氣量和實(shí)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=30×2/(30×2+50×1+25×16)×20×1000×（1-35%）×50%=2888.9(kg)（1分）H=50×1/(30×2+50×1+25×16)×20×1000×（1-35%）×50%=401.2(kg)（1分）O=25×16/(30×2+50×1+25×16)×20×1000×（1-35%）×50%=3209.9(kg)（1分）理論需氧量Vo=32/12×C+8H-O=7703.7(kg)；（1分）體積為Vo=22.4×(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=22.4×C/12=5392.6(m3)（1分）VH2O=22.4×(H/2+W/18)=22.4×(401.2/2+20×1000×0.35/18)=13204.8(m3)（1分）過(guò)?？諝饴蕀=0.21/[0.21-(O2)]=0.21/(0.21-0.1)=1.91（1分）VO2=（m-1）×V0=（1.91-1）×9886.5=8996.7(m3)（1分）VN2=m×V0×0.79/0.21=1.91×9886.5×0.79/0.21=71036.9(m3)（1分）實(shí)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’=94652.8×0.05=4732.6m3（1分）(1)所以實(shí)際干煙氣量Vd=VCO2+VO2+VN2（1分）=5392.6+8996.7+71036.9=85426.2(m3)實(shí)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）(2)因?yàn)橛袡C(jī)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