固体废物处理计算题.docx

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1、.据统计，某城市2005年的人口数量为20万，生活垃圾产生量平均为200td.根据该城市的经济开展和城市化进程，预计到2023年该城市的人口数量会增加到22万，为控制生活垃圾的过分增加，规划控制垃圾的人均产生量在2023年为1.1kgdo请选择适宜的计算方法，预测该城市在20062023年期间各年的人口规模、生活垃圾产生量及垃圾产率。（10分）解：（1）人口预测（4分）2005年人口数量为20万，2023年人口数量预计为22万，按几何增加法（也可用其他方法）预测20062023年期间的各年人口规模，设未来每年人口增加率为k,那么：Pn=Poexp（kn）式中Pn=22万，Po=20万，n=20

2、23-2005=5,代入求得k=0.01906,那么：Pn=20n）（2）垃圾产率预测（4分）设2005-2023年垃圾产率呈几何增长,每年增长率为x,那么：Wn=Wo（1+X）n式中Wn=I.1kg（d人），Wo=200000（kgd）/200000（人）=Ikg/（d人），n=2023-2005=5,设20062023年每年垃圾产生量为Nn,那么：Nn=PnWn365/1000式中Nn为20062023年每年的生活垃圾产生量；Pn为20062023年的每年人口规模；Wn为20062023年每年的垃圾产率；n=2006-2023o（3）预测结果（2分）分别用式、求得20062023年的Wn、

3、Nn、Pn,如下表：n（年）NnWnPn,Pn,kg（d人）万人t/dt/a2006200720232023202322242883302023202395220233202320238,某城市垃圾的化学组成为CHoNSC1其水份含量为45.6%,灰分含量为14.3%。请估算该废物的高位热值和低位热值。（12分）（C1为有机碳，C2为无机碳）答：（1）求垃圾的中各元素组分质量含量生活垃圾有机物含量=IoO%-45.6%-143%=40.1%（1分）垃圾中有机物化学组成为CHONSCI的垃圾，其分子量为16693,（1分）那么每kg垃圾中各元素组分含量为：72016693=kg,碳（设全部为有机

4、碳，即C2=0）;（1分） /kg；（1分）600/1669.3=/kg；（1分） /kg；（1分） /kg；（1分） /kg；（1分）（2）求Hh、H1废物的高位热值Hh:（书本32页公式2-22b）HH=7831mc+35932（mH-mo8-mc35.5）+2212ms-3546mc2+87mo-578n-620mc（1分）=7831*0.173+35932（0.0061-0.144/8-0.0085/35.5）+2212*60+870.0085=1157.1（kca1kg）（1分）H1=HH-583mH2o+9（mH-mc35.5）（书本32页公式2-23）（1分）0.173+9（0.

5、006-0.0085/35.5）1=1020.5（kca1kg）（1分）.对垃圾取样进行有机组分全量分析的结果见下表，请确定垃圾中有机组分的化学组分表达式（考虑C、H、O、N、S）（13分）有机物种组分kg类CHoNS灰分厨余办公纸包装板纸塑料织物橡胶皮革制品庭院垃圾2.47木小计合计质量分数摩尔比以最小的S为1计4661算合计答：（1）求各组分质量分数将各类垃圾成分中的相同元素质量相加，得到各元素质量及总质量，所有组分质量为,（1分）那么各组分质量分数为：kg（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）（2）求各组分摩尔百分数将各组分质量分数除以各自原子量得到各组分摩尔分数比，结果如下：设最小的

6、S摩尔分数比为1,那么其他元素为：（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）（3）确定分子式所以垃圾中有机组分的化学表达式为CHO版NS（2分）.在垃圾收集工人和官员之间发生了一场纠纷，争执的中心是关于收集工人非工作时间的问题。收集工人说他每天的非工作时间不会超过8h工作日的15%,而官员那么认为收集工人每天的非工作时间肯定超过了8h工作日的15%请你作为仲裁者对这一纠纷做出公正的评判，以下数据供你评判时参考：收运系统为拖拽收运系统；从车库到第一个收集点以及从最后一个收集点返回车库的平均时间为20min和15min,行驶过程中不考虑非工作因素；每个容器的平均装载时间为6min;在容器之间的平均行

7、驶时间为6min;在处置场卸垃圾的平均时间为6min;收集点到处置场的平均往返时间为16km,速度常数a和b分别为0.004h和0.0125hkm;放置空容器的时间为6mi;每天清运的容器数量为10个。（6分）解：拖拽系统每次的时间为ThCS=（PhCS+s+h）/3）=（tpc+tuc+t15%（1分）所以官员是正确的。（1分）35较大居民区，每周产生的垃圾总量大约为460每栋房子设置两个垃圾收集容器，每个容器的容积为1541。每周人工收运垃圾车收集一次垃圾，垃圾车的容量为27HP,配备工人两名。试确定垃圾车每个往返的行驶时间以及需要的工作量。处置场距离居民区24km;速度常数a和b分别为0

8、.022h和0.01375hkm;容器利用效率为0.7；垃圾车压缩系数为2；每天工作时间按8h考虑。（10分）补充条件：tp人/点；卸车时间为6分钟，非生产时间占3=15%,垃圾收集频率为1次/周。答：(1)每次能收集的废物收集点数量Np=Vr(cfn)=272)=250.5()(2分)取整数Np=250个求集装时间PscsNp=60Pscsntp;(1分)所以Pscs=Nptp(60n)=2501.92(602)=4(h次)(1分)(3)每周需要进行的行程数NWTp2)=1494个(1分)Nw=TpFNp=(1494X1/250)次/周=5.97次/周，取整数为6次/周(1分)(4)每周需要

9、的工作时间Dw垃圾车每个往返的行驶时间为hh=a+bx=0.022+0.01375(242)=0.682(h)(1分)Dw=nNwPscs+tw(S+a+bx)(1-)H(1分)Dw=nNwPscs+tw(S+h)/(1-3)H=2X4+6(0.10+0.682)(1-0.15)8d(1分)每人每周工作日,DMn=2)d(周人)d(周人)(1分).某城市近郊共有三座垃圾处置场，城区建有四座转运站负责转运全市收集的生活垃圾，转运站至处置场垃圾单位运价和垃圾量如下表所示，不计处置场的处置费用，请计算怎样调运各个转运站的垃圾量才能使其总运输费用最低。工程Di(处置场)Wi(td)D1D2D3Ti(转

10、运T1400站)T2300T3200T4200Bi(td)500600600备注：表中数字为从各转运站到各处置场的垃圾单位运价(元t)(10分)解：设Xij为从转运站Ti运到处置场Dj的废物量（1分）（1）约束条件据每一转运站运往各个处置场的转运量与每一转运站的转运量关系有：X11+X12+X13=400（1分）X21+X22+X23=300（1分）X31+X32+X33=200（1分）X41+X42+X43=200（1分）据每一处置场接受来自各个转运站的垃圾转运量与每一处置场的处置量关系有：X+X2+X3i+X4i500（1分）X12+X22+X32+X426OO（1分）X13+X23+X3

11、3+X436OO（1分）（2）目标函数使总费用最小，即：f（X）=X11C11+X12C12+X13CB+X21C21+X22C22+X23C23+X31C31+X32C32+X33C33+X41C41+X42C42+X43C43（1分）=X8.3+X233+Xi37.8+X21IO.8+X22IO.8+X236.8+X31IO.8+X323.8+X334.8+X415.8+X428.8+X439.8（1分）（可用单纯形法来求解）自己编制程序来求解。4.2 某城市采用5nr，的垃圾车收集和运送生活垃圾，为了解该系统的收运效率，按国家标准的采样方法进行采样并分析，结果说明，垃圾含水率36%,装满

12、垃圾后总量Z1t（不含车重），垃圾颗粒体积为3.5m3。请计算垃圾的干密度和湿密度，车载垃圾的空隙比和空隙率。（4分）解：Vm=5rn3,WwWm=36%,Wm=2.1t,Vs=3.5m3设垃圾的干密度为Pd,湿密度为P,车载垃圾的空隙比为e,空隙率为,那么：Pd=WsVm=（1-36%）5=0.2688（tm3）（1分）P产WwVm=2.15=0.42（tm3）（1分）e=VvVs（1分）=Vv/Vm=（5-3.5）/5=0.3（1分）4.3 废物压实后体积减少百分比(R)可用下式表示：R(%)=(Vm-Vf)/VmX1OOo请分析R和n、r之间的关系。并计算，当R分别为85%、90%、95

13、%时的n值。(5分)解：R(%)=(Vm-Vf)/Vm100r=Vf/Vmn=VmVf所以rn=1Vf=VmXr所以R(%)=(Vm-Vmr)/Vm100=Vm(1-r)/Vm=1-r(1分)=1-1n(1分)所以n=1(1-R)把R=85%、90%、95%代入得：R=85%,n=1(1-0.85)=6.67(1分)R=90%时，n=1(1-0.9)=10(1分)R=95%时,n=1(1-0.95)=20(1分)一台废物处理能力为100th的设备，经测试当其把平均尺寸为8in的废物破碎至2in时需动力30kW.h/t,请以此计算当用该设备把废物从平均IOin破碎至2in时所需要的动力大小。(3分)解：D=8in,d=2in,E=30kW.ht,Dz=IOin,dz=2in因为E=cIn(Dd)所以EI=CXIn(D1d)代入求得c=15kwXh/t(1分)所以E2=cIn(D2/d2)=15In(10/2)=24.14U(2分)4.8 一分选设备处理废物能力80th,当处理玻璃含量为8%的废物时筛下物重8th,其中玻璃6th,请分别计算玻璃的回收率、纯度和综合效率。(5分)解：混合废料中玻璃质量：x=80thX(1分)被筛分出的玻璃产率x=6t；其它y=8-x=2th(1分)所以玻璃回收率Rxi=xx