赣州固体废物处置与处理课程设计指导书.docx
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赣州固体废物处置与处理课程设计指导书
《废物的处置与处理》
课程设计指导书
适用专业:
课程代码:
学时:
1周学分:
1
编写单位:
编写人:
学号：
班级
2016年1月
一、课程设计的目的
通过课程设计，1）进一步培养学生综合运用所学“固体废物处理与处置”的理论知识、独立分析和解决工程实际问题的能力；
2）在工程实施的基本训练中进一步消化和巩固固体废物处理与处置课程所学内容及相关知识；
3）掌握调查研究、查阅文件、确定系统设计方案的方法；
4）提高使用技术资料、认识及遵守国家工程标准、规范和规定、进行设计计算、绘制工程图、编写设计说明书的能力；
5）培养学生理论联系实际、正确分析和解决问题的能力；
6）初步具备对一般固体废物处理系统的设计能力，为毕业设计打下坚实的基础。
二、课程设计步骤
设计布骤如下：
1、由给定的任务书明确自己要做的工作，查阅相关的文献参考资料；
2、分析确定固体废物处理系统的组成；
3、对固体废物处理系统进行计算和设备选型计算；
4、进行系统布置，完成图纸绘制；
5、进行说明书编写。
分选系统的确定系统的物料衡算系统设备的计算选择
绘制图纸设计说明书编写
三、课程设计要点
“固体废物处置与处理”课程设计的要点是：
1、固体废物处理系统工艺流程的选择分析与确定；
2、对处理系统内各种处理设备的计算选择和描述；
3、处理后固体废物的出路分析；
4、厂内辅助建筑物以及道路等的说明；
5、固体废物处理系统的总图布置及其他说明成果的图纸；
四、设计内容
4.1城市垃圾收集线路设计
4.1.1城市垃圾收集线路设计任务书
（1）设计资料
2015年赣州中心城市的城镇人口为160万左右，城市建设用地为190平方公里左右;根据该城市总体规划，人口自然增长率为13.5.0‰，机械增长率15.0‰。
目前有垃圾车160辆，人力车560辆。
城市共设置垃圾收集点720个，街道上设置果皮箱1600个。
赣州市城市规划设计图
（2）设计工程规模、期限及要求
①工程设计年限：
15年；
②垃圾收集设计总量；
③垃圾收集布置、方案及线路设计。
（3）设计成果
1．概述
（1）垃圾成分现状
根据该城市环卫现状图，与及环卫部门提供的资料及对该城市生活垃圾成份的调查分析，其垃圾成份有如下特点：
该城市属于中等发展水平的工业城市，垃圾成分以厨余、果皮、树木、粪便为主；玻璃、塑料、金属、织物、废电池等可回收物质的比例相对较大；城市周围部分居民烧柴或煤，垃圾中煤灰比例相对不高。
按以上垃圾成份特点，经以其他同类城市的垃圾成份进行类比分析，设计该城市生活垃圾成分为：
玻璃、塑料、金属、织物、废电池等废品占25％，煤渣土砂石等无机物为35％，厨余物等有机物为40％左右。
本设计暂以上述资料为基础进行技术分析。
建议该城市城建、环卫部门对区内生活垃圾成份进一步进行调查分析，提供全面、准确的现状垃圾成份分析资料和垃圾成份变化预测值。
（2）垃圾成分变化趋势
根据目前国内外城市垃圾的一般规律，随着生活水平的提高和环境保护知识的进一步普及，城区生活垃圾的成分还会发生变化，即有机物含量会提高，无机物含量相应下降；纸、塑料、金属等可回收物的含量会逐年上升；垃圾量呈现上升→下降→上升趋势。
2．垃圾收集服务人口及面积
赣州市城市用地190km2，2015年人口160万人。
根据城市总体规划（远期2031年）城市规划用地320km2，总人口198.3万人。
本工程按2031年总人口198.3万人设计，服务面积320km2。
3．垃圾产率
根据中国环境科学研究院对我国五百多个城市生活垃圾产生量的统计分析，目前我国中小城市人均垃圾产生量一般在0.9～1.2kg/人.d左右，垃圾密度一般为0.4～0.6t/m3。
根据赣州环卫站统计数据表明，城区2015年清运垃圾量共计58万t，现状城区垃圾产生量平均为202.47t／d，人均垃圾产率为1.000kg／人．d。
城市生活垃圾产生量主要与城市性质、城市居民生活水平、消费习惯、城市气候特征、城市燃气使用率等因素密切相关。
根据某城市总体规划，该城市将在未来的十几年内加快城市化进程。
考虑到其社会发展情况及今后垃圾分类收集的逐步实施，并参照国内外城市垃圾产率的变化规律，设计该城市的垃圾产率将随着经济的发展和城市化进程的加快，在一定范围内呈现上升趋势。
经过一段时间的发展，随着人民生活水平的逐步提高，其垃圾产率将逐渐呈现下降趋势。
设计预计该城市的人均垃圾产率将由2015年的1.000kg／人．d上升到2018年的1.030kg／人·d，之后再下降到2030年的0.962kg／人·d。
4．垃圾产生量预测
按照规划年限，该城市各年的垃圾产生量如下表所示：
表4-1-1赣州垃圾产量预测表
年份
人口
（单位：
万人）
人均垃圾产量
（kg/人·d）
日产量
（t/d）
年产量
（t/a）
累计
（万/t）
2015
160
1.000
1600
584000
58.4
2016
162.16
1.010
1637.8
597797
118.1
2017
164.35
1.020
1676.4
611886
179.3
2018
166.57
1.030
1715.7
626219
241.9
2019
168.82
1.022
1725.3
629734
304.9
2020
171.10
1.014
1734.9
633258
368.2
2021
173.41
1.006
1744.5
636744
431.9
2022
175.75
1.000
1757.5
641487
496.0
2023
178.12
0.995
1772.2
646887
560.7
2024
180.53
0.990
1787.2
652345
625.9
2025
182.97
0.985
1802.2
657822
691.7
2026
185.44
0.980
1817.3
663318
758.0
2027
187.94
0.976
1834.3
669517
825.0
2028
190.48
0.972
1851.5
675784
892.6
2029
193.05
0.968
1868.7
682084
960.8
2030
195.65
0.965
1888.0
689128
1029.7
2031
198.30
0.962
1907.6
696291
1099.3
5．城市垃圾收集工程规模
根据垃圾产量预测表，现状垃圾日产量1600t/d，近期2018年为1715.7t/d，远期2031年为1907.6t/d，以垃圾产生量预测值逐年合计的平均值作为本课程设计的设计规模，规划年限（2015～2031）内垃圾总量为1099.3万t/a。
6．垃圾收运系统
垃圾收运主要包括三个阶段，第一阶段是贮运，是由产生垃圾住户或单位将垃圾送至贮存处的运输过程；第二阶段是收集和清运，主要是垃圾的近距离运输，用清运车辆沿一定路线收集清运容器或其他贮存设施中的垃圾并运至垃圾中转站；第三阶段是转运，在城市垃圾中转站将垃圾转运至大容量运输车上，运往垃圾处理场。
在规模较小的城镇也可即收即运，不设中转站，直接用垃圾收集车或压缩式垃圾收运车运往垃圾处理场。
7．垃圾收运系统
（1）垃圾收运规划总体原则：
坚持生活垃圾处置“减量化、资源化、无害化”的原则；坚持“环卫设施与城市建设同步发展”的原则；坚持“全面规划，合理布局”的原则；坚持“规划先行，管理并重”的原则；坚持“科学设计，适当超前”的原则。
（2）垃圾收运模式
根据某城市的实际情况，近期垃圾收运体系采用多种方式并存，具体形式为：
①对于居民区、商业区的垃圾在实现袋装化的前提下，保证垃圾不落地定时定点收运；
②对于商业区和企事业单位及工厂、学校产生的垃圾的收集，采用单位内部的垃圾容器定点收集；
③上述居民区、商业区和企事业单位及工厂、学校收运体系中，当中转站及运输车配置不足时，采用收运车直接送往垃圾处理场。
收集流程如图6-1-1所示：
图3-1-1赣州垃圾收运系统简图
但是这种收集模式，日常运行费用比较高，将被逐步淘汰。
目前多采用图4-1-2所示的新型收运模式，即将散乱的垃圾收集后送至压缩中转站进行压缩，然后有大型中转车集中运到填埋场处理。
图3-1-2赣州垃圾收运系统简图
8．垃圾收集方式
城区推广垃圾袋装化，主要街道和商业大街设置垃圾桶，实行定时定点收集；一般次要街道和居民区、企事业单位设垃圾间，部分偏僻地段（城乡结合部等）保留垃圾桶。
考虑到城区垃圾收集方式和收集车辆现状及现有的垃圾收运设施及其完善需要一个过程，近期在部分地区如老城区保留人力车收集垃圾的方式，以后逐步向机动车收集过渡；新城区垃圾仍然由垃圾收集车运至收集站，再由垃圾车运往处理场。
以后将在所有城区逐步建设垃圾中转站，采用大型的垃圾运输车运送垃圾，完善城市垃圾收运系统，并在条件适宜时逐步推广垃圾分类收集和分类处理。
设计垃圾车260辆，现有的人力车560辆将逐步退出。
根据国家城市环境卫生设施设置标准，该城市共设置垃圾收集点服务半径不大于200m（约为1115个），占地面积不少于40m2，达到城区1个/3.14万m2。
宽度超过7m以上的街道上设置垃圾箱（或垃圾桶、果皮箱等），间距为：
商业大道间距45m；交通干道70m；一般街道90m。
今后根据发展逐渐将单一的垃圾箱逐步改为分类垃圾箱（或桶）等。
吸粪车设计为96辆。
在城市的东、西、南、北四个城区各设计、建设一个中型的垃圾中转站，占地面积不少于1700m2，并确定每个垃圾中转站的服务区域。
垃圾中转站转运型式方案有三种：
①不压缩方案（地坑式）。
在转运站内挖地坑并放置垃圾集装箱，将垃圾直接投放集装箱，装满后由吊车装上改装过的垃圾集装箱转运车运往垃圾处理场。
②压缩方案。
转运站内不设地坑，而是放置垃圾压缩箱，将垃圾投放入箱后进行压缩。
垃圾箱装满后由液压装置将箱体升起，由垃圾运输车运往垃圾处理场。
③爬背式（拉臂车式）方案。
在转运站内修建坡道和中转平台，平台上设料斗。
垃圾收集车（包括人力车）驶上平台，将垃圾卸入料斗，再装入垃圾自卸车运往填埋场。
与集装箱（地坑式）转运站相比，爬背式方案省去了吊车和集装箱吊装一道工序，操作较为简单，但其占地面积大、土建投资多，人力收集车上中转平台又比较困难，而且如管理不善易造成二次污染。
因此本课程设计不考虑这种转运型式。
根据上述3种转运型式的特点和城市的实际条件，避免二次污染和扰民，本设计转运站采用压缩式的转运形式。
9.压缩式中转站设计
主要设备：
压缩式中转站一次性投资大，设计考虑每个中转站先配4个压缩箱和4辆垃圾运输车，今后再逐步完善配套。
主要设备如下：
8吨运输车4辆；8吨压缩箱4个；液压站2个；吊架2个。
10．其它垃圾收集
医院垃圾、涉外宾馆垃圾等危险垃圾，无论近远期均必须由其自行送焚烧炉焚化，安全处置；建筑垃圾，应由施工单位按环卫部门指定地点和要求进行运输和倾倒，严禁随意倾倒，经协商可以运至垃圾处理场作为填埋覆盖材料；工业垃圾，应由产生单位自行处理、处置，接受环卫部门监督。
11．该城市垃圾收集设计小结
城市垃圾收集应贯彻落实我国政府制订的可持续发展战略：
“人口、经济、社会、环境和资源相互协调的、既满足当代人的需要而又不对满足后代人需求的能力构
图4-1-3赣州垃圾收集系统流程示意图
图4-1-4赣州垃圾完善的收集系统流程示意图。
成危害的可持续发健的道路。
”垃圾收集的发展目标可以扼要地归纳为无害化、减量化、资源化（简称“三化”）。
由于垃圾量目前在逐年上升，需要把目前的收集模式逐步地、有计划地整合，其流程示意图如图4-1-4所示。
为完成该城市垃圾收集的发展目标，还需要继续进行下列工作：
（1）源头减量其理想期望值为生活垃圾的零排放，以获得垃圾问题的根本解决。
但目前该期望是难以实现的。
鉴于此，应采取措施尽量从源头避免垃圾量的产生。
通过组建工作机构，建立工作制度，明确各环节的“源头减量”任务，制订推进计划，以期取得成效。
（2）上游减量指垃圾已经产生，但尚未进入收集、运输、处理系统之前，消费者应该把部分废弃物，如张纸、玻璃、金属等出售给废旧物资回收部门，以实现生活垃圾的减量化和资源再生利用。
“上游减量”是一项潜力大、效果好的措施。
根据我国城市的调查，其城市垃圾中通过资源回收再生利用，垃圾减量11％以上。
由于城市垃圾量的年增长率约为7％，所以仅此一项措施就有可能实现生活垃圾产量的负增长。
可见其潜力之大，效果之好。
目前的废旧物资回收系统应予以充实，建立数量足够、方便、高效的回收网络，以满足消费者出售废品的需求。
（3）分类处置是指建立在城市垃圾分类收集基础上的分类运输、分类处理（处置）系统。
该系统比目前的混合收集、运输、处理（处置）系统效率高、效果好。
目前分类收集正在部分城市进行试点。
虽然全面推广尚需要时间，但应该把握住发展方向，以免贻误工作。
（4）最终处置最后的垃圾，再次根据其垃圾特性实行最终处置。
4.2垃圾分选工艺设计
4.2.1分选工艺路线确定
本次课程设计确定工艺从我国目前城市生活垃圾处理现状出发，考虑到原生垃圾成份复杂，劳动力资源又丰富，采用机械为主，辅以人工粗选的方法；废塑料和废纸主要为塑料袋和卫生间废纸，回收利用经济效益不高，故可直接将这部分作为垃圾焚烧原料。
分选工艺采用城市生活垃圾简易处理方法，以分选产物作为填埋、堆肥和焚烧为目的。
分选工艺流程如图4-2-1所示.
图4-2-1垃圾分选工艺流程
2.2分选工艺物料衡算
垃圾分选系统按设计规模、每天工作时间，每个分选设备物料走向逐步计算。
分选工作量200T/h，垃圾容量平均值为0.45t/m³，含水率为为49.4%。
（1）垃圾分选厂每小时的处理量
Q——每天的垃圾处理量，Q=200t/d；
T——每天的工作时间，T=10h；
Q0=200/10=20（t/h）；
（2）人工分选
工手选去除垃圾中的大块金属、塑料、玻璃瓶、建筑材料等，以利于后续处理。
据经验，经人工手选后大约1%的大块金属、0.6%玻璃、2.0%塑料和约0.5%其他无机物质被选出，即：
金属q1=Q0×1%=20×1%=2.0（t/h）
玻璃q2=Q0×0.6%=20×0.6%=0.12（t/h）
塑料q3=Q0×2.0%=20×2.0%=0.40（t/h）
其他q3=Q0×0.5%=20×0.5%=0.10（t/h）
则经过人工手选可分出的垃圾有：
Q1=2.0+0.12+0.4+0.1=2.62（t/h）
（3）磁选
垃圾经过磁选滚筒理论上可以分选所有的金属：
Q2=Q0×1.58%=20×1.58%=0.316（t/h）
（4）选择性破碎机
①筛上物主要是纸、布、革、塑料、部分有机物等dμ>50mm的物质Q3=Q0×（20%+2.68%+3.13%）=20×25.581%=5.12（t/h）
②筛下物为dμ<50mm的被破碎的无机物、有机物、玻璃及其他碎土等。
（5）风选
①轻组分主要粉尘、塑料纸张等
Q4=Q0×（2.68%+3.13%）=20*5.81%=1.16（t/h）
②重组分主要是有机物
Q5=20*20%=4.0（t/h）
（6）滚筒筛分
滚筒筛分主要对选择性破碎机筛下物进行进一步分选，筛下物中主要有无机物、部分有机物、碎玻璃等。
选择筛孔为10×10㎜。
筛上为dp〉10的有机物
Q6=Q0*34.3%=20*34.3%=6.86（t/h）
筛下物为碎土、石渣等无机物和碎玻璃
Q7=Q0*（31.3%+0.6%+2.31%）=20×34.21%=6.842（t/h）
（7）废物的全过程总的质量为Q总
Q总=Q1+Q2+Q4+Q5+Q6+Q7
=2.62+0.316+5.12+1.16+4＋6.86+6.842
=26.918（t/h）
2.3垃圾储仓计算
垃圾储仓是用来暂时储放进入处理系统的垃圾并用来调节处理设备的处理量。
储料仓的容量应根据计划收入分选厂的垃圾量、设备的操作计划等因素来决定。
通常储料仓的容量应可提供两天的最大处理量。
（1）．仓体容积
β——储存时间，取β=2d；
q——最大日处理量，t/d；取q=200t/d；
——有效容积系数，在0.8～0.9之间,取
=0.8；
——垃圾有效密度（有效密度系数在1.1～1.3），取
=1.2
；
V=（2×200）/（0.8×0.45×1.2）=925.9
（2）．仓体尺寸计算
垃圾储仓体积V,
；长度a，m；宽度b，m；
深度c，m；
则：
取a=13m，b=12m，c=6m；
V0=13×12×6=936m³>925.9m³取一个仓体可满足要求
2.4吊车与抓斗
垃圾吊车的台数是根据垃圾最大日处理量来确定的。
一般日处理量在300吨以下的采用一台吊车，日处理量在300~600吨的要求采用常用和备用各一台，规模在600吨/天以上的，要求常用吊车2台，备用一台。
在吊车的台数确定后，还要确定吊车卷起、放下、行走、横移及抓斗开关动作所需时间，以确定吊车运行周期。
如果各分选设备有足够的处理能力，吊车的运行时间为60min/h，设计时一般取45~55min/h。
根据垃圾最大日处理量选择吊车、抓斗，其工艺参数如表1
表1吊车工艺参数
项目
参数
设计依据
项目
参数
设计依据
数量
1
垃圾最大日处理量
运行周期
143s
吊车运行各种动作的速度
吨位
1.5t
抓斗容量
实际运行时间
50min/h
跨度
7m
储料坑跨度
供给能力
20.98t/t
抓斗抓起量
吊车供给能力由下式计算：
Q-吊车供给能力，t/h；
P—抓斗一次抓起量，t；
N—1小时内吊车实际工作时间，h/h；
T—吊车运行周期，h；
则抓斗一次的抓起量为:
P=Q0×T/N=（20×（143/60））/50=0.95t
即抓斗一次抓起量为1.144t即可满足要求，选择一次抓起量为12000kg的抓斗。
2.5磁选设备的选择
经过人工分选后进入磁选机进行分选的垃圾量为
Q’=Q0-Q1=20-2.62=17.38t
已知垃圾的含水率为49.4%，根据以上数据选择CTB-69永磁筒式磁选机，其主要技术参数如表2所示。
表2CTB-69永磁筒式磁选机主要技术参数
磁选机的规格型号
CTB-69
圆筒转速（r/min）
40
规格
φ600×900
电动机规格型号
Y90L-4
槽体行式
半逆流
电机功率（kw）
1.5
磁场强度（oe）
1450
给料粒度（mm）
0～0.2
生产能力（t/h）
8～15
机重（kg）
910
2.6滚筒破碎机选择
2.6.1据垃圾破碎分选工艺要求选择滚筒破碎机，具体技术特征如表3
表3滚筒破碎机技术特征
规格
3000×6000
规格
3000×6000
生产能力/（t/h）
滚筒
直径/m
长度/m
倾角/度
转数/（r/min）
80～120
3
6
3
12
筛孔尺寸/min
提升板高度/min
电动机
型号
功率/kw
转数/（r/min）
50
300
BJO2-72-4
30
1460
滚筒内断面示意图：
2.6.2计算校核根据式
，取经验值
横断面装料面积为
物料跌落所需时间为T=t1+t2
则
当筛体倾斜安装时，实际物料轨迹为不规则的螺旋线，该螺旋线的螺距即物料跌落一次向前所走的距离，即
物料沿滚筒轴向前的前进速度v为
滚筒破碎机实际生产能力为:
=3600×1.13×0.029×0.5×0.41
=24.18>20（T/h）
2.7垃圾滚筒筛
垃圾滚筒筛筛分处理量为Q6+Q7=6.86+6.842=13.702（T/h）
滚筒筛主要参数确定如下:
（1）设计筛体长度4m，筛体直径1.6m，筛孔取10mm×10mm，安装倾角40。
（2）筛分效率和生产率。
根据“垃圾分选机-垃圾滚筒筛”行业标准（CJ/T5013.1-95）,筛下物粒径
12mm，筛分效率
80%。
选取筛分效率为90%。
（3）滚筒筛转速通常为了获得较好的筛分效率，应使物料在筛体内做较大的翻动。
滚筒筛临界转速nc为
根据实验表明，垃圾滚筒筛回转速度一般取临界转速的30%～60%较为理想，则取滚筒筛转速为12r/min。
a、料在筛体内的停留时间根据研究表明，当筛分垃圾时，要得到75%以上的筛分效率，停留时间应达到25～30s,甚至更长。
所以取垃圾在滚筒内停留时间为50s，则物料在筛体内沿轴向运动的平均速度为:
b.筒筛有用功率据资料推导，筛分机有用功率为
取600:
实际使用的驱动电动功率还应考虑机械传动损失。
2.8风选设备
对本风选工艺，选用简易立式风选设备
（1）气流速度确定风力分选主要将低密度、空气阻力大的塑料、废纸等和具有高密度、空气阻力小的重质有机物分开。
表4部分物料密度
物质
塑料
玻璃
砖
干砂
有机物
密度/（kg/m3）
920
2500
1840
2500
1200
轻质物料以塑料为参考，其悬浮气速为
重质物料以有机物为参考，其悬浮气速为
则选取气流速度为6.7m/s。
（2）立式风选几何参数的确定关于风力分选设备的计算设计计算目前尚无成熟的方法可借鉴，对于立式分选垂直段主要目的是将纸类、塑料等轻质组分通过气流输送出来，可借鉴流化床气力输送设计进行经验设计，精确的计算还需要实验及有关的理论进行研究。
a.选择气体速度根据气力输送设计原则确定垂直段管长7m，考虑所分选物料为不规则纸类、塑料等，选择管径
。
设高压端气体密度为3kg/m3,故所选气速相当于气体质量速度G=6.7×3=20.1（kg/m2·s）。
b.估算气-固比垃圾分选主要去除塑料及纸类，设其堆积密度为
。
气-固比为
c.所需空气量计算
取空气重度为1.25kg/m3,则空气体积流量为
按所选管径100mm和气速，所需空气体积流量为
故可选用3.2m3/min空压机一台能够满足要求。
d.压降计算设管内平均绝对压力为2kg/m2（1kg/m2=9.8Pa），室温为300K，则气体平均重度为
垂直管压降
（3）旋风分离器选择根据气体流量3.156m3/min和入口风速6.7m/s,选取XLP/A-3.0型旋风分离器，其允许进口风速12m/s,处理量750m3/h。
4.3有机垃圾产沼工艺
4.3.1工艺流程
沼气发酵工艺类型较多，我国农村普遍采用的是下述两种工艺。
1.自然温度半批量投料发酵工艺
这种工艺的发酵温度随自然温度变化
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