《固体废物处理与处置》作业及参考答案.docx

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《固体废物处理与处置》作业及参考答案

2010-2011年度

第一次作业解答（12道）—2010.10.9

1）P21页1（8分），5（6分），10题（5分）

2）P46页1（10分），3（7分），5（7分），6（6分），10（12分），14

题（13分）

3）P78页4（6分），5（10分），7题（10分）合计100分

课外作业：

0701班：

制定合理的废旧线路板的回收利用方案

0702班：

印染污泥的处理处置方案

1.1分析1995及2005年《固体法》中固体废物定义的区别及联系，

并分析国家对固体废物管理政策的变化？

（8分）

（1）性质及判断依据方面的差异。

1995年的定义将固体废物为污染环境的物质，即只有污染环境的物质才可能纳入固体废物范畴；而2005年的定义主要从使用价值的丧失角度考虑，即固体废物不一定污染环境。

（2分）

（2）形态方面的差异。

1995年的定义只说废物是固态或半固态的；2005年的定义修订为固态、半固态和置于容器中的气态的，增加了固体废物的形态。

（2分）

（3）范围方面的差异。

2005年的定义增加了“以及法律、行

52

政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质”，扩大了固体废物的

范围，为新的固体废物物质预留了法律空间。

（2分）

国家对固体废物管理政策的变化主要体现在以下几个方面：

（1）固体废物并不一定就是无用的废物，它也可以成为资源。

（1分）

（2）国家对固体废物的管理也将随着社会经济的发展以及法律法规的完善而不断发展和完善。

（1分）

1.5固体废物的“三化”管理原则和全过程管理原则是否矛盾，为什

么（课本12、13页）（6分）

答：

“三化”管理原则和全过程管理原则并不矛盾。

（1分）原因如下：

（1）固体废物的“三化”管理原则是指固体废物污染防治的

“减量化、资源化、无害化”，即减少固体废物的产生、充分合理利用固体废物和无害化处理固体废物，这是我国固体废物管理的基本技术政策。

而固体废物的全过程管理原则是指对固体废物的产生、收集、运输、利用、贮存、处理和处置的全过程及各个环节都实行控制管理和开展污染防治。

（2分）

这两个管理原则并不矛盾，“三化”管理原则主要是从技术政策、技术方法角度来阐述国家关于固体废物管理的基本原则。

全过程管理原则是从固体废物可能污染或影响环境的途径来进行管理。

这两个管理原则是相辅相成的，只有从这两方面着手，才能真正控

制固体废物对环境可能的不利影响。

（3分）

1.10根据《固体法》的规定，我国对固体废物的管理有哪些具体的

制度（课本16页）？

（5分）

《固体法》对我国固体废物的管理规定了一系列有效的制度，包括：

（1）将循环经济理念融入相关政府责任；

（2）污染者付费原则和相关付费规定；

（3）产品、包装的生产者责任制度；

（4）工业固体废物和危险废物申报登记制度；

（5）固体废物建设项目环境影响评价制度；

（6）固体废物污染防治设施的“三同时”制度；

（7）固体废物环境污染限期治理制度；

（8）固体废物进口审批制度；

（9）危险废物行政代执行制度；

（10）危险废物经营单位许可证制度；

（11）危险废物转移报告单制度；

（12）危险废物从业人员培训与考核制度。

每少一项扣0.5分，最多扣5分

2.1 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200t/d。

根据该城市的经济发展和城市化进程，预计到2010

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2010年为1.1kg/d。

请选择合适的计算方法，预测该城市在2006—2015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20万，2010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2006—2015年期间的各年人口规模，设未来每年人口增加率为k，则：

Pn=Po·exp（k·n） ①

式中 Pn=22万，Po=20万，n=2010-2005=5,代入求得k=0.01906，则：

Pn=20·exp（0.01906·n）

（2）垃圾产率预测（4分）

设2005—2015年垃圾产率呈几何增长,每年增长率为x，则：

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

设2006—2015年每年垃圾产生量为Nn,则:

Nn=Pn·Wn·365/1000 ③

式中Nn为2006—2015年每年的生活垃圾产生量；

Pn为2006—2015年的每年人口规模；

Wn为2006—2015年每年的垃圾产率；

n＝2006—2015。

（3）预测结果（2分）

分别用式①、②、③求得2006—2015年的Wn、Nn、Pn，如下

表：

n（年）

Nn

kg/（d•人）

Wn

万人

Pn，

t/d

Pn，

t/a

2006

1.0192

20.384

207.75

75828.75

2007

1.0388

20.776

215.82

78774.3

2008

1.0587

21.176

224.19

81829.35

2009

1.079

21.584

232.89

85004.85

2010

1.10

22

242

88330

2011

1.121

22.422

251.35

91742.75

2012

1.142

22.854

260.99

95261.35

2013

1.164

23.396

272.33

99400.45

2014

1.186

23.742

281.58

102776.7

2015

1.209

24.2

292.58

106791.7

2.3某电镀企业产生了500kg污泥，经测定其中重金属Cd的浸出浓

度为0.15mg/L, 《危险废物鉴别标准——浸出毒性鉴别》（GB

5085.3—2007）的规定，重金属Cd的浸出浓度限值为1mg/L。

请你

分析这些污泥按照危险废物处理还是按照一般废物进行处理。

（7分）

答：

根据《危险废物鉴别标准——浸出毒性鉴别》（GB5085.3—2007）的规定，重金属Cd的浸出浓度限值为1mg/L，该电镀企业产生的污泥Cd的浸出浓度为0.15mg/L，小于1mg/L。

（3分）

是否属于危险废物应当根据该电镀企业镀种情况确定污泥中可能存在的其它重金属种类，若为纯粹电镀镉，则这些污泥为一般工业固体废物。

若还有其他重金属，则应当再分析浸出液中铜、锌、铅、总铬、六价铬、镍等物质的浓度，然后再根据浸出结果来确定是否属于危险废物。

（4分）

若只简单回答：

该电镀企业产生的污泥Cd的浸出浓度为0.15mg/L，小于1mg/L，因此不属于危险废物，给（3分）

2.5以下废物是否为危险废物，为什么？

被三氯乙烷污染的土壤；

表面附上氢氧化钠的干的滤饼；水溶液含20%甲醇，它的闪点低于60oC；浓硫酸。

（7分）

答：

（1）被三氯乙烷污染的土壤是危险废物，属于HW45含有机卤化物废物中的900-036-45（非特定行业）其他生产、销售及使用过程中产生的含有机卤化物废物。

（3分）

（2）表面附上氢氧化钠的干的滤饼属于HW35废碱中的非特定行

业中的900-036-45其他生产、销售及使用过程中产生的失效、变质、

不合格、淘汰、伪劣的强碱性擦洗粉、清洁剂、污迹去除剂以及其他废碱液、固态碱及碱渣，是危险废物；（2分）

（3）水溶液含20％的甲醇是危险废物，因为它的闪点低于600C，

具有易燃性；（1分）

（4）浓硫酸是危险废物，属于HW34废酸中的261-057-34硫酸和亚硫酸、盐酸、氢氟酸、磷酸和亚磷酸、硝酸和亚硝酸等的生产、配制过程中产生的废酸液、固态酸及酸渣。

它具有强腐蚀性。

（1分）

2.6名录危险废物和土壤混合后，它还是危险废物吗？

特性危险废

物和土壤混合后，它还是危险废物吗？

为什么？

（6分）

答：

名录危险废物和土壤混合后还是危险废物。

因为名录危险废物是指《国家危险废物名录》中包括的危险废物，只要固体废物中包含目录中的类别物质，则该固体废物即为危险废物。

（3分）

而特性危险废物是指某些固体废物的物理、化学或是生物特性具有危险废物的性质，其所依据的参数有很多，如有毒有害物质的溶解度、挥发度、在土壤中的滞留因子、土壤/水分配系数等等。

这些参数随环境变化性较大，所以原是特性危险废物的，与土壤混合后，其某些参数发生变化后有可能不再是危险废物。

因此特性危险废物和土壤混合后不一定还是危险废物。

（3分）

2.10某城市垃圾的化学组成为C60.0H25.4O37.5N7.8S5.6Cl，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=100%-45.6%-14.3%=40.1% （1分）垃圾中有机物化学组成为C60.0H25.4O37.5N7.8S5.6Cl的垃圾，其分

子量为1669.3，（1分）则每kg垃圾中各元素组分含量为：

C含量=0.401•720/1669.3=0.173kg/kg，碳（设全部为有机碳，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

废物的高位热值HH：

（书本32页公式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）] （书本32页公式2-23）

（1分）

=1157.1-583•[0.173+9（0.006-0.0085/35.5）]

=1020.5（kcal/kg） （1分）

2.14 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

种类

组分/kg

C

H

O

N

S

灰分

厨余

1.30

0.17

1.02

0.07

0.01

0.14

办公纸

13.92

1.92

14.08

0.10

0.06

1.92

包装板

纸

2.51

0.34

2.54

0.02

0.01

0.28

塑料

4.14

0.50

1.57

0.69

织物

0.99

0.12

0.56

0.08

0.05

橡胶

0.39

0.05

0.01

0.05

皮革制

品

0.24

0.03

0.05

0.04

0.04

庭院垃

圾

3.11

0.39

2.47

0.22

0.02

0.29

木

0.79

0.10

0.68

0.02

小计

27.39

3.62

22.97

0.54

0.1

3.48

合计

58.1

质量分

数

0.471

0.0623

0.395

0.0093

0.0017

0.0599

摩尔比

0.0393

0.0623

0.0247

0.00066

0.000053

以最小的S为

1计算

741.4

1175.4

466

12.4

1

合计

58.1

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58.1kg，（1分）则各组分质量分数为：

C质量分数=27.39/58.1=0.471kg/kg（1分）

H质量分数=3.62/58.1=0.0623（1分）

O质量分数=22.97/58.1=0.395（1分）

N质量分数=0.54/58.1=0.0093（1分）

S质量分数=0.1/58.1=0.0017（1分）灰分质量分数=3.48/58.1=0.0599

（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：

C摩尔分数比=0.0471/12=0.0393

H摩尔分数比=0.0623/1=0.0623

O摩尔分数比=0.395/16=0.0247

N摩尔分数比=0.0093/14=0.00066

S摩尔分数比=0.0017/32=0.000053

设最小的S摩尔分数比为1，则其他元素为：

C摩尔分数比=0.0393/0.000053=615.4（1分）

H摩尔分数比=0.0623/0.000053=1175.4（1分）

O摩尔分数比=0.0247/0.000053=466（1分）

N摩尔分数比=0.00066/0.000053=12.4（1分）

S摩尔分数比=0.000053/0.000053=1（1分）

（3）确定分子式

所以垃圾中有机组分的化学表达式为C615.4H1175.4O466N12.4S（2

分）

3.4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%，而官员则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，下列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0.0125h/km；放置空容器的时间为6min；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）/（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）

每天清运的容器数量是10个，则每天往返次数为10次，Nd=H/Thcs

由于还得扣除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，

因此：

Nd=[H-（t1+t2）]/Thcs

Nd•Thcs=H-（t1+t2），则：

（1分）10•0.604/（1-ω）=8-0.33-0.25

ω=18.60％＞15％（1分）所以官员是正确的。

（1分）

3.5一较大居民区，每周产生的垃圾总量大约为460m3，每栋房子设

置两个垃圾收集容器，每个容器的容积为154L。

每周人工收运垃圾车收集一次垃圾，垃圾车的容量为27m3，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0.022h和0.01375h/km；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）补充已知条件：

tp =1.92分·人/点；卸车时间为6分钟，非生产时间占ω=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＝V•r/（cfn）=27•2/（0.154•0.7•2）=250.5（个） （2分）取整数Np=250个

（2）求集装时间Pscs

Np=60·Pscs·n/tp；（1分）

所以Pscs=Np·tp/（60·n）=250·1.92/（60•2）=4（h/次）（1分）

（3）每周需要进行的行程数NW

Tp=460/（0.154•2）=1494个（1分）

NW=TpF/Np=（1494×1/250）次/周=5.97次/周，取整数为

6次/周（1分）

（4）每周需要的工作时间Dw

垃圾车每个往返的行驶时间为hh=a+bx=0.022+0.01375•（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

项目

Di（处置场）

Wi/（t/d）

D1

D2

D3

Ti（转运站）

T1

8.3

3.3

7.8

400

T2

10.8

10.8

6.8

300

T3

10.8

3.8

4.8

200

T4

5.8

8.8

9.8

200

Bi/（t/d）

500

600

600

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。

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：

X11+X21+X31+X41≤500（1分）

X12+X22+X32+X42≤600（1分）

X13+X23+X33+X43≤600（1分）

（2）目标函数

使总费用最小，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）

（可用单纯形法来求解）

自己编制程序来求解。

第二次作业解答（12道）--2010.11.17

1）第四章P100页2，3，5，8，9题

2）第五章P121页2，6题

3）第六章P161页2，4，5，9，11，12题

4）第七章P186页4，5，8，9题

5）第九章P250页1-5，6，19-23题

6）第十章P260页2，4题

7）第十一章P269页2，3题

8）第十二章P284页3，6题

9）第十三章P331页3，4，6，7，8，10，12题备注：

兰色部分题目可以不做。

合计35道题，总分200分

4.2某城市采用5m3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，结果表明，垃圾含水率36%，装满垃圾后总量2.1t（不含车重），垃圾颗粒体积为3.5 m3。

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：

已知Vm=5m3,Ww/Wm=36%,Wm=2.1t,Vs=3.5m3

设垃圾的干密度为ρd，湿密度为ρw，车载垃圾的空隙比为e，空隙率为ε，则：

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废物压实后体积减少百分比（R）可用下式表示：

R（%）=（Vm-

Vf）/Vm×100。

请分析R和n、r之间的关系。

并计算，当R分别为

85%、90%、95%时的n值。

（5分）

解：

已知R（%）=（Vm-Vf）/Vm×100 r=Vf/Vm n=Vm/Vf

所以 r×n=1 Vf=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%时，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）

4.5一台废物处理能力为100t/h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10in破碎至2in时所需要的动力大小。

（3分）

解：

已知D1=8in,d1=2in,E1=30kW.h/t,D2=10in,d2=2in

因为 E=c×㏑（D/d） 所以 E1=c×㏑（D1/ d1）代入求得 c=15

kw×h/t（1分）

所以E2=c×㏑（D2/d2）=15×㏑（10/2）=24.14（kw.h