华南理工环境科学课件固废2
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1绪论1.何谓固体废弃物?固体废物的主要特点是什么?固体废物是指人类在生产建设,日常生活和其他生活中产生,在一定时间和地点无法利用而被丢弃的污染环境的固体,半固体废弃物质。
主要特点:①“资源”和“废物”的相对性;②成分的多样性和复杂性;③危害的潜在性,长期性和灾难性;④污染“源头”和富集“终态”的双重性。
2.如何理解固体废物是“放错地方的资源”?固体废物具有明显的时间和空间特征。
①从时间方面来看:固体废物仅仅相对于目前的科技水平不够高,经济条件还不允许的情况下暂时无法加以利用。
但随着时间的推移,科技水平的提高,经济的发展,资源滞后于人类需求的矛盾也日益突出,今天的废物势必成为明日的资源。
②从空间角度看:废物仅仅相对于某一过程或某一方面没有使用价值。
但并非在一切过程或一切方面都没有使用价值,某一过程的废物,往往会成为另一过程的原料。
3.城市固体废物按其性质可分为哪几类,有何意义?城市固体废物按其性质可分为:①可燃烧垃圾和不可燃烧垃圾②高热值垃圾和低热值垃圾③有机垃圾和无机垃圾④可堆肥垃圾和不可堆肥垃圾①和②可作为热化学处理的判断指标,而③和④可作为垃圾能否以堆肥和其他生物处理的判断依据。
4.城市固体废物的主要特点有那些?①增长速度快,产生量不均匀;②成分复杂多变,有机物含量高;③主要成分为碳,其次为氧,氢,氮,硫等;④处理处置方式目前仍以填埋为主。
5.城市垃圾的组成主要受那些因素影响?与经济水平和气候条件关系如何?城市垃圾的组成主要受到的因素有:①自然环境,②气候条件,③城市发展规模,④居民生活习性,⑤经济发展水平等。
与经济水平的关系:经济水平较高的城市,有机物如厨余,纸张,塑料,橡胶的含量比较高与气候条件的关系:以燃煤为主的北方城市,受采暖期影响,垃圾中的煤渣,沙石所占的份额较多。
6.城市垃圾的化学性质主要由那些特征参数表示?①挥发分;②灰分,灰分熔点;③元素组成;④固定碳;⑤发热值7.城市垃圾的可生化性主要由什么指标判断,其值是多少?主要由BOD5/COD判断>0.45生化性较好>0.30可以进行生化反应<0.30较难生化反应<0.25不宜进行生化反应8.为何城市固体废物的产量单位通常用质量(或重量)表示?a.易于直接测定;b.不受压实程度影响;c.与运输计量方法一致,使用方便。
6固体废物的燃烧处理技术1.已知某固体废物的成分为:%32.85=C C ;%56.4=C H ;%07.4=C O ;%80.1=CN;%25.4=C S ;%78.7=D A ;%0.3=AW。
求:该固体废物燃烧过程的发热量,理论空气量,燃烧产物生成量,成分,密度,燃烧温度(空气中水分忽略不计)。
%55.7100310078.7100100%=-⨯=-=ADAW A A8945.0100)355.7(100100)(100=+-=+-AAWA%32.768945.0%32.858945.0=⨯=⨯=CACC%08.48945.0%56.48945.0=⨯=⨯=CAH H %64.38945.0%07.48945.0=⨯=⨯=CA O O %61.18945.0%8.18945.0=⨯=⨯=CA N N%8.38945.0%25.48945.0=⨯=⨯=CASS878.710)64.333.38.333.308.467.26%32.7689.8(10)33.333.367.2689.8(220=⨯⨯-⨯+⨯+⨯=⨯-++=--O S H C V182.8878.7100791004.22)2861.1183208.4328.31232.76(100791004.22)281823212(0.0=⨯+⋅++++=+⋅++++=V N W H S C V P%41.17%100182.8)1004.2212(%100.022=⨯⨯⨯=⨯=C V V P CO CO ϕ%3251.0%100182.8)1004.2232(%100.022=⨯⨯⨯=⨯=S V V P SO SO ϕ%22.76%100182.8)100791004.2228(%100.022=⨯⨯+⨯=⨯=n P N N V N V V ϕ0%100182.8))(10021(%1000.022=⨯⨯-⨯=⨯=V V V V n PO O ϕ%04.6%100182.8)1004.22)182((%100.022=⨯⨯⨯+=⨯=W H V V PO H OHϕ3/353.11004.2222.762804.6183251.06441.17441004.22322818644422222mkg O N OH SO CO P =⨯⨯+⨯+⨯+⨯=⨯++++=γγγγγρ30028]6)(2624681[187.4=---+=W S O H C Q L∑=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=98.102657.1%22.76182.84725.1%04.6182.86584.1%41.17182.81i iA V∑--⨯=⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=5521019.210)073.15%22.76182.8899.29%04.6182.8041.77%41.17182.8(i iA V ∑--⨯=⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=8831019.210)135.2%22.76182.801.3%04.6182.8215.21%41.17182.8(i iA V3002898.101019.2105.42337=+⨯+⨯--t t t2.假设在一内径为8.0cm 的管式焚烧炉中,于温度2250C 分解纯二乙基过氧化物,进入炉中的流速为12.1L ·s -1,2250C 时的速率常数为38.3s -1。
6固体废物的燃烧处理技术1.已知某固体废物的成分为:%32.85=C C ;%56.4=C H ;%07.4=C O ;%80.1=CN;%25.4=C S ;%78.7=D A ;%0.3=AW。
求:该固体废物燃烧过程的发热量,理论空气量,燃烧产物生成量,成分,密度,燃烧温度(空气中水分忽略不计)。
%55.7100310078.7100100%=-⨯=-=ADAW A A8945.0100)355.7(100100)(100=+-=+-AAWA%32.768945.0%32.858945.0=⨯=⨯=CACC%08.48945.0%56.48945.0=⨯=⨯=CAH H %64.38945.0%07.48945.0=⨯=⨯=CA O O %61.18945.0%8.18945.0=⨯=⨯=CA N N%8.38945.0%25.48945.0=⨯=⨯=CASS878.710)64.333.38.333.308.467.26%32.7689.8(10)33.333.367.2689.8(220=⨯⨯-⨯+⨯+⨯=⨯-++=--O S H C V182.8878.7100791004.22)2861.1183208.4328.31232.76(100791004.22)281823212(0.0=⨯+⋅++++=+⋅++++=V N W H S C V P%41.17%100182.8)1004.2212(%100.022=⨯⨯⨯=⨯=C V V P CO CO ϕ%3251.0%100182.8)1004.2232(%100.022=⨯⨯⨯=⨯=S V V P SO SO ϕ%22.76%100182.8)100791004.2228(%100.022=⨯⨯+⨯=⨯=n P N N V N V V ϕ0%100182.8))(10021(%1000.022=⨯⨯-⨯=⨯=V V V V n PO O ϕ%04.6%100182.8)1004.22)182((%100.022=⨯⨯⨯+=⨯=W H V V PO H OHϕ3/353.11004.2222.762804.6183251.06441.17441004.22322818644422222mkg O N OH SO CO P =⨯⨯+⨯+⨯+⨯=⨯++++=γγγγγρ30028]6)(2624681[187.4=---+=W S O H C Q L∑=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=98.102657.1%22.76182.84725.1%04.6182.86584.1%41.17182.81i iA V∑--⨯=⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=5521019.210)073.15%22.76182.8899.29%04.6182.8041.77%41.17182.8(i iA V ∑--⨯=⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=8831019.210)135.2%22.76182.801.3%04.6182.8215.21%41.17182.8(i iA V3002898.101019.2105.42337=+⨯+⨯--t t t2.假设在一内径为8.0cm 的管式焚烧炉中,于温度2250C 分解纯二乙基过氧化物,进入炉中的流速为12.1L ·s -1,2250C 时的速率常数为38.3s -1。
求当二乙基过氧化物的分解率达到99.95%时,焚烧炉的长度应为多少?)(1985.03.3810005.0ln %95.99s t ==33104.21985.01.12m t Q V -⨯=⨯=⋅= 23210024.5)208.0(m S -⨯=⋅=πm SV H 4777.010024.5104.233=⨯⨯==--8固体废物的堆肥化处理技术1.有一酶催化反应,K m =2×10-3mol ·L -1,当底物的初始浓度为1.0×10-5 mol ·L -1时,若反应进行1min ,则有2%的底物转化为产物。
试求:(1)当反应进行3min ,底物转化为产物的转化率是多少?此时底物和产物的浓度分别是多少?(2)当161010--⋅⨯=L mol C S 时,也反应了3min ,C S =?,C P =?(3)最大反应速率值为多少?(1)117115min102min1%2100.1101------⋅⋅⨯=⋅⋅⨯⨯=∆∆=Lmol Lmol tC r S P反应物转化率则=%61013102571101010=⨯⨯⨯=⋅=∆--S p S S C t r C C底物浓度1551094.0%)61(10111---⋅⨯=-⨯=L mol C S产物浓度为17110610--⋅⨯=∆=L mol C C s P(2)1155537max ,min1002.4101)101102(102/)(-------⋅⋅⨯=⨯⨯+⨯⨯⨯=+⨯=Lmol C C K r r s s m p p 1186365max ,min1021011021011002.4202020-------⋅⋅⨯=⨯+⨯⨯⨯⨯=+⋅=Lmol C K C r r S m S p p则反应了3min ,16861094.031021012020202021----⋅⨯=⨯⨯-⨯=⋅-=∆-=L mol t r C C C C P S S S S18210620--⋅⨯=∆=L mol C C S P2.用一种成分为C 31H 50NO 26的堆肥物料进行实验室规模的好氧堆肥化试验。
试验结果:每1000kg 堆料在完成堆肥化后仅剩200kg ,测定产品成分C 11H 14NO 4,试求1000kg 物料的化学计算理论需氧量。
(1)计算堆肥物料的摩尔质量:)(8521265031-⋅=kmol kg M N H C则其物质的量为:)(173.185210000kmol n ==(2)堆肥产品的摩尔质量:)(224141411-⋅=kmolkg M NO H C据此,可求出每摩尔堆肥物料转化为堆肥产品的物质的量为:761.0224173.1200=⨯=n(3)由题可知 a=31,b=50,c=1,d=26,w=11,x=14,y=1,z=4,则32.19)]1761.01(314761.050[5.0)](3[21=⨯--⨯-⨯=---⨯=ny c nx b r64.2211761.031=⨯-=-=nw a s(4)求需氧量)(6.78132173.1)26264.224761.0(212kg W O =⨯⨯-⨯+⨯⨯=3.拟采用堆肥化方法处理脱水污泥滤饼,其固体含量S C 为30%,每天处理量为10t (以干物料基计算),采用回流堆肥(其S r =70%)起干化物料作用,要求混合物S m 为40%。
试用两种基准计算回流比率,并求出每天需要处理的物料总量为多少吨?777.0)70.040.01/()130.040.0()1/()1(=--=--=rm cm d S S S S R333.0=--=mr c m w S S S S Rd t S XS X S Xmrr c c /4.444.0)777.01(10m=+=+=d t R X X X X w c r c m /4.441.113.33)1(=+=+=+=10污泥的处理处置技术1.污泥含水率从97.5%降到94%,污泥的体积减少多少?V V V V WW 417.0941005.97100100)100(=--='--='ρρV V V V 583.0='-=∆11固体废物的最终处置技术1.一填埋场中污染物的COD 为10000m g ·L -1,该污染物的迁移速度为3×10-2cm ·s -1,降解速度常数为6.4×10-4s -1,试求当污染物的浓度降到1000 m g ·L -1时,地质层介质的厚度为多少?污染物通过该介质层所需要的时间为多少?由公式)exp(0*'-=t k C C 可得 )104.6exp(1000010004*-⨯⨯-=t解得s t 3600=*则地质层厚度为cm cm t V L 108360003.0=⨯=⋅'=*2.对人口为5万人的某服务区的垃圾进行可燃垃圾和不可燃垃圾分类收集,可燃垃圾用60t · d -1的焚烧设施焚烧,不可燃垃圾用20 t · d -1的破碎设施处理;焚烧残渣(可燃垃圾的10%)和破碎不可燃垃圾(不可燃烧垃圾的40%)填埋;用破碎分选出30%的可燃垃圾和30%的资源垃圾。
已知每人每天的平均排出量为800g ·人-1·d -1,其中可燃垃圾为600 g ·人-1·d -1,不可燃烧垃圾200 g ·人-1·d -1;直接运入垃圾量为4 t · d -1,其中可燃垃圾3 t · d -1,不可燃垃圾1 t · d -1。
求使用15年的垃圾填埋场的容量。
(1)服务区每天产生总的不可燃垃圾为m=20×50000×10-6t+1t=11t 破碎分选后每天需要填埋的垃圾量m=11t ×40%=4.4t 破碎分选后产生的可燃垃圾为m=11t ×30%=3.3t(2)服务区每天产生总的可燃垃圾为m=60×50000×10-6t+3t+3.3t=36.3t 燃烧后产生的每天需填量为m=36.3×10%t=3.63t (3)总的每天需填量为m=4.4+3.63=8.03t15年产生的总的需填量为m=8.03×365×15=43964t设每吨占用土地面积为1m 3,则需要垃圾填埋场的容量为 V=43964÷3×4m 3=58619m 3。