固废计算题.docx

固废计算题.docx

《固废计算题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《固废计算题.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

固废计算题

固废计算题

LT

移速度为0.03cm/s,降解速度常数为0.00064/s。

试求当污染物的浓度降低到1000mg/L时,地质层介质的厚度应为多少？

污染物通过该介质层所需要的时间为多少？

解:

因为:

C＝C0×exp（-kt）所以:

1000＝10000×exp（-0.00064t）

解得:

t＝3598sL＝u×t＝0.03×3598＝107.94

6.假设在一内径为4.0cm的管式焚烧炉中,于温度225℃分解纯某有机物,进入炉中的流速为15.0L/s,225℃的速率常数为62.6/s。

求当该有机物的分解率达到99.95%时,焚烧炉的长度应为多少（假设燃烧为一级反应,且流体为平推流）

答:

由反应速率dC/dt＝-kC,进行积分得到:

Ln（C0/C）＝kt

所以:

t＝Ln（C0/C）/k＝Ln（1/0.0005）/62.6＝0.121s

又流速:

u＝V/S=4×0.015/（3.14×0.042）=11.94m/s

所以长度:

L＝u×t＝11.94×0.121＝1.44m

8.已知某固体废物的成分为:

CC=85.32%；HC=4.56%；OC=4.07%；NC=1.80%；SC=4.25%；AD=7.78%；WA=3.0%。

求:

该固体废物焚烧过程的发热量,理论空气需要量,燃烧产物生成量,成分,密度,燃烧温度（空气中水分可以忽略不计）。

解:

（1）燃烧发热量,根据公式:

＝33577.06kJ/kg

（2）理论空气量,根据公式:

（3）烟气量,根据公式:

由于不计入空气中的水蒸气,由公式直接计算:

（4）烟气密度,根据公式计算:

由公式计算

:

；

；

故:

9.有一酶催化反应,Km=2×10-3mol·L-1,当底物的初始浓度为1.0×10-5mol·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？

此时产物和底物的浓度分别是多少？

（2）当CS0=1×10-6mol·L-1时,也反应了3min,CS=？

CP=？

（3）最大反应速率值是多少？

解:

由于底物浓度远小于Km,以t表示反应时间,反应时间和转化率a的关系为:

则,t2＝3min时,

可知,ln（1-a2）=3ln0.98a2=5.9%

即底物转化为产物的转化率为5.9％,此时产物的浓度:

CP=5.9×10-7mol·L-1

底物的浓度:

CS=9.41×10-6mol·L-1。

当CS0=1×10-6mol·L-1时,也反应了3min,

即底物转化为产物的转化率为5.9％,此时产物的浓度:

CP=5.9×10-8mol·L-1

底物的浓度:

CS=9.41×10-7mol·L-1

由于底物浓度远小于Km,可以按照一级反应计算,则:

rS=rP=（rP,max/Km）×cS=-（dcS/dt）；

ln（cs0/cs）=（rP,max/Km）t；ln0.98=-3×60×（rP,max/Km）；

（rP,max/Km）＝1.1224×10－4；rP,max＝2.245×10－7（mol/L·s）；

10.用一种成分为C31H50NO26的堆肥物料进行实验室规模的好氧堆肥化实验。

实验结果:

每1000kg堆料在完成堆肥化后仅剩下200kg,测定产品成分为C11H14NO4,试求1000kg物料的化学计算理论需氧量。

解:

（1）求出反应前后有机物的物质的量:

反应前:

反应后:

（2）确定好氧反应前后有机物的物质的量之比:

n=

（3）确定a、b、c、d、w、x、y和z,并根据化学方程式（7-1）计算出r和s值:

有机废物（C31H50NO26）:

a=31；b=50；c=26；d=1；

残留有机物（C11H14NO4）:

w=11；x=14；y=16；z=1；

r=0.5[b-nx-3（d-nx）]=26.67；s=a-nw=28.51

（4）求出需氧量:

化学方程式中O2的系数=0.5（ny+2s+r-c）=30.66

需氧量=30.66×1.1737×32=1151.36（kg）

11.拟采用堆肥化方法处理脱水污泥滤饼,其固体含量SC为30%,每天处理量为10t（以干物料基计算）,采用回流堆肥（其Sr=70%）起干化物料作用,要求混合物Sm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？

解:

（1）以湿重为条件的回流比为:

=33.3%

每天需要处理的物料总量=10t/Rw=10t/33.3%=30.03t

（2）以干重为条件的回流比为:

=77.8%

每天需要处理的物料总量=10t/Rd=10t/77.8%=12.85t

12.使用一台封闭式发酵仓设备,以固体含量为50%的垃圾生产堆肥,待干至90%固体后用调节剂,环境空气温度为20℃,饱和湿度（水/干空气）为0.015g·g-1,相对湿度为75%。

试估算使用环境空气进行干化时的空气需氧量。

如将空气预热到60℃（饱和湿度为0.152g·g-1）又会如何？

解:

（1）设垃圾生产堆肥质量为M,以20℃环境空气干化时空气需要量为m。

则:

干化掉的水分质量为:

M1=（1-50%）M－（1-90%）×50％M÷90%=？

故由:

m×0.015g·g-1=M÷75%得:

m=M÷75%÷0.015g·g-1=？

（2）将空气预热到60°C时,空气需要量为:

m'=M÷75%÷0.152g·g-1=？

13.对人口为10万人的某服务区的生活垃圾进行可燃垃圾和不可燃垃圾分类收集。

对收集后的不可燃垃圾进行破碎分选后,其中不可燃垃圾、可燃垃圾、资源垃圾分别站40％、30%、30%。

焚烧残渣（可燃垃圾的10%）和不可燃垃圾（含分类收集及分选后的）进行填埋。

垃圾产生系数为1kg/人。

其中可燃垃圾0.7kg/人·天,不可燃垃圾0.3kg/人·天,填埋场垃圾压实密度900kg/m3。

求使用20年的垃圾填埋场的容量。

答:

（l）每年可燃垃圾总量=100000×0.7×365＋100000×0.3×0.3×365=28835000kg=28835吨/年

（2）焚烧残渣＝28835吨/年×10％＝2883.5吨/年

（3）分选得到的不可燃垃圾＝100000×0.3×0.4×365＝4380吨/年

（4）总的填埋垃圾＝2883.5＋4380＝7263.5吨/年

（5）填埋场总的体积＝（7263.5/0.9）×20＝161411（m3）

14.某住宅区生活垃圾量约300m3/周,拟用一垃圾车负责清运工作,实行普通操作法的移动式清运。

已知该车每次集装容积为6m3/次,容器利用系数为0.70,垃圾车采用8小时工作制。

试求为及时清运该住宅垃圾,每周需出动清运多少次？

累计工作多少小时？

经调查已知:

容器间行驶时间为0.12h/次,平均运输时间为0.53h/次,容器装车时间为0.05h/次；容器放回原处时间0.04h/次,卸车时间0.03h/次；非生产时间占全部工时20%。

解:

（1）一次集装时间（或拾取时间）:

（2）收集一桶垃圾所需时间

:

（3）清运车每天集运次数

:

（4）每周清运次数

:

（5）每周所需的工作时间

（h/周）:

15.某住宅区共有500户居民,由2个工人负责清运该区垃圾。

试按固定式清运方式,计算清运时间及清运车容积,已知条件如下:

如一集装点平均服务人数4人；垃圾单位产量1.2kg/（d·人）；容器内垃圾的容量120kg/m3；每个集装点设0.15m3的容器2个；收集频率每周2次；收集车压缩比为2；来回运距24km；每天工作8小时,每次行程2次；卸车时间0.15h/次；运输时间0.35h/次,每个集装点需要的人工集装时间为2分/（点·人）；非生产时间占20%。

解:

（1）集装时间:

Pscs=（1-ω）H/Nd-（S+h）=（1-0.2）8/2-（0.15+0.35）=2.7（h/次）；

（2）一次行程进行的集装点数Np:

Np=60Pscsn/tp=60×2.7×2/2=162（点/次）；

（3）每个集装点每周垃圾量（m3）（每个放置点垃圾桶中可收集到的垃圾体积）；

Vp=单位产量（kg/人·d）×人数（人）×天数（7天）/容重=（1.2×4×7）/120=0.28（m3）；

（4）清运车的容积:

V车>V=VpNp/r=0.28×162/2=22.68（m3/次）；

（5）每周行程数:

Nw=TpF/Np=500×2/162=6.17（次）；

（6）每周需清运时间:

（Dw）=[NwPscs+tw（S+h）]/（1-ω）H

=2×[6.17×2.7+7（0.15+0.35）]/[（1-0.2）×8]=6.3（d/周）

（7）每人每周工作日:

Dw/n=6.3/2=3.15（d/周·人）

（（另加的））

1．计算一个接纳填埋5万城市居民所排居民所排生活垃圾的卫生土地填埋场的面积和容量：

每人每天产生垃圾1.5kg，覆土与垃圾之比为1：

4，废物填埋密度650kg/m3，填埋高度7.5m，填埋场设计运营20年。

2．某沼气发酵池拟用400号普通硅酸盐水泥配制成的粉煤灰混凝土浇筑建造。

混凝土设计标号为275好，标准差σo为5MPa，粗骨料碎石粒径为20mm，细骨料河沙为中砂。

试用超量取代法计算1m3粉煤灰混凝土地材料用量。

3．用新鲜人粪尿各1000kg，搭配成碳氮比为25：

1的混合沼气发酵原料，需加多少落叶？

32．若某废物的粗热值（高热值）为16000kJ/kg，每公斤废物燃烧时产生0.2公斤水，试计算此废物的净热值。

4．试讨论提高燃烧温度的重要性及与Nox产物的关系。

34．拟在废物焚烧炉中焚烧C6H5Cl，采用过量空气100％，请核算一下其操作温度是否会超过炉子的允许温度1150℃。

5．焚烧炉的操作温度为980℃，试计算苯达到DRE＝99.99％时在炉内停留的时间。

五、计算题（共10题）

1.某住宅区生活垃圾量约240m3/周，拟用一垃圾车负责清运工作，实行普通操作法的移动式清运。

已知该车每次集装容积为6m3/次，容器利用系数为0.70，垃圾车采用8小时工作制。

试求为及时清运该住宅垃圾，每周需出动清运多少次？

累计工作多少小时？

经调查已知：

容器间行驶时间为0.15h/次，平均运输时间为0.5h/次，容器装车时间为0.05h/次；容器放回原处时间0.06h/次，卸车时间0.04h/次；非生产时间占全部工时20%？

（10分）。

解：

Phcs＝tpc+tuc+tdbc＝（0.05+0.06+0.15）h/次＝0.26h/次（2分）

清运一次所需时间，按公式：

Thcs＝（Phcs+S+h）/（1-ω）＝[（0.26+0.5+0.04）/（1-0.2）]h/次＝1.0h/次

清运车每日可以进行的集运次数，按公式：

Nd＝H/Thcs＝（8/1）次/d＝8次/d

根据清运车的集装能力和垃圾量，按公式：

Nw＝Vw/（cf）=[240/（6×0.7）]次/周＝58次/周

每周所需要的工作时间为：

Dw=NwThcs=（58×1.0）h/周＝58h/周

2.污泥的含水率从98%降低到96%时，求污泥体积的改变？

（5分）

3.如果废物焚烧反应符合一级动力学规律，即dC/dt=-kC（式中：

C为有害组分浓度，t为反应或停留时间，k为反应速度常数），当在800℃的焚烧炉中焚烧氯苯时，已知反应速度常数k=33.40（秒-1），试计算当焚烧停留时间为0.25秒时，氯苯的破坏去除率DRE为多少？

（5分）。

答：

对dC/dt＝-kC进行积分得到：

Ln（C0/C）＝kt＝33.40×0.25＝8.35（3分）

所以C0/C＝4230.2

C0＝4230.2C（1分）

氯苯的破坏去除率

DRE＝（C0-C）/C0＝4229.2/4230.2＝0.9998＝99.98％（1分）

4．某城市的生活垃圾填埋场面积为50万平方米，当地年平均日降雨量为5.2mm/d，试用经验公式计算垃圾滤液的平均日产生量。

（给定流出系数为0.5）（5分）

解：

渗滤液产生量的经验计算公式为：

Q＝1/1000×C×P×A3分

式中，Q为渗滤液平均日产生量，m3/d；P为年平均日降水量，mm/d；A为填埋场面积，m2；C为流出系数。

本题：

Q＝1/1000×C×P×A＝1/1000×0.5×5.2×500000＝1300m3/d2分

5.某填埋场中污染物的COD为10000mg/L，该污染物的迁移速度为0.03cm/s，降解速度常数为0.00064/s。

试求当污染物的浓度降低到1000mg/L时，地质层介质的厚度应为多少？

污染物通过该介质层所需要的时间为多少？

（5分）

答：

因为C＝C0×exp（-kt）（3分）

所以1000＝10000×exp（-0.00064t）

解得：

t＝3598s（1分）

L＝u×t＝0.03×3598＝107.94（1分）

6.假设在一内径为4.0cm的管式焚烧炉中，于温度225℃分解纯某有机物，进入炉中的流速为15.0L/s，225℃的速率常数为62.6/s。

求当该有机物的分解率达到99.95%时，焚烧炉的长度应为多少（假设燃烧为一级反应，且流体为平推流）（5分）

答：

因为反应速率dC/dt＝-kC，进行积分得到：

1分

Ln（C0/C）＝kt1分

所以t＝Ln（C0/C）/k＝Ln（1/0.0005）/62.6＝0.121s

又流速u＝V/S=4×0.015/（3.14×0.042）=11.94m/s1分

所以长度L＝u×t＝11.94×0.121＝1.44m1分

7.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的焚烧设施焚烧，不可燃垃圾用20t/d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（不可燃垃圾的40%）进行填埋。

用破碎分选法分选出30%的可燃垃圾和30%的资源垃圾。

8.已知某固体废物的成分为：

CC=85.32%；HC=4.56%；OC=4.07%；NC=1.80%；SC=4.25%；AD=7.78%；WA=3.0%。

求：

该固体废物焚烧过程的发热量，理论空气需要量，燃烧产物生成量，成分，密度，燃烧温度（空气中水分可以忽略不计）。

（10分）

9.有一酶催化反应，Km=2×10-3mol·L-1，当底物的初始浓度为1.0×10-5mol·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？

此时产物和底物的浓度分别是多少？

（2）当CS0=1×10-6mol·L-1时，也反应了3min，CS=？

CP=？

（3）最大反应速率值是多少？

（10分）

10.用一种成分为C31H50NO26的堆肥物料进行实验室规模的好氧堆肥化实验。

实验结果：

每1000kg堆料在完成堆肥化后仅剩下200kg，测定产品成分为C11H14NO4，试求1000kg物料的化学计算理论需氧量。

（10分）

11．拟采用堆肥化方法处理脱水污泥滤饼，其固体含量SC为30%，每天处理量为10t（以干物料基计算），采用回流堆肥（其Sr=70%）起干化物料作用，要求混合物Sm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？

（10分）

12．使用一台封闭式发酵仓设备，以固体含量为50%的垃圾生产堆肥，待干至90%固体后用调节剂，环境空气温度为20°C，饱和湿度（水/干空气）为0.015g·g-1，相对湿度为75%。

试估算使用环境空气进行干化时的空气需氧量。

如将空气预热到60°C（饱和湿度为0.152g·g-1）又会如何？

（10分）

13.对人口为10万人的某服务区的生活垃圾进行可燃垃圾和不可燃垃圾分类收集。

对收集后的不可燃垃圾进行破碎分选后，其中不可燃垃圾、可燃垃圾、资源垃圾分别站40％、30%、30%。

焚烧残渣（可燃垃圾的10%）和不可燃垃圾（含分类收集及分选后的）进行填埋。

垃圾产生系数为1kg/人。

其中可燃垃圾0.7kg/人·天，不可燃垃圾0.3kg/人·天，填埋场垃圾压实密度900kg/m3。

求使用20年的垃圾填埋场的容量。

（10分）

答：

（l）每年可燃垃圾总量＝100000×0.7×365＋100000×0.3×0.3×365＝28835000kg＝28835吨/年2分

（2）焚烧残渣＝28835吨/年×10％＝2883.5吨/年2分

（3）分选得到的不可燃垃圾＝100000×0.3×0.4×365＝4380吨/年2分

（4）总的填埋垃圾＝2883.5＋4380＝7263.5吨/年2分

（5）填埋场总的体积＝（7263.5/0.9）×20＝161411（m3）2分