固废课后作业题答案.docx

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固废课后作业题答案

第三章6题，十三章6题，8题没有做

1.1

（1），从性质上说，1995年的定义只说固废是产生的污染环境的物质；2005年的定义修订为产生的丧失原有利用价值或是虽未丧失利用价值但被抛弃或放弃的物品、物质，全面了固废的性质。

（2），从物质形态上说，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，增加了固废的形态。

（3），从范围上说，1995年的定义只说固废是在生产、生活和其他活动中产生的；2005年的定义修订为在生产、生活和其他活动中产生的以及法律、行政法规规定纳入固废管理的，扩大了固废的范围。

总之，2005年的修订使得固废的定义更完整、更全面，更符合实际需要。

我国对固体废物法律定义的变化表明国家对固体废物的管理体系正在进一步的发展和完善，实施从严管理固废的政策。

1.5（课本12、13页）

固废的“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”，即减少固废的产生、充分合理利用固废和无害化处理固废，这是我国固废管理的基本技术政策；而固废的全过程管理原则是指对固废的产生、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。

这两个管理原则并不矛盾，“三化”原则是从三种大的技术方法方面来对固废进行污染防治，全过程管理原则是从源头的生产到固废的末端治理这一系列的过程中解决固废污染控制问题，这两个管理原则是相辅相成的。

1.10（课本16页）

《固体法》对我国固废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。

2.1

解：

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=Poexp（kn）①

式中Pn=22万，Po=20万，n=2010-2005=5,代入求得k=1.91%

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）n②

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=2%

设2006—2015年每年垃圾产生量为N,则Nn=Pn*Wn*365/1000③

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。

分别用式①、②、③求得2006—2015年的Pn、Wn、Nn，如下表：

n（年）

Pn，（t/a）

Wn，（人）

Nn，（kg/（d*人））

2006

203900

1.02

75912

2007

207800

1.04

78881

2008

211800

1.06

81945

2009

215900

1.08

85108

2010

220000

1.10

88330

2011

224300

1.13

92513

2012

228600

1.15

95955

2013

233000

1.17

99503

2014

237500

1.20

104025

2015

242000

1.22

107763

2.3

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，而该电镀企业产生的污泥Cd的浸出浓度为0.15mg/L，小于1mg/L，所以这些污泥只需按照一般工业废物进行处理即可。

2.5

（1）被三氯乙烷污染的土壤不是危险废物，因为三氯乙烷不是危险废物；

（2）表面附上氢氧化钠的干的滤饼，因为氢氧化钠具有腐蚀性；

（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；（4）浓硫酸是危险废物，因为她具有腐蚀性。

2.6

名录危险废物和土壤混合后还是危险废物；特性危险废物和土壤混合后不一定还是危险废物。

因为名录危险废物是指《国家危险废物名录》中指出的危险废物，只要固废中包含它，则该固废即为危险废物；而特性危险废物是指某些固废的物理、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。

2.10

解：

化学组成为C60.0H25.4O37.5N7.8S5.6Cl的垃圾，其分子量为1669.3kg/mol,水份含量为45.6％，灰分含量为14.3％，则各元素的质量分数为：

碳（设全部为有机碳）17.24％，氢0.6％，氧14.36％，氮2.6％，硫4.28％，氯0.84％。

则废物的高位热值

HH=7831mc1+35932（mH-mO/8-mCl/35.5）+2212ms-3546mC2+1187mO-578mN-620mCl=1/100*[7831*17.24+35932（0.6-14.36/8-0.84/35.5）+2212*4.28-3546*0+1187*14.36-578*2.6-620*0.84]

=1157.1（kcal/kg）

HL=HH-583*[mH2O+9（mH-mCl/35.5）]

=1157.1-583/100*[17.24+9（0.6-0.84/35.5）]

=1020.5（kcal/kg）

2.14

解：

由表得各元素的质量分数为：

碳52.60％，氢6.82％，氧43.26％，氮1.02％，硫0.19％，灰分含量为6.55％。

所以垃圾中有机组分的化学表达式为C738.2H1148.6O71.9N12.3S

3.4

解：

拖拽系统每次的时间为

Thcs=Phcs+S+h=tpc+tuc+tdbc+S+a+bx=0.1+0.1+0.1+0.1+0.004+0.0125*6=0.424（h/次）

每天清运的容器数量是10个，则每天往返次数为10次，

Nd=[H*（1-W）-（t1+t2）]/Thcs则

W=1-（Nd*Thcs+t1+t2）/H＝1-（10*0.424+0.33+0.25）/8=0.3975＝39.75％＞15％

所以官员是正确的。

3.5

解：

（1）垃圾车每个往返的行驶时间为h,

h=a+bx=0.022+0.01375*（24*2）=0.682（h）

（2）能收集的废物收集点的数量

Np＝V*r/（cfn）=27*2/（0.154*0.7*2）=250（个）又Np=60*Phcs*n/tp

所以Phcs=Np*tp/（60*n）=250*0.6/（60*2）=1.25（h/次）

又每周垃圾车的往返次数为

Nd=Vd/（V*r）=460/（27*2）=8.52（次/周）

所以两个工人需要的工作量为

2.0工人*[8.52次/周*1.25h/次+9次/周*（0h/次+0.682h/次）]/8h/天=4.2工日/周

3.6

3.7（课本77页）

解：

设Xij为从转运站Ti运到处置场Di的废物量

（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+X14=400

X21+X22+X23+X24=300

X31+X32+X33+X34=200

X41+X42+X43+X44=200

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

X12+X22+X32+X42≤600

X13+X23+X33+X43≤600

（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

=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

（可用单纯形法来求解）

3.12（课本75，76页）

解：

设需卸料台数量为A，压缩设备数量为B，牵引车总数量为C，半托挂车数量为D,

因为0.85*（1+2％）2015-2005=1.036kg/（人*天）＞1.0kg/（人*天）

所以2015年人均日产垃圾量为yn=1.0kg/（人*天）.t1t1

到2015年该垃圾转运站每天的工作量为

E=k1Yn/365=k1*yn*Pn/1000=1.3*1.0*520000/1000=676（t/a）

设F为卸料台1天接受的清运车数，t1为转运站1天的工作时间，t2为1辆清运车的卸料时间，kt为清运车到达的时间误差系数，W为清运车的载重量，则

F=t1/（t2*kt）A=E/（W*F）B=A

设t3为大载重量运输车往返时间，t4为半拖挂车的装料时间，n为1辆半拖挂车装料的清运垃圾车数量，C1为牵引车数量，则

C1=t3/t4t4=t2*n*ktC=C1*AD=（C1+1）*A

4.2

解：

已知Vm=5m3,Ww/Wm=36%,Wm=2.1t,Vs=3.5m3

则ρd=Ws/Vm=2.1*（1-36%）/5=0.2688（t/m3）

ρw=Ww/Vm=2.1/5=0.42（t/m3）

e=Vv/Vs=（5-3.5）/3.5=0.43

ε=Vv/Vm=（5-3.5）/5=0.3

4.3

解：

已知R（%）=（Vm-Vf）/Vm*100r=Vf/Vmn=Vm/Vf

所以r*n=1Vf=Vm*r

所以R（%）=（Vm-Vm*r）/Vm*100=Vm（1-r）/Vm=1-r=1-1/n

所以n=1/（1-R）把R=85%,90%,95%代入得

n=1/（1-0.85）=6.67n=1/（1-0.9）=10n=1/（1-0.95）=20

4.5

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D1=8in，d1=2in

可得c=21.6（kw*h/t）

所以E2=c*㏑（D2/d2）=21.6*㏑（10/2）=34.8（kw*h/t）

4.8

解：

由已知得x=80t/h*8%=6.4t/h；则y=80t/h-x=73.6t/h

所以x1=6t/h；y1=8t/h-x1=2t/h

所以Rx1=x1/x=6/6.4=93.75%

Px1=x1/（x1+y1）=6/8=75%

E=（x1/x-y1/y）*100%=（6/6.4-2/73.6）*100%=91.03%

4.9解：

5.2

污泥中水分布机构特征：

1）表面吸附水：

是在污泥颗粒表面附着的水分，起附着力较强，常在胶体状颗粒，生物污泥等固体表面上出现

2）间隙水：

大小污泥颗粒间隙中的游离水，占污泥中总含水量的65%~85%，可通过重力沉淀（浓缩压密）而分离；

3）毛细结合水：

是在高度密集的细小污泥颗粒周围的水，由毛细管现象而形成的，占污泥中总含水量的15%~25%，可通过施加离心力、负压力等外力，破坏毛细管表面张力和凝聚力的作用力而分离；

4）内部结合水：

是指包含在污泥中微生物细胞体内的水分，可通过好氧菌或厌氧菌的作用进行生物分解或其它物理化学措施去除。

5.6（课本115页）

污泥脱水的目的是进一步减少污泥的体积，便于后续处理、处置和利用。

评价脱水性能的指标：

1）污泥比阻2）毛细吸水时间

衡量污泥机械脱水效果指标：

主要是脱水泥饼的含水率、脱水过程的固体回收率

6.2

区别：

化学稳定化是通过化学反应使有毒物质变成不溶性化合物，使之在稳定的晶格内固定不动；

物理稳定化是将污泥或半固体物质与一种疏松物料（如粉煤灰）混合生成一种粗颗粒，有土壤状坚实度的固体，这种固体可以用运输机械送至处置场。

联系：

化学稳定化和物理稳定化技术都是将有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的物质的过程。

6.4

解：

已知X/M=K（Cf）1/n①

X=（Ci-Cf）*V②

由实验数据任取两组代人式①，②中，取V=0.1L,Ci=600mg/L

求得n=4,K=43则X/M=43（Cf）1/4③

将V=10000L/d,Ci=600mg/L,Cf=10mg/L代人式②，③中，

求得M=77158g=77.158kg

6.5

（1）铬酸（Cr6+）在化学上可被还原成毒性较低的三价铬（Cr3+）状态。

其还原剂包括：

二氧化硫、亚硫酸盐类、酸式亚硫酸盐类、亚铁盐类等。

典型的还原过程如下：

2Na2CrO4+6FeSO4+8H2SO4→Cr2（SO4）3+3Fe2（SO4）3+2Na2SO4+8H2O

此反应在pH值为2.5—3.0之间进行，然后可溶性络（Cr3+）一般按下式通过碱性沉淀法除去：

Cr2（SO4）3+3Ca（OH）2→2Cr（OH）3+3CaSO4Cr6+经化学还原后再进行碱性沉淀会产生大量残渣。

（2）砷渣是一种毒性较大的物质，对此进行处理时，可以采用氧化法把三价砷氧化为五价砷，然后利用沉淀方法使其解毒，也可结合固化法对此进行处理，常采用的氧化剂有过氧化氢和MnO2

用H2O2氧化处理砷渣的反应如下：

As（OH）3+H2O→HAsO2-+2H++H2O

AsO（OH）2-+H2O→HAsO2-+H++H2O

用MnO2氧化处理砷渣的反应如下：

H3AsO3+MnO2→HAsO2-+Mn2++H2O

H3AsO3+2MnOOH+2H+→HAsO2-+2Mn2++3H2O

6.9（课本159—160页）

1997年的国标浸出毒性方法只适用于固废的有机和无机污染物的浸出毒性鉴别；2007年的浸出毒性方法适用于固废及其再利用产物以及土壤样品中有机物和无机物浸出毒性的鉴别，可见新的鉴别方法适用范围随着实际需要大大扩大了。

6.11

解：

K=Ce/Cr①Ce=m*50%/M②Cr=m*（1-50%）/4000kg③

由式①②③求得M=1000kg,即至少需要1000kg萃取剂

6.12

解：

单位质量（1kg）饱和砂性土壤的体积为1000/2.0=500cm3=0.5L

其中三氯乙烯质量为500*0.5*50%=125mg

由图中得，砂性土壤空隙水中三氯乙烯浓度为500mg/L即500mg/kg时，

苯基三乙烯黏土中三氯乙烯含量为4.17mg/g（①），四甲胺黏土中三氯乙烯含量为16.67mg/g（②）

所以要稳定125mg三氯乙烯，需苯基三乙烯黏土125/4.17=30（g）（①）；需四甲胺黏土125/16.67=7.5（g）（②）

即为稳定单位质量（1kg）饱和砂性土壤中全部的三氯乙烯需要需苯基三乙烯黏土30g；需四甲胺黏土7.5g。

7.4（课本179页）

一个较为完整的堆肥处理过程基本包括下述单元：

前处理单元、主发酵单元、后发酵单元、后处理单元及恶臭控制单元等。

各个处理单元的特点主要有：

（1）前处理单元主要堆肥原料的性质和特点决定了在该单元用到破碎、分选、筛分和磁选等技术来去除粗大垃圾和不能堆肥的物质，回收金属等废品，并可使堆肥原料和含水率达到一定程度的均匀化。

（2）主发酵单元也称一次发酵单元，一般在露天或是发酵装置内进行，通过机械翻堆或强制通风向堆料层或发酵装置内的物料供给氧气。

通常，在严格控制通风量的情况下，将堆温升高至开始降低为止的阶段作为主发酵阶段。

主发酵时间约为4—12天。

（3）后发酵单元也称二次发酵单元，堆肥半成品被送至此，在该阶段将此前尚未分解的易分解和较难分解的有机物如木质纤维素等进一步分解，使之变为比较稳定的有机物，从而得到完全腐熟的堆肥产品。

后发酵时间长短，决定于堆肥的施用情况，一般在20—30天。

（4）后处理单元当堆肥的物料是以生活垃圾为主时，在其前处理单元没有除掉的塑料、玻璃、金属、砖土等会依然存在，还需经过分选、在破碎过程等后处理单元以除去上述杂物。

（5）恶臭控制单元堆肥物料在厌氧发酵时会产生以H2S、硫醇、NH3、有机胺等为主的臭气物质，因此必须采取措施对堆肥排气进行集中收集和处理。

其方法主要有：

采用化学除臭剂除臭、碱性水溶液过滤；排气集中后用生物塔滤处理，也可利用腐熟堆肥或利用腐熟堆肥制成的堆肥过滤器装置进行过滤处理；必要时，可采用活性炭和沸石等吸附剂进行吸附；有条件时，把收集的堆肥排气作为焚烧炉或工业锅炉的助燃空气，利用炉内高温，通过热处理的方法彻底破坏臭味物质。

7.5（课本181页）

参考国家标准分析该堆肥产品的特点有：

pH偏低、含水量较低、COD较高、总氮量较多、C/N比较低、总磷量较高。

7.8

解：

（1）反应前后有机物物质的量

反应前：

（2*1000*0.5）/（30*12+50*1+25*16）=1.23（mol）

反应后：

（2*1000*0.5*0.4）/（12*12+20*1+10*16）=1.23（mol）

（2）确定好氧反应前后有机物的物质的量之比n=1.23/1.23=1.0

（3）CaHbOcNd+（ny+2s+r-c）/2O2→nCwHxOyNz+...

则有机废物（C30H50O25）a=30,b=50,c=25,d=0

残留有机物（C12H20O10）w=12,x=20,y=10,z=0

r=0.5[b-nx-3（d-nx）]=15,s=a-nw=18

所以化学方程式中O2的系数为（ny+2s+r-c）/2=18，

需氧量=18*1.23*32=708（kg）实际需氧量=2*708/（21%*1.2）=5619（m3）

所以每天的实际供气量分别是

第1天：

5619*20%=1123.8（m3）第2天：

5619*35%=1966.7（m3）第3天：

5619*25%=1404.8（m3）第4天：

5619*15%=842.9（m3）第5天：

5619*5%=281（m3）

7.9

解：

根据物料平衡，有

湿物料平衡式

①

干物料平衡式

②

将式①代入式②得

③

④

⑤

令

回流产物湿重/垃圾原料湿重，称为回流比。

即

⑥

⑦

⑧

如令

回流产物的干重/垃圾原料干重，则式（6-50）两边同除以ScXc，得

⑨

⑩

9.1（课本213页）

一，固体废物热处理技术定义：

在设备中以高温分解和深度氧化为主要手段，通过改变废物的化学、物理或生物特性和组成来处理固体废物的过程。

二，特点：

（1）热处理技术的优点减容效果好；消毒彻底；减轻或消除后续处置过程对环境的影响；回收资源和能量。

（2）热处理技术的缺点投资和运行费用高；操作运行复杂，运行稳定性难以控制；二次污染和公众反应。

三，技术种类：

（1）焚烧

（2）热解（3）熔融（4）干化（5）湿式氧化（6）烧结（7）其他方法，如蒸馏、蒸发、熔盐反应炉、等离子体电弧分解、微波分解等。

9.2

含挥发分很高的固体废物适合于机械炉床式焚烧炉进行处理。

若采用炉排炉进行焚烧处理，需对这些废物采取的预处理方法有：

将其制成小颗粒或粉状或泥浆状。

9.3（课本228页）

在焚烧过程中，控制废物在炉排上的停留时间的目的是使固废的可燃分尤其挥发组分的充分完全燃烧；控制烟气在二燃室的停留时间的目的是使烟气中的未燃尽组分和悬浮颗粒进行充分燃烧。

所以二者的目的是不完全一样的。

9.4

过剩空气系数m=0.21/[0.21-（O2）]=0.21/（0.21-11.5%）=2.21

设实际空气量为Va，理论空气量为Vb，则过剩空气量为Va-Vb，又Va=mVb①

因为一般情况下，过剩空气量应控制在理论空气量的1.7—2.5倍，

即（Va-Vb）/Vb=1.7—2.5②

把①代入②得（mVb-Vb）/Vb=1.21＜1.7—2.5

所以不能满足一般的垃圾焚烧对氧气的要求。

9.5

解：

1t沼气中含可燃性成分C=1000*54%*12/16+1000*1.5%*12/18=411.43（kg）

H=1000*54%*4/16+1000*1.5%*2/2=150（kg）O=1000*1.5%*16/28=85.71（kg）

（1）所以，理论需氧量Vo=32/12*C+8H-O=2211.44（kg）

理论需空气量Va=1/0.23*Vo=9615（kg）

实际需空气量Va’=m*Va=2019（kg）

实际需氧量Vo’=Va’*23%=4644（kg）

（2）沼气中各生成组分的体积VCO2=22.4*（C/12+1000*43%/44）=987（m3）

VH2O=22.4*（H/2+W/18）=22.4*（150/2+0/18）=1680（m3）

理论需氧量体积为22.4*（C/12+H/4-O/32）=69.11（m3）

理论需空气量体积为69.11/21%=329（m3）

所以VO2=0.21*（m-1）*329=76（m3）

所以干烟气量Vd=VCO2+VO2=1063（m3）

总烟气量V=VCO2+VO2+VH2O=2743（m3）

9.6（课本240页）

垃圾焚烧场中氮氧化物形成的反应方程式如下：

O+N2→NO+NN+O2→NO+O

由图9—20可知，污泥中氮的含量分别为0.7％和2.2％时采用焚烧技术进行处理，这两种原料生成的燃料型NOx的量分别为7.5％和14％。

为减少污泥焚烧排放的燃料型NOx，可采用燃烧控制法、湿式法、选择性非催化还原法、选择性催化还原法等措施。

9.19

固体废物焚烧飞灰属于危险废物，在产生后处置前需进行固化/稳定化处理。

飞灰不能和底灰混合后降低重金属的浸出毒性而达到安全填埋的入场控制标准，因为底灰中可能含有重金属等毒性物质，飞灰的重金属含量也较高，它们相互混合后很难降低重金属的浸出毒性达标，所以底灰必须经相应的预处理达标后才能进行填埋处置；飞灰在产生后处置前也需进行固化/稳定化处理。

9.20

集中焚烧灰渣利用的技术途径：

炉渣→湿式法（将炉渣直接送入装有水的炉渣冷却装置中进行降温）→炉渣贮坑

炉渣→半湿式法→炉渣贮坑

飞灰→贮灰斗→固体装置

9.21（课本219页）

焚烧处理厨余垃圾含量较高的生活垃圾时，因