广工固体废物处理与处置课程设计

固体废物处理与处置 A 课程设计指导书学院、部 环境科学与工程学院系、所 环境工程授课教师 宁寻安 谢武明 课程名称 固体废物处理与处置 A 课程设计课程学时 2 周 教材名称 城市生活垃圾卫生填埋技术规范等 2015 年 10 月 28 日一、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、课程设计组织形式课程设计是学生按学校教学计划所规定的课程学习结束后的实践性教学环节，因此“固体废物的处理与处置 A 课程设计”安排在“固体废物的处理与处置 A”课程讲授之后进行。具体的形式是教师给学生下达课程设计任务书，在专门的课程设计教室让学生独立完成，教师指导答疑，检查学生的进度与完成情况。本课程设计要求设计一个固体废物处理系统（城市垃圾收集线路设计、城市生活垃圾综合分选处理系统设计、有机垃圾产沼工艺的设计） ，50 位学生分成 10 组，每组 5 人不等，在设计中做到工作各有重点，每一学生设计的内容不同但相互关联，通过同组分工协作，提高学生的组织、协调能力，并了解所涉及的固体废物处理与处置各个环节的具体内容，进一步丰富知识体系，提高整体设计能力，并且要求学生撰写出规范的设计说明书。三、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 设计说明书编写四、课程设计要点“废物的处置与处理”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；五、课程设计进度安排1）设计动员，布置任务，提出要求，答疑。 时间 0.5 天；2）文献查阅，了解、学习城市垃圾收集设计的方法，时间 1.5 天；3）进行设计计算，时间 4 天；4）绘制图纸，时间 4 天；5）编写设计说明书（含计算） ，时间 2 天；6）评议，时间 1 天。课程设计总时间 14 天。六、主要技术的案例分析6.1 城市垃圾收集线路设计 6.1.1 城市垃圾收集线路设计任务书（1）设计资料某城市所在地-中兴城镇，2004 年末城市建成区人口 202468 人。根据该城市总体规划，人口自然增长率为 10.2，机械增长率 15.1。现状城市用地20km2。目前有垃圾车 21 辆，人力车 72 辆。城市共设置垃圾收集点 87 个，街道上设置果皮箱 198 个。规划面积 35km2。该城市环卫现状地形图（比例为 1：10000） ，城市规划设计图（比例为1：5000） ，能源资料各一份（略） 。（2）设计工程规模、期限及要求 工程设计年限：15 年； 垃圾收集设计总量； 垃圾收集布置、方案及线路设计。（3）设计成果 设计说明书（含计算）一册，字数不少于 5000 字； 城市垃圾收集总平面图 1 张或城市垃圾收集线路设计图 1 张或城市垃圾中转站平面布置图 1 张等。6.1.2 城市垃圾收集线路设计的设计说明书主要内容（正文的部分摘要）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该城市现状城市用地 20km2，2004 年人口 202468 人。根据城市总体规划（远期 2020 年）城市规划用地 35km2，总人口 309625 人。本工程按 2020 年总人口 309625 人设计，服务面积 35km2。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 0.91.2kg/人.d 左右，垃圾密度一般为 0.40.6t/m 3。 根据该城市环卫站统计数据表明，城区 2004 年清运垃圾量共计 7.39 万 t，现状城区垃圾产生量平均为 202.47 td，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 2004 年的 1.000 kg人d 上升到 2007 年的 1.030 kg人d，之后再下降到 2020 年的 0.962 kg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 6-1-1 某城市垃圾产量预测表年 份 人 口（ 单 位 ： 人 ）人均垃圾产量（kg/人d）日产量(t/d)年产量(t/a)累计（万/t）2004 207591 1.000 207.59 75770 7.582005 212844 1.010 214.97 78464 15.422006 218229 1.020 222.59 81245 23.552007 223751 1.030 230.46 84118 31.962008 229412 1.022 234.46 85578 40.522009 235217 1.014 238.51 87056 49.222010 241168 1.006 242.62 88556 58.082011 247270 1.000 247.27 90254 67.102012 253526 0.995 252.26 92075 73.312013 259941 0.990 257.34 93929 85.702014 266518 0.985 262.52 95820 95.292015 273261 0.980 267.80 97747 105.062016 280175 0.976 273.45 99809 115.042017 287564 0.972 279.22 101915 125.232018 294532 0.968 285.11 104065 135.642019 301984 0.965 271.41 106365 146.282020 309625 0.962 297.86 108719 157.155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 207.59t/d，近期 2010 年为 242.62 t/d，远期 2020 年为 297.86 t/d，规划期内平均产生量为 275t/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（20052020）内垃圾总量为 157.15 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： 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； 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； 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 6-1-1 某城市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6-1-2 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 6-1-2 某城市垃圾收运系统简图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 45 辆，现有的人力车 72 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 12 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 1700 m2，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： 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。 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。 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 6-1-4 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