固体废物处理作业

1、1.1 1955 年颁布的固废法中对“固体废物”的定义为：指在生产建设、日常生活和其他 活动中产生的污染环境的固态、半固态物质。 2005 年修订后，固废法对“固体废物”的 定义调整为： 是指在生产、 生活和其他活动中产生的丧失原有理由价值或者虽未丧失留有价 值但被抛弃或者放弃的固态、 半固态和置于容器中的气态的物品、 物质以及法律、 行政法规 规定纳入固体废物管理的物品、物质。请分析 1995 及 2005 年固体法中固体废物定义 的区别及联系，请从我国对固体废物法律定义的变化上分析国家对固体废物管理政策的变 化？ 答：（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

2、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）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。（3）范围方面的差异。 2005 年的定义增加了 “以及法律、 行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。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废物，它也可以成为资源。 （2）国家对固体废物的管理也将随着社

3、会经济的发展以及法律法规的完善而不断发展和完善。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？ 答：“三化”管理原则和全过程管理原则并不矛盾。 原因如下： 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。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

4、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。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？（5 分）答：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）

5、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。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。解：(1 )人口预测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

6、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)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式中 Wn=1.1 kg/(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 N,则：Nn=Pn Wn 365/1000式中Nn为20

7、062015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20062015年每年的垃圾产率；n= 2006 2015。(3 )预测结果分别用式、求得 20062015年的 Wn、Nn、Pn，如下表:n (年)Nn (kg/d 人)Wn (万人)Pn(t/d)Pn(t/a)20061.019220.384207.7575828.7520071.038820.776215.8278774.320081.058721.176224.1981829.3520091.07921.584232.8985004.8520101.10222428833020111.12122.422

8、251.3591742.7520121.14222.854260.9995261.3520131.16423.396272.3399400.4520141.18623.742281.58102776.720151.20924.2292.58106791.72.3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,请你分析 这些污泥按照危险废物处理还是按照一股废物进行处理。答：根据危险废物鉴别标准一一浸岀毒性鉴别(GB 5085.3 2007)的规定，重金属 Cd的浸岀浓度限值为1mg/L，该电镀企业产生的污泥 Cd的浸出浓度为 0.15 mg/L，小于1mg/

9、L。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，则应当再分析浸岀液中铜、 锌、铅、总铬、六价铬、 镍等物质的浓度，然后再根据浸岀结果来确定是否属于危险废物。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 60 o C;浓硫酸。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)其他水池、销售及使用过程中产生的含有机卤化物废物。(2) 表面附上氢氧化钠的干的滤饼是危险

10、废物，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600 C,具有易燃性；(4) 浓硫酸是危险废物，因为它具有强腐蚀性。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？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。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

11、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。2.10某城市垃圾的化学组成为C60.0H25.4O37.5N7.8s5.6CI，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。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=1-45.6%-14.3%=0.401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,则每kg垃圾中各元素组分含量为：C含量=0.401 ?720/1669.3=0.173kg

12、/kg，碳(设全部为有机碳)；H 含量=0.401?25.4/1669.3=0.0061kg/kg ；O 含量=0.401?600/1669.3=0.144kg/kg ；N 含量=0.401?109.2/1669.3=0.026kg/kg ；S含量=0.401 ?179.2/1669.3=0.043kg/kg ；Cl 含量=0.401 ?35.5/1669.3=0.0085kg/kg ；(2)求Hh、Hl废物的高位热值Hh：HH=7831mc1+35932(mH-m8-m c/35.5)+2212m s-3546mc2+1187mcr578m N-620m ci=7831 ?0.173+359

13、32(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)HL=HH-583?mH2O+9(mH-mc/35.5)=1157.1-583?0.173+9(0.006-0.0085/35.5) =1020.5(kcal/kg)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、0、N、S)有机物种 类组分/kgCHONS灰分厨余1.300.171.020.070.010.14办公纸13.921.9214.0

14、80.100.061.92包装板纸2.510.342.540.020.010.28塑料4.140.501.57一一0.69织物0.990.120.560.08一0.05橡胶0.390.050.01一0.05皮革制品0.240.030.050.04一0.04庭院废物3.110.392.470.220.020.29水0.790.100.68一一0.02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，则各各组分质量分数为：C 质量分数=27.39/58.1=0.471kg/kgH 质量分数=3.62/58.1=0.0623O 质量分数

15、=22.97/58.1=0.395N 质量分数=0.54/58.1=0.0093S质量分数=0.1/58.仁0.0017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=0.0393H 摩尔分数比=0.0623/1=0.0623O 摩尔分数比=0.395/16=0.0247N 摩尔分数比=0.0093/14=0.00066S摩尔分数比=0.0017/16=0.000106以最小中S摩尔分数比为1，则其他元素为：C 摩尔分数比=0.0393/0.000106=307.7H 摩尔

16、分数比=0.0623/0.000106=587.7O 摩尔分数比=0.0247/0.000106=233N 摩尔分数比=0.00066/0.000106=6.2S 摩尔分数比=0.000106/0.000106=1(3) 确定分子式所以垃圾中有机组分的化学表达式为C307.7H587.7O233N6.2S3.4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

17、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11 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。解：拖拽系统每次的时间为Thcs=Phcs+S+h=t)c+t uC+tdbc +S+a+bx=0.1+0.1+0.1+0.1+0.004+0.0125? 16=0.604(h/ 次)每天清运的容器数量是10

18、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?0.604+0.33+0.25) /8 =17.25 %> 15%所以官员是正确的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27 m3,配备工人两名。是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

19、系数为2 ；每天工作时间按8h考虑。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)取整数Np=250个求集装时间 Pscs Np =60 Pscs n/ tp ;所以 PscS=Np tp/ (60 n) =250 1.92/(60?2)=4(h/次)(3) 每周需要进行的行程数NwTp=460/ ( 0.154?2)=1494 个Nw="F/Np= (1494 X 1/250 )次 /周=5.97 次/周，取整数为 6 次/周(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.

20、022+0.01375?(24?2)=0.682(h)Dw= n Nw FScs+ tw (S+a+bX / (1-3)HDw= n Nw Pscs+ tw (S+h) / (1-3 ) H=2 5.97 X 4+6 X (0.10+0.682)/(1-0.15) X 8=8.4d/ 周每人每周工作日：Dw/n=(8.4/2)d/(周人)=4.2d/(周人)3.6市政府拟在某处新建一高级住宅区，该区有800套别墅。假定每天往处置场运送垃圾2趟或3趟，请你为该住宅区设计垃圾收运系统(两种不同系统进行比较)。垃圾产生量0.025m 3/(户*d);每个收集点设置垃圾箱 2个；75%为路边集中收集，

21、25%为户 后分散收集；收集频率 1次/周；垃圾收集车为后箱压缩车，压缩系数为2.5;每天按工作8h计；每车配备工人2名；居民点到最近处置场的往返距离为36km ;速度常数a和b分别为0.08h和0.0156h/km ;处置场停留时间为 0.083h。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。项目DiWt/(t/d )D1D2D3TiT18.33.37.8400T210.810.86.8300T310.83.84.8200T45.8

22、8.89.8200Bi(t/d)500600600600解：设Xj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=400X21+X22+X23+X24=300X31+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 W500X12+X22+X32+X42W 600X13+X23+X33+X43W 600（2）目标函数使总费用最小，即：f（X）=X11?C11+X12?C12+X

23、13?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?9.83.12 某城市 2005 年人口规模 35 万，人口发展预测到 2015 年为 52 万，该城市 2005 年的 人均日产垃圾量为 0.85kg/（ 人*天），根据国内同类城市的经验，人均日产垃圾增长率为2%，并且当人均垃圾日

24、产量达到 1.0 kg/（ 人 *天）时将保持不变。现拟在该城市建设一座转运站转 运所有的垃圾， 假设该转运站采用挤压设备、 高低货位方式装卸料、机动车辆运输，转运站 的作业过程为： 垃圾车在货位上卸料台卸料， 倾入低货位上的压缩机漏斗内， 然后将垃圾压 入半脱挂车（集装箱）内，满载后由牵引车拖运，另一个半拖挂车（集装箱）装料。请根据 该工艺与服务区的垃圾量， 计算应建多少高低货位卸料台和配套相应的压缩机数量， 需合理 使用多少牵引车和半拖挂车 （集装箱）。该转运站建成后应能满足该城市 2015 年发展的需要。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

25、为 0.85?（ 1+2%）-=1.036kg/（人？天） 1.0 kg/（人？天）所以2015年人均日产垃圾量为 yn =1.0 kg/（人?天）.t1 t1到 2015 年该垃圾转运站每天的工作量为E=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t 3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

26、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）?A6.2 化学稳定化技术和物理稳定化技术之间的区别和联系是什么？ 答：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。物理稳定化技术主要有水泥固化法、石灰固化法、塑性固化法、熔融 固化法等等其主要机理是废物和凝结剂间的化学键合力、凝结剂对废物的物理包容及凝结剂水合产物对废 物的吸附作用；化学稳定化技术主要包括基于

27、pH 值控制原理的化学稳定技术、基于氧化 /还原电势控制原 理的化学稳定化技术、基于沉淀原理的化学稳定化技术、基于吸附原理的化学稳定化技术以及基于离子交 换原理的化学稳定化技术等等。 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常用的是Freundlich等温线，其经验模型为：X/M=K(Cf)"n 其中，X为被吸附的污染物质量，mg, X=( C-G)*V ； V为溶液的体积，L; M为活性炭的质量，mg ； Ci为污染物在溶 液中的初始浓度，mg/L ； Cf为污染物在溶液中的最终浓度，mg/L ； K， n为经验常数，需在实

28、验室测定。用100mL浓度为600mg/L的二甲苯溶液，取不同量的活性炭放置其中，振荡 48h，将样品过滤后测定二甲苯溶液的浓度。分析结果如下表。假定采用活性炭吸附技术处理二甲苯废水，废水流量为10000L/d，二甲苯浓度为600mg/L，要求处理出水浓度为 10mg/L， 计算活性炭的日用量。M/gCf(mg/L)M/gCf(mg/L)0.6250.23100.4990.055100.3212解：已知 X/M=K(Cf)1/nX=( Ci -Cf)*V由实验数据任取两组代人式，中，取 V=0.1L, C=600mg/L求得 n=4, K=43 则 X/M=43(Cf)1/4将 V=10000

29、L/d, Ci=600mg/L, Cf=10mg/L 代人式，中，求得 M=77158g=77.158kg6.5请说明用氧化还原解毒原理对铬渣和砷渣分别进行化学稳定化的技术过程、所用试剂及涉及的化学反应等。答:某些金属元素的不同价态的离子具有不同的毒性，因此为了使某些重金属离子更易沉淀且毒性最小，常常需要将其还原或氧化为最有利的价态。(1)铬酸(Cr6+)在化学上可被还原成毒性较低的三价铬(Cr3+)状态。多种化学品均能作为有效的还原剂，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 + 6FeSQ+ 8H2SQ4 Cr2(SQ4) 3 + 3Fe

30、2(SQ4) 3 + 2Na2 SQ4 +8 H2Q此反应在 pH 值为 2.5 3.0 之间进行，然后可溶性铬(C产)一般按下式通过碱性沉淀法除去：Cr2(SQ4) 3 + 3Ca(QHb 2Cr(QH)3 + 3CaSQ4，Cr6+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MnQ2用H2Q2氧化处理砷渣的反应如下：As(QH)3 + HQ HAs&- + 2H+ + H2Q2-+AsQ(QH)2- + HbQ HAsQ +