固体废物公式汇总（word03版）

目录 41 概述 42.1 生活垃圾产生量及预测 42.2 工业固体废物产生量预测 52 第2章 固体废物特性、分析与采样 52.1 含水率（moisture）——（第二册14页） 52.2 热值计算——（第二册17页） 52.1.1 Dulong 公式——最普遍、简单，但误差过大。 52.1.2 Wilson公式——工业界算高位热值或低位热值（kcal/kg） 62.3 热灼减量——（第二册17页） 72.4 采样的代表性——（第二册18页） 72.3.1 算术平均值 72.3.2 偏差 72.3.3 平均偏差 72.3.4 平均偏差绝对值 72.3.5 标准偏差 72.3.6 差异 72.3.7 平均值之信赖界限 72.5 系统随机采样 83 固体废物收集、运输和中转 83.1 拖曳容器收集系统——（第二册34页） 83.1.1 拖曳容器系统运输一次废物所需总时间Thcs 83.1.2 运输时间h 93.1.3 往返收集时间Phcs 103.1.4 每天往返次数Nd 103.2 固定容器收集系统——（第二册36页） 103.2.1 机械装卸垃圾的垃圾车（第二册36页） 123.2.2 人工装卸垃圾的垃圾车（第二册39页） 133.3 贮存设备与清运次数——（第二册43页） 143.4 收集车辆配备——（第二册45页） 143.5 水路中转站岸线长度——（第二册48页） 143.6 转运站工艺设计——（第二册50页） 143.6.1 垃圾转运量 153.6.2 卸料平台数量（A） 163.6.3 压缩设备数量（B） 163.6.4 牵引车数量（C） 163.6.5 半拖挂车数量（D） 174 固体废物的压实、破碎与分选 174.1 压实程度度量——（第二册58页） 174.1.1 总体积 174.1.2 总重量 174.1.3 湿密度 174.1.4 干密度 174.1.5 空隙比 174.1.6 空隙率 174.1.7 压缩比 174.1.8 压缩倍数 174.2 固体废物破碎——（第二册页） 174.2.1 破碎比 184.2.2 破碎段 184.2.3 生产率Q和电机功率N 194.2.4 破碎设备的动力消耗E 194.3 分选——（第二册页） 194.3.1 分选回收率R 204.3.2 纯度P 204.3.3 综合效率E 235 固体废物固化/稳定化处理技术 235.1 固化/稳定化质量鉴别指标——（第二册85页） 235.1.1 浸出率 235.1.2 体积变化因数CR 256 固体废物生物处理技术 256.1 好氧生物转化反应方程式——（第二册109页） 256.2 厌氧生物转化反应方程式——（第二册113页） 256.3 城市垃圾产生量 256.4 好氧堆肥C/N 256.5 好氧堆肥通风量 256.6 厌氧发酵产气量 266.7 沼气理论计算 277 固体废物热处理 277.1 焚毁去除率DRE——（第二册146页） 277.2 燃烧效率CE——（第二册146页） 277.3 热灼减率P——（第二册147页） 277.4 停留时间T——（第二册148页） 277.3.1 公式 277.3.2 例题 287.5 焚烧烟气量——（第二册148页） 287.5.1 理论需氧量 287.5.2 理论空气量 287.5.3 实际空气量 287.5.4 烟气量 287.5.5 过剩空气系数m 287.6 焚烧烟气温度 297.7 焚烧热量衡算 308.2.1 例题 307.8 燃烧室容积热负荷 307.9 低灰燃尽指数（ABI）——（第二册178页） 318 固体废物填埋处理技术 318.1 垃圾卫生填埋场年填埋容积——（第二册216页） 318.1.1 公式 318.1.2 例题 318.2 填埋场总容量——（第二册216页） 318.2.2 公式 318.2.3 例题 328.3 填埋场规模——以填埋场总面积为准——（第二册216页） 328.4 地表排洪系统计算——（第二册224页） 328.4.1 截洪沟流量 328.5 地下水排水管间距——（第二册229页） 328.6 填埋气体产生量——（第二册233页） 338.7 渗滤液产生量——（第二册242页） 338.8 渗滤液渗漏量——（第二册250页） 1 概述 2.1 生活垃圾产生量及预测 MSW产生量估算通式： 式中：Yn——第n年城市生活垃圾产生量(t/年)； yn——第n年城市生活垃圾的产率或产出系数(kg/人·日)； Pn——第n年城市人口数（人）。 2.2 工业固体废物产生量预测 式中：Pt——固体废物产生量（t或万t）； Pr——固体废物的产率（t/万元或t/万t）； M——产品的产值或产量（万元或万t）。 2 第2章 固体废物特性、分析与采样 2.1 含水率（moisture）——（第二册14页） 含水率是将样品在105±5℃下烘2小时所散失的量。 即： 式中：W—— 垃圾含水率（%）； P0——垃圾湿重（kg）； P1——垃圾干重（kg）。 【例题】含水率85％的污泥饼经半干化处理后含水率达70％，体积减少为原来的多少？ (A)2/1 (B)1/3 (C)1/4 (D) 1/5 标准答案: (A) 2.2 热值计算——（第二册17页） 低位热值（LHV或Q L）=高位热值（HHV或Q H）-水分凝结热 2.1.1 Dulong 公式——最普遍、简单，但误差过大。 其中：C、H、O、S——废物中的元素组成，kg/kg（或质量百分数%）； W——废物中含水量，kg/kg（或质量百分数%）。 （kcal/kg） （kcal/kg） 2.1.2 Wilson公式——工业界算高位热值或低位热值（kcal/kg） (kcal/kg) 其中：、——分别为H、O、S、N各个元素的重量分率，kg/kg（或质量百分数%）； 、——分别为有机碳及无机碳的重量分率，kg/kg（或质量百分数%），此式误差在5%。 考虑氯的含量则上式变成： 其中：、、——H、O、S、N、Cl各个元素的重量分率，kg/kg（或质量百分数%）； 、——分别为有机碳及无机碳的重量分率，此式误差在5%。 其中：——低位热值，kcal/kg; 、、——分别为水分、氢和氯的重量分率，kg/kg（或质量百分数%）。 【例题】低位热值和高位热值的计算：某城市建设一座日处理1200t的垃圾焚烧厂，垃圾的化学组成(质量百分数)如下：C-20％、H-2％、O-16％、N-1％、S-2％、水分W-59％。试用经验公式计算垃圾的低位热值(kJ/kg)及高位热值(kJ/kg)。 (A)5101kJ/kg、6993kJ/kg (B)1214 kJ/kg、1665 kJ/kg (C)5 101 kJ/kg、8900 kJ/kg (D)1214 kJ/kg、8900 kJ/kg 标准答案：(A) 2.3 热灼减量——（第二册17页） 测定方法：将灰渣样品置于800℃25℃高温下加热3h，称其前后重量，并根据下式计算。 2.4 采样的代表性——（第二册18页） 2.3.1 算术平均值 2.3.2 偏差 2.3.3 平均偏差 2.3.4 平均偏差绝对值 2.3.5 标准偏差 2.3.6 差异 2.3.7 平均值之信赖界限 2.5 系统随机采样 3 固体废物收集、运输和中转 3.1 拖曳容器收集系统——（第二册34页） 3.1.1 拖曳容器系统运输一次废物所需总时间Thcs 在拖曳容器系统中，运输一次废物所需总时间： 式中：——拖曳容器系统一次废物所需总时间，h/次； Phcs——装载时间（收集时间），h/次； S——在处置场停留时间，h/次； h——拖曳时间（运输时间），h/次； ω——非生产性时间因子（%）。 3.1.2 运输时间h 当收集时间与在处置场的时间相对稳定时，运输时间决定于拖曳速度（车辆速度）和路程的大小（运输距离）。从不同的收集车辆得到的数据，用下式可近似的求得运输时间： 式中：h——运输的时间，h；（每个双程） a——经验速度常数，h； b——经验速度常数，h／km； x——平均往返行驶距离km。 a、b二个数值是由经验取得，称为车辆速度常数，它们的数值与车辆速度极限有关，它们的关系见表。 车辆速度常数数值表 将式代入式，得到每个双程的时间： 【例题】确定时间常数a和b。 【解】①运输时间和往返距离的关系（线形关系） ②运输时间对往返距离作图 往返行驶距离(x)，km ③ 往返行驶时间 h=a+bx=0.080+0.0125*(2*15)=0.455h 3.1.3 往返收集时间Phcs 在拖曳容器系统，每次的往返收集时间按定义为； 式中：Phcs——装载时间（收集时间），h/次； pc——装载废物容器所需时间，（即提起装满垃圾的垃圾桶需要的时间），h； uc——卸空容器所需时间，（即放下空垃圾桶需要的时间），h； dbc——两个容器收集点之间的行驶距离，（即牵引车驶于垃圾桶放置点之间需要的时间，h。 如果在两容器之间的平均时间未知，可利用式估计出时间，容器与容器之间的距离可用往返拖曳路程代替，拖曳常量应该用24 km/h。 3.1.4 每天往返次数Nd 拖曳容器系统每日每辆车的双程旅程次数可由式(2-5)决定。 式中：Nd——每日每辆车的往返次数，次/d； H——个工作日的时间，h/d； W——非生产因子，以百分数表示； ——每天从分派车站驾驶到第一个容器服务区所用时间，h； ——每天从最后一个容器服务区到分派车站作用的时间，h； 其他符号与前面相同。ω数值在0.1－0.25之间变化，一般操作取0.15，在某些情况，特别是长距离，如从调度站出发及回调度站花费时间较长，应从工作日的时间中扣除。但需注意ω值也应作相应的调整。 若已知每周需要出空的垃圾桶的数目，利用式，可以计算出每辆车每周工作日： Dw=tw（Phcs+S+a+bx）/[（1—ω）H] 式中：Dw——每周需要工作日，d； tw——每周双程旅程次数（整数）。 如果一周的旅程次数不知，可以利用下式估计： Nw = Vw / Cf 式中：—一—周的往返次数； ———周废物产生量，m3； C——容器平均尺寸，（加权平均垃圾桶利用因子），m3/次； f——加权平均垃圾桶利用因子。 3.2 固定容器收集系统——（第二册36页） 3.2.1 机械装卸垃圾的垃圾车（第二册36页） （1）固定容器系统往返一次总时间Tscs 一般用压缩面进行自动装卸垃圾，每个双程旅程所需的时间为： 式中：Tscs——固定容器系统往返一次总时间，即每个双程旅程需要的时间，h； Pscs——固定容器系统装载时间（收集时间），每个双程旅程拾取所需时间，h； S——在处置场的停留时间，h； a——经验常数，h； b——经验常数，h/km； x——平均往返行程路程，即每个双程旅程运输距离，km； w——非生产性时间因子。 在拖曳系统中，如果没有其他利用信息，那么从服务区中心到垃圾堆置场的平均往返路程可用在式。 （2）固定容器系统装载时间（收集时间）Pscs 式()与式(1)不同的是拾取所需的时间。对固定容器系统拾取时间由下式得到： 式中：Pscs——固定容器系统装载时间（收集时间），即每个双程旅程拾取所需时间，h； Ct——每趟清运的垃圾容器数，即每个双程旅程出空垃圾桶的数目； uc——收集一个容器中的废物所需时间，即每个垃圾桶出空垃圾所需时间，h； np——每趟清运所能清运的废物收集点数，即每个双程旅程垃圾桶放置点的数目； dbc——两个废物收集点之间平均行驶时间，即车辆驶于垃圾桶放置点之间所花费平均时间，h。 表示垃圾收集车在容器所在地之间往返的次数比容器所在地的数目少一。在拖曳容器系统情况下，如果在容器所在地之间的交通时间未知，那么他可以通过式计算出。 （3）每次收集所能够清空的容器的数目Ct 每次收集所能够清空的容器的数目与与车辆的容积和能达到的压缩率有关。这个数目可利用下列关系式求得： 式中：Ct——每个双程旅程出空的垃圾桶的数目； V——垃圾车的容积，m3； r——垃圾车压缩系数或压缩比； C——废物容器的体积，m3； f——废物容器利用系数，也即加权垃圾桶利用因子。 （4）每天要求的次数Nd 每天要求的次数可用利用求出。 式中：Nd——每天要求的次数，即双程旅程次数，次/d； Vd——每天垃圾产生量，m3/d； v——垃圾车的容积，m3； r——垃圾车压缩系数或压缩比。 （5）每天需要工作的时间 考虑到非生产因子W，每天要求的时间可表示为 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 也可以用下式表示： 每周工作时间： 式中：Dw——每周工作的日数，d/周； Nw——每周双程旅程次数，次/周； t w——N。圆整后的整数； H——工作日的时数，h/d。 其余符号与前面相同。 3.2.2 人工装卸垃圾的垃圾车（第二册39页） 3.2.2.1 每天清运的废物收集点数 如果H表示每天的工作时间而且每天完成的往返次数已知，那么收集操作的有效时间可用式算出。一旦每次的收集时间已知，那么每次可被收集的垃圾点的数量可用下式算出： 式中：Np——每天清运的废物收集点数； ——装载时间（收集时间），h/次； n——工人数量； ——每个废物收集点装载时间（收集时间），人次·min； 60——从小时到分钟的换算系数，60min/h。 3.2.2.2 每个废物收集点装载时间 式中：——每个废物收集点的平均收集时间，人次·min； ——花在两容器处的平均交通时间，h； ——与每容器收集时间有关的常数，min； ——与从住户分散点收集废物所需时间有关的常数，min； ——在每个收集地点出的容器的平均树。 ——分散收集点的百分比例，%。 和下表数据可用来计算每个收集地点的时间，考虑到住宅区收集变化较大，仍建议在有条件的情况下采用地形实测的方法。 表一个工人工作时装载时间与收集点容器数量的关系 每个收集点服务容器数（或者箱数） 每个收集点装载时间（人次·min） 1-2 0.5-0.6 3个以上 0.92 3.2.2.3 收集车尺寸 当每次收集点数目已知，则可根据下式计算收集车尺寸： 式中：——每个收集点收集废物量，m3； ——往返一次清运的废物收集点数； ——垃圾车压缩系数。 3.3 贮存设备与清运次数——（第二册43页） 垃圾的贮存和清运，出受城市垃圾本身的性质和产量的影响外，与贮存设备的容量及清运次数密切相关，其关系式为： 式中：——单位时间内清运次数（通常为一周）； ——单位时间内的城市垃圾排放量； ——可使用的贮存设备最小容量。 3.4 收集车辆配备——（第二册45页） 易自卸车辆数按下式计算： 式中：——易自卸车辆数，台； ——垃圾日平均产生量，t/d； ——日单班收集次数定额，按各省、自治区环卫定额； η——完好率，%； ——收集车辆定吨位，t。 3.5 水路中转站岸线长度——（第二册48页） 式中：——水路转运站岸线计算长度，m； ——转运站垃圾日装卸量，t/d； ——岸线折算系数，m/t，见表4-3-3（第二册48页）； ——附加岸线长度，m，见表4-3-3（第二册48页）。 3.6 转运站工艺设计——（第二册50页） 3.6.1 垃圾转运量Q 式中：——转运站规模，t/d； ——垃圾产量变化系数，按当地实际资料采用，若无资料时，一般可取1.13~1.40； n——服务区域人口数； q——人均垃圾产量，kg/（人·d），按当地实际资料采用，如果无资料时，可采用0.8-1.8kg/（人·d）。 3.6.2 卸料平台数量（A） 该垃圾转运站每天的工作量： 其中：E——每天转运垃圾量，t/d； M——服务区居民人数，人； ——垃圾年产生量，t/（人·a）； k1——垃圾产量变化系数，参考值1.15。 一个卸料台工作量的计算公式： 其中：F——卸料台1d接受清运车辆，辆/d； ——中转站1d的工作时间，min/d； ——一辆清运车的卸料时间，min/辆； kt——清运车到达的时间误差系数。 则所需卸料平台数量为： 其中：清运车装载重量，t/辆。 或者用下式： 其中：E——每天转运垃圾量，t/d； Yn——第n年预测垃圾产生量，t/a； yn——人均垃圾产率，kg/人.d； M——服务区居民人数，人； k1——垃圾产量变化系数，1.3～1.4 F=t1/（t2kt） 式中：F——卸料台1天接受清运车数，辆/d； t1——转运站1天的工作时间，min/d； t2——1辆清运车的卸料时间，min/辆； kt——清运车到达的时间误差系数。 所需卸料台数量为： A=E/(WF) 式中：W——清运车的载重量，t/辆。 3.6.3 压缩设备数量（B） B=A 3.6.4 牵引车数量（C） 为一个卸料台工作的牵引车数量： 式中：C1——牵引车数量； t3 ——大载重量运输车往返的时间； t4——半拖挂车（集装箱）的装料时间。 其中，半拖挂车装料时间的计算公式为： 式中：n——为1辆半拖挂车装料的垃圾车数量； t2——1辆清运车的卸料时间，min/辆。 因此： 该转运站所需的牵引车总数为 3.6.5 半拖挂车数量（D） 半拖挂车是轮流作业，一辆车满载后，另一辆车装料，故半托挂车的数量为： D=（C1+1）A 4 固体废物的压实、破碎与分选 4.1 压实程度度量——（第二册58页） 4.1.1 总体积 4.1.2 总重量 4.1.3 湿密度 4.1.4 干密度 4.1.5 空隙比 4.1.6 空隙率 4.1.7 压缩比 4.1.8 压缩倍数 4.2 固体废物破碎——（第二册页） 4.2.1 破碎比 破碎比是指给料粒度与破碎后产品的粒度之比，用以说明破碎过程的特征及鉴别破碎设备破碎的效率。 破碎比包括极限破碎比和真实破碎比。在工程设计中常选择极限破碎比，根据最大物料直径来选择破碎机给料口的宽度。真是破碎比能够较真实地反映破碎程度，在科研和理论中常被采用。一般破碎机的破碎比在3-30之间，磨碎机的破碎比可达40-400以上。 式中：Dmax、dmax——废物破碎前和破碎后的最大粒度； Dcp、dcp——废物破碎前的平均粒度和破碎后的平均粒度。 4.2.2 破碎段 固体废物每经过一次破碎机或磨碎机成为一个破碎段。 对固体废物进行多次（段）破碎，其总破碎比等于各段破碎比（）的乘积，如下所示： 4.2.3 生产率Q和电机功率N 4.2.3.1 颚式破碎机 颚式破碎机的生产率Q（t/h）按下式计算： 式中：K——破碎难易程度系数，1～1.5，易破碎物料1，中硬度物料1.25，难破碎物料1.5； q0——单位生产率，m3/（m2·h）； L——破碎腔长度，cm； B——排料口宽度，cm； γ0——物料堆积密度，t/m3。 电动机的功率N（kW）按下式计算： N大=BL/120～BL/100 N小=BL/80～BL/60 式中B、L——破碎机长、宽，cm。 4.2.3.2 锤式破碎机 Q=（30～45）DLγ0 N=（0.1～0.2）nD2L 式中：L——转子长度，m； D——转子直径，m； γ0——破碎产品堆密度，t/m3； n——转速，r/min。 4.2.3.3 辊式破碎机的生产率 Q=60ηLDSγnπ 式中：Q——辊式破碎机的生产率，t/h； L——辊子长度，m； D——辊子直径，m； S——辊子间隙，m； γ——物料的容重，g/cm3； n——转速，r/min； η——辊子利用系数，中硬物料0.2～0.3，粘性潮湿物料0.4～0.6 4.2.4 破碎设备的动力消耗E 单位动力消耗：指单位质量破碎产品的能量消耗，用以判别破碎机械消耗的经济性。 根据Kick定律计算： 式中：E——动力消耗，kw·h/t； c——动力消耗常数，kw·h/t； D——废物原始尺寸； d—废物最终尺寸。 【例题】例：一台废物处理能力为80t/h的设备，废物从平均12英寸被破碎至2英寸，求需要的动力大小。假设平均尺寸从6英寸破碎至2英寸需动力15kw·h/t。 ①求c。C=E/ln(D/d)=15/ln(6/2)=13.65(kwh/t) ②求E。E=cln(D/d)=13.65ln(12/2)=24.46(kwh/t) ③求hp。hp=E*80t/h=24.46×80=1957.12(kw) 4.3 分选——（第二册页） 4.3.1 分选回收率R 回收率是单位时间内自某一排料口中排出的某一组分的量与进入分选机的此组分量之比。 X和y代表两种物料，x在两个排出口被分为x1和x2，y在两个排出口被分为y1和y2，则在第一排出口x及y的回收率为： 其中： ——第一排出口物料x的回收率，%； ——第一排出口物料y的回收率，%。 4.3.2 纯度P 纯度：某一组分物料在同一排出口排出物所占分数。 其中： ——第一排出口物料x的纯度，%； ——第一排出口物料y的纯度，%。 4.3.3 综合效率E 对于筛分来说，回收率又称为筛分效率，理想的分选设备既要有高的回收率，也需要有高的纯度，在计算时，一般采用综合效率E来表示。 其中：x0、y0——分别指进入分选机械的物料中x和y的量； x1、y1——分别指在第一排出口排出的物料中x和y的量； x2、y2——分别指在第一排出口排出的物料中x和y的量； 也可以表示为： 式中：E——筛分效率，%； Q——入筛固体废物重量； Q1——筛下产品重量； α——入筛固体废物 小于筛孔的细粒含量，%。 [例题]为去除垃圾中的玻璃类物质，将垃圾以100t/h的速度加入滚筒筛中，如果原生垃圾中含有8%的玻璃类物质，经筛分后由筛孔落下的量为每小时10t，其中玻璃类物质量为7.2t，试问玻璃回收率（R）和综合筛分效率（E）最接近哪组数字？ （A）90%，87%（B）67%，77%（C）90%，80%（D）45%，55% 解答： 回收率指的是单位时间内某一排料口中排出的某一组分的量与进入分选机的此组分量之比。 由此回收率计算公式： 其中：x1——筛下物中废玻璃含量，t/h； x0——原生垃圾中废玻璃含量，t/h。 因此： 综合筛分效率： = 其中：y1——筛下物中其他垃圾含量（不包含废玻璃），t/h； y0——原生垃圾中其他垃圾含量（不包含废玻璃），t/h。 故：（A）正确，（B）（C）（D）计算错误。 【例题】一台二级分选机,给料2000千克/hr，给料中含X、Y物料，回收X物料的第一排出料口生产率为1800千克/hr，其中X物料1500千克/hr, 回收Y物料地第二排出料口X物料为50千克/hr，计算X物料的回收率，纯度和综合筛分效率。 解：第一出料口1800千克/hr。其中X物料1500千克，Y物料300千克；第二出料口200千克：X物料50千克，Y物料150千克；则X物料的回收率为 X物料的纯度： 综合筛分效率： 5 固体废物固化/稳定化处理技术 5.1 固化/稳定化质量鉴别指标——（第二册85页） 5.1.1 浸出率 5.1.1.1 原子能机构定义 国际原子能机构(IAEA)(1969)把标准比表面积的样品每日浸出放射性（即污染物质量）定义为浸出率，即： 式中，Rn——浸出率，cm/d； an——第n个浸提剂更换期内浸出的污染物质量，g； Ao——样品中原有的污染物质量，g； F——样品暴露出来的表面积，cm2； V——样品的体积，cm3； tn——第n个浸提剂更换期的时间历时，d。 5.1.1.2 ISO(国际标准化组织)定义 ISO（国际标准化组织）关于浸出率的定义及表示方法与国际原子能机构（IAEA）的定义较为类似，要求固化体中各组分i的浸出实验结果应以增量浸出率与累计浸出时间t的关系来表示，即 式中，——第i组分的增量浸出率，kg·m2／s； ——第n次浸出周期浸出的i组分的质量，kg； ——原始样品中i组分的质量浓度分数，kg／kg； F——样品被浸泡的表面积，m2； tn——第n个浸出周期延续时间，s； n——浸出周期序号。 由于浸出率是随时间(浸出周期)变化的，所以对它的表示不能用一个定值，只能采用列表或图解的方法，根据浸出曲线评价固化体的浸出特性。 5.1.2 体积变化因数CR 体积变化因数指固化/稳定化处理前后危险废物的体积比。该因数是鉴别固化方法好坏和衡量最终处置成本的一项重要指标。 式中：CR——体积变化因数； V1、V2——固化前后废物体积。 6 固体废物生物处理技术 6.1 好氧生物转化反应方程式——（第二册109页） 6.2 厌氧生物转化反应方程式——（第二册113页） 6.3 城市垃圾产生量 6.4 好氧堆肥C/N 6.5 好氧堆肥通风量 6.6 厌氧发酵产气量 有机物厌氧分解的总反应可用下式表示： CaHbOcNd+nH2O→-nC5H7O2N+xCH4+yCO2+wNH3 （1） 在这个公式中CaHbOcNd和C5H7O2N分别表示固体废物中有机降解物的经验化学式和微生物的化学组成。 假如反应系统中停留时间无限长，转化为生物量的有机物大约为4%，因而转化为生物量的部分可忽略不计，公式（1）变为： CaHbOcNd+0.25(4a-b-2c+3b)H2O→0.125(4a-b-2c+3d)CH4+0.125(4a-b+2c+3d)CO2+dNH3 (2) 如果已知有机废物的元素组成，通过公式（2）就可计算产生气体的质量和数量。 由公式（2）可以得出，1 mol的有机碳可转化成1 mol气体。由于在标准状况下，1mol气体的体积为22.4 L， 1 mol C（有机物）= 22.4 L 气体(CH4+CO2) (3) 以质量表示为： 1gC（有机物）=1.867L气体(CH4+CO2) (4) 由有机废物的通式CaHbOcNd出发，根据公式(2)可以估计气体的最大理论产量，即可以根据某一具体化合物的分子式或者代表城市垃圾可降解部分的经验公式来加以估计。 根据有机物完全氧化所消耗的氧，城市垃圾降解产生的甲烷气体产量也可以通过COD来表示， 氧化1molCH4需要2molO2 CH4+2O2→CO2+2H2O 1molCH4→2molCOD 假设对COD有贡献的所有碳都转化为甲烷： · COD有机物=COD甲烷 · 甲烷产量为：2molCOD有机物=1molCH4 · 以重量表示为：1 gCOD有机物=0.25gCH4 · 以气体体积表示为：1 gCOD有机物=0.35lCH4 这一方法并不能估计出二氧化碳的产量，因而必须根据公式(2)或者甲烷和二氧化碳的比例来估计二氧化碳的产量。 6.7 沼气理论计算 发酵系统中沼气的产生量可按下列基本关系式进行计算： G=Q（Sr-Sm）Y-Q·d G0=G/Q=（Sr-Sm）Y-d 式中：G——每日的沼气产生量（m3/d）； G0——进入发酵系统的有机固体废物或废水的单位沼气产生量（m3/ m3）； Q——每日进入发酵系统的有机固体废物或废水的量（m3/d）； Sr——单位体积的有机固体废物或废水中去除的有机物（以BOD5、COD或VSS表示）量（kg/m3）； Sm——单位体积的有机固体废物或废水中转化为污泥有机体或微生物的有机物量（以BOD5、COD或VSS表示）（kg/m3）； Y——去除1kg有机物的沼气产量（m3/kg）； d——沼气在发酵液中的溶解度（m3/ m3）； 7 固体废物热处理 7.1 焚毁去除率DRE——（第二册146页） 某有机物经焚烧后减少的百分比。 7.2 燃烧效率CE——（第二册146页） 燃烧效率是指烟道排出气体中CO2浓度与CO2和CO浓度之和的百分比。 7.3 热灼减率P——（第二册147页） 焚烧污染控制中，采用热灼减率反映灰渣中残留可焚烧物质的量。 热灼减率是指焚烧残渣经灼热减少的质量占原焚烧残渣质量的百分数。 其中：P——热灼减率，%； A——干燥后原是焚烧残渣在室温下的质量，g； B——焚烧残渣经（600℃25℃）3h灼热后冷却至室温的质量，g。 7.4 停留时间T——（第二册148页） 7.3.1 公式 其中：L——回转窑焚烧炉长度，m； D——回转窑直径，m； N——转速，r/min； S——窑倾斜度，m/m。 7.3.2 例题 [例题] L=8.6m，D=1.6m，N=0.8r/min，S=1.5%。 解答：==85（s） [例题]旋转窑参数计算 某焚烧厂采用回转窑焚烧固体废物，已知窑的倾斜度S为2％，窑的长度为9.6 m，窑的内径为1.6 m，若要求固体废物在焚烧炉的停留时间T为45～120 min，则与停留时间对应的回转窑转速N的范围为： (A)0.013～0.035 r/min (B)0.475～1.2/min (C)0.76～2.03 r/min (D)0.127～0.338 r/min 7.5 焚烧烟气量——（第二册148页） 7.5.1 理论需氧量 以体积表示： 以质量表示： 7.5.2 理论空气量 以体积表示： 以质量表示： 如果在垃圾焚烧时使用了辅助燃料（如天然气），则可将其视为CO、H2、CH4、C2H4等的混合气体，可补充分析如下： CH4+2O2→CO2+2H2O C2H4+3O2→2CO2+2H2O 理论需氧量： 理论需空气量： 7.5.3 实际空气量 实际燃烧使用的空气量通常用理论空气量的倍数m表示，m称为空气比或过剩空气系数。过剩空气量通常占理论需氧量的50-90%，因此真正的助燃空气量为1.5-1.9。 7.5.4 烟气量 湿烟气V和干烟气Vd •将含有水蒸汽的烟气称为湿烟气，也称总烟气量V； •去除水蒸气的烟气称为干烟气Vd 理论烟气量V0 以理论空气量完全燃烧产生的烟气称为理论烟气量V0 1kg燃料燃烧的理论烟气量为： 其中：x——1Nm3干空气中所含水蒸汽的量Nm3。 7.5.5 过剩空气系数m 在实际操作中，为了掌握燃烧状况，可通过测定烟气组分求算过剩空气系数m。 烟气中各种组分的分量用(CO2)、(CO)、(N2)、(O2)、(SO2)表示，则m以下式计算： [例题]为保证垃圾的充分燃烧，要求焚烧尾气的余氧量不少于6％，请问合适的空气过剩系数为多少？ (A) 1.0 (B) 1.4 (C) 2.0 (D) 3.0 标准答案: (B)、(C) [例题]焚烧系统理论燃烧空气量的计算: 某城市建设一座日处理1200t的垃圾焚烧厂，采用3台额定能力为420t/d的炉排焚烧炉，垃圾的化学组成(质量百分数)如下：C-20％、H-2％、O-16％、N-1％、S-2％、水分W-59％，焚烧过剩空气系数m为1.8。试用经验公式计算垃圾的低位热值(kJ／kg)及每台焚烧炉需要的实际燃烧空气量(m3/h)。 (A)7 771 kJ／kg、57 925 m3／h (B)7 771 kJ／kg、32 200 m3／h (C)5 836 kJ／kg、57 925 m3／h (D)5 836 kJ／kg、32 200 m3／h 标准答案：(C) 7.6 焚烧烟气温度T 式中：——燃料的低热值，kJ/kg； ——废气在T及T0间平均比热容，在0-100℃内，1.254kJ/(kg·℃) T0——大气或助燃空气温度，℃； T——最终废气温度，℃； 此时，T可当做是近似的理论燃烧温度（绝热火焰温度），上式可变换为： 若系统总损失热为△H，则实际燃烧温度估算为： 另有计算公式： 式中：LHV——废物及辅助燃料的低位热值，kJ/kg； m——过剩空气率； A0——废物燃烧所需理论空气量，kg； Cp——烟气在16～1100℃范围内的近似热容，1.254kJ/(kg·℃) 7.7 焚烧热量衡算 其中：输入热量——生活垃圾的热量，辅助燃料的热量，助燃空气热量， 输出热量——有效利用热Q1、排烟热损失Q2、化学不完全燃烧热损失Q3、机械不完全燃烧热损失Q4、散热损失Q5、灰渣物理热损失Q6。 7.7.1 热量输入组成 · 燃料发热量Hi1 采用高热值时，Hi1 = Hh (kcal/kg) 采用低热值时，Hi1 = HL (kcal/kg) · 燃料显热Hi2 Hi2 = Cf ( θf - θ0) 式中：Cf —— 燃烧比热，kcal/kg℃，垃圾的Cf 约为0.6-0.7(kcal/kg℃)； θf——燃烧温度，℃； θ0——基准温度，℃。 · 助燃空气显热Hi3 Hi3 = ACa( θa- θ0) 式中：A——助燃空气量，kg/kg或Nm3/kg,； Ca——空气的等压比热，kJ/kg℃； θa——可能过期入口的温度，℃。 7.7.2 热量输出组成 · 烟气带走的热量Ho1 以低热值计算： Ho1 = VdCg(θg -θ0) + (V - Vd)Cs(θg -θ0) 式中：Cg——烟气平均等压比热； Cs——水蒸气平均等压比热；θg——烟气温度。 以高热值计算： Hoh = VdCg(θg -θ0) + (V - Vd)[Cs(θg -θ0) + r] 式中：r——水的蒸发潜热。 · 不完全燃烧造成的热损失Ho2 • 底灰： Ho2’ = 6000×Ig×a (kcal/kg) 式中：a——灰分(kg/kg)； Ig——底灰中残留可燃物分量,约等于热灼减量； 6000——底灰中残留可燃物的热值(kcal/kg) 。 •飞灰： 式中：d——飞灰量(kg/kg)； Cd——飞灰中可燃物分量； 8000——飞灰中残留可燃物的热值(kcal/kg) 。 (约占总出热的0.5～2.0%) · 焚烧灰带走的显热Ho3 式中：Cas——焚烧灰的比热(kcal/kg)，约等于0.3； θas——焚烧灰出口温度。 · 炉壁散热损失Ho4 单位时间的炉壁热损失： 式中：he——对流传热系数； θs——炉外壁表面温度，℃； Ts——炉外壁表面温度，K； θa——环境大气温度，℃； Ta——环境大气温度，K； F——炉外壁面积，m2 ε——炉外壁表面辐射率。 （） 式中：λ——炉壁导热系数； θi——炉内壁温度；L——壁厚，m。 换成1kg燃料： 式中：M——单位时间的投料量(kg/h) 。 [例题]若已知空气比m=2，烟气平均定压比热容为0.333kcal/（m3℃）（1kcal=4.1868kJ），各种热损失（△ H）共约145kcal/kg，助燃空气温度为20℃，垃圾样品的元素分析及成分分析资料如下表，试求垃圾的低位发热量、废气产率及燃烧温度。 元素分析 可燃分/% 水分/% C H O N S 16.89 2.57 12.11 0.55 0.04 34.54 49.97 解：（1）求低位发热量 垃圾元素主要的燃烧反应如下： C+O2→CO2+97200（cal/mol）（8100） C+0.5O2→CO+29620（cal/mol） C+0.5O2→CO2+67580（cal/mol） H2+0.5O2→H2O(f)+68500（cal/mol）（34000） H2+0.5O2→H2O(g)+57750（cal/mol） S+O2→SO2+70860（cal/mol）（2200） 因此，高位及低位发热量亦可表达为： (kcal/kg) (kcal/kg) 则： = =1890(kcal/kg) ==1451(kcal/kg) （2）求废气产生率 ==1.96 7.8 燃烧室容积热负荷 式中：QV——燃烧室容积热负荷，kg/h； Ff——辅助燃料消耗量，kg/h； LHVf——辅助燃料的低位热值，kJ/kg； Fw——单位时间的废物焚烧量，kg/h； LHVw——废物的低位热值，kJ/kg； A——实际供给每单位辅助燃料与废物的平均助燃空气量，kg/kg； Cpa——空气的平均定压热容，kJ/（kg·℃）； ta——空气的预热温度，℃； t0——大气温度，℃； V——燃烧室容积，m3。 7.9 底灰燃尽指数（ABI）——（第二册178页） (4-7-29a) (4-7-29b) 式中：a——底灰原质量，g；b——底灰经灼热燃烧后的质量，g。 美国多采用ABI，对于运行良好的燃烧系统，该值应该达到95%-99%。我国标准则采用热酌减率P，要求焚烧系统产生的底灰的热酌减率小于5%。 7.10 焚烧炉处理能力评价 7.10.1 燃烧室热负荷 燃烧室热负荷：q（kcal/m3·h（或kJ/m3·h）），指燃烧室单位容积、单位时间燃烧的废物所产生的热量(低热值) 。 7.10.2 炉排燃烧率 炉排燃烧率：指炉排单位面积、单位时间可以焚烧的废物量。 式中：A—炉排面积(m2)； H—每天的运行时间(hr/d)； W—废物焚烧量(kg/d)。 例题：根据热负荷计算二燃室容积 某固体废物焚烧炉，其烟气条件为：湿基烟气量V=8 825 m3/h(标态：T=273.16 K、P0=101．325 kPa，不计漏风)；烟气温度T=900℃；烟气平均定压热容Cpg=1.53kJ/(m3·℃)；当地大气压力p=80.5 kPa。若二燃室容积热负荷q=50×104 kJ/m3.h)，计算二燃室容积为： (A)22.3 m3 (B)23.3 m3 (C)24.3 m3 (D)25.3 m3 标准答案：(C) 二燃室容积： 例题：根据停留时间计算二燃室容积 某固体废物焚烧炉，其烟气条件为：湿基烟气量V=8 825 m3/h(标态：T=273.16K、P0=101.325kPa，不计漏风)；烟气温度T=900℃；烟气平均定压热容Cpg=1.53kJ/(m3·℃)；当地大气压力p=80.5kPa。若按烟气在二燃室内停留时间t≥2s计算二燃室容积为： (A)16.7 m3 (B)21.7 m3 (C)26.5 m3 (D)30.2 m3 标准答案：(C) 8 固体废物填埋处理技术 8.1 垃圾卫生填埋场年填埋容积——（第二册216页） 8.1.1 公式 8.1.2 例题 8.2 填埋场总容量——（第二册216页） 7.10.3 公式 其中：——填埋总容量，m3； m3/a； N——规划填埋场使用年数，a； f——体积减少率，一般指垃圾在填埋场中的降解，一般取0.15-0.25，与垃圾成分有关； W——每日 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 填埋废物量，kg/d； ——填埋时覆土体积占废物的比率，0.15-0.25； ——废物平均密度，在填埋场中压实后垃圾的密度可达750-950kg/m3。 7.10.4 例题 [例题一]某城镇有关资料如下：人口P=6万人，人均日产垃圾量E=1.2kg/d，如果采用卫生填埋方式进行处理，覆盖土所占体积为垃圾的20%，填埋后垃圾压实密度D=800 kg/ m3，平均填埋高度H=8m，填埋场设计使用年限20年，若不考虑垃圾降解沉降的因素，其一年所需的填埋容量（V）及20年所需的有效填埋区总面积（不包括辅助系统）（S）与下列组数值最接近？ （A）3.29104 m3，8.21104 m2（B）3.94104 m3，9.85104 m2 （C）3.61104 m3，9.03104 m2（D）4.27104 m3，1.07105 m2 解答：垃圾填埋场年填埋容积可按下式计算： 依题意，即： (m3) 即：9.85104 (m2) 故：（B）正确。 （A）错误答案，未考虑垃圾覆土体积。 （C）误将覆盖土所占体积计为10%。 （D）误将覆盖土所占体积计为30%。 8.3 填埋场规模——以填埋场总面积为准——（第二册216页） 填埋场总面积： 其中：A——厂址总面积，m2 H——厂址最大深度，m。 ——修正系数，决定于两个因素，填埋场地面下的方形度与周边设施占地大小，因实际用于填埋地面下的容积通常非方形，侧面大都为斜坡度。 8.4 地表排洪系统计算——（第二册224页） 8.4.1 截洪沟流量 8.5 地下水排水管间距——（第二册229页） 8.6 填埋气体产生量——（第二册233页） 单位质量垃圾的甲烷最高产量计算公式如下： Ci=K×Pi×(1-Mi)×Vi×Ei 式中：Ci——单位质量垃圾中某种成分所产生的甲烷体积(LCH4/kg湿垃圾)； K——经验常数，单位质量的挥发性固体物质标准气体状态下所产生的甲烷体积，其值为526.5(LCH4/kg挥发性固体物质)； Pi——某种有机成分占单位质量垃圾的湿重百分比(kg某种成分/kg湿垃圾)； Mi——某种有机成分的含水率(重量%) Vi——某种有机成分的挥发性固体含量(干重%)； Ei——某种有机成分的挥发性固体中的可生物降解物质的含量(%)。 C——单位质量垃圾所产生的CH4最高产量(LCH4/kg湿垃圾) 经验公式法 根据实验研究，产气量可用以下经验公式确定： 式中：G——t时间内的总产气量(m3/kg)； K′——产气速率常数(a-1)； L——最大可能产气量(m3/kg)。 上式也可表示为： 式中：K=K′/2.303， 如果填埋场的半衰期预计为20年， 则G=0.5L，K=0.015/a。 式中：V—填埋废物的理论产气量，m3； W—废物质量，kg； η—垃圾的含水率(质量分数)，%； CCOD—单位质量废物的COD，kg/kg，厨余含量高的垃圾可取1.2kg/kg； VCOD—单位COD相当的填埋垃圾产气量，m3/kg； η有机物—垃圾中的有机物含量(质量分数)，%(干基)； β有机物—有机废物中可生物降解部分所占比例； ξ有机物—在填埋场内因随渗滤液等而损失的可溶性有机物所占比例。 8.7 渗滤液产生量——（第二册242页） （1）根据水量平衡的计算 Δt时间内，流入和流出填埋场的水量为： ⊿t时间内，填埋场的水量平衡可以用下式表示： 流入水量- 流出水量= 水分变化量 （2）经验模式-合理式计算模式 式中：Q——渗滤液水量(m3/d)； I——降雨量(mm/day)； C——浸出系数； A——填埋面积(m2)。 式中：A1——填埋区面积(m2)；C1——填埋区浸出系数； A2——封场区面积(m2)；C2——封场区浸出系数。 例：某垃圾填埋场自1995年运行，2005年关闭，填埋场占地8.15ha，估算封场后的渗滤液产生量？（年降雨量为2000mm，应急封场C取0.3，正规封场C取0.1） 标准答案: 应急封场产生量134t/d，正常封场产生量45t/d 例：渗滤液中的污染物很复杂，由金属、硝酸盐、硫酸盐、氯化物、BOD、COD及挥发性有机物、放射性核素等组成，其中很少被土壤吸附、易穿透包气带土层直接进入地下含水层的物质是： (A)金属(B)放射性核素(C)硝酸盐、硫酸盐、氯化物(D)BOD、COD及挥发性有机物 标准答案：(C) 例：影响填埋场渗滤液产生量的主要因素有哪些： (A) 垃圾组成(B) 渗滤液收集方式(C) 填埋方式(D) 降雨量 标准答案：(A)、(C)、(D) 8.8 渗滤液渗漏量——（第二册250页） 通过破损HDPE衬层渗滤液渗漏量Q: 根据伯努利方程估算： 式中：ξ－－渗流系数； a－－HDPE土工膜上一个圆孔面积，cm2； g－－重力加速度，981cm/s2； H－－膜上渗滤液水头，cm。 例：填埋场粘土防渗层渗漏量的计算 某垃圾填埋场库区底部拟采用复合衬垫防渗层，膜下防渗保护层黏土厚度110 cm，采用的HDPE土工膜厚度为1.6 mm，每4047 m2一个孔(圆形)，单孔面积为1cm2，防渗衬垫上水头高度为30cm。若库区底部面积为40500 m2，计算在未铺设HDPE土工膜，渗透系数符合标准最低规定时，该黏土防渗层的最小渗漏量。 (A)51.55 m3/d (B)44.5 m3/d (C)4.45 m3/d (D)0.445 m3/d 标准答案：(C) 例：填埋场HDPE土工膜防渗层渗漏量的计算 某垃圾填埋场库区底部拟采用复合衬垫防渗层，膜下防渗保护层黏土厚度110cm，采用的HDPE土工膜厚度为1.6mm，每4047m2一个孔(圆形)，单孔面积为1cm2，防渗衬垫上水头高度为30cm。若渗流系数取0.6，计算HDPE土工膜的渗漏率[m3/( m2．d)]。 (A)3.11×10-4m3/(m2•d) (B)3.1l×l0-3 m3/(m2•d) (C)12.58 m3/(m2•d) (D)3.597 m3/(m2•d) 标准答案：(B) 【例题】计算一个接纳5万城市居民所排生活垃圾的卫生填埋场的容量和面积。已知每人每天产生垃圾2.5kg，且垃圾以5％的年增长率递增。覆土与垃圾之比为1:4，填埋后废物的压实密度为650kg/m3，填埋高度为7.5m，填埋场设计运营20年 【解答】 垃圾的年填埋体积： 20年的总填埋容量： 所需的垃圾填埋面积： 【例题】某填埋场总面积为10.0hm2，分四个区进行填埋。目前已有三个区填埋完毕，其面积为A2＝7.5hm2，浸出系数C2＝0.25。另有一个区正在进行填埋施工，填埋面积A1＝2.5hm2，浸出系数C1＝0.5。当地的年平均降雨量为3.5mm/d，最大月降雨量的日换算值为6.8mm/d。求渗滤液产生量。 【解答】 Q＝Q1＋Q2＝（C1×A1＋C2×A2）×I/1000 平均渗滤液量（m3/d）：Q平均＝（0.5×2.5＋0.25×7.5）×10000×3.5/1000＝109.4（m3/d） 最大渗滤液量（m3/d）：Q最大＝（0.5×2.5×10000＋0.25×7.5×10000）×6.8/1000＝212.5 m3/d 【例题】根据上海市区1998年生活垃圾的典型组成，以1吨混合垃圾填埋为例，试用化学计量法，求出其CH4与CO2的理论产气量。 【解答】对于生物易降解的有机组分而言，（1吨中