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固体废弃物处理处置课程设计指导书编写人:张志军2010.1121.设计目的通过本课程设计的学习使学生初步掌握固体废物处理与处置的方法、原理以及资源化技术的基础上，对所学知识进行应用，进一步加深对固体废物”无害化”、“减量化”和“资源化”基本原理和基本方法的理解和掌握，理解固体废弃物处理处置的相关技术方法，掌握固体废弃物处理处置设计、计算方法以及图件的绘制方法，如城市垃圾的回收利用方法和处理处置技术以及有关的计算、垃圾焚烧炉的有关设计计算等，从而具备一定独立从事固体废物污染控制和资源化工程研究、开发和设计的能力，为今后从事固体废物处理与处置方面的工程技术及研究开发工作打下基础。2.设计内容根据固体废弃物处理与处置课程所学的重点内容，我们们选择以下几方面做为本次设计的主要内容：城市生活垃圾的分选、清运路线的设计，沼气池的设计，垃圾焚烧炉设计。2.1城市生活垃圾的产生、分选、清运当前，我国正处于城市化的进程中，城市数量和城市人口发展都很快。城市人口的增加和城市经济的发展，带来了一系列城市环境问题。固体废弃物污染被列为城市环境污染防治和城市环境质量改善的重点对象。固体废弃物是指在社会的生产、流通和消费等活动中产生的，一般不具备原有使用价值而丢弃的固态或半固态物质。我国也象世界上其他国家一样，面临着固体废物的污染问题。城市生活垃圾是城市固体废弃物的主要组成部分。根据其来源可分为：居民生活垃圾、街道保洁垃圾和集团垃圾。生活垃圾在不同时期和地区，其产量和成分有所不同，主要影响因素有：①经济发展水平和生活消费水平。发达国家如美国人均垃圾产量达1.75kg，而我国目前为0.8～1.2kg。②能源结构。我国城市居民能源以燃煤为主，垃圾成分中煤灰约占2/3，尤其在北方城市，煤灰比例尤为显著。③食物结构。近年来，居民生活水平不断提高，肉、蛋、奶等动物食品比例上升，从而金属罐、纸类、玻璃瓶、塑料等有所增加。④素菜副食的供应方式。多数城市蔬菜未经加工就直接进城，导致厨余类垃圾占很大的比例。如果大力提倡“净菜”入市，将减少垃圾的产生量。我国城市生活垃圾的产生量近十年来总体大幅度增加。据1997年对全国660多个城市统计，年清运城市生活垃圾粪便14027万吨，垃圾粪便处理率为55.4%。自1979年以来，我国的城市生活垃圾平均以8.98%的速度在增加，少数城市如北京的垃圾增长率则达15%～20%。进入21世纪，我国城市生活垃圾产生量更是大幅度提高。通过有关调查统计，可以得出以下结论：①我国城市生活垃圾总量的大幅度增加主要是由于城市规模、数量和城市人口的增加造成的。目前我国城市人均年产生活垃圾440公斤，人口多的城市其垃圾的绝对3产量就高，在城市生活垃圾管理中承受的压力也越大。②直辖市和省会城市在垃圾产生量方面占有重要比例。生活垃圾产量的60%集中在全国50万以上人口的52座重点城市。其中北京、上海和沈阳所占比例最大。三个城市的垃圾产生总量之和约占全国垃圾产生总量的10%。③人均垃圾产生量与居民的收入水平、消费能力有着密切的关系。随着经济的发展，居民的生活和消费水平不断提高，与此同时，人均垃圾产生量从1979年到现在也不断提高。④人均垃圾产生量除了与居民的生活水平有关外，还与城市所在的地域状况有很大关系。如我国北方地区，虽然城市居民的人均收入和消费水平一般要低于南方城市特别是沿海开放城市，但垃圾量仍居高不下。⑤中小城市生活垃圾产量的比例呈增加趋势，不容忽视。⑥城市生活垃圾总量的增长趋势，很接近指数增长。可以预测出2008年我国城市生活垃圾总量将达到2.5亿吨。数量如此惊人的垃圾，如果不采取措施，必将成为城市环卫工作的一个巨大障碍。常州大学城位于苏南工业重镇常州市武进区，近年来随着大学城规模的扩大和人口增加，生活垃圾产生量迅速增加。常州大学城占地5600亩，建筑面积211万平方米。城内六所院校分别是江苏工业学院（规模约1.6万人）、常州信息职业技术学院（规模约1.4万人）、常州纺织服装职业技术学院（规模约1.2万人）、常州工程职业技术学院（规模约1.4万人）、常州轻工职业技术学院（规模约1.2万人）、常州机电职业技术学院（规模约1.2万人），总人数为80000人，人均垃圾产量1.1kg/（人·d）。如何收集和处置这些垃圾已成为环境管理部门面临的一大难题。2.1.1城市生活垃圾的构成、性质及其分类在城市环卫规划中，了解城市生活垃圾的结构组成，对于控制垃圾产生、资源的回收利用特别是确定城市生活垃圾的处理方式都有着十分重要的意义。城市生活垃圾的构成主要受城市的规模、性质、地理条件、生活习惯、生活水平和民用燃料结构的影响。我国城市生活垃圾在产量迅速增加的同时，垃圾构成也发生了很大的变化，表现为有机物增多，可燃物增多，可利用价值增大。下表是我国和国外部分城市生活垃圾组成的对比。我国城市生活垃圾的特点是无机物含量高于有机物含量，不可燃成分高于可燃成分。但不同类城市之间差别较大，中小城市生活垃圾的有机质含量多为20%左右，一些大城市的有机质含量可高达40%。有机成分中，以生物与厨余垃圾所占比例大，纸张较少，而国外垃圾中纸张所占比例较大；无机成分中，以灰土砖瓦为主，玻璃、金属等含量很低。垃圾组成的不同，决定了我国垃圾处理应走自己的路，而且不同城市之间也应采取不同的处理方法，要有自己的特色，不能完全照搬国外的经验。常州大学城生活垃圾主要来源于师生生活垃圾、道路垃圾、公共场所垃圾、建筑垃圾、4砖瓦碎石物等。表1大学城垃圾组分表分析项目塑料(%)纸(%)织物(%)金属(%)瓜皮果壳(%)玻璃(%)碎石(%)树枝、叶(%)厨余(%)其它(%)重量(%)151243112332720根据垃圾产生源不同，可以将我国城市生活垃圾主要分为三类：（1）居民生活垃圾居民生活垃圾来自居民生活过程中遗弃的废弃物，主要有易腐有机物、煤灰、泥沙、塑料、纸类等构成。它在城市生活垃圾中，不仅数量占居首位，而且成分复杂，其构成受时间和季节的影响，变化大且极不均匀。（2）街道保洁垃圾它来自于清扫马路、街道和小巷路面。其成分于居民生活垃圾相似，但是泥沙、枯枝落叶和商品包装物较多，易腐有机物较少，平均含水率较低，低位热值略高于居民生活垃圾。（3）集团垃圾集团垃圾系指机关、团体、学校、工厂和第三产业等在工作过程中产生的废弃物。它的成分随着发生源的不同而变化。这类垃圾与居民生活垃圾相比，具有成分较为单一稳定，平均含水率较低和易燃物、特别是高热值的易燃物较多的特点。它的低位热值一般是6000～20000千焦/千克。居民生活垃圾来自居民生活过程中的废弃物，数量大、成分复杂，其构成受时间和季节影响变化大。一般来说，厨房类占80%左右，其次是纸类、橡胶、砖石和玻璃。街道保洁垃圾来自道路清扫，成分中泥沙、枝叶和包装品较多。集团垃圾指机关、学校、工厂等在生活和工作中产生的废弃物，成分随发生源不同而变化，但对特定的发生源而言，则相对稳定。集团垃圾一般由专门的垃圾清运队负责将垃圾运至填埋场或中转站。垃圾混合收集是我国各大、中、小城市普遍采用的垃圾收集方式。城市生活垃圾的混合收集，使大量有害物质，如干电池、废油等未经分类直接进入垃圾，增大了资源化、无害化的难度，造成了严重的环境污染，同时降低了可用于堆肥的有机物资源化价值。垃圾混合收集和混装运输是大学城普遍采用的垃圾收运方式。垃圾的运输也还没有完全实现密闭运输，垃圾在运输过程中对环境造成了污染。一些公共地区和居民点的垃圾桶配备不足。垃圾站的环境污染问题也严重影响了环境卫生。2.1.2垃圾的分选垃圾的分选在城市生活垃圾预处理中占有重要的地位。由于垃圾成分复杂，品种繁多，其中有许多属于可以作资源利用的组分，因而分选可达到充分利用废物的目的。分选效率取决于回收物资的使用价值和市场供需情况。手选法是传统的垃圾分选方法，但这种方法不利5于大规模的资源回收。先进的垃圾分选技术是利用待分选物的颗粒大小、比重、电磁性、导电性、颜色、回弹性、以及化学成分、不同物理特性等进行的。其中，垃圾的分选更为重要，能实现资源的有效回收和利用。图1垃圾分选工艺简图大学城生活垃圾分选工艺设计：工艺说明：经收集的垃圾先堆放至垃圾仓，垃圾仓设计可容纳两天的垃圾产量。垃圾由吊车抓斗置于料斗中，均匀下料，在运输带上人工手选，接下来进入磁选分离金属等磁性物质。经选择性破碎机，筛上大粒径物质由气流分选分出塑料、纸张、织物等，筛下物质进入滚筒筛，筛出树枝、树叶进行焚烧。滚筒筛下小粒径碎石、玻璃等等无机物最终处置。2.1.3清运线路设计一般，收集线路的设计需要进行反复试算过程，没有能应用于所有情况的固定规律。一条完整的收集清运路线大致由“实际路线”和“区域路线”组成。前者指垃圾收集车在指定的收集区内所行驶的实际收集路线，又可称为微观路线；后者指装忙垃圾后，收集车为运往转运站需走过的地区或街区。（1）实际收集线路的设计收运路线设计的主要问题是卡车如何通过一系列的单行线或双行线街道行驶，以使得整个行驶距离最小。消除空载行程的设计问题，经过多年的研究工作及多名数学家的归纳总结，提出了一整套用于确定实际路线的法则，其中有些是普通的见解，有些则是确定整个网络策略的指南：①行驶路线不应重叠，应紧凑和不零散；②起点应尽可能靠近汽车库；③交通量大的街道应避开高峰时间；6④在一条线上不能横穿的单行街道应在街道的上端连成回路；⑤一头不同的街道在街道的右侧时应予以收集；⑥小山上废物应在下坡收集，便于卡车下滑；⑦环绕街区尽采用顺时针方向；⑧长而笔直的路应在行程顺时针回路之前确定行驶路线；⑨决不要用一条双行街道作为结点唯一的进出通路，这样可避免180°的大转弯。根据上述这些法则，在研究探索较合理的路线时，需要考虑以下几点：每个作业日每条路线限制在一个地区，尽可能紧凑，没有断续或重复的路线；平衡工作量，使每个作业、每条路线的收集和运输时间都合理的大致相等；收集路线的出发点从车库开始，需考虑交通繁忙和单行街道的因素。（2）区域路线的设计对于一个独立的大学城，确定区域路线的问题就是去寻找一条从路线的终端到处置地点之间最直接的线路。而对于区域较大的地区，通常可以使用分配模型来拟制区域路线，从而获得最佳的处置和运输方案。所谓的分配模型，其基本概念是在一定的约束条件下，使目标函数达到最小。在区域路线设计工作中，使用该模型可以将其优点极大的发挥出来。该技术中使用最多的是线性规划。最简单的分配问题是对于有多个处置地点的固体废物的分配最优化。显然最常用的方法是将最近处的废物源首先分配，然后是下一个最靠近的，依次类推。而对于较复杂的系统，有必要应用最优化技术。运输规划系统是最适宜的最优化方案，也是一种线性规划。假定有一个简单的系统，如下图所示。图2废物分配方案图在四个废物源地区产生的垃圾分配到两个处置场所，目标是达到成本最低。（3）设计收运路线的一般步骤设计收集路线的一般步骤包括：准备适当比例的地域地形图，图上标明垃圾清运区域边界、道口、车库和通往各个垃圾集装点的位置、容器数、收集次数等，如果使用固定容器收集法，应标注各集装点垃圾量；资料分析，将资料数据概要列为表格；初步收集路线设计；7对初步收集路线进行比较，通过反复试算进一步均衡收集路线，使每周各工作日收集的垃圾量、行驶路程、收集时间等大致相等。2.1.4垃圾清运的方式自垃圾集中地点再装运至中转站、处理场或处置场所的全过程称为垃圾的清运。按照操作将清运工作分为移动式和固定式两种。而大学城的垃圾清运主要采用人工操作的固定式垃圾清运。固定容器收集操作法是指用垃圾车到各容器集装点装载垃圾，容器倒空后固定在原地不动，车装满后运往转运站或处理处置场。固定容器收集法的一次运程中装车时间是关键因素，分机械操作和人工操作。固定容器收集过程见下图。图3固定容器收集操作图1-垃圾集装点；2-将容器内的垃圾装入收集车；3-驶向下一个集装点4-中转站、加工站或处置场；5-卸空的收集车进行新的行程或回库；6-车库来的空车行程开始2.2沼气池的设计随着我国沼气科学技术的发展，根据当地使用要求和气温、地质等条件，沼气池有固定拱盖的水压式池、大