2.1.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。（10分） 解：（1）人口预测（4分）
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（也可用其他方法）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=Po·exp(k·n) ①
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（4分）
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 ② 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Nn,则: Nn=Pn·Wn·365/1000 ③
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。
（3）预测结果（2分）
分别用式①、②、③求得2006—2015年的Wn、Nn、Pn，如下表：
n（年） Nn Wn Pn， Pn， kg/(d?人) 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
万人 20.384 20.776 21.176 21.584 22 22.422 22.854 23.396 23.742 24.2 t/d 207.75 215.82 224.19 232.89 242 251.35 260.99 272.33 281.58 292.58 t/a 75828.75 78774.3 81829.35 85004.85 88330 91742.75 95261.35 99400.45 102776.7 106791.7 1.0192 1.0388 1.0587 1.079 1.10 1.121 1.142 1.164 1.186 1.209 2.10.某城市垃圾的化学组成为C60.0H25.4O37.5N7.8S5.6Cl，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。（12分）(C1为有机碳，C2为无机碳)
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=100%-45.6%-14.3%=40.1% （1分）
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，（1分）则每kg垃圾中各元素组分含量为：
C含量=0.401?720/1669.3=0.173kg/kg，碳（设全部为有机碳，即C2=0）；（1分）
H含量=0.401?25.4/1669.3=0.0061kg/kg；（1分） O含量=0.401?600/1669.3=0.144kg/kg；（1分） N含量=0.401?109.2/1669.3=0.026kg/kg；（1分） S含量=0.401?179.2/1669.3=0.043kg/kg；（1分） Cl含量=0.401?35.5/1669.3=0.0085kg/kg；（1分） （2）求HH、HL
废物的高位热值HH：（书本32页公式2-22b）
HH=7831mC1+35932(mH-mO/8-mCl/35.5)+2212ms-3546mC2+1187mO-578mN-620mCl （1分）
= [7831?0.173+35932(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) （1分）
HL=HH-583?[m H2O+9(m H-m Cl/35.5)] （书本32页公式2-23）（1分） =1157.1-583?[0.173+9(0.006-0.0085/35.5)] =1020.5(kcal/kg) （1分）
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、O、N、S）（13分） 有机物种类 厨余 办公纸 C 1.30 13.92 H 0.17 1.92 0.34 0.50 0.12 0.05 0.03 0.39 0.10 3.62 O 1.02 14.08 2.54 1.57 0.56 0.05 2.47 0.68 22.97 组分/kg N 0.07 0.10 0.02 0.08 0.01 0.04 0.22 0.54 S 0.01 0.06 0.01 0.02 0.1 灰分 0.14 1.92 0.28 0.69 0.05 0.05 0.04 0.29 0.02 3.48 58.1 0.471 0.0393 0.0623 0.0623 0.395 0.0247 0.0093 0.00066 0.0017 0.000053 0.0599 包装板纸 2.51 塑料 织物 橡胶 4.14 0.99 0.39 皮革制品 0.24 庭院垃圾 3.11 木 小计 合计 质量分数 摩尔比 以最小的S为1计算 合计
741.4 0.79 27.39 1175.4 466 12.4 1 58.1 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，（1分）则各组分质量分数为：
C质量分数=27.39/58.1=0.471kg/kg（1分） H质量分数=3.62/58.1=0.0623（1分） O质量分数=22.97/58.1=0.395（1分） N质量分数=0.54/58.1=0.0093（1分） S质量分数=0.1/58.1=0.0017（1分） 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=0.0393 H摩尔分数比=0.0623/1=0.0623 O摩尔分数比=0.395/16=0.0247 N摩尔分数比=0.0093/14=0.00066 S摩尔分数比=0.0017/32=0.000053
设最小的S摩尔分数比为1，则其他元素为：
C摩尔分数比=0.0393/0.000053=615.4（1分） H摩尔分数比=0.0623/0.000053=1175.4（1分） O摩尔分数比=0.0247/0.000053=466（1分） N摩尔分数比=0.00066/0.000053=12.4（1分） S摩尔分数比=0.000053/0.000053=1（1分）
（3）确定分子式
所以垃圾中有机组分的化学表达式为C615.4H1175.4O466N12.4S（2分） 3.4.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。（6分）
解：拖拽系统每次的时间为
Thcs=(Phcs+S+h) /（1-ω）=(tpc+tuc+tdbc +S+a+bx) /（1-ω）（1分）
=(0.1+0.1+0.1+0.1+0.004+0.0125?16) /（1-ω）=0.604/（1-ω）(h/次) （1分） 每天清运的容器数量是10个，则每天往返次数为10次， Nd= H/Thcs
由于还得扣除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20min和15min， 因此：Nd= [H-( t1+t2)]/Thcs Nd ?Thcs = H-( t1+t2)，则：（1分） 10?0.604/（1-ω）=8-0.33-0.25 ω=18.60％＞15％（1分） 所以官员是正确的。（1分）
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。试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；垃圾车压缩系数为2；每天工作时间按8h考虑。（10分）
补充已知条件：tp =1.92分·人/点；卸车时间为6分钟，非生产时间占ω=15%，垃圾收集频率为1次/周。
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) （2分） 取整数Np=250个 (2) 求集装时间Pscs