广州市餐厨垃圾的资源化利用研究
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随着我国经济和餐饮行业的持续发展,餐厨垃圾的产量与日俱增。目前,我国城市每年餐厨垃圾的产量为40005000万吨,占城市生活垃圾的25%30%。而广州市全市餐厨垃圾年产量更是达到惊人的150万吨。当前,餐厨垃圾的主要处理方式为卫生填埋、喂养生猪、排入下水道、混入生活垃圾中燃烧和有机堆肥等,从环境保护和资源充分利用角度看均不能满足要求。相比之下,根据餐厨垃圾含水率高、有机含量高等特点,近年来备受关注的热解制富氢气体、厌氧发酵制沼气和生产生物柴油等资源化利用方式对餐厨垃圾资源的有效利用率更高,只是这些方法大多数停留在实验阶段。本文主要通过管式炉实验研究不同热解温度下餐厨垃圾及其与生物质混合热解过程中H2、CO和SO2的排放特性,并对不同含水率下餐厨垃圾热解产气情况作了实验研究。在此基础上进行了餐厨垃圾和剩米饭的热重实验,利用不同方法对餐厨垃圾热解的动力学参数进行了求解。另一方面,本文还对通过厌氧发酵和转酯化反应制取沼气和生物柴油的餐厨垃圾综合处理方法进行了全生命周期分析(LCA),并同填埋和焚烧两种方式进行对比,分析了综合处理同填埋、焚烧这三种餐厨垃圾处理方式的成本和经济效益,从而为广州市餐厨垃圾的处理提供了借鉴。通过以上实验和计算分析,本文主要得出了以下结论:随着热解温度的提高,餐厨垃圾热解产气中,CO和H2呈现递增趋势,而生物质热解CO则呈现先增后减,生物质的加入对降低餐厨垃圾热解中SO2排放有一定作用,提高含水率有助于提高热解气中H2的比例。餐厨垃圾热解过程有两个失重峰,最大失重速率分别出现在320℃和435℃附近,对应的活化能分别为137.38和253.93kJ/mol,剩米饭的热解和燃烧过程进行较快,最大失重速率出现在300℃350℃之间,热解和燃烧两个过程对应活化能分别为189.35和109.74kJ/mol。综合处理过程中,每吨餐厨垃圾的净能源输出比填埋和焚烧两种方式分别高出11.8%和10.9%,从经济效益和环境效益两方面看,综合处理更具优势。
摘要 | 第5-6页 |
ABSTRACT | 第6-7页 |
第一章 绪论 | 第11-25页 |
1.1 选题背景及意义 | 第11-12页 |
1.2 餐厨垃圾的组成及特性 | 第12-15页 |
1.2.1 餐厨垃圾的组成 | 第13-15页 |
1.2.2 餐厨垃圾的特性 | 第15页 |
1.3 餐厨垃圾传统处理方式 | 第15-18页 |
1.3.1 卫生填埋 | 第16页 |
1.3.2 粉碎后排入下水道 | 第16页 |
1.3.3 直接喂养牲畜或制作饲料 | 第16-17页 |
1.3.4 混入生活垃圾中焚烧 | 第17页 |
1.3.5 有机堆肥 | 第17-18页 |
1.4 餐厨垃圾新兴资源化利用方式 | 第18-20页 |
1.4.1 热解 | 第18页 |
1.4.2 厌氧发酵 | 第18-19页 |
1.4.3 制取生物柴油 | 第19页 |
1.4.4 不同处理方式之间的比较 | 第19-20页 |
1.5 我国各地餐厨垃圾管理办法及主要问题 | 第20-22页 |
1.5.1 各地餐厨垃圾管理办法 | 第20-22页 |
1.5.2 餐厨垃圾处理过程中产生的主要问题 | 第22页 |
1.6 课题的确定及主要内容 | 第22-25页 |
1.6.1 课题提出与来源 | 第22-23页 |
1.6.2 课题主要研究内容 | 第23-25页 |
第二章 餐厨垃圾与生物质混合热解 | 第25-48页 |
2.1 热解机理 | 第25-26页 |
2.2 实验部分 | 第26-27页 |
2.2.1 实验样品 | 第26页 |
2.2.2 实验仪器 | 第26-27页 |
2.2.3 实验方法 | 第27页 |
2.3 实验结果 | 第27-47页 |
2.3.1 单样热解分析 | 第27-30页 |
2.3.2 餐厨垃圾与生物质混合热解过程中 SO_2的排放规律 | 第30-32页 |
2.3.3 餐厨垃圾与生物质混合热解中 CO 和 H_2的排放规律 | 第32-36页 |
2.3.4 含水率对餐厨垃圾热解的影响 | 第36-42页 |
2.3.5 含水餐厨垃圾与生物质共热解 | 第42-47页 |
2.4 本章小结 | 第47-48页 |
第三章 餐厨垃圾热解动力学研究 | 第48-68页 |
3.1 实验部分 | 第48-49页 |
3.1.1 实验样品 | 第48页 |
3.1.2 实验仪器 | 第48-49页 |
3.1.3 实验方法 | 第49页 |
3.2 实验结果 | 第49-56页 |
3.2.1 餐厨垃圾的热解特性分析 | 第49-52页 |
3.2.2 剩米饭的热解特性分析 | 第52-54页 |
3.2.3 剩米饭的燃烧特性分析 | 第54-56页 |
3.3 动力学分析 | 第56-67页 |
3.3.1 餐厨垃圾的热解动力学分析 | 第60-62页 |
3.3.2 剩米饭的热解动力学分析 | 第62-64页 |
3.3.3 剩米饭的燃烧动力学分析 | 第64-66页 |
3.3.4 剩米饭对餐厨垃圾热解的影响 | 第66-67页 |
3.4 本章小结 | 第67-68页 |
第四章 餐厨垃圾不同处置方式下的全生命周期分析 | 第68-85页 |
4.1 基于厌氧发酵及转酯化反应制取沼气和生物柴油 | 第68页 |
4.2 全生命周期研究方法 | 第68-70页 |
4.2.1 边界和范围 | 第69-70页 |
4.2.2 数据来源 | 第70页 |
4.3 清单分析 | 第70-76页 |
4.3.1 餐厨垃圾的运输 | 第71-72页 |
4.3.2 厌氧发酵及转酯化反应 | 第72-73页 |
4.3.3 生物柴油的运输 | 第73页 |
4.3.4 生物柴油的燃烧 | 第73页 |
4.3.5 沼气的燃烧 | 第73-74页 |
4.3.6 敏感性分析 | 第74-76页 |
4.4 资源耗竭系数 | 第76页 |
4.5 环境影响评价 | 第76-80页 |
4.5.1 特征化 | 第78页 |
4.5.2 标准化及加权评估 | 第78-79页 |
4.5.3 减缓全球变暖的主要措施 | 第79-80页 |
4.6 餐厨垃圾不同处置方式之间的比较 | 第80-84页 |
4.6.1 填埋处理 | 第80-81页 |
4.6.2 焚烧处理 | 第81-82页 |
4.6.3 基于厌氧发酵及转酯化反应的综合处理 | 第82页 |
4.6.4 不同处置方式之间的比较 | 第82-84页 |
4.7 本章小结 | 第84-85页 |
第五章 广州市餐厨垃圾不同处置方式下的经济效益分析 | 第85-91页 |
5.1 填埋处理 | 第85-86页 |
5.2 焚烧处理 | 第86页 |
5.3 基于厌氧发酵及转酯化反应的综合处理 | 第86-88页 |
5.4 经济效益的综合分析 | 第88-89页 |
5.5 餐厨垃圾综合处理过程中应注意的问题 | 第89-90页 |
5.6 本章小结 | 第90-91页 |
结论 | 第91-94页 |
全文总结 | 第91-92页 |
本文主要创新点 | 第92-93页 |
下一步研究展望 | 第93-94页 |
参考文献 | 第94-101页 |
攻读硕士学位期间取得的研究成果 | 第101-102页 |
致谢 | 第102-103页 |
附件 | 第103页 |
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