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日处理200T生活垃圾LBP工艺方案设计

日处理200T生活垃圾LBP工艺方案设计

本设计根据我校LBP研究团队长期创新研究基础、课题深入研究和推广应用的要求,尝试对日处理200T生活垃圾LBP工艺进行方案设计。在综合分析研究数据的基础上,对LBP工艺进行可行性分析;同时,对LBP工艺的预处理(常规分选和破碎、物料传输等)、有机质液化、分

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  • 详细描述

    日处理200T生活垃圾LBP工艺方案设计
    摘  要
    随着国内经济的快速发展和城市化进程的加快,城市生活垃圾的排放量越来越大。城市生活垃圾污染环境的问题日益严重,已经严重影响到了城市居民的生活生产环境。及时、科学、有效地处理城市生活垃圾,是建设现代化文明城市和维护城市环境的基本要求。生活垃圾处理的目的之一,是要实现生活垃圾“资源化”、“无害化”和“减量化”。近年来,人们越来越意识到城市固体废物污染的危害性和对其进行治理的迫切性,国家和地方政府部门也陆续颁布了一系列的污染治理、节能减排和开展资源化利用法律法规。城市生活垃圾传统的三种处理技术——填埋法、焚烧法和堆肥法,各有其优点与局限性,不能完全适应上述要求。因此,随着社会的发展,传统的处理技术已经满足不了我国城市生活垃圾的处理量。如今,国内城市垃圾处理急需寻找新的出路,新的处理技术将得到更好的应用。
    本设计根据我校LBP研究团队长期创新研究基础、课题深入研究和推广应用的要求,尝试对日处理200T生活垃圾LBP工艺进行方案设计。在综合分析研究数据的基础上,对LBP工艺进行可行性分析;同时,对LBP工艺的预处理(常规分选和破碎、物料传输等)、有机质液化、分离、传输、存储、发酵、控制及后处理等各单元组成方案进行了设计;对工程用地与布局、设备投入、产品产出等开展了初步的技术经济分析,并在解决各工艺阶段处理量、处理速度的衔接问题,合理进行参数选择等方面提出了建议。
    关键词:生活垃圾;方案设计;LBP工艺
     
    引 言
    当前,环境与发展问题已经成为全球普遍关注的焦点问题。早在1992 年6月,联合国环境与发展大会就通过了著名的《关于环境与发展的里约热内卢宣言》, 制订了21 世纪议程,得到了世界各国的普遍认同,无论是发达国家还是发展中国家,都把可持续发展战略作为国家宏观经济发展战略的一种必然选择。各国政府越来越清醒地认识到,必须使环境与经济协调发展,才能真正实现可持续发展。
    从全球角度看,随着经济的持续高速增长,人民生活水平迅速提高,城市化进程也在不断加快。但同时也面临着日趋严重的环境问题,特别是垃圾的处理。如何解决垃圾问题,还人类一个健康、洁净的生存环境,已引起全球的高度重视。
    国内外实践证明,由于城市生活垃圾处理受垃圾成分、经济发展水平、能源结构、 自然条件及传统习惯的影响,使得垃圾处理一般没有统一的模式,但最终都是以无害化、 减量化、资源化为目标。
    城市生活垃圾无害化是从收集、清运、回收利用到最终处置,采取一系列措施减轻其对环境的危害。
    城市生活垃圾减量化要求在资源开发、生产、流通、消费、废弃物处理等经济社会活动中采取一系列措施,节约和循环利用资源,最大限度地削减垃圾产生量及其危害性。这既节约了资源,又减少了垃圾对环境的危害和处理成本,是解决城市生活垃圾问题的治本之法。城市生活垃圾资源化不仅仅是建设几个垃圾回收利用设施,更是一个从源头分类——收集——循环利用——再生产品进入市场的全过程,是一个系统工程[1]
    垃圾是人类日常生活和生产中产生的固体废弃物,由于排放量大,成分复杂多样,给处理和利用带来很大的困难,如果不能及时处理或处理不当,就会污染环境,影响环境卫生。垃圾处理就是要把垃圾迅速清除,并进行无害化处理,最后加以利用。当今广泛应用的垃圾处理方法是填埋法、焚烧法及堆肥法。
    纵观国内外城市生活垃圾资源化进程,世界发达国家目前大体上经历了四个阶段:(1)为维护环境卫生而进行的无害化处理阶段;( 2) 在确保垃圾无害化基础上,避免产生二次污染的处理阶段;( 3) 提高资源化,减少垃圾处理环境负荷的处理阶段; ( 4)源头避免为主、资源化高度发展的全过程管理阶段。以上述四个阶段衡量,发达国家垃圾处理大多在第三个阶段,并开始进入第四个阶段;而我国大部分城市和地区垃圾处理仍处于第一阶段,仅少数大中城市进入第二阶段。正是由于国内外对于城市生活垃圾的处理方式差别,才会使各国在城市生活垃圾资源化利用水平上存在差距[1]
    卫生填埋是目前世界上经常用到的垃圾处理技术,最早出现在1930年。填埋法着投资少、处理费用低、处理量大、操作简便以及能处理处置各种类型的废物等优点,是各种废弃物最终的处理方式。因为国外卫生填埋技术已经很成熟了,所以多数国家垃圾处理以填埋法为主。我国经济力量不雄厚,内陆面积较大,在较长的时间内,填埋法是我国生活垃圾处理的主要方法。
    焚烧具有减容量大、无害化彻底、占地面积少、残渣性能稳定、能最大限度地减少二次污染并能回收能量等优点。但其处理耗资巨大。1870年,世界上第一台垃圾焚烧炉在英国投入运行。如今,垃圾焚烧在国外应用广泛。国内大型现代化焚烧炉的燃烧设备大多数是由国外引进的,焚烧法在我国还处于起步阶段。
    堆肥法的特点是无害化的程度较高、减量化的效果较明显、资源化程度较大。国外视垃圾堆肥作为可降解的有机物再生利用,垃圾再生利用是垃圾减量化和垃圾资源化的最佳途径。从总体上看,国外的堆肥技术和堆肥方法都比较先进,且在运行中取得的效果也比较好。虽然国外发达国家实行了严格的垃圾分类,杜绝了危险废物的混入,且部分政府的配套法规禁止使用化学肥料,鼓励了利用生物肥料的积极性。但实际上国外利用堆肥处理城市垃圾所占比例并不大,且大多数垃圾堆肥处理场主要是利用分类收集的厨房废物、庭院废物、污水处理污泥和粪便作为堆肥原料,用混合垃圾堆肥的实例并不多[1]。我国城市生活垃圾中有机物含量较低,用于堆肥的垃圾大多数是混合垃圾,生产出来的有机肥含泥沙较多、肥效不高,出售较为困难且价格低。
    1  垃圾处理技术的的现状与发展趋势
    1.1 垃圾处理技术的现状
    迄今为止,处于垃圾围城困境中的我国城镇生活垃圾的处理模式主要有三种——填埋法、焚烧法和堆肥法。
    填埋是固体废物最终处置较为理想的方法之一。卫生填埋法是利用工程手段,采取有效技术措施,防止渗滤液及有害气体对水体、大气和土壤环境的污染,使整个填埋作业及废物稳定过程对公共卫生安全及环境均无危害的一种土地处置废物的方法。填埋法是传统和主流模式(约占90%),简便易行[2]。存在的问题:占用大量土地资源,减容效果差,存在对土壤、地表水、地下水和环境空气严重二次污染的危险,渗滤液尤难处理。
    固体废物焚烧处理就是将固体废物进行高温分解和深度氧化的处理过程。在燃烧过程中,具有强烈的放热效应,有基态和激发态自由基生成,并伴随着光辐射[2]。焚烧法具有减容效果好、占地少、无害化程度彻底、可回收热能的特点。存在的问题:投资大,技术难度大,“二恶英”污染问题大,争议大。
    堆肥化就是在人工控制的条件下,依靠自然界中广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物,人为地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的微生物学过程[2]。堆肥法对垃圾要进行分拣、分类,要求垃圾的有机含量较高。目前国内垃圾分选、高温发酵、恶臭排放物等工艺水平还不够高,所得的肥料质量随着城市垃圾纸张、塑料等不腐殖质的成分上升而下降,而且处理垃圾量大,劳动强度大,与化肥相比不占优势,全面比较后市场会变得越来越小。
    从中国国情看,在今后相当长的一段时间内,填埋法仍然是绝大部分城镇处理生活垃圾的主要方法。填埋法处理费用省、操作简便,容易被决策者接受与采纳。但填埋法处理比较初级,占地多、臭气不易控制、稳定周期长、污染风险大等。焚烧法的危害,主要是排放的含重金属飞灰,毒性和污染能力比燃煤发电厂更为严重;焚烧烟气中的颗粒污染物使周边PM10、PM2.5 难于达标;垃圾焚烧产生的的二恶英污染具有很大的波动性、累积性、长期性、隐匿性、隔代影响及不确定性。堆肥法的缺点有,对垃圾分类要求高、有氧分解过程中产生的臭味会污染环境,堆肥成本过高或质量不佳影响堆肥产品销售。
    1.2 垃圾处理技术的发展趋势
    城市生活垃圾问题,已经成为当今世界最严重的公害之一。及时处理城市生活垃圾,是建设现代化文明城市不可或缺的条件。生活垃圾处理的目的,是要求将垃圾“资源化”、“无害化”和“减量化”。面对我国混合收集的城市生活垃圾,无论是发展综合处理技术,还是填埋、焚烧、堆肥等单一处理处置技术,都需要以混合垃圾的分选来确保后续处理技术的适应性。针对我国混合收集垃圾的特点,将生物处理技术作为填埋或焚烧的预处理技术,是处理我国垃圾处理难题的一种有前途的技术组合。城市生活垃圾的处理方式主要包括填埋、焚烧、堆肥处理技术和生物处理方法。垃圾处理方式的选择与经济发展水平、人口密度、土地、周边条件、垃圾成分、环保意识等有关。因此对于城市垃圾的处理,有必要在现有的工艺上进行进一步的改进,以实现垃圾处理的“减量化”、“无害化”、“资源化”的目标。利用高效微生物处理生活垃圾减量效果明显,70%~90%转化成二氧化碳和水,剩余10%~30% 转变成有机肥料。因此,生物处理技术的开发不仅能有效处理城市生活垃圾,而且还能产生优质肥等产品,最大限度的实现了垃圾的资源化,具有广阔的应用前景。
    1.3 研究背景
    1.3.1 厌氧消化理论
    (一)两段理论
    污泥厌氧消化是一个极其复杂的过程,多年来厌氧消化被概括为两阶段过程,第一阶段是酸性发酵过程,有机物在产酸细菌的作用下,分解成有机酸、醇、二氧化碳、氨、硫化氢等,并合成新细胞,由于有机酸的大量积累,pH随之下降;第二阶段是甲烷发酵阶段(又称碱性发酵阶段),有机酸在专性厌氧菌—产甲烷菌的作用下转化成CH4和CO2,由于有机酸的分解和产生的氨的中和作用,pH迅速上升。在甲烷发酵后期,可降解有机物大都已经被分解,消化过程趋于完成。厌氧消化利用的是厌氧微生物的活动,可产生可再生能源,无需氧气的供给,动力消耗低。但发酵效率低、消化速率低、稳定化时间长

    结论
    本文对传统的城市生活垃圾处理技术的现状进行比较,通过对比突出LBP工艺的优势,节能、节水、占地少,处理相对封闭,粉尘、噪音产生少,可大量生产生物质能源,规模化成本较低。在现有的LBP工艺理论及工业小试的基础,对LBP工艺进行规模化设计,对其工艺流程的各部分构筑物的尺寸进行计算。在综合分析研究数据的基础上,对LBP工艺进行可行性分析,对其投资以及效益分析,分析其经济效益。LBP工艺的效益与传统的城市生活垃圾处理技术更具有其优势,在经济效益上极具潜力和可持续性。

    参考文献
    [1]  李晶,华珞,王学江.国内外城市生活垃圾处理的分析与比较[J].首都师范大学学报,2007,25(3):74-75.
    [2]  宁平.固体废物处理与处置.高等教育出版社,2007.
    [3]  张自杰,林荣忱,金儒霖.排水工程 下册(第四版).中国建筑工业出版社,2000.
    [4]  农以宁,吕维礼,李学军等. 基于资源化利用的城市生活废弃物分类研究[J]. 环境科学与技术2008.31(31):287-289.
    [5]  高荫榆.生物质能转化利用技术及其研究进展[J].江西科学, 2006, 24(6): 529-544.
    [6]  张有才,陈明功.城市有机生活垃圾的生物气化[J].淮南工业学院学报,2000,20(2):35.
    [7]  陶渊,黄兴华.城市生活垃圾综合处理导论[M].北京:化学工业出版社,2006.
    [8]  李国学,周立群,李彦明.固体废物处理与资源化[M].北京:中国环境科学出版社,2005.
    [9]  郭亚丽,何惠君.生活有机垃圾用作沼气发酵原料的参数与特性研究[J]. 上海 环境科学,2001,20(12): 611-613.
    [10]  R.Iranpour,H.H.J.Cox.Evalution of Thermophilic Anaerobic Digestion Processes for Full-Scale Class A Biosolids Disinfection at Hyperion treat- ment Plant. Biotechnology and Bioengineering[J]. 2007,Vol.97,No.1: 19-39.

    Abstract
    With the rapid development of domestic economy and the speeding up of urbanization, city life rubbish emissions is more and more big. Municipal solid waste pollution environment problem increasingly serious, has seriously affected the production of life in urban areas. Timely, scientific and effective to deal with municipal solid waste, is the construction of modern civilized city and maintain the basic requirement of the urban environment. Garbage disposal is one of the purpose of life, is to realize the life rubbish "utilization", "harmless" and "reduction". In recent years, people more and more aware of the dangers of urban solid waste pollution and the urgency of governance, national and local government departments also issued a series of pollution control, energy conservation and emissions reduction and recycling use laws and regulations. Of three traditional city life garbage processing technology, landfill, incineration, and composting method, each has its advantages and limitations, can not fully adapt to the above requirements. Thus, with the development of society, the traditional processing technology has failed to meet China's urban garbage treatment capacity. Today, the domestic urban waste disposal need to find a new way out.
    This design based on LBP long-term innovative research team in our school, subject in-depth study and application requirements, try to day processing 200 t living garbage LBP scheme design process. On the basis of comprehensive analysis of research data, the LBP process feasibility analysis; At the same time, the preprocessing of LBP technology (conventional separation and crushing, material transport, etc.), organic matter liquefied, separation, transfer, storage units, fermentation, control, and post-treatment of design was carried out; Land in engineering and layout, equipment investment, product output has carried out a preliminary technical and economic analysis, and each process stage to solve linking problem processing, processing speed, reasonable parameter selection, etc, are proposed,the new processing technology will get a better application.
    Key words:household waste;project design;LBP technique
     
    目    录
    引 言 1
    1  垃圾处理技术的的现状与发展趋势 2
    1.1 垃圾处理技术的现状 2
    1.2 垃圾处理技术的发展趋势 3
    1.3 研究背景 3
    1.3.1 厌氧消化理论 3
    1.3.2 厌氧消化过程的影响因素 5
    2  设计思路 6
    2.1 LBP工艺概述 6
    2.1.1 工艺简介 6
    2.1.2 LBP工艺流程 6
    2.2.3 工艺特点 6
    2.2 工艺设计 7
    2.2.1 设计原则 7
    2.2.2 设计标准与规范 7
    2.2.3 设计依据 8
    3  主要构筑物及设备要求 8
    3.1 专用液化设备 8
    3.2 多相分离池 8
    3.3 贮料池 9
    3.4 厌氧消化罐 9
    3.5 沼气系统 9
    3.6 沉淀池 9
    3.7 气浮池 10
    3.8 贮水池 10
    3.9 氨氮在线自动监测仪 10
    4  结构设计 11
    4.1 专用液化设备 11
    4.2 多相分离池 11
    4.3 贮料池 12
    4.4 厌氧消化罐 12
    4.4.1 消化罐的尺寸 12
    4.4.2 消化罐搅拌器的选型 13
    4.4.3 增温与保温系统 15
    4.5 沼气系统 15
    4.5.1 沼气收集 15
    4.5.2 沼气输送 15
    4.5.3 沼气净化 15
    4.5.4 沼气储存 16
    4.5.5 沼气安全 16
    4.6 沉淀池 16
    4.7 气浮池 18
    4.8 贮水池 19
    4.9 氨氮在线自动监测仪 19
    4.10 平面布置 21
    4.10.1 各处理单元的平面布置 21
    4.10.2 管、渠的平面布置 21
    4.10.3 辅助建筑物的平面布置 21
    4.10.4 厂区绿化 21
    4.10.5 道路布置 22
    4.11 高程布置 22
    5  工艺可行性分析 23
    5.1 城市生活垃圾的概况 23
    5.2 城市生活垃圾处理现状 23
    4.3 发展前景 24
    5.4 投资估算 24
    5.5 效益分析 25
    6结论 27
    谢  辞 28
    参考文献 29
    附  录 30
     http://www.bysj580.com/
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