本文關鍵詞：蘭州市生活垃圾分類方案及典型有機組分厭氧消化實驗研究　出處：《蘭州交通大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：近年來城市生活垃圾急劇增長,一些城市已經面臨著“垃圾圍城”的困境。傳統(tǒng)的垃圾混合收集簡單填埋的處理方式已經不能滿足環(huán)境保護的要求,其弊端正在越來越多的凸顯。生活垃圾分類收集是實現(xiàn)垃圾減量化、資源化和無害化最行之有效的措施,被認為是破解垃圾圍城難題的最佳選擇,也必將成為固體廢物管理的必然選擇。垃圾分類收集在推廣實施中遇到了一些因素的制約,本文依托蘭州市科學技術局《基于“3R”原則的垃圾資源化技術及應用研究》項目基金,對蘭州市生活垃圾分類收集方式和資源化處理方式做了研究。主要研究內容及結論有:(1)通過文獻調查分析、數(shù)學建模和實地取樣分析等方法,預測了蘭州市生活垃圾產量,確定了蘭州市生活垃圾物理組分和典型有機組分比例。時間序列法和灰色模型GM(1,1)預測結果非常一致,到2025年蘭州市生活垃圾達到148~150萬噸;生活垃圾中有機組分和可回收垃圾比重有所升高,屆時有機垃圾排放達到54.57萬噸,具有較高回收價值的紙類、塑料橡膠類和金屬類分別達到14.55萬噸、17.01萬噸和0.345萬噸,具有較高的分類回收再利用價值。(2)通過問卷調查充分了解蘭州市居民環(huán)保意識、垃圾分類理解支持程度、垃圾費用支付意愿等,為蘭州市合理的垃圾分類方案設計提供有益的參考。(3)提出了垃圾“足額收費-積分返還”制度,并規(guī)劃了蘭州市生活垃圾分類收集實施方案。方案以垃圾“足額收費-積分返還”制度為核心,討論了垃圾分類原則、收費制度、分類垃圾評價方式和計分返還方式等關鍵問題。(4)對垃圾分類方案做了經濟成本-效益分析,垃圾分類方案經濟可行,效益十分可觀。每年通過“分類+機械分揀”可回收垃圾,直接出售可獲利32916.81萬元(不計收集和運輸成本);廚余類垃圾堆肥處理可獲利1601萬元;因分類垃圾分流全年至少節(jié)約填埋處理費用2907.5萬元。分類方案實施每年可節(jié)約垃圾處理費11191.3萬元;直接創(chuàng)造利潤15828.5萬元;間接社會效益、環(huán)境效益十分明顯。(5)為解決垃圾分類后的出路問題,提出以厭氧消化技術資源化處理廚余類易腐有機垃圾。批式厭氧消化實驗研究了典型有機組分產氣潛能和消化特性,得到蘭州市生活垃圾典型有機組分產氣潛能為310ml/g(以TS計)和531ml/g(以VS計),具有較高的資源化價值;原料碳氮比適中,氨氮濃度最大在1500mg/l左右;典型有機組分屬易降解類,容易造成系統(tǒng)酸化,厭氧消化要選擇合適的有機負荷和pH值控制。(6)進料TS濃度分別為15%、20%、25%和30%四個水平的高固體厭氧消化實驗中,都出現(xiàn)了較長時間的酸化抑制階段,并且進料TS濃度越大,酸化抑制越加嚴重,恢復越加困難;經過調解系統(tǒng)pH后TS為15%和20%的控制進入穩(wěn)定運行,獲得了2775ml/L·d和813 ml/L·d的最大產氣效率,60天單位反應器累計產氣量分別為29000ml/L和14800ml/L;進料固體濃度TS在15%~20%之間,選擇合適的接種量和適當?shù)膒H控制,厭氧消化資源化效果明顯。(7)接種量影響厭氧消化產氣實驗表明,接種量70%的消化系統(tǒng)沒有出現(xiàn)酸化抑制現(xiàn)象,消化周期幾乎縮短一半;接種量50%和60%的消化反應在有機物大量降解VFAs累積上升時期,需要過石灰水調節(jié)pH值才能順利完成厭氧消化全過程反應;接種30%和40%的消化反應,一旦停止調節(jié)pH值就會嚴重酸化導致消化失敗。為保證反應器處理效率和消化產氣效率,接種量50%(質量比)為宜。(8)提高批式厭氧消化反應器產氣效率實驗中,四種不同操作條件,二次接種操作效果最為明顯。單位反應器日均最大產氣量3090ml/L,最大累計產氣量35860 ml/L,單位物料累積產氣量520ml/g·vs幾乎達到實驗5.3得到的原料產氣潛能值;第25日左右進入連續(xù)產氣階段,消化周期縮短到50日以內。添加膨潤土的Ⅱ號和添加凹凸棒的Ⅲ號在吸附H+離子、緩沖p H值方面沒有表現(xiàn)出期望的效果;但跟Ⅰ號比較,并沒有合適的pH值控制優(yōu)勢,卻率先進入了產氣階段。這可能是礦物質的添加為產甲烷菌生長繁殖提供了附著點,一定程度上促進了甲烷菌繁殖數(shù)量。但這一促進這作用機理并不十分清楚,需要進一步實驗驗證。
[Abstract]:City garbage has rapidly increased in recent years, some city has faced difficulties junk fortress besieged. Treatment of garbage mixed collection of traditional simple landfill has been unable to meet the requirements of environmental protection, highlighting its shortcomings are more and more. The classification of living garbage collection is to achieve waste reduction, recycling and harmless to the most effective measures, is considered to be the best choice in solving the problem of garbage siege, will become the inevitable choice of solid waste management. Garbage collection encountered in the promotion of the implementation of a number of factors, based on the Lanzhou Municipal Bureau of science and technology "based on the" 3R "principle of Resourcilization Technology and Application Research" project funds, in Lanzhou city life garbage collection and resource processing mode are studied. The main research contents and conclusions are as follows: (1) through the literature analysis, mathematical modeling Field sampling and analysis methods, the prediction of MSW output in Lanzhou City, the typical ratio of unit physical group life and waste in Lanzhou city are determined. Time series method and the grey model GM (1,1) is very consistent with the predicted results, to the living garbage in Lanzhou city in 2025 reached 148~150 million tons of garbage in a unit; and Recyclable garbage proportion increased, then the organic waste emissions reached 545 thousand and 700 tons, has a high value of recycling paper, plastic rubber and metal reached 145 thousand and 500 tons, 170 thousand and 100 tons and 3 thousand and 450 tons, classified recovery has high recycling value. (2) through the questionnaire survey of Lanzhou city residents to fully understand the environmental awareness of garbage understand the classification level of support, garbage fees willingness to pay, provide a useful reference for the design of Lanzhou city garbage classification scheme reasonable. (3) proposed the "full charge - Garbage points returned" System, and the planning of domestic waste sorting collection in Lanzhou implementation plan. Plan to refuse full charge - integral return "system as the core, discusses the garbage classification principle, charging system, the key problems of garbage classification evaluation and scoring return mode. (4) the garbage classification program made economic analysis of cost-effectiveness. Garbage classification scheme is feasible and benefit is very considerable. Each year through the" classification + mechanical sorting "Recyclable garbage, direct sale profit of 329 million 168 thousand and 100 yuan (excluding the collection and transportation costs); kitchen waste compost can profit 16 million 10 thousand yuan; for garbage landfill diversion annual savings of at least the cost of 29 million 75 thousand yuan. The implementation of the annual savings waste disposal fees 111 million 913 thousand yuan classification; 158 million 285 thousand yuan to create profits directly; indirect social benefits, environmental benefits are very obvious. (5) to solve the garbage outlet after ask Questions, proposed to the anaerobic digestion technology resource processing kitchen perishable organic waste. Batch anaerobic digestion experiments of typical organic components of gas potential and digestion characteristics, obtained the MSW in Lanzhou typical organic components of gas potential of 310ml/g (TS) and 531ml/g (VS), resource the value is higher than moderate; carbon nitrogen material, ammonia concentration maximum at about 1500mg/l; the typical units belong to easy degradation, easy to cause acidification, organic loading and pH anaerobic digestion to choose the appropriate control value. (6) the feed concentration of TS were 15%, 20%, and 25% high solid anaerobic digestion experiment 30% to four level, there are longer acidification inhibition, and feed TS concentration, acid suppression has become increasingly serious, more and more difficult to recover; after mediation system pH control TS was 15% and 20% in stable operation, access to the 2775ml/L D 813 ml/L - D and the maximum efficiency of gas production, 60 days cumulative gas production unit reactor were 29000ml/L and 14800ml/L; the feed solids concentration of TS in 15%~20%, select the appropriate amount of inoculation and proper pH control, anaerobic digestion resource effect. (7) effects of inoculation quantity of anaerobic digestion experiment the digestive system, 70% inoculation quantity does not inhibit acidification phenomenon, digestion period almost halved; digestion inoculation amount of 50% and 60% of the cumulative increase in the period of a lot of organic matter degradation of VFAs, need lime water to adjust the pH value to the successful completion of the whole process of anaerobic digestion reaction; digestion inoculation of 30% and 40%, once the stop adjustment the value of pH will lead to digestive failure serious acidification. To guarantee the reaction efficiency and digestion efficiency of gas production for treatment, inoculation amount 50% (mass ratio) is appropriate. (8) improve the batch anaerobic digestion reactor gas production efficiency in the experiment, four Under different operating conditions, the two vaccination operation is the best effect. The average daily maximum gas production unit reactor 3090ml/L, the maximum cumulative gas production of 35860 units ml/L, 520ml/g and vs materials, the cumulative gas production reached almost 5.3 experiments obtained from raw gas potential value; about twenty-fifth days into the continuous gas production stage, digestion period is shortened to 50 days. Adding bentonite II and adding attapulgite III in the adsorption of H+ ions, P buffer H value did not show the expected effect; but with 1, and there is no suitable pH value control advantages, is the first to enter the gas phase. This may be added for minerals methanogenic bacteria growth and reproduction provides a point of attachment to a certain extent, promote the methane bacteria populations. But this promote this mechanism is not very clear, the need for further experiments.

【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X799.3

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