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广州市餐厨垃圾的资源化利用研究

作　者: 沈超青
导　师: 马晓茜
学　校: 华南理工大学
专　业: 工程热物理
关键词: 餐厨垃圾 热解特性 动力学参数 LCA 经济效益
分类号: X799.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章 绪论  11-25
  1.1 选题背景及意义  11-12
  1.2 餐厨垃圾的组成及特性  12-15
    1.2.1 餐厨垃圾的组成  13-15
    1.2.2 餐厨垃圾的特性  15
  1.3 餐厨垃圾传统处理方式  15-18
    1.3.1 卫生填埋  16
    1.3.2 粉碎后排入下水道  16
    1.3.3 直接喂养牲畜或制作饲料  16-17
    1.3.4 混入生活垃圾中焚烧  17
    1.3.5 有机堆肥  17-18
  1.4 餐厨垃圾新兴资源化利用方式  18-20
    1.4.1 热解  18
    1.4.2 厌氧发酵  18-19
    1.4.3 制取生物柴油  19
    1.4.4 不同处理方式之间的比较  19-20
  1.5 我国各地餐厨垃圾管理办法及主要问题  20-22
    1.5.1 各地餐厨垃圾管理办法  20-22
    1.5.2 餐厨垃圾处理过程中产生的主要问题  22
  1.6 课题的确定及主要内容  22-25
    1.6.1 课题提出与来源  22-23
    1.6.2 课题主要研究内容  23-25
第二章 餐厨垃圾与生物质混合热解  25-48
  2.1 热解机理  25-26
  2.2 实验部分  26-27
    2.2.1 实验样品  26
    2.2.2 实验仪器  26-27
    2.2.3 实验方法  27
  2.3 实验结果  27-47
    2.3.1 单样热解分析  27-30
    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  30-32
    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  32-36
    2.3.4 含水率对餐厨垃圾热解的影响  36-42
    2.3.5 含水餐厨垃圾与生物质共热解  42-47
  2.4 本章小结  47-48
第三章 餐厨垃圾热解动力学研究  48-68
  3.1 实验部分  48-49
    3.1.1 实验样品  48
    3.1.2 实验仪器  48-49
    3.1.3 实验方法  49
  3.2 实验结果  49-56
    3.2.1 餐厨垃圾的热解特性分析  49-52
    3.2.2 剩米饭的热解特性分析  52-54
    3.2.3 剩米饭的燃烧特性分析  54-56
  3.3 动力学分析  56-67
    3.3.1 餐厨垃圾的热解动力学分析  60-62
    3.3.2 剩米饭的热解动力学分析  62-64
    3.3.3 剩米饭的燃烧动力学分析  64-66
    3.3.4 剩米饭对餐厨垃圾热解的影响  66-67
  3.4 本章小结  67-68
第四章 餐厨垃圾不同处置方式下的全生命周期分析  68-85
  4.1 基于厌氧发酵及转酯化反应制取沼气和生物柴油  68
  4.2 全生命周期研究方法  68-70
    4.2.1 边界和范围  69-70
    4.2.2 数据来源  70
  4.3 清单分析  70-76
    4.3.1 餐厨垃圾的运输  71-72
    4.3.2 厌氧发酵及转酯化反应  72-73
    4.3.3 生物柴油的运输  73
    4.3.4 生物柴油的燃烧  73
    4.3.5 沼气的燃烧  73-74
    4.3.6 敏感性分析  74-76
  4.4 资源耗竭系数  76
  4.5 环境影响评价  76-80
    4.5.1 特征化  78
    4.5.2 标准化及加权评估  78-79
    4.5.3 减缓全球变暖的主要措施  79-80
  4.6 餐厨垃圾不同处置方式之间的比较  80-84
    4.6.1 填埋处理  80-81
    4.6.2 焚烧处理  81-82
    4.6.3 基于厌氧发酵及转酯化反应的综合处理  82
    4.6.4 不同处置方式之间的比较  82-84
  4.7 本章小结  84-85
第五章 广州市餐厨垃圾不同处置方式下的经济效益分析  85-91
  5.1 填埋处理  85-86
  5.2 焚烧处理  86
  5.3 基于厌氧发酵及转酯化反应的综合处理  86-88
  5.4 经济效益的综合分析  88-89
  5.5 餐厨垃圾综合处理过程中应注意的问题  89-90
  5.6 本章小结  90-91
结论  91-94
  全文总结  91-92
  本文主要创新点  92-93
  下一步研究展望  93-94
参考文献  94-101
攻读硕士学位期间取得的研究成果  101-102
致谢  102-103
附件  103

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 其他 > 生活
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