开题报告-基于分布式理念的厨余垃圾再利用系统及设施设计.doc

北京联合大学毕业设计开题报告题目： 基于分布式理念的厨余垃圾再利用系统及设施设计 专业： 工业设计 指导教师： 许翰锐 学院： 生物化学工程学院 学号： 2012040325015 班级： 工设1201B 姓名： 王逸尧 一、课题任务与目的基于LeNS-China项目的分布式理念，对家庭厨余垃圾再利用进行研究。对当前厨余垃圾的组成成分、当前处理利用方式、可利用途径等进行调研。应用分布式理念对厨余垃圾的再利用进行系统规划，做出厨余垃圾再利用方式的系统规划方案，环保、合理、可行,且清晰的规划方案图。根据规划方案确定厨余垃圾再利用系统的终端产品形式，并根据反馈意见对进行修改, 最终方案结构和尺寸合理，通过再利用系统及设施设计切实达到缩短厨余垃圾循环周期、厨余垃圾再利用以及减少进入填埋场有机物数量的环保目的，完成终端产品设计方案。2、 调研资料情况1.关于可持续设计可持续设计是一种构建及开发可持续解决方案的策略设计活动，均衡考虑经济、环境、道德和社会问题，以在思考的设计引导和满足消费需求，维持需求的持续满足。可持续的概念不仅包括环境与资源的可持续，也包括社会、文化的可持续。可持续设计要求人和环境的和谐发展，设计既能满足当代人需要又兼顾保障子孙后代永续发展需要的产品、服务和系统。主要涉及的设计表现在建立持久的消费方式、建立可持续社区、开发持久性能源等技术工程。可持续设计体现在四个属性上，即自然属性、社会属性、经济属性和科技属性。就自然属性而言，它是寻求一种最佳的生态系统以支持生态的完整性和人类愿望的实现，使人类的生存环境得以持续；就社会属性而言，它是在生存于不超过维持生态系统涵容能力的情况下，改善人类的生活质量(或品质)；就经济属性而言，它是在保持自然资源的质量和其所提供服务的前提下，使经济发展的净利益增加至最大限度；就科技属性而言，它是转向更清洁更有效的技术，尽可能减少能源和其他自然资源的消耗，建立极少产生废料和污染物的工艺和技术系统。2.国内外垃圾处理现状2.1国内厨余垃圾处理现状我国的厨余垃圾产量在2000年就达到45000万吨，以每年10%的递增速度计算，到2007年我国的厨余垃圾产量将接近9000万吨1 ，年新增厨余垃圾量为500万吨。以北京为例，2014年，北京餐厨垃圾产生量达到每日2600多吨，较2008年日产生量1200吨增长了1倍，7年复合增长率达到了14%。以上海为例，上海市厨余垃圾除填埋外，还利用厨余垃圾堆肥、加工宠物饲料等资源化处置，进行厨余垃圾再利用。由于厨余垃圾其高含水率和低热值不能达到妥善的处理和利用，从而导致填埋场库容浪费、填埋场气体和渗滤液泄露，造成填埋场二次污染、防御措施费用加大。由此可见，对厨余垃圾进行分类收集并单独处理，可以减少垃圾最终的处理量，降低垃圾填埋过程中二次污染物质产生的量，也可以提高垃圾焚烧的热值，提高焚烧发电的利用效率。2.2 国外垃圾处理再利用现状在固体废物管理的初期，垃圾堆放场被卫生填埋场所取代，从分散小规模变为集中大规模。加强垃圾的清扫和收集的同时，开始考虑垃圾分类回收、物资再利用、垃圾预处理、垃圾焚烧等其他垃圾处理方式。一些发达国家开始从垃圾产生预防工作做起，例如：通过维修行为延长产品的使用寿命、拒绝对食物的过度饮用、禁止使用塑料袋、生物垃圾价值化利用、一般食物垃圾进行源头分类、推动企业和行政机构对自己产生的垃圾进行分类和价值化利用， 例如对工业材料、办公室纸张等进行分类。另外一些在建设卫生填埋场的热潮之后，发达国家，尤其是经济发达地区， 都遇到了同样的困境。人口稠密，所产生的废物量也相对较大，填埋处理占用土地较多， 导致土地资源紧张，而人们对环境质量要求高，填埋场填满后需要往更远的地方寻找新的场址，因而困难重重。在这种情况下，除了填埋之外的垃圾管理理念得到强化， 大量的物资回收利用厂、垃圾堆肥厂、垃圾焚烧厂相继建设。经过约30 年的努力，一些发达国家已经普遍建立了垃圾减量化、资源化和无害化处理的保障体系，对于废物管理理念也基本上趋于统一，主要有可持续发展理念、循环经济理念、3R理念等。3 厨余垃圾的处理技术综述厨余垃圾的处理一直是一个普遍存在的难题，目前还没有一种十分完善的处理方法。就当前情况来看，主要有如下几种处理方式。3.1 粉碎直排厨余垃圾进入粉碎机后打碎，将粉碎后的厨余垃圾排入市政下水管网，与水混合后排放到城市污水处理系统进行无害化处理，从而达到无害化的目的3 。此方法适用于家庭或其他产生厨余垃圾量较小的单位。但该方法往往会在城市下水道中滋生病菌、蚊蝇和导致疾病传播，同时可能造成排水管道堵塞，降低城市下水道的排水能力，加重了城市污水处理系统的负荷，也不可避免地会产生一定的二次污染。3.2 填埋填埋是大多数国家生活垃圾无害化处理的主要处理方式。由于厨余垃圾中含有大量的可降解组分，稳定时间短，有利于垃圾填埋场地的恢复使用，且操作简便, 因此应用得比较普遍4。但随着对厨余垃圾可利用性的认识越来越广泛，无论在欧美、日本还是中国，厨余垃圾的填埋率都正在呈现下降的趋势，甚至有很多国家已禁止厨余垃圾进入填埋场处理了5，并着力于垃圾再利用。3.3 肥料化处理厨余垃圾的肥料化处理方法主要包括好氧堆肥和厌氧消化两种。好氧堆肥过程是在有氧条件下，利用好氧微生物分泌的胞外酶将有机物固体分解为可溶性有机物质， 再渗入到细胞中，通微生物的新陈代谢，实现整个堆肥过程。厌氧消化是指在缺氧条件下，利用微生物的分解作用将有机物转化为二氧化碳和甲烷，大致分为产酸和产甲烷2个阶段。产酸阶段主要是水解和发酵菌群将复杂的有机物分解为简单的有机物，进而降解为各种有机酸、产甲烷阶段主要是产甲烷菌将部分简单有机物转化为甲烷和二氧化碳。3.4 饲料化处理厨余垃圾的饲料化处理原理是利用厨余垃圾中含有的大量有机物，通过对其粉碎、脱水、发酵、软硬分离后，将垃圾转变成高热量的动物饲料，变废为宝。目前我国厨余垃圾的饲料化处理技术已趋成熟，有多种类型的处理技术在上海、北京、武汉、济南等城市推广应用。在饲料化处理中，最为重要的一步工艺就是发酵，在该方向上很多研究都取得了显著成果。3.5 能源化处理主要包括焚烧法、热分解法、发酵制氢等。焚烧法处理厨余垃圾效率较高， 产生的热能可转换为蒸汽或者电能，但厨余垃圾的含水率高，燃烧时需要添加辅助燃料，从而造成投资大的问题，同时尾气处理也是一个难题。热分解法是将垃圾在高温下进行热解，使垃圾中所含的能量转换成燃气、油和碳的形式，然后再进行利用，热解法具有广阔的应用前景，但技术尚未达到实用阶段，目前应用较少，氢作为一种高质量的清洁能源，是普遍认为的最有潜力的替代能源。3.6 其它食用废油真空油炸厨余垃圾，可同时处理厨余垃圾和食用废油，既可以迅速除去厨余垃圾中的水分，保证了垃圾的营养成分，又进行了一次真空消毒，油炸产品完全可作为一种理想的绿色饲料。提取生物降解塑料技术，厨余垃圾乳酸发酵可解决城市垃圾排放量大且难处理，以及其造成的环境污染问题，同时制成的生物降解塑料有望成为通用塑料的替代品，为塑料工业提供丰富的原料来源，并解决了白色污染的问题。4. 国内外厨余垃圾回收处理装置现状4.1 粉碎直排式优点：料理台回收装置下水道连接，产生垃圾后，快速处理，直接粉碎，下水道排走，不留异味，减少细菌滋生。隐藏式。缺点：需要徒手塞垃圾，使用感受不好。直接排走，造成可再生能源浪费。4.2 堆肥式优点：能源再利用。缺点：体积大，不适合中国城市居民使用。设备简陋，需完善。 5.参考文献 1 严太龙, 石英.国内外厨余垃圾现状及处理技术 J .城市管理与科技,2004, 6( 4) : 165166.2 胡贵平, 杨万, 张广裕.国内主要城市厨余垃圾处理进展 J .城市管理与科技, 2006, 8( 6) : 267268.3 袁玉玉, 曹先艳, 牛冬杰, 等.餐厨垃圾特征及处理技术 J .环境卫生工程, 2006, 14( 6) : 4649.4 李小卉.餐厨垃圾的危害及综合治理对策 J .研究与探讨, 2006( 11) : 2425.5 崔亚伟, 陈金发.厨余垃圾的资源化现状及前景展望 J .中国资源综合利用, 2006( 10) : 3132.6 郭燕, 戴文灿.浅析城市生活垃圾综合处理与再生利用 J .再生资源研究, 2000( 5) : 3032.7 孙振钧.蚯蚓反应器与废弃物肥料化技术 M .北京:化学工业出版社, 2004. 8 Payal Garg, Asha Gupta, Santosh Satya. Vermicomposting of different types of waste using Eisenia foetida:A comparative study J . Bioresource Technology,2006, 97: 391395.9 汪春霞.有机固体废弃物厌氧消化与综合利用 J .中国资源综合利用, 2006, 24( 7) : 2528.10 邬苏焕, 宋兴福, 李够生, 等.双菌固态发酵处理餐厨垃圾 J .食品与发酵工业, 2004, 30( 5) : 6368.11 陈金钟, 邬苏焕, 宋兴福, 等.泔脚与秸杆混合发酵法生产蛋白饲料的新工艺流程 J . 上海环境科学,2003, 22( 12) : 9981000. 12 Lay Jiunn - Jyi, Fan Kuo- Shuh, Chang James - I, etal.Influence of chemical nature of organic wastes on their conversion to hydrogen by heat- ahock digested aludge J . International Journal of Hydrogen Energy, 2003, 28( 12) : 13611367.13 刘敏, 任南琪, 丁杰, 等.糖蜜、淀粉与乳品废水厌氧发酵法生物制氢 J .环境科学, 2004, 25( 5) : 6569.14 赵春芳, 邝生鲁, 奚强.以葡萄糖为基质的消化污泥厌氧发酵产氢气的研究 J . 化学工业与工程技术,2001, 22( 4) : 45.15 王旭明, 汪群慧, 马鸿志, 等.用乳酸菌从有机物废弃物中生产乳酸 J .现代化工, 2003, 23( 11) : 5053.3、 初步设计方法与实施方案设计方法：观察法 调查法 文献法 经验总结法 案例研究法实施方案：（1）解决方案的完成应基于LeNS-China项目的分布式理念。（2）对当前厨余垃圾的组成成分等调研,再利用方案等要避免单纯定性分析,要有相关数据支撑。（3）对于厨余垃圾再利用方式的系统规划方案环保、合理、可行,且有清晰的规划方案图。（4）终端产品方案应以对使用环境的需求分析为基础,并根据反馈意见对进行修改, 最终方案结构和尺寸合理，通过再利用系统及设施设计切实达到减少进入填埋场有机物数量的环保目的。四、预期结果主要内容（1）解决方案的完成应基于LeNS-China项目的分布式理念。（2）对当前厨余垃圾的组成成分等调研,再利用方案等要避免单纯定性分析,要有相关数据支撑。（3）对于厨余垃圾再利用方式的系统规划方案环保、合理、可行,且有清晰的规划方案图。（4）终端产品方案应以对使用环境的需求分析为基础,并根据反馈意见对进行修改, 最终方案结构和尺寸合理，通过再利用系统及设施设计切实达到减少进入填埋场有机物数量的环保目的。提交要求（1）论文论文和附件全部严格按北京联合大学毕业设计相关文件的要求。（2）设计报告书报告书要求完整地展示毕业设计的实施过程、方法与结果；内容包括产品的课题设计说明、市场调研分析，概念草图设计，设计分析与产品效果图等；统一A4格式，不少于20页。（3）作品展板设计并制作2块用来展示产品设计成果的展板（规格为90厘米乘60厘米，横版）。（4）模型或动