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基于碳工程管理的城市矿产开发应用技术及评价

论文编号:lw201803061239351462 所属栏目:工程管理论文 发布日期:2018年03月11日 论文作者:www.51lunwen.com

本文是工程管理论文,本文以城市生活垃圾进行城市矿产开发为例,运用生命周期评价法构建城市矿产开发生命周期模型,对其中的沉默资源属性进行分析。


第一章绪论


1.1研究背景

随着人类的发展,大量的原生矿产资源被人类开采并加以利用。在自然资源逐渐枯竭的同时,人类生活及工业产生的垃圾却在以各种方式不断增加。从工业革命至今的300多年里,全球80%的矿产资源被从地下转移至地上进行各种工业化利用,并以垃圾的形式进行堆积,其总量高达数千亿吨,并以每年百亿吨的速度增加。

我国虽然国土面积辽阔,各种矿产资源种类齐全,总量也很丰富。但人均占有量严重不足,只能达到世界人均水平的58%。同时,小矿床多大矿床少,支柱性矿产贫矿和难选矿多、富矿少等不足,开采利用难度大成本也较高。石油天然气等能源类资源消耗量较大为净进口国。资源问题日益成为阻碍国家发展的问题。城市矿产这一概念在我国的提出始于2010年,国家相关部门下发了《关于开展城市矿产示范基地建设的通知》,通知中指出了国家对城市矿产的解释,明确规定了工业化和城镇化进程中,产生的蕴藏在废旧机电设备。废旧汽车、各种兼职垃圾生活垃圾等废弃物品中,可以进行循环利用的钢铁、有色金属、贵金属、塑料橡胶等资源。城市矿产这一称呼是对再生资源合理利用并进行规模化发展的形象比喻。随着国家的需求增加及相关产业的发展,城市矿产及相关领域在我国越来越受到人们的关注和重视。

进入21世纪,工业经济迅速发展,人口激增。这一过程消耗了大量的化石燃料,并导致大量温室气体排放,引发全球变暖。在此背景下低碳经济应运而生,运用合适的管理机制,减少温室气体排放实行低碳经济得到国际社会越来越多的重视。

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1.2研究内容

本文在前人的技术上以城市生活垃圾的处理为例,运用生命周期评价法,分别对现有的垃圾处理模式,及采用城市矿产开发进行垃圾处理的模式进行评价分析。研究各种技术过程的碳排放量,从而为碳管理或低碳管理生活垃圾处理及相应城市矿产开发提供依据和解释。

主要研究目标:

(1)运用生命周期评价法以城市生活垃圾处理为例对相应技术方案进行评价。

(2)基于评价所得出的结论对生活垃圾处理技术提出改进意见。

(3)对改进后的技术方法应用生命周期评价进行验证。

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第二章应用理论研究


2.1生命周期评价理论与方法

2.1.1生命周期评价理论

生命周期评价这一概念最开始的来源是生物学概念,其表示生物的出生、成长、兴盛、老年直至死亡的生命历程。无论是生物还是某一产品或服务都有他开始到终止的过程,其不同只是规模时间和空间上的不同而己。所以生命周期评价使用的方向很多,最初生命周期评价被广泛应用于政治经济等各个领域。现在其主要被用于环境经济学中用来评价产品或服务全过程生命周期的一种环境管理工具。作为一种环境管理工具,其可以对环境冲突进行有效的定量分析和评价,评价范围包括产品或服务的整个过程(从摇篮到坟墓)。通过生命周期评价给出的某一产品或服务在其生命周期过程中各个环节的物质或能源的输入和输出,可以给企业对产品或服务的开发和设计提供改进优化的依据,同时给政府等环境监管部门对监督企业环境排放提供有力支持。通过明确的标识也可以为消费者提供有效的环境信息来影响其消费行为。各国都非常充实LCA的应用及发展。合理运用LCA评价法对我国环境保护和国际贸易意义非凡。

面对环境与资源的矛盾,可持续发展的理念被提出,我国也开始大力推行可持续发展的理念。人们开始重视环境,尝试寻求资源开发与环境保护的平衡。70年代末,生命周期评价法开始被用来研究垃圾的资源化,学者们试图通过用生命周期评价来研究资源再生这一过程,应用生命周期评价对城市生活垃圾处理进行研究便始于此。初期的应用主要是研究垃圾处理的环境排放对其过程中的细节进行优化或改良。

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2.2生活垃圾处理技术

2.2.1生活垃圾处理现状

处理生活垃圾的技术多种多样,包括堆肥、填埋、焚烧、制燃气、燃料发电、投海、制备路基用料等等。新型的垃圾处理技术也在不断发展例如通过生物降解、纤维糖化技术等。但主要的垃圾处理方式仍为堆肥处理、卫生填埋以及焚烧处理。

以德国为例,德国属于发达国家,其地理位置处于欧洲中部,人口密度较小。其年垃圾产量达到3300万吨,其垃圾成分包括废旧金属、塑料、纸张、废旧家具等可以进行一定回收的物质,以及不可再生的建筑垃圾、骨料等,还含有生物垃圾、厨余垃圾等有机物。现阶段德国的垃圾有65%进行了填埋处理,11%被燃烧发电,7%进行堆肥,剩余的垃圾以其他方式进行处理。

作为世界上最早研究焚烧垃圾技术的国家,德国的垃圾焚烧技术非常先进。其建有大量的垃圾焚烧装置,用于从垃圾中提取能量或直接发电。其垃圾发电厂发电已经并入其国家电力网络中。其垃圾焚烧量达到800余万吨。可提供大量的居民用电。在大力发展焚烧发电的同时,德国进一步减少填埋处理生活垃圾的比重,现阶段德国已停止新建垃圾填埋场。

在应用各种技术手段处理生活垃圾的同时,生活垃圾处理也面临着一些问题。首先是垃圾混合收集。世界上大部分国家的生活垃圾都是混合收集的,但生活垃圾中含有各种物质,其中包括大量可回收利用物质,如塑料、金属、纸张等。混合收集的垃圾如果想重新利用这些物质,需要进行垃圾分选。而垃圾分选面临很大的困难,首先垃圾分选设备技术要求较高,设备价值高昂,需投入的成本较大,其次垃圾分选设备受处理量影响较大,如我国北京每天产生大量垃圾,如全部进行垃圾分选,需要的设备较多,这进一步提高了回收成本。

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第三章基于碳管理的生命周期评价模型(以生活垃圾处理为例)...........21

3.1目标定义与范围界定..............21

3.1.1目标定义..............21

3.1.2范围界定.............21

第四章城市生活垃圾处理的生命周期评价..........27

4.1目标定义和范围界定..............27

4.2功能单位............27

第五章基于碳管理改进的生活垃圾处理技术及评价..........38

5.1基于碳管理改进的生活垃圾处理技术.............38

5.1.1生活垃圾处理技术分析..........39

5.1.2矿化垃圾的概念..........39


第五章基于碳管理改进的生活垃圾处理技术及评价


5.1基于碳管理改进的生活垃圾处理技术

5.1.1生活垃圾处理技术分析

传统填埋法会产生大量的填埋气,虽然现阶段我国部分垃圾填埋场已经开始采用填埋气回收装置,但应用率较低,同时仍有大量的已经填埋并矿化的垃圾。这些垃圾填埋场在达到使用负荷后,无法进行再次使用。需要投入大量的人力物力进行新的垃圾填埋场建造,同时占用大量的土地。

焚烧法相较填埋法占用土地面较小,需填埋的垃圾废渣量也较小,其虽然对水体等污染较小,但会产生大量的碳排放。

在堆肥处理生活垃圾过程中,产生的碳排放较少。一方面因为堆肥的过程起到了固碳的作用。另一方面回收了部分资源,通过资源再生起到了大量减排的效果。

通过分析三种常用的生活垃圾处理技术,我们可以看出。减少碳排放,需要对碳元素的迁移转化进行关注。同时还需要合理的回收利用资源实现负排放。

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第六章结论与展望

城市生活垃圾的处理是一个国际性的难题。我国的生活垃圾处理仍然处在发展阶段,技术和管理模式与其他发达国家相比仍有差距。同时我国面临严重的资源紧缺问题。人均资源占有量极低。城市生活垃圾中蕴藏大量的原生矿产资源亟待进行城市矿产开发。现阶段,全球对于影响气候变暖的温室气体排放越来越重视。国际上已经开始应用越来越多,并更先进的碳管理理念。我国虽然是发展中国家,温室气体排放对于我国没有强制性要求。但随着经济快速增长,环境问题已经变成制约我国经济发展的重要原因。而影响我国环境的一个重要原因是,我国处在高速发展阶段,高速的发展需要大量的资源,而开采用使用原生资源势必会带来严重的环境污染,例如北京的雾霾以及垃圾村等例子。在我国城市矿产开发属于起步阶段,各种开发模式仍处于研究阶段。而城市矿产开发可以缓解我国面临的资源问题。在开发城市矿产的中,可以有效的将很多被遗弃的再生资源得以循环利用,减少了很多原生资源开采难、排放大的问题。在这一过程中,因为减少了原生矿产的开采制造,减少了大量的二氧化碳排放,可以减轻对于环境带来的不利影响。同时对生活垃圾进行城市矿产开发,可以解决我国垃圾处理面临的问题。在我国垃圾处理主要以填埋方式进行处理,而填埋占用大量的土地资源。我国现有的垃圾处理场中,填埋场的数量占比最高。我国还拥有数量众多的已封场的垃圾填埋场,对这些垃圾填埋场同样可以进行城市矿产开发,进行矿化垃圾开采。使己经达到使用年限并封场的垃圾填埋场重新投入使用,减少了新建垃圾填埋场的资金及土地投入。

参考文献(略)