餐廚廢水處理方法范文

導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇餐廚廢水處理方法，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：生物材料;有機(jī)廢水;COD去除率

中圖分類號(hào)：X701文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2011）08-0168-03

收稿日期：2011-07-13

作者簡(jiǎn)介：王 棚（1981―），男，四川人，工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。

1 引言

在高濃度有機(jī)廢水的處理過程中,通常采用物理或化學(xué)方法進(jìn)行預(yù)處理,以去除水中部分難生物降解的高分子有機(jī)污染物,從而減輕后續(xù)生物處理工藝的負(fù)荷［1］。對(duì)于選用吸附劑做預(yù)處理介質(zhì)的情況,預(yù)處理選擇吸附材料尤為重要。有的材料吸附效果好,但價(jià)格昂貴（如活性炭）,難以推廣應(yīng)用,因此,開發(fā)高效低成本的吸附劑是吸附處理技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵［2～5］。廢棄有機(jī)物經(jīng)過生物發(fā)酵后,可轉(zhuǎn)化成大量腐植酸,對(duì)廢水中難分解的有機(jī)物有較好的去除效果［6］。如枯枝落葉等材料經(jīng)生物發(fā)酵得到的產(chǎn)物,含有大量的纖維素、木質(zhì)素等成分,對(duì)水中難生物降解有機(jī)物具有較好的滯留作用［7］。本試驗(yàn)利用有機(jī)廢棄物的生物發(fā)酵制取生物吸附材料,設(shè)置不同的實(shí)驗(yàn)條件,對(duì)高濃度有機(jī)廢水進(jìn)行預(yù)處理,以期降低COD濃度,增加廢水的可生化性,提高后續(xù)處理效果,為探索高濃度有機(jī)廢水處理工藝提供理論參考。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

（1）生物吸附材料。由泥炭土、餐廚垃圾、垃圾衍生燃料（由垃圾焚燒產(chǎn)物制得）、樹皮、菇渣、枯枝落葉等,其中,餐廚垃圾、菇渣通及枯枝落葉均為經(jīng)過生物發(fā)酵工藝制得的產(chǎn)物。

（2）高濃度有機(jī)廢水。取自城市垃圾壓縮站的高濃度有機(jī)廢水。由于原廢水COD很高,本實(shí)驗(yàn)將其稀釋數(shù)倍作為進(jìn)水進(jìn)行處理,處理前用紗布過濾掉懸浮物。稀釋后的廢水pH值為4～5,CODcr為1 198.4～3 326.40mg/L。

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

JB90-D型強(qiáng)力電動(dòng)攪拌器;pHS-25型pH計(jì);XJ-Ⅲ型COD消解爐;PB2002-N型電子天平;KXB-250A型生化培養(yǎng)箱;硫酸;硫酸亞鐵（AR）;重鉻酸鉀;硫代硫酸鈉（AR）。

2.3 試驗(yàn)方法

在室溫下（20℃）,移取500mL水樣于1L燒杯中,投加一定量的生物吸附材料,在一定pH條件下,用機(jī)械攪拌機(jī)在180r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌15min,靜止一定時(shí)間,取液過濾,對(duì)濾液進(jìn)行COD、BOD5的測(cè)定。

2.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法

COD:催化消解密封法;pH:pH計(jì);BOD5:5日培養(yǎng)碘量法。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 生物吸附材料的選擇

原水COD為1340mg/l,PH值為4.92,取4g過2mm篩的生物吸附材料泥炭土（c1）、餐廚垃圾（c2）、生活垃圾濕法分選系統(tǒng)有機(jī)物（c3）、椰殼樹皮（c4）、菇渣（c5）、枯枝落葉（c6）,加入到500mL廢水中,處理結(jié)果見圖1。

由圖1可知,在相同條件下,各種生物吸附材料對(duì)廢水COD的去除率不同,其中,以菇渣材料去除效果最好,去除率達(dá)到了30.85%。枯枝落葉材料對(duì)COD的去除率也有26.87%。泥炭土材料和樹皮材料的COD去除率相當(dāng)。生活垃圾濕法分選系統(tǒng)有機(jī)物生物吸附材料對(duì)COD的去除率最低,只有3.98%。故選擇菇渣作為廢水處理的生物吸附材料。

同時(shí),對(duì)處理后的廢水進(jìn)行BOD5測(cè)定,結(jié)果如圖2。從圖2可以看出,廢水經(jīng)生物吸附材料處理后,BOD5/COD較處理前都有不同程度的增加,其中以椰殼樹皮生物吸附材料處理后廢水的BOD5/COD變化最大,其值為0.43,較原水提高了0.15。這主要是因?yàn)樯镂讲牧现行》肿佑袡C(jī)物溶解到廢水中,使得水中BOD5/COD的相對(duì)含量增加了。這說明廢水經(jīng)生物吸附材料處理后,可生化性增強(qiáng),有利于廢水的后續(xù)生化處理。

3.2 生物吸附材料用量對(duì)COD去除率的影響

原水COD為2448.00mg/l,在原水pH條件下,分別稱取3、4、5、6、7g過2mm篩的菇渣吸附材料,加入到500mL廢水中,處理結(jié)果見圖3。

本試驗(yàn)采用的吸附材料本身是一種有機(jī)物,對(duì)增加廢水COD濃度有一定的貢獻(xiàn)。由圖2可以看出,COD的去除率隨著吸附材料用量的增加而增大,當(dāng)用量大于5g時(shí),COD的去除率有所下降,說明在用量為5g時(shí),吸附材料的吸附能力已接近飽和,因此生物吸附材料的投加量以1%為宜。

3.3 不同粒徑的生物吸附材料對(duì)COD去除率的影響

將菇渣分別過0.45mm、2mm、3mm的篩子,得到3種不同粒徑的生物吸附材料對(duì)廢水進(jìn)行吸附試驗(yàn),原水COD為2 544mg/l,在原水pH條件下,分別取5g 3種不同粒徑吸附材料,加入到500mL廢水中進(jìn)行處理,結(jié)果表明粒徑為0.45mm的COD去除率為9.43%;粒徑為2mm時(shí)去除率為5.66%;粒徑為3mm時(shí)去除率為3.77%。可以看出,粒徑越小,對(duì)COD的去除效果越好,但實(shí)際處理中,為了便于吸附劑的沉淀分離以及操作方便,推薦以2mm粒徑為宜。試驗(yàn)結(jié)果與上述結(jié)果相差較大,這可能是由于處理水樣的COD濃度及pH值不一樣造成的。

3.4 不同pH值對(duì)COD去除率的影響

取4份500mL的廢水,用石灰分別將pH調(diào)節(jié)至原水、5、7、9,投加5g菇渣進(jìn)行處理。吸附結(jié)果如圖4所示。由圖4可知,隨著pH值的上升,COD的去除率有所下降,這可能是由于水中溶液中的氫離子影響了廢水中難降解有機(jī)物的離子化和生物吸附材料表面的性能［8］,從而有利于COD的去除。在原水pH值下,COD的去除率最高,為12.54%。

3.5 不同廢水濃度對(duì)COD去除率的影響

將原廢水稀釋不同的比例,在不調(diào)節(jié)pH的情況下（pH值在4～5之間）,投加5g過2mm的菇渣進(jìn)行處理。測(cè)定COD。結(jié)果如圖5所示。由圖5可知,生物吸附材料對(duì)COD的去除率隨原廢水COD濃度的不同而有很大的變化。當(dāng)原廢水COD濃度在1 515.7mg/L時(shí),COD去除率最高,達(dá)32.02%。

3.6 廢水處理效果

選用上述最佳試驗(yàn)條件,即將廢水稀釋到1 500mg/L左右,移取500mL的廢水,投加5g過2mm的菇渣,處理廢水的結(jié)果如下表1所示。由表1可知,經(jīng)試驗(yàn)條件優(yōu)化,COD的去除率可達(dá)35.98%,處理后廢水pH為6.42。

表1 優(yōu)化條件下廢水處理結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

生物吸附材料由有機(jī)廢棄物經(jīng)過發(fā)酵工藝制得,來源廣,處理廢水成本低廉,且能做到以廢治廢。對(duì)生物吸附材料處理廢水的研究表明:菇渣材料對(duì)廢水中COD的去除效果較其他幾種生物吸附材料要好。在粒徑為2mm,投加量為5g,處理COD濃度為1 478.40mg/L,pH值為4.92的廢水,其COD去除率可達(dá)35.98%。生物吸附材料處理高濃度有機(jī)廢水,能夠提高廢水可生化,有利于廢水的后續(xù)生化處理。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 張自杰.排水工程［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1996.

［2］ 王 芳,王增長(zhǎng),侯安清.高濃度有機(jī)廢水處理技術(shù)的應(yīng)用研究［J］.科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2005,15（23）:139～141.

［3］ 楊 超,柯麗霞,龔仁敏,等.花生殼粉作為生物吸附劑去除水溶液中偶氮染料的研究［J］.生物學(xué)雜志,2005,22（2）:45～48.

［4］ 張 俊,王宏勛.菌糠過濾處理染料溶液研究［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2006,29（1）:77～78.

［5］ Gaballah I,Kibertus G.Recovery of heavy metal ionsthrough decontamination of synthetic solutions and industrialeffluents using modified barks［J］.J Geochem.Explor,1998（62）:241～286.

［6］ 周 桂,鄧光輝,何子平.腐植酸在糖蜜酒精廢液處理中的應(yīng)用研究［J］.廣西輕工業(yè),2001（4）:28～30.

［7］ 張 俊,王宏勛,羅 莉.菌糠過濾處理染料溶液研究［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2006,29（1）:77～78.

［8］ 郎咸明.爐渣吸附法處理硝基廢水的研究［J］.環(huán)境保護(hù)科學(xué),2001,27（105）:18～41.

Experiment Study on Treating High Concentrations of Organic Wastewater

by Adsorption of Biological Materials

Wang Peng1，Li Junfei2

（1.Foshan Environmental Monitoring Station,Guangdong,Foshan 528000,China;

2.PanYu Enviroment Research Institue.Guangdong,Guangzhou 511400,China）

篇2

關(guān)鍵詞 應(yīng)用技術(shù)型高校；環(huán)境管理；廢棄物；循環(huán)經(jīng)濟(jì)

中圖分類號(hào) G717 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1008-3219（2013）32-0071-03

收稿日期：2013-10-06

作者簡(jiǎn)介：吳春芳（1964- ），女，江蘇溧陽(yáng)人，江蘇理工學(xué)院后勤服務(wù)總公司品質(zhì)部經(jīng)理，助理研究員。

一、問題提出的背景

改革開放35年來，我國(guó)高等教育的辦學(xué)思路、格局和規(guī)模發(fā)生了根本性變化。進(jìn)入新世紀(jì)后，我國(guó)高等教育逐漸由精英化向大眾化轉(zhuǎn)變，邁入了快速發(fā)展時(shí)期，《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》提出，高等教育應(yīng)當(dāng)優(yōu)化結(jié)構(gòu)、辦出特色且增強(qiáng)社會(huì)服務(wù)能力。在此背景下，應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)得到了蓬勃發(fā)展，到2010年底，全國(guó)共有本科高校1114所，改革開放以來新建的應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)有700多所，在校生近千萬人，占本科院校總數(shù)的近70%。這些應(yīng)用技術(shù)型高校承載著人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、社會(huì)服務(wù)和文化傳承創(chuàng)新等重任，但廣大師生在日常工作、學(xué)習(xí)和生活中所產(chǎn)生的各類廢棄物（包括餐廚廢棄物、實(shí)驗(yàn)室廢棄物、辦公廢棄物和其他廢棄物）的數(shù)量同樣是驚人的。2012年，中央提出全社會(huì)要厲行勤儉節(jié)約、反對(duì)鋪張浪費(fèi)。為深入貫徹這一精神，教育部印發(fā)了《關(guān)于勤儉節(jié)約辦教育建設(shè)節(jié)約型校園的通知》，要求各級(jí)各類學(xué)校要在廣大師生員工中大力開展艱苦奮斗、勤儉節(jié)約的宣傳教育活動(dòng)，使師生員工牢固樹立節(jié)約光榮、浪費(fèi)可恥的思想觀念，自覺做到艱苦樸素、勤儉節(jié)約，自覺抵制奢侈浪費(fèi)行為，努力形成“崇尚節(jié)約、摒棄浪費(fèi)”的校園文化風(fēng)尚。

教育資源是社會(huì)資源的重要組成部分，應(yīng)用技術(shù)型高校對(duì)自身產(chǎn)生的各類廢棄物進(jìn)行科學(xué)合理的處置，制定好相應(yīng)的校園環(huán)境規(guī)劃并進(jìn)行環(huán)境管理，建設(shè)節(jié)約型校園，不僅是學(xué)校自身發(fā)展的需要，更是學(xué)校培養(yǎng)合格人才，提高學(xué)生綜合素質(zhì)，履行高校社會(huì)責(zé)任的需要。

二、節(jié)約型校園管理面臨的環(huán)境問題

一是校園的環(huán)境規(guī)劃和管理問題。相對(duì)于學(xué)校校園面臨的校內(nèi)外治安問題、網(wǎng)絡(luò)安全問題、學(xué)生心理問題等，校園環(huán)境規(guī)劃和管理問題往往被高校管理層所忽視。大部分學(xué)校所采用的校園環(huán)境管理方式是將校園內(nèi)的環(huán)境規(guī)劃和廢棄物處理處置交由后勤服務(wù)部門處理，對(duì)如何處理和處理的效果關(guān)心較少。當(dāng)前，許多學(xué)校已經(jīng)意識(shí)到校園環(huán)境管理的重要性，已逐步從自辦后勤服務(wù)向后勤服務(wù)社會(huì)化轉(zhuǎn)變，正逐步引入ISO9000系列的質(zhì)量管理體系和ISO14000系列的環(huán)境管理體系對(duì)校園環(huán)境進(jìn)行管理[1]。二是廢棄物的處理處置問題。各校由于學(xué)科和專業(yè)門類不同，所產(chǎn)生的廢棄物種類和數(shù)量差異較大，其中，餐廚廢棄物、辦公廢棄物是各類學(xué)校面臨的共性廢棄物。盡管各校均在采用“提倡節(jié)約，反對(duì)浪費(fèi)”的方式進(jìn)行廢棄物的減量化，但是在后續(xù)的無害化處置和資源化利用方面做得不夠。對(duì)于化學(xué)類、材料類等學(xué)科和專業(yè)所產(chǎn)生的危險(xiǎn)廢棄物，往往與生活垃圾混在一起，運(yùn)出校園就算處理處置完畢，存有一定隱患和危害。三是大學(xué)管理中的環(huán)保和資源意識(shí)問題。高等教育的理念和管理模式與保護(hù)環(huán)境和節(jié)約資源之間往往是矛盾的，而且往往不是單個(gè)高校自身能夠解決的。以考試用紙的浪費(fèi)問題為例，考試的目的是為了檢查和督促學(xué)生學(xué)習(xí)，是否需要用紙質(zhì)考試，各高校均在探索，收效甚微。原因在于傳統(tǒng)的課程考試模式就是出卷考試，而且需要將學(xué)生考試卷保存到學(xué)生畢業(yè)后一年以上，教育行政主管部門和第三方評(píng)估機(jī)構(gòu)對(duì)高校的評(píng)估中將此看得很重要，機(jī)考和網(wǎng)絡(luò)考試在許多高校難以實(shí)行。

三、節(jié)約型校園環(huán)境管理的特殊性

盡管各應(yīng)用技術(shù)型高校對(duì)校園環(huán)境管理重要性的認(rèn)識(shí)有所差異，但是渴望校園整潔美麗是相同的，所采用的管理部門和管理手段也是類似的。在應(yīng)用技術(shù)型高校環(huán)境管理上，引入ISO14000系列的環(huán)境管理體系是行之有效的做法。ISO14000系列環(huán)境管理體系是由ISO/TC207（國(guó)際環(huán)境管理技術(shù)委員會(huì)）負(fù)責(zé)制定的一個(gè)國(guó)際通行的環(huán)境管理體系標(biāo)準(zhǔn)，包括環(huán)境管理體系、環(huán)境審核、環(huán)境標(biāo)志、生命周期分析等國(guó)際環(huán)境管理領(lǐng)域內(nèi)的許多焦點(diǎn)問題，目的是指導(dǎo)各類組織（企業(yè)、公司、學(xué)校等）實(shí)施正確的環(huán)境行為[2]。ISO14000系列環(huán)境管理體系不僅適用于制造業(yè)和加工業(yè)，而且適用于包括應(yīng)用技術(shù)型高校后勤服務(wù)企業(yè)在內(nèi)的服務(wù)業(yè)。

對(duì)應(yīng)用技術(shù)型高校而言，校園內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量管理主要由后勤服務(wù)部門負(fù)責(zé)，主要原因在于生活后勤服務(wù)過程等所產(chǎn)生的廢棄物是學(xué)校廢棄物的主要產(chǎn)生源，同時(shí)，為師生提供良好的環(huán)境和服務(wù)是后勤服務(wù)部門義不容辭的職責(zé)。對(duì)照ISO14000系列環(huán)境管理體系，應(yīng)用技術(shù)型高校后勤服務(wù)過程中應(yīng)該制定和實(shí)施的內(nèi)容可以歸納為五個(gè)方面：后勤服務(wù)的環(huán)境方針、后勤服務(wù)的環(huán)境規(guī)劃（策劃）、環(huán)境方針和規(guī)劃的實(shí)施與運(yùn)行、生活后勤服務(wù)和條件后勤服務(wù)中的環(huán)境檢查與糾正措施、環(huán)境管理評(píng)審等。這五個(gè)方面在邏輯上連貫一致、步驟上相輔相承，共同保證了應(yīng)用技術(shù)型高校環(huán)境管理體系的有效建立和實(shí)施，并持續(xù)改進(jìn)，呈現(xiàn)螺旋上升之勢(shì)。

應(yīng)用技術(shù)型高校育人環(huán)境的特殊性，決定了其后勤服務(wù)部門在制定環(huán)境管理方針時(shí)必須考慮以下幾點(diǎn)：一是制定環(huán)境質(zhì)量管理的指導(dǎo)原則和實(shí)施宗旨時(shí)，除了要得到后勤服務(wù)部門最高管理者的承諾和認(rèn)可外，還必須得到學(xué)校最高管理部門（校務(wù)會(huì)或黨委會(huì)）的承諾和認(rèn)可，成為師生的共識(shí)；二是環(huán)境管理的重點(diǎn)領(lǐng)域，不僅包括后勤服務(wù)企業(yè)本身，還包括校園內(nèi)師生工作、學(xué)習(xí)和生活的各個(gè)角落；三是環(huán)境目標(biāo)和指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，不僅依靠后勤服務(wù)企業(yè)員工，更應(yīng)該緊緊依靠廣大師生。應(yīng)用技術(shù)型高校后勤服務(wù)企業(yè)在確定貫徹落實(shí)企業(yè)的環(huán)境方針和環(huán)境目標(biāo)時(shí)，應(yīng)充分考慮師生工作學(xué)習(xí)時(shí)間的特殊性，然后確定實(shí)施方法和操作規(guī)程，確保重大的環(huán)境因素處于受控狀態(tài)。同時(shí)，為保證體系的適用和有效，應(yīng)建立監(jiān)督、檢測(cè)和糾正機(jī)制。應(yīng)用技術(shù)型高校后勤服務(wù)企業(yè)在ISO14000系列環(huán)境管理體系的審核與評(píng)審中，更應(yīng)該將師生的反映和滿意度作為促進(jìn)體系進(jìn)一步完善和改進(jìn)提高的依據(jù)。

四、節(jié)約型校園建設(shè)中廢棄物處理處置對(duì)策

（一）餐廚廢棄物

餐廚廢棄物是校園內(nèi)產(chǎn)生量最大的廢棄物種類之一，對(duì)其減量化是處理處置的第一要?jiǎng)?wù)。除了進(jìn)行有效宣傳，開展類似“光盤行動(dòng)”的活動(dòng)外，后勤服務(wù)部門必須在飯菜質(zhì)量上多下功夫，讓師生買之則吃之。其次是對(duì)餐廚廢棄物的無害化處置和資源化利用問題。由于高校后勤社會(huì)化已經(jīng)普遍推行，一個(gè)校園內(nèi)從事餐飲服務(wù)的企業(yè)和個(gè)體工商戶數(shù)量眾多，如何保證所有經(jīng)營(yíng)者均能夠按照無害化和資源化的要求處理處置好餐廚廢棄物，是應(yīng)用技術(shù)型高校后勤服務(wù)部門應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注的問題。

（二）辦公廢棄物

高校辦公廢棄物數(shù)量最多的是各類廢紙和電子廢棄物。對(duì)于各類廢紙的處理處置，最有效的辦法是由后勤服務(wù)部門進(jìn)行分類收集，然后交給相關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行資源化利用。容易被忽視的是，各類辦公用電器及其配件，一般的做法是集中存放和集中報(bào)廢。這里的集中報(bào)廢僅僅是一個(gè)報(bào)廢手續(xù)，而不是真正意義上的電子廢棄物處理處置。事實(shí)上，單個(gè)的廢舊辦公用電器及其配件并不屬于危險(xiǎn)廢棄物，但是一旦集中存放并集中處置時(shí)，必須作為危險(xiǎn)廢物進(jìn)行管理。應(yīng)用技術(shù)型高校集中報(bào)廢的電腦、電池、打印機(jī)和油墨等，必須按照有關(guān)環(huán)境保護(hù)規(guī)定交由具備相關(guān)資質(zhì)的企業(yè)處理。一個(gè)可借鑒的案例是，江蘇省常州市政府，考慮到政府用辦公電器的危險(xiǎn)廢物屬性和保密性，專門出臺(tái)了相關(guān)文件，規(guī)定相關(guān)設(shè)備報(bào)廢時(shí)必須交由環(huán)保部定點(diǎn)拆解回收企業(yè)進(jìn)行處理處置，否則不得使用財(cái)政經(jīng)費(fèi)購(gòu)買新的辦公用電器。

（三）實(shí)驗(yàn)室廢棄物

應(yīng)用技術(shù)型高校各類實(shí)驗(yàn)室均會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物，包括紙質(zhì)廢棄物、機(jī)電類廢棄物、化工類廢棄物等。紙質(zhì)廢棄物和機(jī)電類廢棄物可以參照辦公廢棄物進(jìn)行處理，化工類廢棄物必須按照有關(guān)危險(xiǎn)廢棄物的管理規(guī)定進(jìn)行處置。一是對(duì)于化學(xué)化工和材料類實(shí)驗(yàn)室的各類廢液的處理處置，必須遵循分類收集、源頭處置與集中處置相結(jié)合的方式進(jìn)行，嚴(yán)禁將實(shí)驗(yàn)室廢液排入生活污水或雨水系統(tǒng)。對(duì)于沒有條件將實(shí)驗(yàn)室廢液接入工業(yè)污水處理管網(wǎng)的應(yīng)用技術(shù)型高校，應(yīng)該建設(shè)獨(dú)立的化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)室廢水處理系統(tǒng)。二是對(duì)于實(shí)驗(yàn)室廢氣的處理處置，必須遵循源頭處置和達(dá)標(biāo)排放的原則。三是對(duì)于各類試劑的包裝容器、報(bào)廢的化學(xué)試劑、易燃易爆劇毒類化學(xué)品的管理，各應(yīng)用技術(shù)型高校沒有給予高度重視，各類試劑的包裝容器進(jìn)入生活垃圾箱、報(bào)廢的化學(xué)試劑隨意處置和易燃易爆劇毒類化學(xué)品管理不善等現(xiàn)象普遍存在，對(duì)此高校環(huán)境管理部門應(yīng)給予高度重視。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳春芳.ISO質(zhì)量管理體系與應(yīng)用技術(shù)型高校后勤服務(wù)企業(yè)文化建設(shè)[J].現(xiàn)代企業(yè)教育，2012（18）：54-55.

[2]祖赤，文建林，趙紅艷.IS014000環(huán)境管理體系在我國(guó)企業(yè)中的建立及實(shí)施[J].湖南林業(yè)科技，2005（2）：76-77.

Discussion on Conservation-oriented Campus Management of Applied Technology-typed Colleges and Universities under the Perspective of Cyclic Economy

WU Chun-fang

（Logistics Service Head Corporation， Jiangsu College of Science and Technology， Changzhou Jiangsu 213001， China）

篇3

關(guān)鍵詞 生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)；沼氣工程；生態(tài)農(nóng)業(yè)；土地恢復(fù)；節(jié)能減排；礦區(qū)

中圖分類號(hào) X75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）09-0189-04

Abstract This paper designed a set of ecological circulation system for restoration of mining area land based on biogas engineering technology. Through the anaerobic digestion process，the biogas produced by municipal waste could be used as life gas，and redundant biogas could be used for electricity generation. The biogas residue could be used to make solid organic fertilizer for the development of the ecological agriculture. In addition，the biogas slurry could be used to make liquid organic fertilizer，and the redundant liquid fertilizer could be purified through the purification system and used for irrigation water，thus achieved zero emission.The organic agricultural products could serve the residents in this area，to establish a sustainable agricultural ecological circulation system. This paper introduced the design scheme，theoretical design and calculation method of the system，and analyzed the benefits of the system，in order to provide references for the land restoration in the mining area.

Key words ecological circulation system；biogas engineering technology；eco-agriculture；land restoration；energy saving and emission reduction；mining area

由于礦產(chǎn)資源開采會(huì)帶來許多生態(tài)問題，開采以后的礦區(qū)多數(shù)變成廢地等難以利用的土地，因而如何恢復(fù)和利用這些因礦變廢的土地是目前需要解決的問題[1-2]。世界上發(fā)達(dá)國(guó)家礦區(qū)治理的土地面積基本上可以達(dá)到因開礦變廢土地的1/2以上，甚至有的國(guó)家可以達(dá)到3/4。我國(guó)在這方面的工作遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，但近年來也有了較大的進(jìn)步，自恢復(fù)2%達(dá)到2012年復(fù)墾15%，但依然遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家的復(fù)墾率，特別是近年來礦區(qū)荒廢地的面積依然在持續(xù)增加，總面積達(dá)到200萬hm2 [3-6]。

在礦區(qū)荒廢地持續(xù)增加的同時(shí)，我國(guó)的人口也在持續(xù)增加，人均耕地面積僅0.1 hm2 [7]，特別是近年來，全國(guó)耕地面積逐年減少，逼近1.2億hm2耕地紅線[8]。因此，礦區(qū)廢棄土地的治理與改善，能夠補(bǔ)充當(dāng)?shù)剞r(nóng)耕地的不足，保障糧食安全[9]。

同時(shí)，隨著城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn)，城市廢棄物處理的問題呈現(xiàn)兩大特點(diǎn)，即數(shù)量龐大和處理效果不佳。如果建立以沼氣工程為紐帶的礦區(qū)土地恢復(fù)生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)城市廢棄物的資源化利用，利用所產(chǎn)生的沼肥替代化肥農(nóng)藥，發(fā)展現(xiàn)代化的可持續(xù)農(nóng)業(yè)，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)土地的恢復(fù)是非常有必要的，不但恢復(fù)了礦區(qū)土地，解決了糧食危機(jī)和食品安全，而且解決了城區(qū)的環(huán)境問題[10-11]。

1 設(shè)計(jì)方案

將城市居民所產(chǎn)生的廢棄物（如公廁糞便、餐廚垃圾、生活污水）收集到預(yù)混加熱池，通過以太陽(yáng)能、空氣源熱泵、沼氣發(fā)電余熱為基礎(chǔ)的熱電聯(lián)產(chǎn)加熱系統(tǒng)加熱后，把廢棄物加入自行設(shè)計(jì)的氣液聯(lián)合攪拌新型CSTR反應(yīng)器。經(jīng)過厭氧消化后，所產(chǎn)生的沼氣一部分用作礦區(qū)土地恢復(fù)園區(qū)的生活燃?xì)猓嘤嗾託庥糜诎l(fā)電，為園區(qū)提供電能，并對(duì)發(fā)電余熱進(jìn)行回收；將產(chǎn)生的沼渣制作成固態(tài)有機(jī)肥，用作園區(qū)發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)所需肥料；將產(chǎn)生的沼液，一部分制作成液態(tài)有機(jī)肥，用作園區(qū)發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)所需液肥，剩余部分利用光伏水泵打入到高位水池，依次通過自流的方式進(jìn)入自行設(shè)計(jì)的軟硬雙床AF和雙填料好氧凈化器，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，用作園區(qū)的灌溉用水。園區(qū)可以建設(shè)采摘園、發(fā)展休閑農(nóng)業(yè)和旅游觀光，為居民提供有機(jī)食品，實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，建立了一套完整的礦區(qū)土地恢復(fù)生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)（圖1）。

2 理論設(shè)計(jì)及計(jì)算

本作品設(shè)計(jì)400 hm2的礦區(qū)恢復(fù)土地，其中66.67 hm2用于屋舍的建立，主要包括4層多功能綜合樓（一層展示廳、二樓會(huì)議室、三樓辦公室、四樓研發(fā)實(shí)驗(yàn)室）、冷庫(kù)、接待賓館、小型休閑娛樂公園、特色餐廳、產(chǎn)品交易大廳、園工宿舍、露天活動(dòng)場(chǎng)所、道路景觀等；剩余333.33 hm2用于發(fā)展現(xiàn)代化生態(tài)有機(jī)農(nóng)業(yè)。

2.1 礦區(qū)土地恢復(fù)工藝設(shè)計(jì)

本作品設(shè)計(jì)用于發(fā)展農(nóng)業(yè)的有效土地面積為333.33 hm2，以平均1 hm2土地每年約需150 t沼肥計(jì)算，每年需要沼肥5萬t。本作品擬建立5 000 m3的氣液聯(lián)合攪拌CSTR反應(yīng)器，采用中溫30 ℃發(fā)酵，水力滯留時(shí)間為15 d，每天可處理大約300 t的城市廢棄物，年產(chǎn)沼渣約5 000 t（15 t/d），用于農(nóng)業(yè)發(fā)展所需基肥，年產(chǎn)沼液約10萬t（285 t/d），其中5萬t用于農(nóng)業(yè)發(fā)展所需追肥，剩余5萬t通過軟硬雙床AF和雙填料好氧凈化器處理（其中軟硬雙床AF為300 m3，HRT=2 d；雙填料好氧凈化器為150 m3，HRT=1 d），實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，用于發(fā)展農(nóng)業(yè)及其園區(qū)綠化的灌溉用水，年產(chǎn)沼氣約120萬m3（3 500 m3/d），每天平均約1 500 m3的沼氣用于生活燃?xì)猓ú蛷d和有機(jī)肥加工所用），2 000 m3的沼氣用于發(fā)電，為園區(qū)設(shè)施提供電能。

2.2 礦區(qū)土地恢復(fù)熱電聯(lián)產(chǎn)加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

本作品設(shè)計(jì)以太陽(yáng)能、空氣源熱泵、沼氣發(fā)電余熱為基礎(chǔ)的熱電聯(lián)產(chǎn)加熱系統(tǒng)，由于云南當(dāng)?shù)赜休^好的光照條件，所以選擇以太陽(yáng)能與沼氣發(fā)電余熱回收加熱為主、熱泵為輔的加熱方式。每天加熱約300 m3的物料，配備循環(huán)水箱為60 m3，對(duì)于沼氣工程，由能量守恒定律可知，輸出（損失）的能量和輸入（獲得）的能量應(yīng)相等，才能保證整個(gè)系統(tǒng)的溫度恒定。沼氣工程每天損失的能量主要是厭氧消化罐及管道散熱和每天新增投料所需熱量，發(fā)酵產(chǎn)生的生物化學(xué)熱量相對(duì)于外加熱量小得多，故忽略不計(jì)[12]。

2.2.1 每天沼氣發(fā)酵所需熱量的計(jì)算。

（1）厭氧消化罐投料損失的熱量[12]。厭氧消化罐投料損失的熱量計(jì)算公式：

Q1=cm（TD-TS）

式中：c―料液的比熱容（新鮮料液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%～6%，可近似取水的比熱容），為4.2 kJ/（kg?℃）；m―每天進(jìn)入沼氣池的新鮮料液量，為300 t；TD―沼氣發(fā)酵罐內(nèi)料液的溫度，為30 ℃；TS―新鮮料液的溫度，為5 ℃。經(jīng)計(jì)算，Q1=315 000 00 kJ。

（2）厭氧消化罐散熱損失的熱量。氧消化罐散熱損失的熱量計(jì)算公式：

Q2=24×（TD-TA）/[∑bi/（λi×Si）+1/（α×S0）]

式中：Q2―罐內(nèi)向罐外散發(fā)的熱量，即罐體散熱損失，單位為kJ；Si―罐頂、罐壁和罐底散熱面積分別為314、1 256、314 m2；S0―罐頂和罐壁散熱總面積，為1 570 m2；TA―罐外介質(zhì)溫度，10 ℃；α―罐外壁熱轉(zhuǎn)移系數(shù)，為10 W/（m2?℃）；bi―罐體各部結(jié)構(gòu)層，保溫板厚度為100 mm，罐底基礎(chǔ)為鋼筋砼，厚度為1 000 mm；λi―罐體各部結(jié)構(gòu)層，保溫板導(dǎo)熱系數(shù)為0.042 W/（m?℃），鋼筋砼導(dǎo)熱系數(shù)為1.3 W/（m?℃）。經(jīng)計(jì)算，Q2=240 000 kJ。

（3）循環(huán)水箱及其管道散熱損失的熱量。循環(huán)水箱散熱損失的熱量計(jì)算公式：

Q3=24×（TN-TA）/[∑bx /（λi×Sx）]

式中：Q3―箱內(nèi)向箱外散發(fā)的熱量，即箱體散熱損失，單位為kJ；Sx―箱頂、箱壁和箱底散熱面積，分別為12、63、12 m2；TN―箱內(nèi)水體溫度，為35 ℃；TA―箱外介質(zhì)溫度，為10 ℃；bx―箱體保溫板厚度，為100 mm；λi―箱體保溫板導(dǎo)熱系數(shù)，為0.042 W/（m?℃）。經(jīng)計(jì)算，Q3=22 000 kJ。

水管的熱量損失較小，可忽略不計(jì)。因此，每天沼氣發(fā)酵罐總的熱損失為Q=Q1+Q2+Q3=31 762 MJ。

2.2.2 以太陽(yáng)能、空氣源熱泵、沼氣發(fā)電余熱為基礎(chǔ)的熱電聯(lián)產(chǎn)加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

（1）沼氣發(fā)電余熱回收的計(jì)算[13-14]。沼氣發(fā)電余熱利用是指在沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)過程中，通過回收發(fā)電余熱中的熱量來加熱發(fā)酵料液。本作品設(shè)計(jì)每天大約有2 000 m3的沼氣用于發(fā)電，如果采用國(guó)產(chǎn)沼氣發(fā)電機(jī)組，1 m3沼氣大約可發(fā)電1.5 kW?h，則每天可產(chǎn)生電能3 000 kW?h，按55% CH4含量計(jì)算，1 m3沼氣燃燒放熱為20 MJ，則沼氣燃燒可產(chǎn)生熱量Q熱=40 000 MJ，沼氣發(fā)電與煙氣回收所產(chǎn)生的余熱利用率為50%左右，則每天發(fā)電余熱回收為Q余=0.45×Q熱=20 000 MJ。

（2）太陽(yáng)能加熱循環(huán)水的計(jì)算[15-17]。每天沼氣發(fā)酵罐所需熱量為31 762 MJ，沼氣發(fā)電余熱回收熱量為20 000 MJ，所以還需太陽(yáng)能提供11 762 MJ的熱量，本作品設(shè)計(jì)利用太陽(yáng)能加熱時(shí)間為4 h。太陽(yáng)能熱管加熱系統(tǒng)日均集熱量公式：

式中：A―集熱器采光面積（m2）；I―集熱面上日平均輻射強(qiáng)度，為22 MJ/（m2?d）；ηj―集熱器全日集熱效率，取0.55；ηs―管路及儲(chǔ)水箱熱損失率，取0.1。經(jīng)計(jì)算，A=2 200 m2。

（3）空氣源熱泵加熱循環(huán)水的計(jì)算[18-19]。由于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)受平均日輻射量、日照時(shí)間、氣溫、氣象特點(diǎn)、氣候等因素影響較大，不能全天候工作，須設(shè)置其他熱源聯(lián)合或輔助加熱裝置。本作品采用空氣源熱泵輔助加熱，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能的新型熱水系統(tǒng)。一旦太陽(yáng)能熱水器受到天氣影響，則空氣源熱泵啟動(dòng)，代替太陽(yáng)能熱水器工作，需要輸出11 762 MJ的熱量，即3 293 kW?h。一般情況下，2 200～2 600 W都可稱為1匹。本作品擬設(shè)定空氣源熱泵的工作時(shí)間為5 h，2.2 kW為1匹，由以下公式計(jì)算：

N=Q/（T?W）

可得N=300。故空氣源熱泵應(yīng)匹配300匹。

2.3 以沼氣發(fā)電和光伏水泵為基礎(chǔ)的聯(lián)合進(jìn)料泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)擬設(shè)計(jì)軟硬雙床AF的日進(jìn)料量為150 t，每天的有效光照時(shí)間為8 h。因此，在內(nèi)至少要抽水150 m3，擬配備8 h內(nèi)抽水200 m3的泵系統(tǒng)，即每小時(shí)25 m3，總揚(yáng)程為8 m，以預(yù)防天氣影響，需有150 m3的蓄水池，擬建高位蓄水池為180 m3，如果出現(xiàn)連續(xù)陰天或低溫天氣，則利用沼氣發(fā)電系統(tǒng)輔助。

提水系統(tǒng)水功率的計(jì)算公式[20-21]：

式中：Npf―提水系統(tǒng)水功率（W）；Q―水泵所需流量（m3/h）；H―系統(tǒng)總揚(yáng)程（m）；g―重力加速度（m/s2）；ρ―水密度（kg/m3）；k1―流量修正系數(shù)；k2―提水機(jī)具形式修正系數(shù)；k3―電力傳動(dòng)形式修正系數(shù)。經(jīng)計(jì)算，得Npf=968 W≈1 kW。

光伏陣列容量計(jì)算公式：

N=k4k5Npf

式中：N―光伏陣列的容量（W）；k2―太陽(yáng)能資源修正系數(shù)；k3―光伏陣列跟蹤太陽(yáng)方式修正系數(shù)。經(jīng)計(jì)算，得N=800 W。

相關(guān)工藝模型見圖2。

3 效益分析

3.1 礦區(qū)土地恢復(fù)工藝系統(tǒng)的效益分析

本作品擬建立氣液聯(lián)合攪拌新型CSTR反應(yīng)器5 000 m3，軟硬雙床AF 300 m3，雙填料好氧凈化器150 m3，年產(chǎn)沼氣約120萬m3，年產(chǎn)沼渣約5 000 t，年產(chǎn)沼液約10萬t，其中5萬t用于農(nóng)業(yè)發(fā)展所需追肥，剩余5萬t通過軟硬雙床AF和雙填料好氧凈化器處理，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，用作發(fā)展農(nóng)業(yè)及其園區(qū)綠化的灌溉用水。

本作品采用自行研發(fā)的氣液聯(lián)合攪拌新型CSTR反應(yīng)器，避免了傳統(tǒng)的CSTR反應(yīng)器葉輪易腐蝕、維修費(fèi)用高、氣密性差等問題，在沼液的凈化上采用自行設(shè)計(jì)的軟硬雙床AF和雙填料好氧折流溝，利用高位差，實(shí)現(xiàn)自流凈化，可達(dá)到二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。具體工藝處理效率見表1。

厭氧消化工藝減排符合清潔發(fā)展機(jī)制CDM“可再生能源替代化石燃料”和“甲烷回收”2個(gè)規(guī)定項(xiàng)目[22]。其減排量是“替代煤炭的減排”“回收甲烷的減排”和“燃用沼氣的排放”三者之和，即CDM減排量計(jì)算公式：E1+E2-E3=E。計(jì)算如下[23]：

（1）替代煤炭的減排E1。本作品年產(chǎn)沼氣約120萬m3，沼氣的折標(biāo)煤系數(shù)為0.714 kg/m3，即相當(dāng)于856.8 t的標(biāo)煤。根據(jù)《京都議定書的三機(jī)制及其方法學(xué)》標(biāo)煤―2.658二氧化碳排放系數(shù)計(jì)算：標(biāo)煤856.8t×2.658=2 277 t二氧化碳。

（2）回收糞便自然分解釋放甲烷而形成的減排E2。以厭氧消化工藝的產(chǎn)氣量直接計(jì)算甲烷的回收量。厭氧消化工藝總產(chǎn)氣量為120萬m3，其中甲烷含量為60%，即72萬m3、518 t（甲烷密度0.72 kg/m3），按甲烷21倍碳當(dāng)量計(jì)算，本作品回收甲烷每年減排二氧化碳10 878 t。

（3）燃用沼氣產(chǎn)生的二氧化碳排放E3。燃燒72萬m3甲烷產(chǎn)生72萬m3、1 420 t二氧化碳（二氧化碳密度1.972 kg/m3）；另外，120萬m3沼氣中還含35%、42萬m3、830 t的CO2。因此，燃燒120 m3沼氣共排放二氧化碳1 420 t+830 t=2 250 t/年。

由此，每臺(tái)沼氣池每年形成的二氧化碳減排量：2 277+10 878-2 250≈1萬t。

本作品設(shè)計(jì)年產(chǎn)沼肥5.5萬t，可供333.33 hm2土地施肥1年，可以替代333.33 hm2土地1年所用的化肥、農(nóng)藥，有效解決了食品安全問題。本作品年產(chǎn)灌溉用水5萬t，節(jié)約園區(qū)5萬t的水資源。

3.2 礦區(qū)土地恢復(fù)熱電聯(lián)產(chǎn)加熱系統(tǒng)的效益分析

本作品設(shè)計(jì)以太陽(yáng)能、空氣源熱泵、沼氣發(fā)電余熱為基礎(chǔ)的熱電聯(lián)產(chǎn)加熱系統(tǒng)，其中沼氣發(fā)電余熱回收熱量為20 000 MJ/d，以空氣源熱泵輔助的太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量為11 762 MJ/d。

蒲小東等[24]通過一個(gè)豬場(chǎng)廢水處理沼氣工程，研究3種不同加熱方式的經(jīng)濟(jì)效益，發(fā)現(xiàn)沼氣發(fā)電余熱利用加熱方式明顯優(yōu)于其他加熱方式。因此，本作品優(yōu)先采用沼氣發(fā)電余熱回收的熱量對(duì)沼氣工程系統(tǒng)進(jìn)行加熱。因?yàn)樵颇暇哂械锰飒?dú)厚的太陽(yáng)能資源，所以剩余所需熱量由以空氣源熱泵輔助的太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)進(jìn)行加熱。本文對(duì)劉榮向等[25]統(tǒng)計(jì)的加熱系統(tǒng)的效益數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析總結(jié)，所得具體參數(shù)見表2。

由表2可知，從運(yùn)行費(fèi)用上看，使用燃煤熱水鍋爐和空氣源熱泵熱水+太陽(yáng)能兩者運(yùn)行費(fèi)用很接近，最為經(jīng)濟(jì)，但是從環(huán)保角度考慮使用空氣源熱泵熱水+太陽(yáng)能最為環(huán)保。綜合考慮，以空氣源熱泵熱水輔助太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)最為經(jīng)濟(jì)、環(huán)保。

3.3 以沼氣發(fā)電和光伏水泵為基礎(chǔ)的聯(lián)合進(jìn)料泵系統(tǒng)的效益分析

本系y以光伏水泵進(jìn)料為主，在出現(xiàn)連續(xù)陰天或低溫天氣，并導(dǎo)致輻射強(qiáng)度較弱時(shí)，采用沼氣發(fā)電輔助進(jìn)料。光伏水泵系統(tǒng)一般由光伏陣列、控制逆變器和水泵3個(gè)部分組成，其中光伏陣列由多個(gè)光伏組件串并聯(lián)而成，其作用是將太陽(yáng)光輻射能轉(zhuǎn)換成直流電；控制逆變器的作用則是將直流電變?yōu)榻涣麟姡?duì)水泵進(jìn)行自動(dòng)化控制；而水泵的作用是將水從低處提到高處，它一般為三相交流水泵[26]。

光伏水泵系統(tǒng)與傳統(tǒng)的柴油機(jī)水泵系統(tǒng)和交流電水泵系統(tǒng)相比具有較大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)[27]。本作品采用水泵額定功率為1 kW的提水系統(tǒng)，采用不同的發(fā)電系統(tǒng)，建造成本也不相同，其中光伏水泵系統(tǒng)最高，為1.47萬元；交流電水泵系統(tǒng)最低，為0.04萬元。但運(yùn)行25年的費(fèi)用，光伏水泵系統(tǒng)最低，為0元；而柴油機(jī)水泵系統(tǒng)最高，為11.68萬元。因此，雖然光伏水泵系統(tǒng)建造成本最高，但運(yùn)行和維護(hù)成本都最低，25年運(yùn)行下來，光伏水泵系統(tǒng)最為經(jīng)濟(jì)適用。光伏水泵系統(tǒng)相對(duì)于柴油機(jī)水泵系統(tǒng)和交流電水泵系統(tǒng)的這種經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)在一些無電的山區(qū)更為明顯[28]。