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商品粮种植乡生物质废弃物回收利用规划研究

作　者: 任峰
导　师: 刘应宗
学　校: 天津大学
专　业: 管理科学与工程
关键词: 商品粮种植乡生物质废弃物废物回收废物利用能源规划
分类号: F326.1
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

在当今资源与能源日益匮乏,生态环境不断恶化的背景下,科学合理的回收和利用存量丰富的商品粮种植乡生物质废弃物,使之变废为宝,对满足商品粮种植乡日益增长的对高品质清洁能源需求,满足商品粮种植乡农业生产发展对饲料与肥料的持续需求,对提高商品粮种植乡居民的生活水平,不断增强商品粮种植乡可持续发展能力,都具有十分重要的现实意义和十分深远的历史意义。本论文以科学发展观和资源循环利用理论为指导,研究了商品粮种植乡生物质废弃物资源的科学回收和合理利用问题。在系统分析商品粮种植乡生物质废弃物资源的特点,测算和评估商品粮种植乡生物质废弃物资源总量及时空分布的基础上,建立生物质废弃物回收站点选址综合评价指标体系,对选址决策进行优化,设计科学的回收系统;通过对比分析和定量计算,研究适合我国商品粮种植乡生物质废弃物资源回收的最优模式;建立商品粮种植乡生物质能资源利用效能综合评价指标体系,科学评价商品粮种植乡生物质废弃物利用方式,确定商品粮种植乡生物质废弃物资源的最优利用方式。当前商品粮种植乡能源化利用中以户为单位的沼气利用模式已经不能很好的适应商品粮种植乡出现的新情况,提出一种能够适应商品粮种植乡未来发展的企业化生产和社会化运作的沼气公司开发和利用的新模式;为了解决商品粮种植乡生物质废弃物资源回收利用过程中投资不足、融资难等问题,依据商品粮种植乡生物质废弃物沼气化利用的碳减排效应和不断增加的工业碳排放需求,提出在城市工业和商品粮种植乡生物质废弃物回收利用企业间实行碳排放权交易机制,建立一套有利于城市工业发展和商品粮种植乡生物质废弃物资源规模化回收利用的双赢体制;以河南省延津县东屯镇为例对商品粮种植乡生物质废弃物的回收利用问题进行了实证分析;最后对论文进行总结和展望。本文的主要创新点如下:1、建立商品粮种植乡生物质废弃物资源回收系统选址综合评价指标体系,构建基于粗糙集与多目标混合整数规划的生物质废弃物资源回收系统选址与建站规模的优化模型。首先在构建回收系统选址综合评价指标体系的基础上,利用粗糙集信息熵和属性重要度方法获得完全信息驱动的指标权重,通过专家群决策将定量和定性信息相结合,得出选址的优先序;接着建立回收系统选址多目标混合整数优化模型,在充分考虑回收系统的经济性和平均综合效益和计及决策者偏好和满足回收需求的情况下,实现所建回收站成本最小和平均综合效益最大的双重目标,同时得到适宜的建站规模和最优的回收配置关系。2、研究得到商品粮种植乡生物质废弃物最优回收模式。研究了商品粮种植乡生物质废弃物资源的四种回收模式(生产商回收模式、销售商回收模式、第三方回收模式、以及生产商和销售商联合回收模式),经推导计算后发现,生产商和销售商联合回收模式是一种既有利于农民增收节支,改善农民生活条件,又有利于发展农业生产和保证生物质废弃物回收利用企业实现利润最大化的回收模式,该模式同时兼顾了农民、生产商和销售商三方的利益,是一种非常适合当前商品粮种植乡生物质废弃物回收利用现状的理想回收模式。3、建立商品粮种植乡生物质废弃物资源利用效能综合评价指标体系,构建基于非线性规划的NLP-ESM商品粮种植乡生物质废弃物资源利用效能综合评价模型。在全面分析生物质废弃物资源利用形式和现状的基础上,建立商品粮种植乡生物质废弃物资源利用效能综合评价指标体系;构建一种基于非线性规划的NLP-ESM综合评价模型,将权值的计算过程转换为求解一个非线性规划问题。评价结果显示,商品粮种植乡生物质废弃物资源化利用最优模式是满足养殖业和农业生产的饲料和肥料需求,而沼气化利用是既能满足商品粮种植乡高品质能源需求又能满足饲料和肥料需求的建设发展方向。4、提出城市工业和商品粮种植乡生物质废弃物回收利用企业之间的碳排放权交易的设想,并初步设计出一套碳排放权交易机制。在分析生物质废弃物资源综合利用的环保效益和节能减排的贡献的基础上,提出并设计了城市工业和商品粮种植乡生物质废弃物回收利用企业之间的碳排放权交易机制,建议逐步建立诸如“国家清洁发展基金”之类的碳基金,由城市工业给予商品粮种植乡生物质废弃物回收利用企业一定的资金支持,这样既能消除城市工业发展过程中遇到的碳排放限制的瓶颈,又能一定程度上解决了国家对生物质废弃物回收利用资金投入不足的难题,可以极大地促进商品粮种植乡生物质废弃物回收利用企业良性可持续发展。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-12
第一章绪论  12-40
  1.1 选题的背景  12-16
    1.1.1 农村污染物治理的背景  13-14
    1.1.2 农业生产条件恶化的背景  14
    1.1.3 农村能源短缺的背景  14-16
  1.2 选题的意义  16-18
  1.3 国内外研究综述  18-34
    1.3.1 能源危机与生物质资源  18-20
    1.3.2 环境保护与生物质资源  20-21
    1.3.3 农村能源与生物质资源  21-23
    1.3.4 生物质资源回收  23-24
    1.3.5 生物质资源利用  24-29
    1.3.6 生物质能开发利用政策  29-34
  1.4 生物质资源利用存在的问题  34-35
  1.5 主要研究内容与创新点  35-39
    1.5.1 论文主要内容  35-38
    1.5.2 论文主要创新点  38-39
  1.6 本章小结  39-40
第二章商品粮种植乡生物质废弃物分类及产生量测算  40-54
  2.1 商品粮种植乡生物质废弃物概述  40-44
    2.1.1 概念界定  40-41
    2.1.2 生物质废弃物概述  41-44
  2.2 粮食秸秆  44-46
    2.2.1 粮食秸秆组分  44-45
    2.2.2 粮食秸秆产生量测算  45-46
  2.3 秸秆养牛废弃物  46-49
    2.3.1 秸秆养牛废弃物分析  46-47
    2.3.2 废弃物产生量测算  47-48
    2.3.3 秸秆养牛效益分析  48-49
  2.4 餐厨废弃物  49-51
    2.4.1 餐厨废弃物分析  49-50
    2.4.2 产生量测算  50-51
  2.5 生活污水废弃物  51-53
    2.5.1 生活污水废弃物分析  51
    2.5.2 产生量测算  51-53
  2.6 本章小结  53-54
第三章商品粮种植乡生物质废弃物回收利用现状与利用方式  54-68
  3.1 生物质废弃物回收利用现状  54-59
    3.1.1 秸秆回收利用现状  54-55
    3.1.2 畜禽废弃物回收利用现状  55-56
    3.1.3 餐厨废弃物回收利用现状  56-57
    3.1.4 生活污水处理现状  57-59
  3.2 生物质废弃物时空分布  59-61
    3.2.1 粮食秸秆的时空分布  60
    3.2.2 畜禽养殖废弃物的时空分布  60
    3.2.3 餐厨废弃物的时空分布  60
    3.2.4 生活污水的时空分布  60-61
  3.3 生物质废弃物利用方式  61-66
    3.3.1 秸秆利用方式  61-63
    3.3.2 秸秆养牛废弃物利用方式  63-64
    3.3.3 餐厨废弃物利用方式  64
    3.3.4 生活污水处理模式与处理技术  64-66
  3.4 本章小结  66-68
第四章商品粮种植乡生物质废弃物回收系统设计与优化  68-84
  4.1 粮食秸秆回收系统规划设计  68-69
  4.2 秸秆养牛废弃物回收系统规划设计  69-71
    4.2.1 建立秸秆养牛废弃物回收体系的必要性  69-70
    4.2.2 秸秆养牛废弃物回收体系规划设计  70-71
  4.3 餐厨废弃物回收系统规划设计  71-72
    4.3.1 餐厨废弃物的分类回收  71-72
    4.3.2 分类回收质量标准  72
  4.4 生活污水收集处理系统规划设计  72-76
    4.4.1 生活污水收集处理系统设计的原则  72-74
    4.4.2 生活污水收集处理体系设计  74-76
  4.5 回收系统的优化  76-83
    4.5.1 粗糙信息熵优化方法  77-78
    4.5.2 优化步骤  78-82
    4.5.3 优化算例及分析  82-83
  4.6 本章小结  83-84
第五章生物质废弃物回收价格分析与回收模式研究  84-100
  5.1 生物质废弃物回收价格分析  84-87
    5.1.1 秸秆废弃物回收价格分析  84-85
    5.1.2 秸秆养牛废弃物回收价格分析  85
    5.1.3 餐厨废弃物回收价格分析  85-86
    5.1.4 生物质废弃物回收价格定价理论依据  86-87
  5.2 生物质废弃物回收模式优化研究  87-99
    5.2.1 符号说明及模型假设  88-90
    5.2.2 四种生物质废弃物回收模式  90-96
    5.2.3 回收模式分析与选择  96-99
  5.3 本章小结  99-100
第六章生物质废弃物能源化、肥料化与饲料化利用  100-125
  6.1 商品粮种植乡生物质废弃物能源化利用  100-111
    6.1.1 商品粮种植乡能源沼气化发展  100-101
    6.1.2 厌氧法制沼气  101-107
    6.1.3 沼气、沼液和沼渣的综合利用  107-111
  6.2 商品粮种植乡生物质废弃物肥料化利用  111-121
    6.2.1 堆肥化制肥料  111-114
    6.2.2 固体生物质废弃物好氧堆肥工艺  114-120
    6.2.3 秸秆和畜禽粪便混合堆肥生产有机复混肥  120-121
  6.3 商品粮种植乡生物质废弃物饲料化利用  121-123
    6.3.1 直接利用  122
    6.3.2 热喷技术  122
    6.3.3 生产单细胞蛋白饲料  122-123
  6.4 商品粮种植乡生物质废弃物饲料化利用  123-124
  6.5 本章小结  124-125
第七章生物质资源利用效果评价与生物质能源建设  125-138
  7.1 生物质资源利用方式效能评价  125-134
    7.1.1 发展生物质能源的必要性  125-126
    7.1.2 生物质能源化利用现状  126-127
    7.1.3 生物质能利用技术  127-128
    7.1.4 生物质能资源利用效能评价指标体系  128-129
    7.1.5 构建评价模型  129-131
    7.1.6 生物质能资源利用效能评价  131-133
    7.1.7 评价结果分析  133-134
  7.2 商品粮种植乡生物质能源建设  134-137
    7.2.1 商品粮种植乡生物质能源建设需要注意的问题  134-135
    7.2.2 商品粮种植乡生物质能源建设的建议  135-137
  7.3 本章小结  137-138
第八章商品粮种植乡沼气生产利用模式创新  138-146
  8.1 沼气建设取得的成就及存在的问题  138-140
    8.1.1 沼气建设取得的成就  138-139
    8.1.2 商品粮种植乡沼气存在的问题  139-140
  8.2 商品粮种植乡沼气企业化生产、市场化运作模式设想  140-142
  8.3 商品粮种植乡沼气公司运作体系设计  142-144
  8.4 商品粮种植乡沼气公司筹建的条件  144-145
    8.4.1 充足稳定的原料  144
    8.4.2 足够的市场需求  144-145
    8.4.3 村户整齐，居住集中  145
    8.4.4 雄厚的资金支持  145
    8.4.5 产业配套政策  145
  8.5 本章小结  145-146
第九章商品粮种植乡沼气建设融资与碳排放权交易机制  146-156
  9.1 碳排放权交易概况  146-148
  9.2 工农碳排放权交易设想  148-150
  9.3 商品粮种植乡生物质废弃物资源化能源化利用的减排效果  150-151
  9.4 碳排放权交易与总量控制  151-152
  9.5 碳排放权交易体系构建  152-154
    9.5.1 制定碳排放相关法律法规  152-153
    9.5.2 可交易排放额度的确定与分配  153
    9.5.3 设立碳基金  153
    9.5.4 碳排放权交易的监管  153-154
  9.6 碳排放权交易展望  154-155
  9.7 本章小结  155-156
第十章实证分析  156-169
  10.1 东屯镇简介  156-157
  10.2 东屯镇生物质废弃物存量测算  157-162
    10.2.1 粮食秸秆存量测算  157-160
    10.2.2 养殖废弃物产生量测算  160
    10.2.3 生活有机废物产生量测算  160-162
    10.2.4 东屯镇生物质废弃物总量  162
  10.3 有机肥需求测算  162-163
  10.4 生物质废弃物利用规划  163-167
    10.4.1 秸秆养牛废弃物利用模式分析  164-165
    10.4.2 生物质废弃物回收利用规划  165-166
    10.4.3 生物质废弃物回收利用系统设计  166-167
  10.5 建设和运作资金来源  167-168
  10.6 本章小结  168-169
第十一章结论与展望  169-172
  11.1 结论  169-170
  11.2 展望  170-172
攻读博士学位期间发表论文及科研项目情况  172-174
参考文献  174-179
致谢  179-180
附录1 回收系统优化程序  180-181
附录2 调研数据  181-193

商品粮种植乡生物质废弃物回收利用规划研究

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