规模化养殖场两种粪便处理系统环境影响生命周期评价 ——以养牛场为例

论文摘要

随着我国大规模集约化养殖业的迅速发展,畜禽粪便成为环境中重要的污染源。养殖场废弃物对环境的污染主要表现为水体污染、空气污染、疾病传播和土壤污染等。目前我国各地区都积极采取无害化、减量化、资源化的处理技术对养殖场粪便进行处理,但在畜禽粪便污染治理过程中不可避免地会对环境产生一定的负面影响,为此,开展规模化养殖场粪便处理系统(包括处理工艺和处理后产品)的环境影响评价研究是十分必要的。本论文利用生命周期评价(LCA)理论构建规模化养殖场粪便处理系统的生命周期评价模型,并应用于规模化养牛场案例,对好养堆肥和厌氧发酵两种粪便处理工艺进行环境影响评价；利用LCA的评价结果,运用基于隶属度的模糊综合评价方法,综合考虑经济、环境、技术、社会因素比较两种粪便处理与对照方案的优劣。利用生命周期评价模型还对养牛场粪便处理后两种类型产品进行环境影响评价,根据该评价结果探讨了有机肥替代化肥施用的可行性。研究结果表明：(1)厌氧发酵工艺在整个生命周期内的环境影响小于好氧堆肥工艺,其综合指数分别为0.0155和0.0178,说明对于畜禽粪便的处理工艺而言,厌氧发酵工艺更具有环境友好性。(2)厌氧发酵、好氧堆肥、对照三种处理对经济因素、环境因素、技术因素、社会因素的总评价结果表明规模化养牛场粪便处理最好采用厌氧发酵工艺,其评价分值分别为：92.53,87.30,64.49。(3)厌氧发酵后产品的环境影响好于好氧堆肥,其生命周期环境影响综合指数分别为0.0177和0.0220,表明对于畜禽粪便处理后的产品而言,厌氧发酵后产品环境友好性较强。(4)在整个生命周期内,有机肥的资源耗竭、全球变暖潜值、环境酸化潜值、富营养化潜值均较化肥小。若用有机肥替代化肥施用,生命周期环境影响综合指数将由化肥的1.1720变为0.4268,将会节约能耗59.22GJ,全球变暖潜力、环境酸化潜力、富营养化潜力分别比化肥降低36.99%,62.96%,61.54%。所以,从平衡生命周期能源消耗、环境排放角度出发,有机肥具有替代化肥的优势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 畜禽粪便处理方法概述
• 1.2.1 干燥处理法
• 1.2.2 化学处理法
• 1.2.3 生物处理法
• 1.3 生命周期评价概述
• 1.3.1 LCA的定义与技术框架
• 1.3.2 生命周期评价的发展历程
• 1.3.3 生命周期评价的国内外研究现状
• 1.4 课题研究的目的及意义
• 1.4.1 课题的研究目的
• 1.4.2 课题的研究意义
• 1.5 课题研究内容及技术路线
• 1.5.1 课题研究的主要内容
• 1.5.2 课题研究的技术路线
• 第二章 规模化养殖场粪便处理系统生命周期评价模型
• 2.1 生命周期评价模型
• 2.1.1 目的定义与范围确定
• 2.1.2 清单分析
• 2.1.3 生命周期影响评价
• 2.1.4 生命周期解释
• 2.2 基于LCA的模糊综合评价模型
• 2.2.1 模糊综合评价法原理
• 2.2.2 建立评价模型
• 2.2.3 确定隶属函数
• 2.2.4 模糊评价矩阵及复合运算
• 第三章 规模化养牛场粪便处理工艺生命周期评价
• 3.1 研究对象概况
• 3.2 生命周期环境影响评价模型在粪便处理工艺比选中的应用
• 3.2.1 具体目的及范围定义
• 3.2.2 规模化养牛场不同粪便处理工艺的环境排放
• 3.2.3 影响评价对比
• 3.3 基于LCA的模糊综合评价模型在粪便处理工艺比选中的应用
• 3.3.1 评价对象与评判因素
• 3.3.2 建立模糊评价矩阵
• 3.3.3 矩阵复合归一化处理
• 3.3.4 处理方案的评判结果
• 3.4 本章小结
• 第四章 养牛场粪便处理后所得产品的生命周期评价
• 4.1 规模化养牛场粪便处理后产品的生命周期评价
• 4.1.1 目的及范围定义
• 4.1.2 环境排放清单分析
• 4.1.3 影响评价对比
• 4.2 好氧堆肥后产品有机肥与化肥的生命周期对比评价
• 4.2.1 基本假设与目的定义
• 4.2.2 清单分析
• 4.2.3 影响评价对比
• 4.3本章小结
• 第五章 结论
• 5.1 研究结论
• 5.2 创新与不足
• 5.2.1 创新
• 5.2.2 不足之处
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢