1、国际环境工程先进技术译丛废弃物能源化 发展和变迁经济中机遇与挑战希 Avraam Karagiannidis 主编李晓东 严 密 杨 杰 译机 械 工 业 出 版 社 本书共 15 章，根据其内容可分为两大部分，第 1 部分包括第 1 8章，着重介绍了城市废弃物从管理方案设计到优化模拟运行，从热能系统利用到具体的厌氧消化、气化及共处置技术，从能源化工厂的模拟运行到热电联产的投资决策，涉及废弃物能源化、资源化利用过程中的方方面面，反映了废弃物处理与资源化领域的发展现状和趋势。第 2 部分包括第 9 15 章，详细介绍了发展中国家，尤其是东欧、波罗的海区域国家的废弃物处置政策、行业技术发展现状和具
2、体的案例分析；此外对毛里求斯、越南和巴西的废弃物能源化利用现状和前景进行了阐述；最后一章基于全球可持续发展视角探讨了废弃物的产生与处置。本书可作为从事废弃物处置政策制定、规划、设计、运营，以及致力于城市卫生、能源工程和居住环境工作的管理人员和研究人员，以及相关专业本科生、研究生的重要参考书。译者序 改革开放 30 多年来，随着经济和社会的快速发展，我国废弃物的产生量迅速增加，废弃物的快速有效无害化处置成为和谐社会建设及可持续发展的核心内容。译者从事固体废弃物减量化、无害化、能源化利用研究多年，见证了我国在生活垃圾无害化处理和能源化利用技术的进步和应用推广方面的成绩，同时也深刻理解我国生活垃圾能
3、源化利用，尤其是焚烧发电推广工作依然面临的技术性和社会性难题和瓶颈。译者认为我国需要结合自身国情，包括人口数量及地域分布、土地供需、经济水平等因素，走一条具有中国特色的生活垃圾能源化清洁利用道路。过去我们一直关注发达国家生活垃圾处置的历史、现状及经验，试图从中找到适合我国生活垃圾处置的方案。同时我们也应关注其他发展中国家在生活垃圾能源化利用方面的现状和经验，相信对我国也会有所启发和帮助。译者非常愉快受邀主持本书的翻译工作，同时也感到非常荣幸。本书不仅涉及了焚烧、气化提质、厌氧消化、热电联产和水泥窑共处置等多种垃圾能源化和资源化利用技术，同时也覆盖了希腊、巴西、越南、毛里求斯、波罗的海地区及东欧
4、诸多国家在废弃物处理上的现状和最新成果，此外还介绍了废弃物管理方案设计和优化，能源化工厂的模拟运行和投资决策，涉及废弃物无害化、资源化、能源化利用的整个相关产业链。相信对从事废弃物处置政策制定、规划、设计、运营，以及致力于城市卫生、能源工程和居住环境工作的学者和管理人员具有重要参考价值，从本书中得到帮助和启发。本书由李晓东担任主译，负责翻译工作的组织和统稿，由严密和杨杰负责初译及校对工作。感谢本书各章原作者的研究和编写工作，对本书出版给予大力支持的其他学者和朋友在此一并向他们表示感谢。本书译者长期工作在教学和科研第一线，具有深厚的专业基础和较好的国际视野，但疏漏和不足仍在所难免，恳请读者批评指
5、正。译 者原 书 前 言许多国家虽已被认为超越了发展中国家的范畴，但其具有的废弃物处理系统仍严重依赖填埋(包括工程规范和非工程规范)、分散式低水平回收和堆肥，缺少废弃物能源化利用的整体方案与示范案例，因而从达到或满足世界上最先进的工程、健康和安全标准要求的角度来看，这些国家尚有显著的提升空间。本书主要介绍了废弃物能源化广泛采用的方法和技术，包括焚烧、热解、气化、厌氧消化以及混合焚烧等，共 15 章，涉及发展中国家及废弃物处置系统能源化利用相关的各个方面。在此感谢所有本书作者专业的工作和付出，特别要感谢 Stamatia Kontogianni女士在此书编辑过程中的全力支持和帮助。目录译者序原书
6、前言第 1 章 废弃物材料化利用：长期选择1 1.1 废弃物管理实践的发展和社会工业的升级1 1.1.1 废弃物产生和管理的发展1 1.1.2 可持续废弃物管理的未来远景2 1.2 碳回收和高效资源利用3 1.2.1 碳回收的典型路径3 1.2.2 化学物和聚合物生产途径：什么是潜在可能的5 1.2.3 城市生活垃圾原料质量问题6 1.2.4 发展中国家和新兴国家的应用潜力7 1.3 知识水平：垃圾作为热化学和生化转化技术的原料8 1.3.1 发展中国家的资源潜力8 1.3.2 环境绩效评估：垃圾转化为化学品8 1.4 生活垃圾制成高价值产品9 1.4.1 案例研究：费-托反应将废弃物制成烯烃
7、10 1.5 结论16 参考文献17第 2 章 合理的城市生活垃圾管理规划工具和规程22 2.1 城市生活垃圾管理介绍22 2.2 城市生活垃圾管理技术概述23 2.2.1 转运站23 2.2.2 垃圾处理方法24 2.2.3 最终处置场所27 2.3 规划工具28 2.3.1 IWMF 的最佳数量和位置28 2.3.2 成本要素的归一化30 2.4 管理方案优化的对象和目的33 2.4.1 可选择的管理计划33 2.4.2 方案优化的对象34 2.4.3 优化方案的目的35 2.4.4 一个两步走的规划方案35 2.5 战略管理方案的制定步骤36 2.5.1 数据和信息收集37 2.5.2
8、法律法规和其他管理目标评述37 2.5.3 处理技术的选择37 2.5.4 IWMF 的选址37 2.5.5 战略管理方案的制定38 2.5.6 可选方案的比较评估38 2.6 最优规划的具体制定步骤39 2.6.1 设施的选址40 2.6.2 数据和信息收集41 2.6.3 最佳管理方案的制定42 2.7 讨论43 参考文献43第 3 章 废弃生物质热能利用集成生产系统的方法框架45 3.1 引言45 3.2 动机46 3.2.1 用于热能生产的废弃生物质能47 3.2.2 发展中国家的案例分析49 3.3 废弃生物质热能50 3.3.1 热能生产50 3.3.2 废弃生物质供应链的运作52
9、 3.3.3 可持续性54 3.4 一种策略优化模型55 3.4.1 系统研究55 3.5 一个实际案例的研究57 3.6 结论60 参考文献60第 4 章 垃圾特性和废弃物能源化工厂模拟实现最佳运行工况64 4.1 引言64 4.2 垃圾性质65 4.3 物质和能量流网络66 4.3.1 建立网络模型68 4.3.2 废弃物能源化处置厂模型69 4.3.3 最佳运行策略75 4.4 结论与展望81 废弃物能源化 发展和变迁经济中机遇与挑战 参考文献82第 5 章 废弃物厌氧消化83 5.1 厌氧消化的一般性质83 5.2 厌氧工艺的基础84 5.2.1 生物化学和微生物学84 5.2.2 工
10、艺参数和因素84 5.2.3 沼气特性86 5.2.4 沼气生产的基质87 5.3 沼气发电厂的规划和成功运行88 5.3.1 沼气发电厂类型88 5.3.2 厌氧消化厂的面积91 5.3.3 设计阶段92 5.3.4 沼气厂的运行93 5.3.5 安全问题94 5.3.6 分散式沼气池的生态和社会影响94 5.4 产品的利用95 5.4.1 沼气利用95 5.4.2 沼渣95 5.5 沼气技术的推广96 5.5.1 一般情况96 5.5.2 中国的沼气技术96 5.5.3 拉丁美洲的沼气技术98 5.5.4 非洲的沼气技术100 5.5.5 拉丁美洲和非洲沼气技术的推广评估101 5.6 展
11、望101 参考文献102第 6 章 在发展中国家使用水泥窑处置危险废弃物105 6.1 水泥生产过程105 6.1.1 生产步骤105 6.1.2 热区域106 6.2 水泥窑处置危险废弃物的特性107 6.2.1 高温和长停留时间107 6.2.2 高热容107 6.2.3 碱性环境107 6.2.4 废弃物产生量少107 6.3 水泥窑处置危险废弃物的优势108目 录 6.3.1 能源回收108 6.3.2 节约不可再生资源108 6.3.3 降低水泥生产成本108 6.3.4 设备现成108 6.3.5 降低废弃物运输成本和风险108 6.4 水泥窑处置最合适的 不推荐的危险废弃物及其归
12、趋109 6.4.1 发展中国家的危险废弃物109 6.4.2 适用于水泥窑的废弃物110 6.4.3 不推荐用水泥窑处置的废弃物112 6.4.4 排放和归趋112 6.4.5 水泥窑的试运行114 6.5 结论115 参考文献116第 7 章 用于设计和优化生物质气化炉利用农业废弃物的热力学方法119 7.1 引言119 7.2 印度背景下的能源安全121 7.2.1 当地或国内替代品122 7.2.2 可替代能源的开发122 7.3 印度电力部门：事实与数字122 7.4 印度可再生能源事业128 7.4.1 印度可再生能源的选择及其可行性130 7.5 以混合生物质为原料的气化炉性能热
13、力学评估135 7.5.1 碳的不完全转化135 7.6 数学模型138 7.6.1 吉布斯能最小化算法138 7.7 模拟结果139 7.7.1 仿真结果的趋势(平衡模式)139 7.7.2 半均衡模型的模拟结果与趋势145 7.8 讨论145 7.9 结论147 参考文献148第 8 章 不确定情况下城市生活垃圾热电联产的投资决策150 8.1 引言150 8.2 研究现状152 8.2.1 发展中国家和新兴经济体国家的垃圾处置现状152 8.2.2 废弃物能源化技术153 废弃物能源化 发展和变迁经济中机遇与挑战 8.2.3 能源投资的最佳时间154 8.3 研究方法154 8.3.1
14、案例研究154 8.3.2 问题公式化155 8.4 数值算法的设置157 8.4.1 模型的数据输入157 8.4.2 随机分析157 8.5 模型结果160 8.6 敏感性分析162 8.7 结论162 参考文献163第 9 章 希腊的垃圾管理现状及废弃物能源化利用潜力166 9.1 引言166 9.2 希腊垃圾管理现状167 9.3 废弃物能源化技术170 9.3.1 立法介绍170 9.3.2 废弃物能源化技术简介171 9.3.3 热处理技术排放水平172 9.3.4 城市生活垃圾热处理对缓解全球变暖的贡献173 9.4 希腊废弃物能源化的潜力174 9.4.1 简介174 9.4.
15、2 阿提卡案例分析175 9.4.3 罗德岛案例分析175 9.5 结论176 参考文献177第 10 章 波罗的海国家的城市生活垃圾焚烧：影响因素和前景179 10.1 引言179 10.2 城市生活垃圾焚烧计划180 10.3 城市生活垃圾焚烧的影响因素181 10.3.1 法律框架和经济措施182 10.3.2 城市生活垃圾的产生和组成183 10.3.3 垃圾管理行业的发展184 10.3.4 能源行业的发展185 10.3.5 公众的看法187 10.4 爱沙尼亚 Iru 废弃物能源化处理厂的案例187 10.4.1 焚烧技术187目 录 10.4.2 经济方面190 10.4.3
16、环境影响191 10.5 结论194 参考文献195第 11 章 东欧和东南欧废弃物能源化利用198 11.1 引言198 11.2 欧洲废弃物能源化国家200 11.3 垃圾的产生和预估203 11.4 WtE 在可再生能源产业和 CO2减排中的作用208 11.5 WtE 在欧洲东南部和东部各个国家的地位210 11.5.1 波罗的海国家210 11.5.2 欧洲东部和中部国家212 11.5.3 欧洲东南部国家217 11.6 结论220 参考文献221第 12 章 毛里求斯生物质能源化利用：研究及应用概述229 12.1 生物质和可再生能源的需求229 12.2 MSW 生物质和废弃物能源化230 12.2.1 MSW 和 WtE 焚烧230 12.2.2 厌氧生物技术要领230 12.3 毛里求斯的 MSW 产生和 WtE 潜能231 12.3.1 毛里求斯的可持续概念232 12.3.2 毛里求斯 MSW 的总量和特性232 12.4 源于生物质的能源：毛里求斯的研究235 12.4.1 原材料研究235 12.4.2 MRC 的研究239 12.5 毛里求斯的 WtE：大
