基于归一化经济指标的现代田园循环模式评价研究
文献类型:学位论文
作者 | 徐明杰 |
答辩日期 | 2021-06 |
文献子类 | 博士 |
授予单位 | 中国科学院大学;中国科学院生态环境研究中心 |
授予地点 | 北京 |
导师 | 范彬 |
关键词 | 现代田园循环模式,现代化环境卫生基准,技术经济性分析,归一化,比较优势 Modern Environmental Health Benchmarks Techno-economic Analysis Normalization Comparative Advantage modern Home-farm Loop Sanitation |
学位名称 | 工学博士 |
学位专业 | 环境工程 |
其他题名 | Evaluation study of modern home-farm loops sanitation based on normalized economic indicators |
英文摘要 | 我国正处于乡村环境卫生治理现代化的风口,在技术上有两条路径可供选择。 其一是末端处理模式,其分散型的技术在发达国家的乡村已有成熟的应用,但该 模式并不符合可持续发展的要求。其二是现代田园循环模式,该模式立足于粪尿 源分离收集与再生肥利用,在可持续发展性和建设运行的成本上显现巨大优势。 技术模式的选择不仅对我国经济、社会、环境有着深远的影响,而且对世界环境 卫生技术变革和可持续发展均具有重要意义。末端处理模式对现代田园循环模式 拥有成熟技术对颠覆性创新技术的制式性优势,并且环境卫生主要受公共决策影 响。因此,尽管后者具有诸多优势,但其在我国当前乡村环境治理中仍难以得到 应用与发展。在这一背景之下,通过全面、综合的评价,从科学上阐明两种技术 模式的比较优势,并将结果用政治决策者易于理解的方式进行输出,显得尤为重 要。 本研究通过构建基于物质流与能量流分析的综合评估框架,定量分析两种环 境卫生模式在区域乡村系统中的作用,阐明两种技术模式对于乡村水-食物-能源 耦合系统的影响,为两种环境卫生模式的成本效益分析提供研究的基础。研究结 果表明现代田园循环模式可以实现多种营养元素的回收利用,并且回收率达到 50%以上。另一方面,现代田园循环模式可以有效地降低乡村生活系统排放至环 境中的污染负荷,因此在控污减排方面具有显著的优势。 本研究还尝试量化不同地区乡村水排卫生废物的能源化潜力,为典型县域现 代田园循环模式中水排卫生废物资源化利用工艺的选取提供依据。研究结果表明 回收生活源水排卫生废物中的能量具有一定的可行性,但也仅适用于居住密度高, 且平均气温较高的地区。无论是在居住密集地区还是居住分散地区,仅回收粪尿 中的能量具有相当的局限性。在乡村地区,餐厨废物通过抽吸式管道收集,以此 实现废弃物的分类,并且具有良好的经济效益,尤其是在居民分散地区。 论文在定量研究乡村地区不同集中度废水处理模式的技术经济性和水排卫 生废物资源化利用的基础上,以江苏省如皋市为例并结合情景模拟法,对两种环 境卫生模式在县域尺度上的应用进行技术经济性的比较。评价结果表明在县域尺 度上,现代田园循环模式具有显著的技术经济的优势,该模式在综合投入方面仅 为末端处理模式的 63.03-68.96%。在环境卫生现代化的基准下,如皋市每年可减 少 1.24 亿元的费用支出。尽管现代田园循环模式在成本上具有显著的优势,但 仍需要每年投入 2.75 亿元(即 548.18 CNY·PE-1 ·year-1)。这表明乡村环境卫生服 务的现代化需要足够的资金保障。 基于对两种环境卫生模式环境性能的评估,尝试对现代田园循环模式在环境 影响、营养元素回收以及系统本身的比较优势进行货币化分析,从而给出现代田 园循环模式的综合性经济效益;最终结合直接技术经济性分析,以经济性作为归 一化的评价指标,给出现代田园循环模式的比较优势。结果表明现代田园循环模 式具有较为显著的直接经济效益,通过化肥替代和节水获得效益总计是 69.34 CNY·PE-1 ·year-1。通过生命周期评价量化两种环境卫生模式在气候变化方面的环 境影响,并结合碳排放社会成本,得出现代田园循环模式的相关间接比较优势为 51.34 CNY·PE-1 ·year-1。总体而言,现代田园循环模式的比较优势高达 120.68 CNY·PE-1 ·year-1,约为直接投入的 22.01%。总体上,某典型县域现代田园循环模 式综合成本为 568.23 CNY·PE-1 ·year-1,化肥替代和节水的支出降低额为 69.34 CNY·PE-1 ·year-1,化肥替代的气候减排效益为 20.77 CNY·PE-1 ·year-1,其净综合 成本为 478.12 CNY·PE-1 ·year-1。末端处理模式(单户式)综合成本为 857.66 CNY·PE-1 ·year-1,餐厨废物焚烧的气候减排效益为 12.07 CNY·PE-1 ·year-1,其净 综合成本为 845.59 CNY·PE-1 ·year-1。 |
页码 | 161 |
源URL | [https://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/47110] ![]() |
专题 | 生态环境研究中心_水污染控制实验室 |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 徐明杰. 基于归一化经济指标的现代田园循环模式评价研究[D]. 北京. 中国科学院大学;中国科学院生态环境研究中心. 2021. |
入库方式: OAI收割
来源:生态环境研究中心
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