عنوان پایان‌نامه
طراحی مدیریت پسماند های صنعتی با رویکرد تجزیه و تحلیل جریان مواد (MFA) ، مطالعه موردی شهرک صنعتی نظر آباد استان البرز
- رشته تحصیلی
- مهندسی منابع طبیعی - محیط زیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7459;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 82227;کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7459;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 82227
- تاریخ دفاع
- ۲۵ شهریور ۱۳۹۶
- دانشجو
- فرزانه میرزابیاتی
- استاد راهنما
- مظاهر معین الدینی
- چکیده
- انرژی و منابع‌طبیعی از نهاده هایی هستند که در محور اصلی توسعه صنایع، بخش های اقتصادی و اجتماعی می باشند و توسعه صنعتی و اقتصادی کشورها هستند و لذا استفاده بهینه از آن ها اهمیت بالایی دارد. به این ترتیب، استفاده بهینه از مواد و انرژی مستلزم برنامه ریزی و طرح ریزی است. یکی از رویکرد هایی که می‌توان به استفاده بهینه از منابع منجر شود، توسعه یک طرح کامل مدیریت صحیح پسماندهای صنعتی با هدف کاهش اثرات زیست محیطی و هزینه قابل قبول است. هدف از انجام این تحقیق بررسی وضعیت موجود سامانه مدیریت پسماند و پیشنهاد یک سامانه بهینه (در صورت نیاز) برای مدیریت پسماندهای شهرک صنعتی نظرآباد بود. در این تحقیق وضعیت موجود مدیریت پسماند شامل مقدار و ترکیب پسماند و نحوه جمع آوری آن در شهرک صنعتی نظرآباد بررسی شد. در مرحله بعد سناریوهای مختلف برای بهینه نمودن سامانه مدیریت پسماند این شهرک پیشنهاد شد. با بررسی اولیه تنها یک سناریو، با توجه به شرایط موجود، انتخاب شد و مورد تحلیل و مقایسه با سناریوی کنونی مدیریت پسماند شهرک از نقطه نظر زیست¬محیطی و اقتصادی قرار گرفت. بدین منظور با تعیین کیفیت فیزیکی جریان پسماندها در شهرک، دو سناریو جهت مدیریت پسماندهای تولیدی، طراحی گردید که شامل 1- جمع آوری پسماند و انتقال آن به یک تاسیسات بازیافت (این مرکز از سایر شهرک ها نیز پسماند دریافت می¬کند). در این مرکز، در مرحله اول، به صورت دستی بخش های قابل بازیافت مانند کاغذ، پلاستیک و موادی مانند آلومینیوم جداسازی می‌شود. در مرحله بعد، فلزات توسط یک آهنربا جدا می‌شوند و نهایتا پسماند با استفاده از یک ترومل پردازش می‌شود تا مواد آلی و غیر آلی از یکدیگر جدا شوند. با توجه به ترکیب شناسایی شده برای پسماند، پیش بینی می‌شود که بخش بزرگی از مواد جداشده، قابلیت سوخت بالایی داشته باشند که از آنها برای تولید RDF استفاده خواهد شد و در بازار به فروش خواهد رسید. 2- ادامه دادن روش کنونی مدیریت پسماند که در آن پسماند جمع¬آوری شده و مستقیما در لندفیل دفن می‌شود بعد از تعیین سناریوها، با استفاده از مفهوم موازنه جرم (MFA) میزان پسماند در هر یک از سناریوها محاسبه شد. محاسبات موازنه جرم و نیز برآورد عدم قطعیت محاسبات در نرم‌افزار STAN انجام شد. مرزها تحلیل موازنه جرم به گونه ای تعیین شد که پسماند را از زمانی که تولید می‌شود (در سطل های زباله در جلوی واحدهای صنعتی) تا زمانی که در لندفیل دفن می‌شود یا در بازار به فروش می رسد، دنبال می کند. تحلیل جریان مواد در یک بازه زمانی 5 ساله برای پسماندهای تولید شده در شهرک انجام شد. تحلیل جریان مواد برای هر یک از سناریوها، اطلاعاتی مانند میزان پسماند بازیافت شده و میزان پسماندی که در لندفیل، دفن خواهد شد را ارائه می کند. در مرحله بعد این داده‌ها در تحلیل ارزیابی چرخه¬حیات مورد استفاده قرار گرفت و اثرات زیست محیطی هر یک از سناریوها شامل مصرف انرژی، میزان گازهای گلخانه ای، میزان گازهای اسیدی، عامل ایجاد مه دود فتوشیمیایی و خروجی های سمی برآورد گردید. در تحلیل اقتصادی نیز هزینه های هر یک از سناریوها شامل هزینه سرمایه گذاری و هزینه نگهداری برآورد شد. نتایج این تحقیق نشان داد که با توجه به تحلیل جریان مواد در سناریو اول میزان فلزات جدا شده قابل فروش60±362 تن، کاغذ و پلاستیک جدا شده قابل بازیافت51±293 تن، میزان پسماند دفن شده در لندفیل 106±674 تن و RDF تولیدی 343±2699 تن می‌باشد و در سناریو دوم میزان فلزات جدا شده قابل فروش 9±40 تن، میزان کاغذ و پلاستیک قابل بازیافت 41 ± 319 تن و میزان پسماند دفن شده در لندفیل 474±3670 تن می‌باشد. نتایج حاصل از چرخه حیات در پنج طبقه موجود در سناریو اول کمتر از سناریو دوم بود به جز میزان گازهای اسیدی که در سناریو اول بیشتر است و آن هم ممکن است به دلیل واحد تولید RDF در این سناریو است که با جمع‌بندی کل نتایج سناریو اول بار زیست محیطی کمتری داشت. در بخش نتایج اقتصادی، سناریو اول هزینه اولیه بیشتری نسبت به سناریو دوم داشت اما در طی بازه زمانی چند ساله میزان سود حاصل از فروش RDF و همچنین مشکلات حاصل از دفن و به طبع هزینه¬های ناشی از این مشکلات در لندفیل کمتر خواهد بود که در انتها با جمع‌بندی کل نتایج، سناریو اول به عنوان سناریو برتر انتخاب گردید.
- Abstract
- Energy and natural resources play an important role in economy flourishing, social development, and industrial prosperity. Therefore, the optimum use of them is of great importance. In this way, it is necessary to develop careful plans to make optimum use of available energy and natural resources. Development of a proper industrial waste management plan is an approach that can lead to optimum use of resources. Such a plan aims at minimizing environmental burdens of waste management system as far as possible within an acceptable cost limit. The aim of the present research was to investigate the current waste management system in Nazarabad Industrial Estate (NIE) and to propose (if necessary) new scenarios for optimum solid waste management in this industrial estate. At the first step, we have carried out field survey to assess the existing waste management system and to characterize the composition and the amount of generated waste in NIE. Based on preliminary results from the first field campaign, different scenarios for a better waste management service were proposed. Given the amount and composition of generated waste in NIE, the further financial analysis showed that only one scenario is feasible and all other scenarios were discarded. Therefore, two scenarios that were investigated in this study are 1) To collect waste from temporary bins and move them to a recovery facility (this facility also accept waste from other industrial units which would make it financially feasible). In this facility, the received waste will be subjected to manual sorting to recover materials such as paper, non-ferrous metals, and plastic. Next ferrous metals from waste stream will be recovered using an electric magnet. The remaining waste then will be processed using a trommel screen. Considering that waste mainly consists of food packaging plastic and cardboard, we assumed that the separated fraction of waste using the screen will have a high heat content and therefore will be used to produce RDF. The RDF will be sold in local market. 2) To continue the current waste management system. At the moment waste is collected from temporary bins and is directly transported to a landfill for disposal. Only a minimal fraction of recoverable items is collected by the waste collection labors to be sold in local market. In order to evaluate the flow of waste in each scenario, models based on Mass Flow Analysis (MFA) were utilized. The MFA analysis was implemented using STAN software. Also, the uncertainty of MFA calculations was evaluated using STAN software. A five-year time-frame for the analysis was assumed. The spatial boundaries of the MFA study were designed to track waste from its generation points (temporary bins in front of industrial units) until it is either buried in landfill or sold in local market. The MFA results present the amount of waste that will be recycled or buried in a landfill. Using the data obtained from MFA, and applying an LCA approach, the environmental burdens including energy consumption, greenhouse gas emissions, acid gas emissions, photochemical emissions and toxic emissions of each scenario were evaluated. Also, an economic analysis of each scenario was conducted. In economic analysis factors such as capital cost and maintenance cost over a period of 15 years were evaluated and two scenarios were compared based on total cost. The results of this study showed that if scenario 1 is implemented, it is expected that 362±60 tons of metal, 293±51 tons of paper will be recycled from the waste stream and 2699±343 tons of RDF will be produced over a period of five years. The weight of residual waste that will be disposed of in the landfill will be 674±106 tons. On the other hand, If the current waste management system is continued, scenario 2, about 319±41 tons of waste, mainly including papers and cardboards, will be recovered. it is expected that 40±9 tons of metal. The rest of waste, about 3670±474 tons of waste, will be transported to the landfill. The results of LCA analysis revealed that the environmental impacts of the first scenario will be less than that of the second scenario except for its acidic gas emissions. The higher emission of acid gas from scenario 1 might be due to emissions as results of RDF combustion. The financial analysis of two scenarios showed that the initial capital cost of implementation of the first scenario is significantly higher compared to scenario 2. However, revenue from the sale of RDF will cover installments of the loan for investment and maintenance costs. Through senearion 1, a significant fraction of waste will be recovered that would otherwise end up in the landfill. Therefore, it will also reduce the amount of money that should be spend on landfill tipping. We suggest that this scenario is economically feasible.
