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[关键词]JavaEEWebSphereOOM
中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1120053-02
一、引言
JavaEE(java Enterprise Edition)即Java平台企业版,是建立在Java SE平台基础上的企业级平台开发标准,它利用Java平台来简化企业解决方案的开发、部署和管理等相关复杂问题。
WebSphere是IBM研发的,所提供的一个集成软件平台,它包含编写、运行和监视随需应变的Web应用程序和跨平台解决方案所需要的整个中间件基础设施。WebSphere应用程序服务器(WAS)是整个基础设施的基础,所有其他产品都在它之上运行。
基于JavaEE的WebSphere应用日益广泛,但随着数据量不断增大、业务负载不断加重,性能问题可能就会暴露出来,相继出现客户响应速度慢、服务器内存不足、服务器CPU使用率100%等等瓶颈。
本文结合作者实际研发的一个ERP系统开发作为实践背景,主要分析内存溢出问题。
二、内存溢出
内存溢出(Out Of Memory,或简称OOM)是指应用系统中无法回收内存或使用的内存过多,导致程序运行所需内存大于虚拟机提供的最大内存。在Java中,内存管理是有JVM负责的,JVM一般采取堆(heap)的方式管理内存。Java堆是一个运行时数据区,类的实例从堆中分配空间。Java程序可以通过各种语句建立内存对象,但内存的释放是由垃圾回收器(Garbage Collection或简称GC)完成的。GC是全自动地检测并移除不在使用的数据对象。垃圾回收器通常由一定的条件按触发,在WebSphere用中主要是内存分配失败(Allocation Failure或简称AF)。由于不同的JVM实现者可能使用不同的算法来管理GC,同时不同类型的应用程序在不同的GC策略下也有所差异,因此笔者将针对Linux平台上,基于JDK1.5的IBM JVM来讨论内存溢出问题。
WAS服务器宕机后一般会自动产生javacore文件和Thread dump文件,或者手工生成,在Linux操作系统下可以采用命令kill -3 Java进程号生成。借助IBM工具IBM Thread and Monitor Dump Analyzer for Java分析javacore文件,图一是当java堆耗尽时显示的结果:
分析结果里面以灰色字体显示出java堆耗尽信息,在Garbage Collec
tion History里面也会提示对象分配失败信息:
J9AllocateObject() returning NULL!则表示Java堆分配对象未成功完成,将抛出OutOfMemoryError异常。
内存溢出可能由以下原因造成:
(1)一次性加载到内存的数据量过于庞大,使得Java堆空间耗尽;
(2)配置参数指定的JVM堆最大值太小;
(3)内存泄漏(Memory Leak)问题。
三、内存溢出的解决
内存溢出问题排查是比较棘手的,但还是有章可循的,以下结合笔者研发的ERP系统,介绍如何对内存溢出问题进行分析与解决。
(一)JVM参数设置
WebSphere应用服务器是一个基于Java的进程,必须在一定的Java虚拟机环境下才能运行。在大多数的情况下,JVM堆大小影响着垃圾回收的执行频率和每次执行的时间。增大堆大小意味着会支持更多对象创建,由于大堆要用较长时间进行填充,在垃圾回收发生前应用程序会运行较长时间,所以系统吞吐率会增大。但是,较大堆也会用较长时间进行压缩,从而导致垃圾回收时间也较长。在WebSphere服务器JVM参数调优中,最重要的就是初始堆大小(-Xms)和最大堆大小(-Xmx)。通过这两个参数来限制内存堆的大小以满足Java应用程序的需求,合理的设置-Xms和-Xmx参数,对系统性能的提高具有重要的作用。最大堆也不能设置过大,尽管它最初通过延迟垃圾回收改进性能,但当垃圾回收时会运行较长时间。如何才能设置合理的-Xms与-Xmx参数,需要不断的观察与分析。通过IBM工具PMAT(PMAT工具解析JAVA SDK的详细垃圾回收日志,并提供统计信息,图标,分析并推荐java堆配置)对native_stderr.log日志进行分析。前提条件是WebSphere服务器开启详细垃圾回收(垃圾回收信息将默认记录在native_stderr.log日志文件中)。下面以笔者参与的ERP系统为例,来分析如何设置JVM的-Xmx与-Xms值。图三是显示的某时间段内垃圾回收的部分信息:
Used Tenured(After):指垃圾回收器进行垃圾回收之后,在堆的tenured区域中已经被使用的字节数。Free Tenured(After):指垃圾回收器进行垃圾回收之后,在堆的tenured区域中可用的字节数。Total Tenured(After):指垃圾回收器进行垃圾回收之后,堆的tenured区域的总字节数。
图四是对应的java堆Tenured区域的相关变化曲线,其中灰色曲线表示的是Total Tenured(After),黑色曲线表示的是Used Tenured(After)。
通过PMAT对native_stderr.log的分析,将java最大堆(-Xmx)设置成1024M,最小堆(-Xms)设置成512M,可以满足java应用程序的要求。目前,该系统在生产线上性能较好。
(二)内存泄漏
内存泄漏原因有很多,一般来说,从数据库连接池、线程池中获取连接与释放连接比较容易造成内存泄漏。笔者参与的ERP系统采用的是c3p0连接池,hibernate3.0作为持久层。在利用hibernate开发DAO模块时,为了避免session的频繁创建和销毁以及提高系统性能,采用ThreadLocal模式来管理session比较合理。下面是获取session的核心代码:
public static final ThreadLocal
session =new ThreadLocal();
public static Session currentSession()
throws HibernateException{
Session s=session.get();
if(s==null){
s=sessionFactory.openSession();//打开连接
session.set(s);}return s;}
session的关闭问题是最头疼的事情,如果在DAO层就把session关闭,因为hibernate存在lazy loading,那么在应用层内把关系结合都初始化(违背hibernate设计初衷,对性能有较大影响),否则hibernate就会抛session already closed Exception;如果session不关闭,那么就必定会造成内存泄漏。笔者结合系统的运行环境以及系统访问量,采用的是open session in view模式来解决这种矛盾。将session绑定到当前线程,当某个新线程开启时,就自动在数据库连接池中获取连接,在线程结束后就自动释放连接。下面是核心代码:
public void doFilter(ServletRequestarg0,
ServletResponse arg1,FilterChain arg2)
throws IOException,ServletException{
//自动获取连接
HiberanteSessionFacory.currentSession();
try{
arg2.doFilter(arg0,arg1);
}finally{//自动释放连接
HibernateSessionFactory.closeSession();
}}
(三)数据分页显示
对数据库查询中,尽量避免一次获得全部数据的查询。一般来说,如果一次取十万条记录到内存,就可能引起内存溢出,同时一次获取全部数据,速度也较慢。这个问题比较隐蔽,在上线前,数据库中数据较少,不容易出问题,上线后,数据库中数据多了,一次查询就有可能引起内存溢出。因此对于数据库查询尽量采用分页的方式查询。
四、结束语
高性能是一个应用能成为企业级应用的重要前提,往往性能问题通常都比较复杂,一旦出现就不易解决。在系统开发中,应尽量避免可能造成的性能瓶颈。本文介绍了性能问题中的一个方面,即内存溢出,从三个方面进行分析,提出了在开发过程中如何避免内存溢出。
参考文献:
[1]孙磊、孙静、楼亭、涂子琰等编著,《构建高性能WebSphere企业级应用》,电子工业大学出版社.
[2](美)文纳斯著,《深入java虚拟机》,机械工业出版社.
关键词:生鲜品电商 保鲜包装 存在问题 解决方案
中图分类号:TS206 文献标识码:A 文章编号:1003-9082(2017)02-0082-01
据有关数据显示,全国电子商务交易额逐年上涨,其中B2C交易额上涨趋势较为明显。2012年,我国生鲜电商兴起并取得较快的发展。2015年生鲜网购交易额超过300亿,同时,每年生鲜电商以100%的涨幅逐年扩大规模,预计到2020年,生鲜市场规模将超过3000亿[1-2]。从农田到消费者餐桌,生鲜产品根本离不开包装和物流,因此,电商包装市场有着非常广阔的发展前景。然而,从我国目前电商包装发展的现实情况来看,专业领域的研究严重不足,因此,对生鲜品电商包装问题展开具体的研究非常重要。
一、生鲜品保鲜包装方案
作为国内外食品包装领域研究的重点,保鲜包装技术的发展至关重要。生鲜农产品寿命较短,新鲜程度也直接决定了经济效益的高低,因此,必须通过合适的生鲜品保鲜包装方案来完成农产品的保鲜[3]。从目前保鲜包装技术发展的现实情况来看,市场上经常使用:瓦楞纸箱+泡沫箱、泡沫箱+冰袋、瓦楞纸箱+珍珠棉袋、瓦楞纸箱+保温内衬+冰袋、瓦楞纸箱+铝箔泡沫箱+珍珠棉袋等五种保温包装方案,另外由于每种方案使用的材料不同,导致最终的保鲜效果也不相同。
二、生鲜电商包装存在的问题
1.电商包装系统化、标准化不足
为了加强对包装安全的有效管理,我国针对包装标识、材料、技术以及检验等方面制定了相关标准,比如针对产品运输,规范了运输过程中的包装尺寸。然而,由于经营过程的复杂,产品包装涉及到首次包装、二次包装等环节,另外,整个物流配送体系也没有与产品的多次包装进行协调,每个环节各自为政,加上物流环节缺乏规范的标准,导致包装与物流标准不统一[4]。电商产品种类繁多,导致包装形式杂乱无章,增加了物流运输管理的难度。五花八门的包装制约了机械自动化的物流分拣,一方面影响了包装作业的工作效率,另外一方面也增加了物流运输的成本。
2.绿色环保性不足
为了节约包装成本,生鲜电商包装的绿色环保性没有引起重视。首先,包装采用不可降解的材料,增加了垃圾处理的工作量;其次,过度包装,造成资源的浪费;再者,包装不能循环利用,导致包装成本的增加。
3.用户体验不佳
生鲜品的包装适应了农产品的包装需求,但是并没有给用户带来良好的体验。用户使用生鲜品包装,一般会考虑到产品外包装是否美观、携带是否方便以及产品是否环保,然而,目前我国大量的生鲜品包装并没有做到这些细节的完善。比如,不方便携带、开拆困难等被客户长期抱怨的问题在生鲜品电商包装中也是屡见不鲜[5]。生鲜品电商的包装主要采用瓦楞纸箱或泡沫箱,立方体的外形不利于用户携带,很多时候用户只能用双手托住包装盒的底部进行搬运,非常不方便。另外,为了保证商品的安全,生鲜电商的外包装通常会缠满塑料薄膜,用户开启包装时,需要耗费很多的精力,十分麻烦。
三、解决对策
1.加快推进包装与物流标准化与系统化
我国电商发展起步较晚,生鲜品电商更是在2012年才兴起,整个电商行业包装方面的相关法规、标准还没有形成体系,为了推动生鲜品电商的快速发展,必须加快推进包装与物流的标准化与系统化建设。电商包装工作较为繁杂,涉及的方面较多,因此,包装相关的技术规范和标准的制定必须经过仔细的研究。其中,电商发展的信息流大数据也可以给服务标准的制定提供科学的依据,同时,加强国内外行业的交流,综合考虑电商包装行业的各个方面,认真研究各种包装材料的特性,根据电商包装需求选择合适的材料投入包装生产,进而推动电商物流包装的系统化和标准化。
2.创新电商包装废弃物回收模式
创新推行电商包装废弃物回收措施,提高生鲜电商包装的环保属性。针对包装废弃物的处理和利用,我国尽管制定了相关的标准,但是政策对包装回收的细节考虑较少,缺乏必要的约束力。为了促进电商商务的高效发展,政府可以充分发挥自己的职能,鼓励电商利用自身独特的配送优势,创新建立包装废弃物回收利用机制,并通过政府的监管敦促回收再利用模式的推行。电商在展示自家商品的详细信息时,全面阐述包装回收的规则,号召用户接受包装回收方案,一方面可以加强包装的重复利用,减少不必要的浪费,另外一方面也可以帮助商家增强用户的黏性。
3.提供完整包装解决方案策划
关于完整包装解决方案,美国最早提出了相P概念,并对包装材料选取、供应商选择、包装方案设计、物流配送以及用户使用等整套系统服务进行梳理和说明。目前,我国也有一些第三方包装服务行业中的企业提出了整体包装解决方案理念,但是并没有专门针对电商提供整体包装解决方案的企业。从电子商务发展的情况来看,立足于电商模式及电商包装特点,为用户提供完整包装解决方案,能够有效地解决生鲜电商包装存在的重要问题,从而推动整个社会的分工细化,帮助产品生产企业节约成本,减少生产浪费,集中精力紧抓企业的核心生产业务。
四、结语
综上所述,随着电子商务的发展,我国生鲜农产品电子商务发展的市场前景不断扩大,同时也让我们看到了电商包装市场的巨大潜力。另外,我国生鲜农产品电商包装方面目前存在着较多问题,必须引起高度重视,只有不断加强对问题的分析和研究,科学制定解决方案,才能有效提升用户的体验,减少资源的浪费,做好环境保护工作,进而推动整个生鲜电商行业的稳定发展。
参考文献
[1]浙江大学管理学院包容性创新课题组.中国涉农电子商务发展研究报告[R].杭州:浙江大学管理学院,2013.
[2]刘诗雅,冯洪炬,向红,等.电商物流包装存在的问题与对策[J].包装工程,2015,36(5):144-148.
[3]王微微.我国农产品冷链物流发展存在的问题及对策研究[J].中国物流与采购,2012(15):66-67.
关键词:沈阳市;生活垃圾;废弃物;物流系统
中图分类号:F325 文献标识码:A 文章编号:1673-291X(2011)35-0097-03
自20世纪科技革命以来,人类已经逐步掌握了大量的科学技术和物质财富,不断地迫使自然界竭尽所能地为人类服务。但与此同时,人们逐渐发现,在社会进程不断的物质代谢过程中,生活垃圾废弃物的产量正在以远远超过废物处理量的惊人速度持续积累。为创建“全国环境建设样板城”这一目标,沈阳市也同样面临着巨大城市生活垃圾的废弃处理难题。本文以该城市为例进行分析研究,探讨城市生活垃圾废弃物流的解决方案及实施保障措施。
一、沈阳市城市生活垃圾废弃物流现状及存在的问题
(一)沈阳市城市生活垃圾废弃物流的运营现状
沈阳市作为沈阳经济区的核心城市,在各项事业快速发展的同时,城市生活垃圾的处理经过多年的探索与实践形成了一个垃圾回收逆向物流体系,大体分为源头回收、物流运作和末端处理三个环节(如图1所示)。
1.源头回收环节
城市的居民、企业及单位作为城市生活垃圾的投放源头负责废弃物最初的收集工作,他们每天把产生的生活垃圾统一地堆放在固定的地点,再由城建局的环卫部门负责及时将这些暂时堆放储存的生活垃圾清运处理。目前,环卫部门的垃圾收集车主要采用上门回收、路边收集两种方式回收。
在此环节除了环卫部门负责回收外,还活跃着另外一股力量――个体小贩收购,他们直接向居民回收易拉罐、书本、纸箱、木板、金属等能循环再利用的可回收性生活垃圾,然后再售往废品收购站以获取中间的经济利益。
2.物流运作环节
物流运作指环卫部门、个体小贩、废品收购站以及拾荒者等将已回收的废弃物从源头到垃圾转运站再到垃圾处理厂的一系列物流处理过程,包括废弃物的压缩、储存、倒装、运输等活动。
3.末端处理
经过前两环节后,城市生活垃圾便以进入了最终处理阶段。一部分可回收生活垃圾经废品收购站的处理实现循环再利用,再次进入城市消费中;剩下的绝大部分生活垃圾将在垃圾处理厂进行末端处理。经调研,沈阳市的垃圾处理厂采用的主要处理方式为卫生填埋。由于城市生活垃圾成分过于复杂以及垃圾处理厂的处理设施相对落后等原因,导致沈阳市目前只有很小一部分城市生活垃圾能够得到资源化利用。
(二)沈阳市废弃物流系统存在的问题剖析
随着沈阳市城市化进程步伐的加快,废弃物流在社会生活中也占有重要地位。废弃物物流作为社会再生产过程中的重要一环,不仅有物质循环利用、能源转化,而且有价值的实现。就沈阳市目前的生活垃圾废弃物流系统而言,着力点显然只停留在实现生活垃圾的空间转移和简单处理上,远没实现其社会、环境以及经济意义。
1.源头回收环节的不规范。沈阳市生活垃圾的源头回收存在的最大弊病在于没做到分类收集,生活垃圾源头收集时便是一车车囊括所有类别的成分复杂的废弃物,直接导致了城市生活垃圾无法得到资源化处理的后果[1]。
2.流通中的衔接不连贯。在沈阳市目前的生活垃圾废弃物流系统中,废弃物在从垃圾收集车到垃圾转运站再到垃圾处理厂的流动中无效环节过多,以致物流效率的下降,运输成本的上升。
3.城市生活垃圾处理方式亟待改进。随着城市人民生活水平的提高,可回收成分在垃圾中所占的比例越来越大,继续沿用集中收集、集中处理无疑是对资源的极大浪费。可以通过改进末端处理方式将城市生活垃圾用于再次利用、发电、堆肥,等等,实现生活垃圾的资源化利用。
二、沈阳市生活垃圾废弃物流系统改进方案
基于沈阳市居民生活水平的不断提高、废弃物资日益增多,同时面临环境样板城的建设目标,对城市生活垃圾的废弃物流系统流程提出以下改进方案,如图2。
图2所示的沈阳市城市生活垃圾废弃物流系统流程图能够解决目前沈阳市生活垃圾废物物流中存在的不足。它优化城市废物物流的整个流程,将城市生活垃圾从源头进行分类,规划了整个系统的物流活动使之更科学合理、细致具体,并注重废弃物流新的传递以及城市生活垃圾的资源化利用,实现了其社会价值以及生态环境效益。与沈阳市现有废弃物流系统相比,新系统就多个方面进行了改进与创新,其优势有如下几点。
(一)从垃圾源头分做起,为垃圾的“变废为宝”提供保证
本系统设计之初便将城市生活垃圾的源头分类作为切入点,将城市生活垃圾按其种类属性不同分为可回收垃圾、有毒垃圾、餐余垃圾和可焚烧垃圾四个类别,通过分类收集从根本上遏制非法倾倒现象,并能够根据四类生活垃圾的不同特点选用合理的处理方式,为城市生活垃圾的资源化利用提供保证。
(二)逆向物流运作专业、高效
该系统为逆向物流活动作了系统合理的规划,分工更加明确。在垃圾收集环节,根据每类的垃圾日产量不同采用不同的收集频率,如产量相对较小的有毒垃圾每星期收集一次,进而提高物流系统的效率;在垃圾中转处理环节,对垃圾进行压实、除臭、储存、转运等专业的物流处理;在清运环节,合理规划垃圾的收集地点、收集路线、垃圾中转站,保证了整个废弃物流流程的高效合理。
(三)建立城市废弃物流网络系统
废弃物流网络的建立结合了现代信息管理技术,对城市废弃物流系统中的信息流进行了汇总,在市民、企业、政府之间起到沟通作用,协调各方关系,收集、整合、传递、分享各类旧物的有关信息。通过在沈阳市建立城市废弃物信息集中处理中心,全程跟踪、全面收集废弃物物流运作流程各个环节中的信息,并及时处理信息,保证废弃物流系统的高效运作。
(四)提高城市生活垃圾资源化利用率
根据城市生活垃圾的源头分类,该系统为不同种类的垃圾找到适合的市场出路,例如可燃性垃圾进行焚烧发电,来自生物的固体废物进行堆肥处理,一些废物残渣可用于铺路,纸类、塑料、玻璃、金属等可回收进行循环再利用等等,通过这些途径大大的提高了沈阳市生活垃圾的资源化利用率,打造了环境与经济的双赢局面。
三、沈阳市城市生活垃圾废弃物流系统有效实施的保障措施
(一)完善生活垃圾废弃物流政策体系,科学规划和布局垃圾处理节点
针对城市生活垃圾废弃物流系统的改进,涉及到垃圾的源头分类、分类回收、分类处理等诸多环节,因此在其施行过程中政府必须起到主导作用。通过完善相应的法规、制度及废弃物流政策体系,明确规定城市生活垃圾废弃物流系统从收运、中转到处置全过程的各个阶段的管理主体、管理内容、和管理方法并从城市规划的角度合理布局垃圾的收集地点、收集路线、垃圾桶位置及垃圾中转站的选址,等等。
目前,沈阳市就城市生活垃圾也出台了相应地方法规及政策,如《沈阳市环境卫生管理条例》及近期施行的“垃圾不落地”收集政策等。但效果并不明显,其主要原因在于废弃物的管理并没那么细化、相应废弃物流政策不配套以及存在虽有法,但可依度不高的现象。
基于目前沈阳市垃圾的管理主要由各市环卫部门主营,垃圾清运处置过程的管理、监督、运行基本由一家完成,城市设两级政府、三级管理的体制,政府应立即组织相关部门建立垃圾分类投放、收集、中转运输到最后综合处理系统,包括废弃物流结点规划布局、运输衔接、加工处理等,完善城市废弃物流相关法规及政策体系,并建立严格的监督机制,以确保居民垃圾分类后的后续配套工作及时到位,保证城市生活垃圾的资源化利用。
(二)制定完善的废弃物源头分类体系和分类标准,严格执行分类制度
目前,沈阳市城市生活垃圾仍采用混合袋装方式投放生活垃圾,然而,垃圾分类收集的好处是显而易见的,不仅降低了垃圾处理成本,简化了垃圾处理工艺,省去了垃圾进场后预处理的步骤,而且提高了资源的回收利用率,节省了大量的资金,是实现垃圾综合处理和利用的前提,因此制定出一套完善的废弃物源头分类体系和分类标准迫在眉睫。
近年来,国家和一些地方虽然颁布了一些生活垃圾管理办法及条例,但是大部分更偏重于垃圾的清扫、收集、运输、处置及相关管理方面,极少涉及到垃圾的分类回收,垃圾分类技术和方法的不明确,为城市生活垃圾源头分类的实施带来很大阻力。因此,必须尽快制定完善的废弃物源头分类体系和分类标准,对生活垃圾的不同类别作出清楚的界定,使市民明确每种垃圾的归类和投放去向。根据沈阳市生活垃圾特点和可持续发展的要求,可以将垃圾大致分为四类:可回收垃圾、有毒垃圾、餐余垃圾、可焚烧垃圾。
(三)加强垃圾分类收集配套设施及废弃物资源化利用设备设施的建设
改进后的城市生活垃圾废弃物流系统照比现有废弃物回收系统在功能上更加完善,导致目前的垃圾收集设施及废弃物处理设备等都难以达到系统要求,因此加强垃圾分类收集配套设施及废弃物资源化利用设备设施的建设势在必行。
1.分类垃圾箱
设计与城市生活垃圾分类体系配套的分类垃圾箱是实现垃圾源头分类的基本前提[2]。分类垃圾箱必须要有明确的标识说明其所投放的种类,可参照下表1进行设计[3]。
2.垃圾中转站设施设备
在废弃物流系统中垃圾中转站是最主要的物流结点,它连接着废弃物产生的源头和末端处置系统,主要功能在于对收集来的各类生活垃圾进行集中地压实、除臭、分类储存、倒装、转运等物流处理,其相应配套设施的建设完善,实施限期枢纽功能的保证,也是整个废弃物流流程顺利衔接的保障。
3.资源化利用设备
目前,沈阳市老虎冲、大辛两大垃圾处理厂均以卫生填埋为主要处理方式,这种处理方式最大的弊端在于严重占用土地,而且每个垃圾填埋场都有一个使用年限的问题,长期累积必然会造成“垃圾围城”之恶果。例如,沈阳市苏家屯的老虎冲垃圾填埋场占地面积为97.25公顷,使用年限为40年。因此综合考虑沈阳市的城市化进程及生活垃圾的资源化利用,可在技术经济可行的前提下引进生活垃圾的资源化利用设备,对其进行焚烧发电、堆肥等处理,以实现废弃物流的环境效益和社会效益。
(四)营造全民参与氛围,加强宣传教育工作,提高全民垃圾分类意识
沈阳市生活垃圾废弃物流系统的顺利实施需要全体市民的参与配合,但由于目前生活垃圾分类投放的社会氛围尚未形成,还需要政府大力倡导和积极引导,加强宣传教育工作。可以通过在学校开设专门的垃圾的分类与处理的相关课程,将生活垃圾细化分类从小抓起;通过电视媒体如插播公益广告等形式将环保理念融入人们的生活,时刻提高全民的垃圾分类意识;还可以通过在报刊、杂志上设置专栏介绍有关垃圾分类回收、垃圾收集与处理的小常识等等,多管齐下营造全民参加的社会氛围[4]。
与此同时,在现有垃圾回收系统中,生活垃圾收集和转运人员在垃圾回收时,无论垃圾是否分类都将那些黑色的袋子集中在一起,然后回去进行处理。然而经过源头分类后的城市生活垃圾必须要保证下一环节――收集和转运同样严格执行分类制度。因此,加强对城市生活垃圾收集和转运人员环保意识的培养也是必不可少的环节。
参考文献:
[1] 蔺晓娟.沈阳市生态小区生活垃圾资源化示范模式[J].环境保护科学,2009,35(1):58-60.
[2] 李修涛.城市垃圾与可持续发展探讨[J].现代商贸工业,2010(4):88.
这一期,我们为大家展示的是湖南省永州市新田县第一中学。
湖南省永州市新田县一中是湖南省示范性中学。为了推动学校青少年科技活动的蓬勃开展,培养青少年的创新精神和实践能力,提高青少年的科技素质,鼓励优秀人才的涌现,学校从2005年起,由学校科研处、教务处和团委会共同发起,举办了新田一中“云梯科技节”。
新田一中的科技节活动内容主要包括竞赛活动和展示活动两个系列。竞赛活动即科技创新成果竞赛,是科技节的主体内容。其主要项目形式有:发明创造及工程设计类作品、科学研究论文等。
我们的教材是完美的吗?
新田一中的老师对于同学们的科学创新进行指导,要求同学们从自己身边的事情入手,通过观察自己身边的小事物发现创新之处。
升入初三,同学们会接触到一门新课程――化学。化学不仅需要掌握好课本知识,还要同学们具备动手操作的能力,在做实验的过程中掌握老师们在课堂上所教授的知识。面对新课本,同学们按照老师的要求,对自己身边的事物认真观察,上课的课本、做实验的设备都成了他们的研究对象。功夫不负有心人,郑捷、王柱、陈杰三名同学通过自己的学习和理解,对初中的化学课本提出了一些自己的见解和质疑:课本是完美的吗?来看看初三化学教材的发现:实验方面的内容还是有一些值得商榷之处的。
他们认为在初中化学全一册(人教版)第一章第一节教材16页[实验1-9]中可以增做“水底生火”(即白磷在热水底部燃烧)实验,要这样做的理由有两条:1.该实验就是收集一瓶氧气,太单调,学生观察的趣味不浓厚;2.KCIO3制取O2产气较多,如不利用浪费可惜,增做实验后充分利用了O2,提高了学生的兴趣,也为18页讲燃烧的条件做好铺垫。
而教材53页[实验3-4]也可以补充两个对比实验:1.用嘴吹一个肥皂泡再用H2吹一个;2.用纯H2吹一个肥皂泡点火,再吹一个H2与空气混合气体的肥皂泡点火。这样做操作简单,学生观察积极性高,无危险,效果好。
还有教材47页“研究性学习”后面可以增加一个“污水与生物”的家庭小实验。1.用污水养几条鱼;2.用污水养几盆花草等,这样可以让学生对污水有进一步的认识。
这样的建议还有很多,由于版面限制就不一一列举了。这三名同学不迷信权威、勇于探索的科学探知精神是值得我们学习的。
多功能实验装置
初中化学是一门新的课程,理论和实际操作密不可分,有很多课本上的知识都需要通过实验来加深理解和记忆。同学们在自己动手的过程中领略到了化学世界的无穷奥秘和乐趣。
C224班的黄丽、蒋俏娟、谢鹏飞三位同学在多次做实验后,面对众多实验设备,心里就想能不能设计出一个多功能的实验装置,也可以做其他的实验呢?他们把这个想法同老师讲后,得到了老师的大力支持,在老师的帮助下,设计出了这个多功能化学实验装置。(如图)
这个实验装置构造很简单:广口瓶、试管、导气管、橡皮塞、胶皮管、U形管、红墨水等。优点很明显:制作简单、操作方便。
这个实验装置用途十分广泛,可以进行多个实验:
温室效应检测器
将一只厂口瓶内充满空气,另一只广口瓶中充满CO2气体,还有一只广口瓶内充满CH4,将这三只广口瓶都与三个U形管连接好,用100瓦的灯泡等距离地照射广口瓶5分钟,观察U形管中液面的变化情况,作好记录,然后停止照射后过一小时再来看U形管中的液面情况(作好记录),与一小时前的液面记录作一个比较,得出的结论是:CO2、CH2会造成湍室效应,且CH4比CO2温室效应更显著。
做动物、种子呼吸作用实验
在广口瓶中放一些昆虫或刚萌发的种子,再放一小杯NaOH(溶液),塞好广口瓶,放置一段时间,观察U形管两边液面的变化情况。可得出结论:动物,种子的呼吸作用要消耗氧气,呼出二氧化碳。
除此之外,这个设备还能完成其他实验,比如:测试物质间混合放热、吸热的判断实验;铜和稀硫酸的反应实验;测气温变化(或天气冷热警报器);香烟毒素收集器、测定空气中O2的含量。
以上几个实验做后,既可以培养学生的动手能力、创新能力,还能提高学生学习的兴趣,给我们深刻的启示:只要多动脑筋,多做实验是有很大收获的。
城市白色污染研究
为了培养同学们科技创新的精神与社会现实相结合,新田一中的老师让同学们走出学校,走进社会,通过自己的观察,发现问题并找到问题的解决方案。
对于目前比较受到关注的“城市白色垃圾”的污染现象,高184班同学黄璜做了一个题为“合理处理垃圾,营造清洁世界”的科学小论文,论文中对城市中出现“白色污染”的现象及现状做出了较为详细的描述。垃圾吞噬资源、污染环境,怎样才能使垃圾处理既切合本地的实际,取得较理想的效果,又符合可持续发展的科学理念,为后代留下一个和谐美丽的环境呢?
作者根据自己的见解和指导老师的帮助,对这一问题做出相对应的制止措施。
首先政府应该加强环保立法,建立健全一系列法律、法规体系,让人们有法可依。建立废品回收系统,将垃圾变成宝贵的可再生能源。
而我们则应该从小做起,从自己做起。将废弃的垃圾分类收集、集中送至附近的回收站,配合资源回收工作的顺利实施。对于那些生产厂家来说,也应该建立起回收、再生利用体系,并扩大经营、管理。
耗材再生产业本来就是为了环保而出现的,但是,我们今天看看我们的耗材产业,不少企业为了短期利益,已经把本来环保再生耗材行业变成一个破坏环保的行业了!主要破坏环保的表现有以下几个方面:
1、造成国际上大量的电子废品流向中国!有需求就有供应,由于中国已经成为耗材再制造的基地,需要大量的原材料,导致国际上的电子废品大量向中国出口,而如果出口到中国的能够全部用于再生,倒没有什么问题,可是往往回来整柜整柜的电子垃圾能够利用的被卖掉以外,不少买不出去的就被当作垃圾丢弃或者随便堆放导致环境污染了!
2、再生过程导致严重污染!绝大部分的再生耗材是小企业完成的,这些企业基本没有环保耗材处理的能力,都是采用土办法来处理!如果您去过再生耗材的工厂,无论是做激光的,还是做喷墨的,都是乱七八糟的,到处是墨水和碳粉!
3、重新开模具注塑污染更严重!由于原装厂家销售价格和兼容厂家的制造成本有很大的空间,所以不少兼容厂家在回收不到足够的使用过的原厂耗材,就根据原厂的样子或者稍微改动自己开模具,进行注塑制造全新耗材!而这些全新注塑的模具很多都不能进行再生,或者说很少部分用于再生!这样也就是说创造了更多的垃圾了!
在用户使用方面造成的环境污染也是不容忽视的,由于用户分布十分广,特别在中国等发展中国家垃圾分类还远不成熟,回收渠道更是可怜,正规回收渠道几乎没有,各地电脑城附近的地摊回收又是造假货的重要组成部分,他们的回收标准是要只使用过一次没有作任何添加的一手货;所以绝大部分用户使用后的耗材以及淘汰的设备只能当作普通的垃圾处理,这就对环境造成严重的破坏。只是国人还没有充分认识到,没有重视而已!但是,事实很快就会给我们切身的体会,我们喝的水不再甘甜,空气不再清新,天空不在蔚蓝……
所以,要减少办公设备以及耗材对环境的危害,是需要各个方面共同努力才能有效果,包括政府相关部门重视、法律法规、行业协会严格的行业管理协助、办公设备制造企业在设计打印机复印机时除了考虑经济利益外更多考虑环保再生、设备厂家当然需要建立系统(便利的、具有吸引力的)的回收体系、耗材再生企业更应该在环保上下工夫、用户也要有意识并主动配合!
我们每个人都不要等别人先做,不要认为自己的力量很有限,只要每个人都努力付出,在自己力所能及的地方承担起责任来,社会环保自然就越来越好,我们自然可以得到越来越好的环境!社会就越来越和谐、国民的生活满意指数自然越来越高!
中国很多耗材企业拿到所谓的ISO14000 环保认证,可是,有几个老板可以站出来说,他的企业真的做到环保?要做到环保是要很高成本的,不单要在设备上投入,还要有很高的处理时间成本以及经济付出!
作为一个负责任的耗材企业,实在应该为这个社会承担责任!在这里跟大家分享一个案例,虽然有宣传的嫌疑,但是因为实在非常值得跟大家推荐!
我们都知道,一个社会要环保就得从用户着手,也就是说让用户尽量采用环保的方式来应用才是根本的解决方法!所以,上海帝倍公司在今年8月份推出一个全面文印解决方案----“金服务”,也就是说用户在用固定的价格购买并采用这个“金服务”之后,不需要再考虑采用什么耗材、配件、服务,就可以得到“金服务”上承诺的使用张数的所有耗材、配件以及服务。而所发生的费用都由服务商提供,这种方式就迫使供应商设法在保证高品质打印服务品的基础上降低成本!
供应商要降低成本,就必须提高所有提品(打印复印设备、耗材、零配件等)的再利用,在保证打印品质的基础上尽量降低成本。这种给终端客户提供全面文件处理解决方案的“金服务”很彻底解决了再生资源的充分利用!主要有以下这几个方面:
1、 设备的有效利用,延长设备使用周期!通常设备的生产厂家对设备的设计使用寿命是3到5年,而实际上客户在使用过程中可能因为对该设备速度、效果、功能等不满意更快淘汰,淘汰了自然造成环境污染,而采用了上海帝倍的“金服务”之后,上海帝倍的服务商就会认真根据对客户需求的充分分析,进行设备资源的合理调配,将不同的设备放在更适合的位置上。这样,即让客户使用上最合适的设备,又充分利用设备!上海帝倍的一些服务商部分给客户服务的设备寿命甚至达到10年!按照我们的经验,平均7年的寿命是可以达到的!相当于节约了45%的社会资源!
2、耗材的充分环保,因为“金服务”的服务收费方式是用户按使用张数付费,而所有耗材的选择权都在供应服务商而不在用户,用户只需要高品质的打印复印品就可以了!所以销售服务商会在上海帝倍专业的“金服务”最佳文印输出方案(如何保证打印复印品质、真正降低单张成本,同时将维修服务概率以及服务成本降低)研究支持下,充分利用各种耗材配件的可再生价值,按照帝倍一年多的实施实验数据,采用“金服务”产生的资源消耗仅是原装耗材的56%以下!自然降低环境的危害!
3、后勤的彻底环保。当然,用户在采用上海帝倍的“金服务”后如果处理不当还是会导致污染,所以帝倍在推出“金服务”时就充分考虑到这个问题,帝倍设立了400 888 1318的服务电话,专门接受用户使用后耗材的回收服务,用户拨打该电话就有指定的快递公司上门回收,交回帝倍后,帝倍统一交给专业环保处理公司处理,由于帝倍的“金服务”已经把可以再利用物资的充分利用,所以帝倍将收回的废品全部进行废品处理,也就是将塑料件清洁后粉碎成再生塑料、将鼓芯等进行铝等原材料的还原!这样就比较彻底进行再生还原,减少环境资源污染。
我们要为环保作出贡献是否代表我们要付出?其实未必,环保已经成为一个产业,我们很早就听说过很多收废品发财的例子,下面我们看一下办公设备以及耗材的环保淘金!
首先是用户的环保淘金,按照原装厂家的建议来使用办公设备和耗材,基本上黑白打印每张成本在0.15元到0.3元之间,彩色激光在1元到3元每张,而如果采用上海帝倍“金服务”,用户只需要支付约为原装70%的费用就可以得到包括设备、耗材、配件以及维修保养等全面服务。这样对用户又省钱又便利,这是环保对用户带来的经济效益!
其次对服务商,服务商存在的价值就是不断帮助用户提高办公效率的基础上节约成本,同时自己获得更多的利润。现在经营办公设备和耗材已经不容易了,单纯销售原装利润已经非常低了,根本支撑不起现在高昂的经营费用,如果服务商经营上海帝倍的“金服务”或者同类的产品方案,服务商就可以在节约了客户使用成本的基础上,获得比较合理的利润。比如说用户使用1020打印机,采用原装耗材光耗材就需要付出0.25元一张的成本,这时服务商获得的利润是10%既0.025元/张,但是如果采用“金服务”,用户只需要付出0.15元每张,服务商可以获得超过6分钱每张的利润,这样一个客户给客户创造的利润就是以前的一倍以上!
对于品牌生产商来说,其存在的理由就是用户喜欢,经销商有利润以及发展机会,而“金服务”正是既可以给用户带来方便以及节约30%的成本,又能够给经销商提供更好的利润机会!所以类似“金服务”这样方案的厂家自然生意源源不断!
快时尚模式使得H&M与Zara从设计到上架一款新品的速度越来越快,当衣服成了快速消费品,它的使用寿命越来越短,累积了大量服装垃圾。据中国资源综合利用协会最新数据显示,中国每年约有2600万吨旧衣服被扔进垃圾桶。单是上海一座城市制造的服装垃圾就达到了每年13万吨。
在H&M总部所在地瑞典,平均每人每年的衣物抛弃数量已经达到了8千克。H&M正是看到这一庞大的旧衣回收市场,于2011年到2012年间,在瑞典17家店中率先回收旧衣,引起强烈反响。随后,H&M首席执行官约翰·佩尔森(Karl-Johan Persson)将该项目扩展到全球。旧衣回收项目已于2013年8月8日在中国所有H&M门店展开,覆盖全国45个城市,近140家门店。
回收大军
一场由H&M发起的旧衣回收的行动席卷全国。截至2013年11月8日,中国大陆地区通过H&M旧衣回收数量已达 42600千克。“当店铺中回收的衣物累积到三箱就会运送到上海附近的昆山花桥物流中心,每周运送三次。然后再由I:Collect运送到最近的工厂,进行分类、循环再造。”H&M上海南京西路店店长告诉《环球企业家》。根据规定,每人每天的捐赠数量最多为两个H&M购物袋。以H&M南京西路店为例,每天的捐赠人数已经达到了30至40人。同时为了鼓励消费者参与到回收行动,H&M向所有捐赠者发放八五折的优惠券。
如何“消化”这些时尚垃圾,瑞士公司 I:Collect堪称支持H&M的幕后英雄,其母公司SOEX为世界上规模最大的专门从事纺织品和鞋类回收及再利用的公司。从回收旧衣物、物流运输、分类,到最后的循环利用,每个环节均由I:Collect全程参与。
事实上,在被丢弃的纺织品和衣物中,可以重新利用的比例高达95%。现在I:Collect在全球有三家工厂,分别在欧洲、美国和印度。“我们的回收工厂会建在那些纺织品日回收量达到300至500吨的国家。我们期待早日能够在中国市场展开我们的业务。”I:Collect公司首席执行官 Stephan Wiegand告诉《环球企业家》。2014年,I:Collect也将在上海设立其中国地区的第一家代表处,正式涉足中国市场。
H&M与I:Collect的合作模式清晰简单。通过回收所获得的利益将按照每公斤的市场价由I:Collect支付给H&M,但在此回收过程中所消耗的成本需要扣除。双方同时声明,目前该项活动为非盈利,主要用于环保、慈善用途。譬如,每收集一千克的旧衣物,将通过慈善之星(Charity Star)向慈善机构自动捐赠0.02欧元。H&M从旧衣回收行动中所获得的盈利,将捐赠至环保自觉基金会。这些款项将专用于投资关于纺织品循环再利用的一些创新项目。
在中国本土也出现了一些类似于I:Collect的旧衣回收公司,如上海的缘源公司,其主要通过在上海的社区、学校试点回收旧衣服,其中一部分捐献给希望小学。更为“文艺”的做法是中国独立服装设计师张娜发起的“再造衣银行”(Reclothing Bank)项目。“主要是通过旧衣服的重新改造设计,连接起人们与衣服的记忆。”张娜告诉《环球企业家》。然而,以上模式都无法满足日益剧增的“服装垃圾”被回收的巨大需求。以H&M为代表的快时尚巨头的加入,利用品牌的号召力,将品牌与回收产业直接联系起来,能够迅速吸引大批消费者投入到回收行动,加速旧衣回收产业链的循环。
升级再造
H&M在I:Collcet的协助之下寻找到了一种新的解决方案。I:Collect会根据400多项不同的标准将回收的衣物进行分类和评估,譬如纺织品损坏程度等,最终回收物被归为以下几种类型:重新穿着、重新利用、循环使用及能源生产。据Stephan Wiegand介绍,目前这种分类工作依然需要依靠人工进行,但I:Collect正在与其他服装品牌合作商探索新的电子自动化的分类高科技—以扫描芯片为基础的智能系统。“最终的目标是让这些纺织物自己能说话。”Stephan Wiegand说,“在这样的循环闭环之下,我们就能知道每一件衣物能够被生成怎样的材料,什么东西会需要这些材料去制作出新的东西。但是现在这样的信息还非常少。”
作为重新穿着而流通于二手市场的旧衣占比最高,大约为 40%至60%。不过在中国,目前对二手衣服的交易仍然是明令禁止,而欧洲、美国、日本等国家都有成熟的二手衣市场。因此,在瑞士诞生了如I:Collect这样体量庞大的专业从事服装回收的公司。I:Collect拥有迄今为止最先进的纺织物回收生产设备和工艺控制体系,平均每天的回收量达到了400吨。其在全球范围内拥有众多的品牌合作伙伴,除了H&M,C&A、Jack&Jones、Puma均在其合作名单之列。在中国,主要通过H&M和Puma回收旧衣和旧鞋。
在Stephan Wiegand看来,只有实现升级再造(upcycle)才能真正实现能源的循环利用。在回收(recycle)时,通常需要将它重新分解成更基本的原料,品质通常都会降低,而且这个过程需要消耗能量,比如用回收的旧鞋子的材料制作一条儿童跑道。升级再造则不同,它通过将废弃品改造成另一种更高品质的产品,形成增值行为。这是最高级的再利用,所以叫做升级再造。I:Collect的目标是到2020年,在每一类别的回收物中都能找到至少一种材料可以使用升级利用技术。
H&M曾在店铺中陈列了一条再造的红色连衣裙,其来自2010年的“环保自觉行动系列”(Conscious Collection),所有的衣服是由环保面料制成,包括有机棉、可再生涤纶、可再生聚酯以及环保大麻纤维等。H&M已经实现了对棉、羊毛和聚酯纤维等材质的循环利用,在H&M的时装中,可以看到循环再利用的聚酯纤维和循环再利用羊毛原料。然而目前,在H&M与I:Collect回收的项目中,最终只有0.3%的衣物重新回到生产衣服的原材料中。换句话说,目前对衣物的升级再造的比例仅仅为0.3%。
垃圾场采矿
人们曾一度尝试开掘垃圾场。首个项目于1953年在以色列特拉维夫城外的黑瑞亚垃圾填埋场启动,目标是回收富含矿物质的垃圾碎屑,以改善当地柑橘园的土壤质量。该垃圾场在1998年关闭,但保留下来的一家回收公司仍在用绿色垃圾生产肥料。
垃圾场里的哪些东西值得重见天日呢?首先,任何一个普通的垃圾场都遍布着有用的――有时甚至是珍贵的――金属。其中就有饮料罐中的铝。在美国,每一秒钟都有317个铝罐被扔掉。这些罐子中大约有一半――也就是每年共计有680,000吨铝材,从垃圾回收箱里“逃”出来终老于填埋场。这表明美国每年埋掉了价值18.3亿美元的金属,美国垃圾场里的铝总量比全世界所有的铝矿一年的生产总量还多。而且同用过的尿布和购物袋一起隐藏在填埋场下的不光是铝。一吨废弃电脑残片含有的黄金超过了16吨金矿石的产量,而每年全球丢弃的电子垃圾共有1800万吨。
金属和塑料仅仅是一部分,瑞典环境工程师说:“垃圾填埋场中的土壤成分是利润最高的回收品之一,可以用作覆盖材料、堆肥和草皮改良。填埋场里还有大量易燃材料。”
好东西别浪费
瑞典是个风景如画、环境优美的北欧国家,而且人人都爱喝咖啡,咖啡消耗量位居世界第二。然而就是这样一个到处飘着花香和咖啡香的富裕小国,对令各国都头疼不已的垃圾,却青睐有加。本国不够用,还要千里迢迢从欧洲各国进口。直至将其巧妙变成“黄金”!
正当北京、上海、广州等很多中国大城市,为垃圾处理问题大伤脑筋时,瑞典却在为垃圾短缺而发愁。尽管该国每年从挪威、英国、荷兰等国进口的垃圾高达200万吨,但还是远远不够,它正准备开拓意大利等地的市场,这对正被垃圾围城的意大利倒是个好消息。
瑞典为什么会进口这么多垃圾呢?原来,上世纪80年代以来,在能源危机以及环保观念的双重影响下,瑞典政府大力发展垃圾处理循环系统,其垃圾分类处理以及垃圾焚烧技术都堪称完美,焚烧排气污染水平降低了90%-99%。而且瑞典垃圾焚烧厂能够阻止有害物质二恶英颗粒逸散到空中,技术全世界领先。
正是在这种高效率的垃圾转化技术支持下,瑞典的垃圾焚烧成了利润丰厚的买卖。瑞典的垃圾焚烧厂处理垃圾会收到一笔垃圾处理费,焚烧发电给民众供电供热也是笔不小的收入。在利润的驱动以及政府的支持下,瑞典的垃圾焚烧厂如雨后春笋般涌现,以至于本国的垃圾根本不够用,于是,垃圾焚烧厂又开始盯上了邻国的“宝贝”。
由于垃圾处理一直是各国政府头疼的问题,出口垃圾倒是种最省事的做法,虽然需要支付瑞典一笔垃圾处理费,但相对自己填埋处理来说,成本实在低得多了。因此,瑞典与邻国一拍即合,以极小代价获得了这些他们眼中“宝贝”。就这样,挪威、英国、荷兰、芬兰、丹麦、爱尔兰等国都成为了瑞典的垃圾输出国。挪威是瑞典的最大垃圾输出国,一辆辆满载垃圾的卡车,每天在瑞典与挪威边界来回穿梭。
垃圾变废为宝,这话我们听得很多了,但怎样才算是物尽其用呢?我们特意到哈尔姆斯塔德市看看瑞典人是怎么回收垃圾的。只见小城的市政垃圾回收中心,整洁得似乎与“垃圾”沾不上边。回收上来的垃圾要运到垃圾处理企业进行拆解、粉碎等工序,变成不同种类的可以再利用的原料。在哈尔姆斯塔德市,最大的废旧金属、电子垃圾处理企业隶属于STENA集团。他们的垃圾处理场也不像我们司空见惯的那样乌烟瘴气,相反,一切都井然有序。这里有着惊人的高效率,20秒可以把一辆报废的小汽车处理完毕,一座将近十米高的废金属垃圾山,一小时就搞定!
我们特别参观了一下处理废旧冰箱的车间,主要想看一下冰箱的制冷剂――氟利昂如何被回收处理。据中国家电协会介绍,在国内,目前还没有大规模处理冰箱氟利昂的企业,而氟利昂是破坏臭氧层的一大杀手。在瑞典,他们却有一套完整的技术,可以将废旧冰箱的液态氟利昂抽取、收集、密封起来,再加以固化,变成固态的氟利昂已基本不会向大气释放有害物质,它们变成像盐一样的东西,可以排入水域。整个过程似乎很简单,但这种简单的背后,一定有着许多人的智慧与劳动。
瑞典的垃圾循环再利用系统非常发达。欧盟数据统计委员会的数据显示,欧洲国家非再生生活垃圾占总垃圾的比例平均高达38%,而瑞典则只有1%。瑞典人制造的生活垃圾中,36%得到循环利用,14%再生成化肥,另外49%则被焚烧发电。报道指出,在最后这一点上,瑞典把欧洲其他国家大大甩到了后面。
被称为“能源增值中心”的瑞典垃圾焚烧站效率非常高。官方公布的资料显示,瑞典现在使用的垃圾焚烧炉日益优化,每3吨垃圾可以产生相当于一吨汽油或两吨煤炭产生的能源。这些垃圾能源厂全年燃烧至少227万吨的垃圾,产出73万吨燃料能量,焚烧炉所产生的能源能够满足城市20%的供暖需要,瑞典共460万户居民,其中81万住户可指望焚烧垃圾产生的能源取暖,另外有25万户住户的用电全依靠焚烧垃圾发电。可见,垃圾到了瑞典就成了宝贵的能源。而且,瑞典将其做成了一个大生意!
现在,垃圾每年能为这个北欧小国带来数十亿欧元的财富,并创造上万个就业岗位。从瑞典人“垃圾中掘金”的例子中我们可以看出,随着能源越来越贵,垃圾已经变成越来越有用的东西了。
瑞典环境署负责人奥斯兰德还说:“当然,我们的目标还是尽量使垃圾能够回收后利用,因为利用垃圾无论从环保角度还是经济角度都更加有利,我们的目的不是要产生更多垃圾去焚烧,但短期来看,用垃圾解决能源是一个最佳办法。”
环保垃圾酵素
环保垃圾酵素(也称为垃圾酵素),是混合了糖、水和鲜垃圾(厨余)经过发酵后产生的棕色液体,有柑橘般的刺激气味。主要用途是化厨余为DIY环保清洁剂,保护环境。
这是由来自泰国的乐素昆博士(Dr・ROSUKON)成功研制的,他研究酵素已30余年。
(1) 省钱
化厨余为DIY环保清洁剂,节省家庭开销。
(2)多用途
家居生活好帮手――天然清洁剂、空气净化剂、除虫剂、洗衣剂、护肤品、汽车保养剂、有机肥料等。
(3)减少垃圾污染
丢弃的厨余会释放甲烷(methane)废气,比二氧化碳导致地球暖化的程度高21倍。
(4)净化废气、增加空气含氧量
有除臭功能,可消除香烟气味、汽车废气、家居喷剂的毒气等。
(5)净化下水道
用过的环保酵素最终会流到下水道,能净化河流与海洋。
(6)防虫剂
天然除虫剂(可减少蚊子、苍蝇、老鼠、蟑螂等)。
(7)减少害菌
能分解和消灭有害微生物和霉菌。
(8)防水管堵塞
可疏通马桶或水槽。
改变气候
对于这些专业的学生来说,焚烧垃圾气化发电并不是什么新鲜事,整个流程和工艺早已清楚地在脑子中,但这一次有点不太一样。
Kymijarvi二期电厂,这座位于芬兰南部城市拉赫蒂的发电厂从2012年投入运作至今,已经产生了50兆瓦的电力和90兆瓦的热能。
用垃圾产生干净燃料进行发电和供热是拉赫蒂能源公司、加工行业服务与解决方案提供商美卓、分销商和芬兰政府四方共同合作的结果。美卓为此项目提供了循环流化床气化炉和美卓DNA自动化控制系统。
固体回收燃料,直白点说就是垃圾。而相应的发电技术也就是所谓的垃圾焚烧发电。这家电厂所采用的是垃圾焚烧发电中比较常见的流化床燃烧技术,但在此基础上,美卓又为循环流化床做出了一些改变,形成了比较独特的循环流化床气化炉。垃圾在经过900℃的高温流化床中燃烧至气化后,会被导入400℃的环境下冷却,使气体中的杂质凝结成颗粒。接着,气体和颗粒的混合物会被一同输送至过滤装置,颗粒物质以及燃烧产生的焦油等有害物质会在此被吸附到过滤装置之上变成灰状物质,与气体产生分离。而燃烧所产生的水则会被送回前一步骤,用于帮助气体冷却。
“那些有害的物质重新被固化,并沉到锅炉底部,那些不必要的粒子,例如金属化合物和碱,也在气体冷却的同时被去除了。”拉赫蒂能源公司公共关系总监Jaana Lehtovirta说。
这两个步骤保证在气体燃料生成前,垃圾中的有害物质已经大部分被去除,保证了燃料燃烧发电时的无害化,也让Kymijarvi二期电厂的电变得更干净。接下来的过程与普通的发电比较相似,这些可燃气体进入高效蒸汽锅炉燃烧,产生蒸汽,带动蒸汽涡轮,从而产生电能和热能。
直观来看,因为发电燃烧的气体本身就已经足够纯净,所以即使不在最后添加过滤装置,从烟囱中也不会看到浓烟排出。但是,仅凭过程中的净化步骤并不足以使整个发电过程保证干净。
燃烧垃圾发电并不是什么新鲜事,但是一直以来,它的问题在于焚烧物中会产生有毒物质,如SOx、NOx、HCl、粉尘和残渣中的重金属,特别是氧化反应产生剧毒有机物二恶英。对此,目前普遍采用的办法是加强燃烧后的过滤净化,保证在最终的排放物中,有毒污染物成分降到最低。而Kymijarvi二期电厂最为不同之处,在于燃烧之前,就保证原料已经达到了纯净化,这在全球尚属首例,2012年,它凭借创新的节约化石燃料、减少排放以及可复制性被芬兰能源产业部门授予了“气候行动”的年度奖项。
去年,拉赫蒂一共利用了25万吨固体回收燃料,它所获得的能量与17万吨煤炭的作用相当。根据测算,焚烧2吨垃圾产生的热量大约相当于1吨煤,而Kymijarvi二期电厂的转化率已经远远超出了这个比例。“在同样的原料下,我们的发电机能够提高30%的电力产出和热能产出。”维美德集团总裁兼CEO(拆分前美卓制浆、造纸和电力总裁)Pasi Laine告诉《第一财经周刊》。
事实上,在被存入两个7500立方米的燃料仓,正式进入焚烧气化过程之前,这些成吨的垃圾还要经历一道重要工序。“我们会在实验室中检测每一车固体燃料。”Jaana Lehtovirta介绍说,拉赫蒂对于固体回收混合物的成分有着很高的标准,仅包括木材、塑料、纸和纸板等。
“你可以看到,在普通的气化方式下,高温高压燃烧会产生大量非常肮脏的废料,影响发电机组的运转,因此他们不得不降低温度和压力,但这同时也遏制了产电效率。但是我们使用的能源相当纯净,这使得燃料能够在高温下进行充分的气化,并更高效地产生电力。”Jaana Lehtovirta说。
固体回收燃料的原材料主要从工业、零售业、建筑工地收集而来,同时,每家每户的部分生活垃圾也是收集的目标。当然,这不需要发电厂自己动手收集,拉赫蒂的固体回收燃料主要来自于芬兰南部的原料供应商Kuusakoski,从发电厂角度来说,这样能够保证原料获取的效率和稳定性,因为一旦检测出原料成分出现问题,他们就会直接与供应商交涉,甚至退货。
但仅靠原料供应商来实现分类是远远不够的,Pasi Laine所指的分类实际上更为源头,就是居民和商户们对待日常垃圾就能做到干湿分离,当可燃物与不可燃物、金属、玻璃在丢弃时彻底分开,大规模地实现拉赫蒂模式才有可能。
当然,芬兰在这点上已经做到了。
事实上,芬兰是一个清洁能源使用十分普及的国家,自然环境的原因某种程度上也促使了技术的发展。“芬兰是一个无煤、无石油、无天然气等化石能源的国家。除了开发提高资源利用率的方法,芬兰人别无他选。”芬兰贸易协会芬兰清洁技术委员会执行董事Kaisa Hernberg告诉《第一财经周刊》。
与其他清洁能源相比,Pasi Laine认为,将固体废物作为原料进行发电一个比较独特的优势就是只要保证原料供应足够,就可以24小时运作,而风能、太阳能都可能会出现短暂的停产情况。此外,发电厂能够在当地采购燃料,对当地的就业也有一定帮助。
当然,不论对环境的意义多大,作为电厂,盈利是一个始终不能回避的问题。事实上,作为同样是燃烧某种废弃物质的生物质能源,一直以来面临着盈利的困难,中国可能就是一个典型的例子,一直以来,生物质能源厂商们大多都还在依靠政府的补贴政策维持。
不过,芬兰的电力市场可能有些不同,发电厂的下游买家并非国家所掌控的电力网络,而是各个电力能源供应商,这意味着,除了给本地或者本国使用,国外的市场也是拉赫蒂能够努力的方向,并且Jaana Lehtovirta透露,拉赫蒂正在这么做。
她告诉《第一财经周刊》,整个Kymijarvi二期电厂的投资建设大约为1600万欧元,对于发电厂建设来说这笔投入实在不算高,更重要的是,相比于化石燃料,发电的原料费用大大降低,因此拉赫蒂能源公司预估,在没有补贴的情况下十年之内就能收回成本。
不过,她也提到,电力并不是收入的主要来源。“事实上,目前每度电的售价并不高,因此,我们的主要盈利点并不在于发电,供热才是最大的收益来源。我们直接将供暖输送到拉赫蒂地区,我们掌握定价权,并且直接向终端用户收费。”当然,对于供热市场的需求,冬季总是好过夏季的,不过相对有利的是,对于地处北欧的芬兰来说,冬天总是显得特别漫长。
这可以说是焚烧垃圾发电的一个主流盈利方式,正在被大部分垃圾焚烧发电厂所采用。“如果能够同时把电和热利用起来,那么就是一个可以盈利的方式。”Pasi Laine从加工设备与解决方案的供应商角度出发对《第一财经周刊》说道。
当然,正积极推广固态废物燃烧技术的还有美卓公司。Pasi Laine承认,中国也有可能是固体回收燃料发电的下一个目标。拉赫蒂也同样认同这种发电模式的可复制性,“这种发电技术几乎不产生浪费,因此也很适用于其他许多国家。”Jaana Lehtovirta说。此外,全自动化的生产过程也不需要过多的人力投入。
目前,Kymijarvi二期电厂所生产的电力主要覆盖于拉赫蒂地区,一个小时就能气化360立方米,相当于两辆重型卡车装载量的固体回收燃料。为了满足源源不断的原料需求,紧邻Kymijarvi二期电厂的原料输入口已经建起了一座固体回收燃料的处理厂房。
近年来, 随着中国经济的发展及人民生活水平的不断提高,我国的畜牧业取得了长足的发展,极大地满足了人民群众对肉类食品的需求,但由此造成污染缺不容忽视,2013年,仅全国养殖的猪每天所排放粪尿的量就能达到135万吨。目前,我国集约化养殖场污染治理设施的建成率不到30%,超过60%的集约化养殖场未采取干湿分离(粪便与尿、冲洗水分开)的清洁工艺,而各地死猪等畜禽倾倒江河,引起饮用水污染的报道时常见诸报端。根据国家统计局2013年7月统计数据显示我国畜牧污染形势严峻,严重影响着土壤、水源、大气等人类生存环境,农业的面源污染甚至已超过了工业污染。因此,分析畜禽生产中造成环境污染的原因,并寻其排泄物的处理方式有着十分重要的现实意义。
关键词:畜禽粪便 资源化 高温发酵, A/O-MBR处理工艺
中图分类号:R124文献标识码: A
2.绪论:
本文通过对畜禽粪便、非正常死亡畜禽的资源化利用及尿液与杂排水的处理,探讨畜禽排泄物的处理方式,并以投入运行的5万头养猪场所产生的废弃物为例提供一种解决方案。
3、废弃物资源化利用整体统解决方案:
畜禽养殖过程中产生的主要污染源是粪便、残余饲料草料、尿液、杂排水及非正常死亡的畜禽等(统称养殖垃圾),处理方法借鉴了餐厨垃圾处理方式,将养殖垃圾进行固液分离,然后对固形物进行分拣、破碎、筛分,后再进行高温发酵,生产有机肥料。而分离出来废水则进入污水处理系统,产生的再生水回用于厂区绿化、地面清洁、锅炉房杂用水及办公区冲洗厕所。其主要处理方式见下图:
3.1、畜禽粪便处理技术路线
采用复合微生物智能控氧快速发酵技术,实现养分全利用原则,实现规模化养猪场“零排放”。
采用生物降解技术、机电一体化技术及自动化控制技术的综合集成,以畜禽粪便作为原料,通过对C/N比的调节和发酵温、湿度等工艺参数的精确控制,经60~80℃、8~10小时生物降解转化生成生物腐植酸碳肥,以猪粪为原料生产生物腐植酸可以形成有机土壤调理剂产品。
在处理病死畜禽时,需要进行预处理,并适当延长发酵时间及发酵温度。病死猪可通过厂内无害化处理一体机粉碎、快速灭菌投入生化机处理,无需外运,减少病害扩散几率。
发酵采用60~80℃高温发酵,不仅使发酵快速完成,同时高温杀灭原料中可能携带的虫卵和病原菌,保证了产品安全、高效。
发酵过程中,通过调整配方和发酵工艺,降解或捕捉猪粪中粪臭素,即吲哚类物质,去除粪臭气味,解决了猪粪处理中的最大难题。
生物腐植酸作为一种有机土壤调理剂,可直接作为肥料销售,也可以经过深加工生产腐植酸专用肥或腐植酸复混肥等新型生物肥料,应用于现代农业和速生林业,达到改良土壤、提高化肥利用率、减少化肥使用量,带动农林业二氧化碳减排的目的。
复合微生物智能控氧快速发酵技术的突出特点是资源高效利用,以最大化地保留碳为工艺原则,建立高品质的有机废弃物处理后端产品利益链,解决了农田工业肥料的市场化销售难题。
而资源化的产品具有广阔的市场前景,目前我国腐植酸主要是用煤炭生产,我国农田由于长期超量使用化肥,土壤退化、农业面源污染严重,为此,国家鼓励发展腐植酸肥料产业,并在复混肥国标中规定腐植酸含量必须达到5%,据此仅生物腐植酸土壤调理剂年需求量达到6000万吨。采用生物发酵技术,可同时解决畜禽粪便处理过程中存在的多种问题;而生物腐植酸肥料作为最优良的有机质,是土壤的本源性物质,它不仅富含作物生长所必需的养分、有机酸及糖类等物质,还具有非常大的比表面积,可以吸附、钝化土壤中重金属等有害因子,具有补充土壤营养元素、恢复地力、净化土壤的重要作用。
畜禽粪便处理工艺流程图
畜禽粪便资源化处理工艺流程图
生化处理过程中,设备采用程序自动控制的方式,对发酵物料的温度、压力和供氧等进行严格的监测和控制,在规定的时间内,完成物料发酵、干燥和冷却,生产出合格的生物腐植酸(碳肥)产品。物料发酵完成后的产出物经过混拌、造粒、称重打包等深加工工序,完成有机土壤调理剂、腐植酸专用肥或腐植酸复混肥产品的生产加工过程。
3.2尿液及杂排水处理系统
本文研究的目的是通过实验室研究评估A/O-MBR工艺处理牛粪料的湿式厌氧消化产生的消化液的效率,目标是同时消除消化液中的COD和氨氮。
特点及要求:
废水主要来源来水泡粪的固液分离及杂排水,水量小,但是污染浓度高,并且此类畜牧生产都远离城市,通常没有市政排水管网,出水最好能就地回用。另外对管理人员素质要求不能太高,水处理系统还应工艺简洁、耐用及能长期稳定运行,同时还要合理的工程投资和运行费用,否则也难以推广和大规模运用。
结合此类污水的特点和性质,我们做了大量的处理工艺试验,发现A/O-MBR工艺可以很好达到处理要求。
1)污水进水水质:
检测项目 单位:mg/L(pH除外)
pH COD NH4-N PO43- SS BOD
指标 7~7.8
试验过程:按照A/O-MBR的工艺流程搭建实验处理系统,实验处理水量200L/hr,MBR池中活性污泥取自污水处理厂,用恒温控制器调节每个反应器的温度在22.5℃,用浓度为100mg/L的NaCO3+溶液补充水中损失的碱度,通过pH计将pH值控制在7.5左右,MBR为负压运行,排水泵间歇运行,运行4分钟,停1分钟以减少膜表面的污染结垢,初始污泥浓度5200mg/L,缺氧区溶解氧浓度小于0.2mg/L,好氧区溶解氧浓度3.0~4.0mg/L,调试运行3周后,A/O-MBR的各个处理单元达到相对稳定的水平,处理效果见下图:
2)COD的去除
上图所示为A/O-MBR工艺进水与出水的COD浓度和去除率。整个实验过程中,进水COD的浓度保持在2893-4453 mg/L,COD的去除率很稳定,平均去除率维持在96.3%。在开始的20天,COD的去除率不稳定,出水COD的浓度介于557-155mg/L之间。这是因为在工艺的启动和微生物的驯化阶段,缺氧和好氧反应器中微生物种群相对较少,COD的去除主要依靠膜的物理截获和反应器中高浓度活性污泥的吸附作用,这个阶段的平均去除率为89.4%。在运行稳定期,平均COD的去除率为98.1%,平均出水COD浓度为72.0 mg/L。这表明,应用A/O-MBR工艺能稳定的去除有机物。相比进水而言,出水COD浓度并没有表现出较大的波动,这表明A/O-MBR工艺对COD抗冲击能力很强。
3)N的去除
上图所示为A/O-MBR工艺消化作用的性能。该工艺中NH4+-N的平均去除率为98.1%,整个实验中进水NH4+-N的浓度为380-655 mg/L。开始的20天,NH4+-N的去除率不稳定,波动幅度较大。整个实验期间出水中NH4+-N的平均浓度保持在9.1mg/L。在稳定期(第21天至120天), NH4+-N的平均去除率达到99.1%,平均出水浓度约为4.6mg/L,
4)膜的清洗
使用的清洗剂分为三大类:强碱(NaOH)、强氧化剂(NaClO)以及强酸(H2SO4)。强碱引起pH值剧烈变化,促进化学方法处理沉积物,增加污染物和膜的静电斥力。强氧化剂在莫种程度上能促进污垢物的水解,而酸性去垢剂是通过打破污垢物与表面的化学键。
实验中当TMP达到400kPa时,则用三种清洗剂0.05% NaClO、0.5% NaOH和0.5% H2SO4进行化学清洗。
上表所示为进行化学清洗后的膜通量恢复率(在相同的初始TMP下,清洗后的透水性与初始透水性的比值)。
显然,在相同条件下,清洗效率很大程度上取决于清洗剂的清洗机制。分别用0.05%NaClO溶液和0.5% H2SO4溶液浸泡30h后,膜通量恢复率分别为64.5%和55.1%。膜通量恢复率并不理想,但用碱性的0.5%的NaOH溶液浸泡30h后,膜通量恢复率为95.2%。清洗周期大约每120天清洗一次。
A/O-MBR系统去除养猪废水中N、COD、P的性能的研究表明:NH4+-N、 COD、PO43−-P的平均去除率分别为98.1%、96.3%、76.6%。 A/O-MBR系统中污染的膜用NaOH浸泡30h可以有效地清除干净。
通过本实验表明应用A/O-MBR工艺处理养殖废水在技术上是可行的。
4实例项目建设说明
4.1工程用地概况
本项目建在浙江省衢州市,为5万头猪处理养殖垃圾,厂区占地面积约5800m2。
其中:主厂房1134m2,蒸汽供应系统辅助用房360m2;库房600m2。
4.2产品方案
依照50%处理物(猪粪)生产有机土壤调理剂,其余50%用作生产腐植酸专用肥或腐植酸复混肥。
4.3投资估算
本项目设计规模为:处置废弃物规模30吨/日,每年的处置天数为350天。财务计算期取15年,其中工程建设期为1年,运营期14年。
主要技术经济指标如下表:
项目主要技术经济指标
序号 项目 单位 数值
1 日处理废弃物规模 吨/日 30
2 劳动定员 人 17
3 项目总投资 万元 998.50
3.1 土建项目投资(预估) 万元 259.28
3.2 设备系统投资 万元 736.22
3.2.1 生化处理系统 万元 493.45
3.2.2 配套系统 万元 245.77
4 产品售价
4.1 有机土壤调理剂售价 元/吨 900.00
4.2 腐植酸专用肥售价 元/吨 1,650.00
5 财务分析指标
5.1 财务内部收益率 % 11.12
5.2 投资回收期 年 7.93
4.4财务结论
该项目全部投资税后财务内部收益率为11.12%,净现值为 195.11万元,投资回收期为7.93年,项目的财务内部收益率大于行业基准收益率10%,项目投资财务净现值大于零,该项目在财务上可行。
5、总结
在农业面源污染日益恶化,本文对养殖业垃圾提出了资源化利用提出了整体解决方案,并将养殖垃圾处理成肥料回用,既解决了当下头疼的农业面源污染,还在实际运用中产生了良好的经济效益,当下这种模式正在全国范围内逐步推广。
参考文献: