畜禽粪污收储运网络模型及试点研究

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1、畜禽粪污收储运网络模型及试点研究(申请清华大学工程硕士学位论文)培养单位：环境学院学科：环境工程研究生：刘秋琳指导教师：王凯军教授联合指导教师：李彩斌教授级高工二○一七年九月ResearchontheCollection-Storage-TransportNetworkModelforLivestockManureandItsDemonstrationThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementfortheprofession

2、aldegreeofMasterofEngineeringinEnvironmentalScienceandEngineeringbyQiulinLiuThesisSupervisor:ProfessorWangKaijunAssociateSupervisor:ProfessorLiCaibinSeptember,2017摘要摘要随着畜禽养殖的发展，畜禽污染成为主要的农村环境问题，也是造成农村面源污染的重要因素。以沼气和生物燃气为主的规模化集中治理，是畜禽粪污资源化处理的主要方向。然而，畜禽粪污的收储运体系严重制约着畜禽

3、粪污的规模化治理。本文通过调研山东省畜禽粪污的治理现状，系统梳理了畜禽粪污治理过程中尤其是收储运过程中的主要问题，提出了畜禽粪污收储运网络的设计框架，构建了线性管理与动态管理相结合的网络动态管理模型。同时，提出通过构建畜禽污染三级网络云平台，实现收储运网络的实时动态管理，并将该模式应用在了山东肥城畜禽粪污的收储运管理中。在收储运网络管理中，针对畜禽粪便的收集问题，兼顾环境效益与经济效益，提出通过人工势能场理论确定畜禽粪污集中处置点的布局。对于距离集中处置点较远的分散型畜禽粪污的收集，则可根据畜禽养殖量、粪污排放密度及收集半

4、径等要素构建收储运方程，通过收集半径的优化，指导不同地区的畜禽粪污集中处置工程的建设。针对畜禽粪污的运输问题，提出对于距离集中处置点较远的畜禽粪污，采用基于遗传算法改进的过程神经网络模型，作为对运输车辆进行动态管理和路径优化的算法框架；而对于集中处置点周边的车辆或者直运车辆，可通过人工势能场和蚁群算法进行收储运网络动态管理框架的设计和布局。为了实现畜禽粪污收储运网络的动态管理，本研究提出构建畜禽污染三级网络云平台，将互联网、物联网、云技术纳入到畜禽粪污管理中来，有效降低成本，提高管理效率，并对山东肥城的畜禽粪污收储运网络管

5、理进行了试点和可行性验证研究。关键词：畜禽粪污；收储运网络；动态管理；养殖污染IAbstractAbstractWiththedevelopmentoflivestockindustry,livestockmanurehasbecomethemainpollutionsourceinruralareas.Themaintrendoftreatinglivestockmanureisconvertingthemintobiogasandfertilizersbyimplementingcentralizedandlarge-

6、scaleanaerobicdigestion(AD).However,thelackofpropercollection-storage-transportationsystemforlivestockmanuresignificantlyrestrictsthestableoperationoflarge-scaleADplants.Inthisresearch,themainproblemsassociatedwithlivestockmanurepollutioncontrol,andespeciallytheco

7、llection-storage-transportationsystem,wassystematicallyanalyzedbasedonthesituationofShandongProvince.Adynamicmanagementmodelforcollection-storage-transportationnetworkwasconstructed,combiningbothlinearanddynamicmanagement.Inaddition,thecollection-storage-transport

8、ationsystem(the1stlevel),thetreatmentandbioresourceproductionsystem(the2ndlevel),andtheproductsdistributionandutilizationsystem(the3rdlevel)wereintegrat