一种用于景观施工废弃资源的循环利用系统及方法

本技术涉及环境保护，更具体地说，涉及一种用于景观施工废弃资源的循环利用系统及方法。

背景技术：

1、随着城市化进程的加速和人们对生态环境的日益关注，景观施工产生的废弃资源处理问题日益突出。传统的废弃资源处理方式存在诸多问题，包括资源浪费、环境污染和能源消耗等，迫切需要一种高效、环保的循环利用系统来解决这些挑战。

2、目前，对景观施工废弃资源的处理主要依赖于填埋、焚烧或简单回收等传统方法，这些方法存在着诸多不足之处。填埋虽然是一种常见的处理方式，但会造成土地资源的浪费和环境污染，且难以有效回收资源。焚烧虽然能够减少废弃物体积，但会产生大量的二氧化碳和有害气体，对环境造成严重污染。而简单回收虽然能够减少资源浪费，但由于技术手段有限，往往只能对少量资源进行再利用，且效率较低。

3、基于以上背景，本发明旨在提供一种用于景观施工废弃资源的循环利用系统及方法，通过对废弃资源进行高效处理和综合利用，实现资源的再生利用、能源的转化和环境的保护，为景观施工行业的可持续发展提供技术支持和解决方案。

技术实现思路

1、为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本技术的目的在于针对上述问题，提供一种用于景观施工废弃资源的循环利用系统，包括以下模块：

2、预处理模块：对收集的废弃资源进行初步破碎、筛分和分离，为后续再生利用或能源转化做好准备；

3、再生利用模块：将经过预处理的废弃资源加工成各种再生产品，应用于景观工程中；

4、能源转化模块：利用有机质废弃物制取可再生能源，为系统供能并减少污染排放；

5、智能控制模块：通过数据采集、分析和智能调度，实时监控并优化整个处理流程，提高效率；

6、环保处理模块：用于对产生的废水、废气和固体残渣进行净化处理，确保达标排放。

7、进一步的，预处理模块包括以下单元：

8、智能分选单元，通过机器视觉与人工智能技术，对收集的施工废弃资源进行实时分拣识别，区分出不同种类的物料；

9、多级破碎循环单元，采用两级或多级破碎工艺，将物料逐步破碎至可加工尺寸，并分离出不同物理性质的物料，实现初步分级分类；

10、深度分离提纯单元，对初步分级分类后的物料进行深度分离，将同类物料高度富集，获得高纯度的可利用原料；

11、智能分拣出口，根据后续不同的再生利用途径，智能调度并将不同物料分别排出。

12、进一步的，再生利用模块包括以下单元：

13、智能配料调配中心，采用人工智能算法，根据预处理出的各种再生原料的性质和景观工程需求，自动生成各种目标产品的最佳配方；

14、3d打印成型单元，基于智能配料调配中心生成的最佳配方，利用3d打印技术将再生原料精确成型，制作各种景观构件；

15、高性能复合材生产单元，用于对部分再生原料进行复合改性，生产出高性能复合材料，以满足特殊景观工程需求；

16、生态制品成型单元，利用天然再生原料，加工成型各种生态景观小品和家具；

17、智能物流调度单元，用于智能调度各类再生产品，确保准时运送到景观工程所需地点。

18、进一步的，能源转化模块包括以下单元：

19、智能分类预处理单元，利用机器视觉和近红外光谱技术，对收集的有机质废弃物进行实时分类和成分分析，针对不同类型采取相应的预处理方式；

20、干式厌氧发酵单元，采用干式厌氧发酵工艺，将经预处理的易降解有机质废弃物高效转化为生物天然气；

21、生物质气化燃料精制单元，负责将难降解有机质废弃物在高温下气化生成可燃生物质气体，并对气体进行富集、净化和精制，生产生物质合成燃料

22、生物质固体燃料加工单元，用于将富含纤维素的有机质废弃物制成固体燃料；

23、能源综合利用输出单元，用于实现生物天然气、生物质燃料、合成燃料及固体燃料的就地综合利用。

24、进一步的，智能控制模块包括以下单元：

25、物联网数据采集层，用于实时采集各环节和设备的运行数据，构建全方位的数据感知网络，实现对整个系统运行状态的全面感知；

26、边缘计算处理层，利用边缘计算节点对采集的运行数据进行实时处理和分析，实现实时在线监控和局部优化决策；

27、数字孪生虚拟化层，用于对各种工况和方案进行虚拟仿真测试，为决策提供支持；

28、多智能体协同优化层，用于对整个系统的运行进行整体优化，实现智能化、自主优化的闭环控制；

29、人机交互可视化层，直观呈现系统全貌和关键运行参数，提供友好的人机交互界面并支持人为干预和优化。

30、进一步的，通过以下公式实现在线监控和局部优化决策：

31、

32、其中，n为边缘计算节点的数量；eni为第i个边缘计算节点；dai为第i个节点采集的运行数据；→表示数据处理的步骤；rpi为第i个边缘节点上进行的实时数据处理；lai表示基于处理后的数据进行的局部分析，旨在提取有用信息或检测异常；表示对所有边缘节点执行的上述操作求和或汇总，暗示了数据从多个源头被整合分析的概念；od为最终基于所有局部分析结果做出的全局优化决策或策略，旨在实现高效运行和资源管理。

33、进一步的，对各种工况和方案进行虚拟仿真测试包括以下步骤：

34、基于数字孪生技术，构建循环利用系统的虚拟模型，以高度还原循环利用系统的全部物理和逻辑特征，并涵盖从废弃物收集到最终产品输出的各个环节流程；

35、在虚拟模型中导入实际运行数据，并结合模拟分析方法，对系统进行全工况的运行仿真；

36、基于仿真结果，对物料流动、能量转化及污染排放指标进行分析评估，量化不同工况下的环境影响；

37、通过虚拟调试和优化迭代，找出最优工艺路线。

38、进一步的，物料流动指标用物料处理效率评估，具体公式为：物料处理效率＝min/mout×100％，其中，min为输入物料量，mout为输出产品量；

39、能量转化指标用能量转化效率评估，具体公式为：能量转化效率＝(eout-ein)/ein×100％，其中，ein为输入到能源转化模块的总能，包括有机质废弃物的热值；eout为从能源转化模块输出的可再生能源总量，包括生物天然气、生物质燃料、合成燃料及固体燃料的能量总和；

40、污染排放指标用污染物排放率和污染物处理效率评估，具体公式为：污染物排放率＝pemit/min×100％，污染物处理效率＝p treated/pemit×100％，其中，pemit为污染物排放量，ptreated为经过处理设施减少的污染物量；

41、环境影响用环境影响指数表征，环境影响指数＝wm×物料处理效率+we×能量转化效率+wp×(1-污染物处理效率)，其中，wm、we、wp分别为物料流动效率、能量转化效率和污染物处理效率的权重系数。

42、进一步的，环保处理模块包括以下单元：

43、废水深度分离回用单元，采用深度分离处理技术对废水进行处理，实现水资源的循环回用利用；

44、废气分质净化与资源化单元，根据不同废气的性质采取针对性的分质处理工艺，实现废气的净化和部分组分的资源化利用；

45、固废无害化资源再生单元，负责对无机固废采取无害化处理，对有机固废进行热解气化，实现固体残渣的完全资源化利用；

46、环保三级控制与监测单元，通过源头、过程及末端三级控制和在线监测，确保污染物稳定达标排放；

47、区域环境生态修复单元，用于对周边受影响的区域环境进行全面生态修复。

48、本发明的目的还在于提供一种用于景观施工废弃资源的循环利用方法，包括以下步骤：

49、步骤1，对收集的景观施工废弃资源进行智能分拣、破碎和深度分离，获得可回收利用的再生原料；

50、步骤2，利用分拣获得的再生原料加工制造出满足景观工程施工所需的各类再生产品；

51、步骤3，将无法直接再生利用的有机质废弃物转化为可再生能源，满足景观工程施工的能源需求；

52、步骤4，对产生的固体废弃物、废水和废气进行深度分离回收、资源化利用和无害化处理，实现达标排放，并对周边环境进行修复；

53、步骤5，基于物联网、边缘计算和数字孪生技术，构建智能控制模块，实现对上述各环节的实时监测和整体过程优化。

54、与现有技术相比，本技术的有益效果为：

55、本技术通过预处理、再生利用、能源转化、智能控制和环保处理等模块的有机结合，实现了废弃资源的高效利用和环境友好处理，其中，智能分选、多级破碎和深度分离等预处理单元确保了资源的有效利用；智能配料、3d打印和复合材料生产等再生利用单元提供了多样化的再生产品；而能源转化单元将有机质废弃物转化为可再生能源，减少了对传统能源的依赖；同时，智能控制模块利用物联网、边缘计算和数字孪生技术，实现了对整个处理流程的实时监测和优化，提高了系统的效率和可靠性。