垃圾分类情景下生活垃圾处理的碳排放评估及预测——以上海市临港新城为例.pdf

Vol.42 No.32024年3 月垃圾分类情景下生活垃圾处理的碳排放评估及预测以上海市临港新城为例余婕1，张?卓，吴冰思1（1.上海环境卫生工程设计院有限公司，上海2 0 0 2 3 2；2.上海大学环境与化学工程学院，上海2 0 0 4 4 4）摘要：本文以上海市临港新城为例，在垃圾分类情景下对不同类型的生活垃圾处理手段进行碳排放评估。结果表明，临港新城生活垃圾处理过程的碳排放随着垃圾产生量迅速增长而增加，但是随着垃圾分类的实施，湿垃圾处理方式从简单的好氧堆肥逐渐演变为更加绿色低碳的厌氧发电制肥，与现状单位碳排放量相比，远期单位碳排放量下降约3 8.51%。现状单位碳排放量约为4 10 kgCOz-eq，规划近期单位碳排放量约为3 90 kgCOz-eq，规划远期单位碳排放量约为3 6 3 kgCOz-eq，单位生活垃圾处理碳排放量不断下降。关键词：生活垃圾处理；碳排放评估；预测；垃圾分类；上海市临港新城中图分类号：X799.3D0I:10.3969/j.issn.1008-9500.2024.03.046Assessment and Prediction of Carbon Emissions from Domestic WasteTreatment under the Scenario of Garbage ClassificationTaking Lingang New Town in Shanghai City as an Example(1.Shanghai Environmental Sanitation Engineering Design Institute Co.,Ltd.,Shanghai200232,China;2.School of Environmental and Chemical Engineering,Shanghai University,Shanghai 200444,China)Abstract:Taking Lingang New Town in Shanghai City as an example,this paper evaluates the carbon emissions of differenttypes of domestic waste treatment methods under the scenario of garbage classification.The results indicate that the carbonemissions during the domestic waste treatment process in Lingang New Town increase rapidly with the amount of wastegenerated,however,with the implementation of garbage classification,the wet garbage treatment method has graduallyevolved from simple aerobic composting to a more green and low-carbon anaerobic power generation fertilizer,comparedto the current unit carbon emissions,the long-term unit carbon emissions will decrease by about 38.51%.The current unitcarbon emissions are about 410 kg CO2-eq,the planned short-term unit carbon emissions are about 390 kg CO2-eq,theplanned long-term unit carbon emissions are about 363 kg CO2-eq,and the carbon emissions per unit of domestic wastetreatment are continuously decreasing.Keywords:domestic waste treatment;carbon emission assessment;prediction;garbage classification;Lingang New Town,Shanghai City随着城市人口的迅速增加，生活垃圾数量持续增长，种类日趋多样，组分更加复杂。生活垃圾处理的碳排放量主要受到垃圾分类后不同类型垃圾的组分和处置方式影响。不同的垃圾处理方式碳排放强度中国资源综合利用China Resources Comprehensive Utilization文献标识码：AYU Jie,ZHANGZhuo,WU Bingsi“节能减排文章编号：10 0 8-950 0(2 0 2 4)0 3-0 17 1-0 4不同，垃圾分类后，针对干垃圾，焚烧处理碳排放强度最大，可回收物资源化利用表现为负碳排放，处理每吨可回收物可减碳3 6 9.9kg，具有一定的碳减排效应。本文以上海市临港新城为研究区，对生活垃圾收稿日期：2 0 2 4-0 1-0 8作者简介：余婕（198 1一），女，浙江定海人，博士，工程师。研究方向：环境卫生规划及环境科学。-171-节能减排处理过程的碳排放进行科学、全面的评估，通过了解上海市生活垃圾处置工艺，梳理碳排放的路径，为碳减排策略实施提供切人点。这对于优化其设计和运营，减少碳排放，降低环境负担，提高资源利用效率具有重要意义。1研究区生活垃圾处理现状2020年，上海市临港新城共清运生活垃圾14.4 2 万t，日均约为3 94 t。其中，干垃圾为2 17 t/d，湿垃圾为112t/d，可回收物为6 4 t/d，有害垃圾为0.0 5t/d。1.1生活垃圾处理工艺一是干垃圾处理工艺（含湿垃圾处理残渣）。干垃圾的处理工艺主要为焚烧法。焚烧法可迅速处理数量庞大的生活垃圾，减容减量效果显著，并且焚烧处中国资源综合利用理后可将产生的热量用于生产和生活。二是湿垃圾处理工艺。目前，上海市采用的湿垃圾处理技术主要有4种,即厌氧产沼、生化处理、粉碎脱水和好氧发酵13-4 。O其中，厌氧产沼是利用厌氧发酵处理产生的沼气，驱动沼气发电机组发电，并装有综合发电装置，以产生电能和热能。三是可回收物处理工艺。近期规划的处理基地对可回收物主要进行分栋。分栋阶段，部分可回收物（如废旧金属）由居民在弃置前单独收集，外售至废品回收站，该过程为人工分栋，几乎不需要消耗物质能量，因此该过程污染排放情况忽略不计。1.2生活垃圾处理系统边界针对上海市临港新城干垃圾、湿垃圾及可回收物处理的近期及远期规划，列出生活垃圾处理系统边界，如图1所示。物质第3 期能量干垃圾运输装卸分栋楚烧发电炉渣填埋（a）干垃圾处理现状系统边界物质能量综合体干垃圾运输装卸（转运站）分栋楚烧发电炉渣填埋（b）干垃圾处理近期系统边界辅料化学品燃料水电力人工厨余垃圾投放污水处理除臭系统固废污水处理厂（c）一体化厨余垃圾处理系统边界-172-楚烧发电就地减量废水废气第3 期余婕等：垃圾分类情景下生活垃圾处理的碳排放评估及预测化学品“节能减排水燃料电力沼气沼气发电75m运输脱水沼液厨余垃圾机械预处理（d）厌氧发酵一沼气发电处理系统边界化学品水电力33.3kWhl厌氧发酵渗滤液处理0.3t沼渣干化固体0.2t除臭系统固废包括渗滤液处理后的达标排放废水燃料公共电网楚烧厂废水废气包括除臭系统、运输过程等的尾气排放电力沼气沼气发电75m运输脱水沼液厨余垃圾机械预处理电力厌氧发酵渗滤液处理0.3t沼渣发酵制肥0.2t除臭系统公共电网29.5kWh有机肥固废（e）厌氧发酵沼气发电一沼渣制肥处理系统边界燃料辅料运输厨余垃圾机械预处理废水包括渗滤液处理后的达标排放废水水化学品渗滤液渗滤液处理有机肥好氧发酵产品精制臭气除臭系统废气包括除臭系统、运输过程等的尾气排放电力固废（f）好氧堆肥处理系统边界（就近处理）物质1可回收物11废水包括渗滤液处理后的达标排放运输装卸分栋废气包括除臭系统的尾气排放能量装卸运输（g）可回收物处理过程系统边界图1上海市临港新城生活垃圾处理系统边界-173-节能减排1.3生活垃圾处理碳排放测算方法生命周期评价（LCA）是环境管理生命周期评价要求与指南（GB/T240442008）5 规定的一项成熟技术，已被广泛用于评估废物管理系统的环境影响，在产品生命周期内对产品系统的输人、输出和潜在环境影响进行评估。2结果与讨论2.1单位碳排放量上海市临港新城干垃圾处理现状单位碳排放量为每吨4 8 8 kgCO2-eq（考虑烧发电的碳排放折减效应），远期单位碳排放量为每吨4 90 kgCO2-eq，变化波动较小。湿垃圾处理现状单位碳排放量为每吨348kgCO2-eq，远期单位碳排放量为每吨2 14 kgCO,-eq，下降幅度达3 8.51%。可回收物处理现状单位碳排放量为每吨3 3 0 kgCO2-eq，并且规划近期、远期可回收物处置流程保持不变，所以单位碳排放量也未发生变化。2.2碳排放总量经计算，上海市临港新城生活垃圾处理的碳排放总量如表1所示。干垃圾处理现状碳排放总量为3.86万tCO2-eq，远期碳排放总量为18.4 8 万tCO2-eq。湿垃圾处理现状碳排放总量为2.4 5万tCOz-eq，远期碳排放总量为5.8 5万tCO2-eq。可回收物处理现状碳排放总量为0.7 7 万tCO2-eq，远期碳排放总量为6.54万tCO,-eq。总体碳排放量也由现状 7.0 9万tCOz-eq上升至远期的3 0.8 8 万tCO2-eq。经分析，人口大量迁人造成生活垃圾处理量不断增加，生活垃圾处理的总体碳排放量持续上升。表1生活垃圾处理的碳排放总量单位：万tCO2-eq处置类型干垃圾湿垃圾可回收物现状碳排放总量3.86近期碳排放总量9.35远期碳排放总量18.482.3各处置类型碳排放量占比变化趋势如表1所示，上海市临港新城现状、规划近期与远期的生活垃圾处理中，干垃圾焚烧处理过程的碳排放量在碳排放总量中均有较大占比。垃圾分类后，湿垃圾处理单位碳排放量显著降低，与现状单位碳排放量相比，远期单位碳排放量下降幅度达3 8.51%。经分析，垃圾分类后，湿垃圾利用率增加，规划近期以厌氧发电作为主要处置工艺，既产生能源，又大大减少碳排放量。规划远期湿垃圾组分较为简单，考虑中国资源综合利用资源化产品经济效益，湿垃圾处置方式转变为厌氧发电沼渣制肥。厌氧处理的沼气用于发电，产生的沼渣用于制肥，碳排放量总体折减较大，因此单位碳排放量继续下降。从碳排放量占比变化趋势看，随着垃圾总量的增加，可回收物运输分抹过程的碳排放量随着垃圾处置量的增加而不断升高，导致其占比也不断增加。干垃圾处理的碳排放占比基本维持在6 0%左右，湿垃圾处理的碳排放占比呈现下降趋势，整体占比由现状的3 4.6%下降至规划远期的18.9%。3结论上海市临港新城生活垃圾处理的单位碳排放量呈现下降趋势，现状单位碳排放量约为4 10 kgCOz-eq，规划近期碳排放量约为3 90 kgCO2-eq，远期碳排放量约为3 6 3 kgCOz-eq，主要原因是湿垃圾处置工艺不断优化，堆肥产品会带来一定的碳排放量折减效应。经计算，上海市临港新城生活垃圾现状碳排放总量约为7.0 9万tCO2-eq，规划近期碳排放总量约为15.48万tCO,-eq，远期碳排放总量约为3 0.8 8 万tCOz-eq。人口大量迁人导致垃圾生产量迅速增长，同时生活垃圾处理的碳排放总量不断升高。参考文献1邹灿.上海市生活垃圾处理碳排放变化驱动因素研究J.能源与环境，2 0 2 3（3）：2 5-2 7.2付凤英，徐拥军，夏金雨，等，垃圾分类下苏州市生活垃圾处理碳排放分析J.南京师大学报（自然科学版），2 0 2 3（3）：13 3-14 0.3上海市绿化和市容管理局.2 0 2 1上海绿化市容年2.450.773.682.465.856.54第3 期鉴M.上海：上海辞书出版社，2 0 2 1：2-3.4毕珠洁，邰俊.我国湿垃圾处理工艺类型及扶持政策浅析：以上海为例J.环境与可持续发展，2019（4):54-58.5国家质量监督检验检疫总局，国家标准化管理委员会.环境管理生命周期评价要求与指南：GB/T240442008S.北京：中国标准出版社，2 0 0 8.6李欢，金宜英，李洋洋。生活垃圾处理的碳排放和减排策略J.中国环境科学，2 0 11（2）：259-264.-174-