分享垃圾處理行業(yè)碳減排路徑探討
我國的垃圾量正在逐年上升，2004年我國的垃圾產(chǎn)量超過美國成為第一大垃圾制造國，2019年我國垃圾清運(yùn)總量已經(jīng)達(dá)到2.42億噸，且近年來增長率在不斷上升。除此之外，人均垃圾清運(yùn)量一直在1千克以上，2017年達(dá)到1.2千克，其水平髙于亞洲周邊國家，如韓國的1.05千克/人/日以及日本的0.93千克/人/日，但是低于歐美一些發(fā)達(dá)國家的水平，例如美國和丹麥的人均清運(yùn)量基本維持在2千克以上。其中，生活垃圾處理中的溫室氣體排放是近年來國際關(guān)注度比較高的問題之一。
一我國生活垃圾主要處理體系
我國城市生活垃圾產(chǎn)生量大、源頭眾多而且比較分散，因此城市生活垃圾收運(yùn)系統(tǒng)存在多級結(jié)構(gòu)，如下圖所示，一般由前端收集、中端轉(zhuǎn)運(yùn)、末端處置幾個階段構(gòu)成，其中前端收集環(huán)節(jié)一般由初級收集、二級收集兩層結(jié)構(gòu)組成。居民將日常生活中的垃圾投放到活動區(qū)域內(nèi)部的初級收集地點，環(huán)衛(wèi)或者社區(qū)的工作人員將初級收集地點的垃圾運(yùn)輸?shù)蕉夵c進(jìn)行集中的壓縮等處理，二級收集點的垃圾再通過載重量較大的垃圾車運(yùn)送至中端轉(zhuǎn)運(yùn)點，在此進(jìn)行初步的粉碎、分揀等工作，最后經(jīng)過簡單處理的垃圾被壓縮送至填埋場、焚燒廠等垃圾處理中心，有回收價值的則被送至再生資源回收利用中心。
圖1我國生活垃圾收運(yùn)處理體系
二我國生活垃圾常見處理處置方式
我國生活垃圾常見處理處置方式主要有衛(wèi)生填埋、垃圾焚燒、堆肥和厭氧消化，其中垃圾填埋與焚燒是我國主要處理方式，由下圖可以看出，垃圾填埋依然是我國主要垃圾處理方式，近年來隨著垃圾焚燒能力不斷提升，填埋量隨之明顯下降，以上海為例，“十三五”期間，全市新增生活垃圾焚燒處理能力1.3萬噸/日，新增濕垃圾集中處理能力3900噸/日；全市干垃圾焚燒和濕垃圾處理能力達(dá)到2.8萬噸/日，基本實現(xiàn)原生生活垃圾零填埋。堆肥和厭氧消化常用于濕垃圾處理工藝。
圖2全國2003-2017年城市生活垃圾清運(yùn)數(shù)據(jù)
三生活垃圾收集處理過程碳排放環(huán)節(jié)
生活垃圾處理相關(guān)的溫室氣體排放量計算方法通常采用《IPCC國家溫室氣體清單指南》，根據(jù)我國最新的溫室氣體排放清單（2016年），二氧化碳排放總量的1.3%來自垃圾處理領(lǐng)域，二氧化碳排放量高達(dá)1.58×108t/a。張婷婷在畢業(yè)論文通過假設(shè)各類垃圾收集處理情景，結(jié)合北京實際垃圾產(chǎn)生量對垃圾收集處理各環(huán)節(jié)碳排放進(jìn)行估算，研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)輸環(huán)節(jié)碳排放量占比最小，垃圾分類工作帶來碳排放的增加幾乎可以忽略；垃圾處理僅分為填埋和焚燒兩類導(dǎo)致的碳排放量最高；在濕垃圾堆肥、可回收垃圾處理的情況下，剩余垃圾全部焚燒的碳排放量最低，同時焚燒發(fā)電和垃圾回收帶來的碳減排量最高，碳減排率達(dá)70%。陳思勤對2005～2015年上海市生活垃圾處置過程中的溫室氣體碳排放計算得出，垃圾焚燒的溫室氣體排放量比填埋處置排放量更低。仲璐得出相似結(jié)論，垃圾填埋碳排放高于焚燒和堆肥。高斌研究發(fā)現(xiàn)，通過垃圾分類收集、資源回收、厭氧消化和殘渣焚燒處置的共同作用，具有最大的碳減排潛力。
生活垃圾碳排放主要來自于運(yùn)輸、處理處置等過程，具體環(huán)節(jié)如下。
01垃圾車運(yùn)輸環(huán)節(jié)
生活垃圾運(yùn)輸車輛產(chǎn)生的溫室氣體，涵蓋了收集點到轉(zhuǎn)運(yùn)站的運(yùn)輸階段、轉(zhuǎn)運(yùn)站到終端處理設(shè)施（填埋場、焚燒廠、堆肥廠）和再生資源回收利用中心的運(yùn)輸階段以及焚燒、堆肥殘渣運(yùn)送到填埋場填埋的運(yùn)輸階段，碳排放主要來自運(yùn)輸過程汽車燃油排放。
02填埋
可生物降解的有機(jī)物發(fā)生厭氧反應(yīng)產(chǎn)生的甲烷，其產(chǎn)生量占垃圾衛(wèi)生填埋場產(chǎn)生的填埋氣體的50%以上。
03焚燒
垃圾焚燒廠焚燒來自化石燃料的廢棄物或燃燒化石燃料等產(chǎn)生的二氧化碳，同時焚燒熱能發(fā)電所帶來的一定的碳減排效益。
04堆肥
堆肥處理生活垃圾產(chǎn)生的溫室氣體排放主要為甲烷和氧化亞氮。在強(qiáng)制通風(fēng)的靜態(tài)好氧堆肥過程中，生活垃圾大部分可降解有機(jī)碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳和氧化亞氮，在通風(fēng)條件不好的情況下則發(fā)生厭氧反應(yīng)產(chǎn)生少量甲烷。
05再生資源回收利用
再生資源回收利用所節(jié)約能耗可以帶來碳減排效益。
四我國生活垃圾碳減排技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
據(jù)估算，在快速城鎮(zhèn)化發(fā)展背景下，2025年我國城鎮(zhèn)居民數(shù)量將達(dá)到10億人，城市生活垃圾領(lǐng)域的二氧化碳排放量減排潛力大約為2.363×108t/a。無害化、減量化和資源化是生活垃圾處理的原則，在提高“三化”水平的基礎(chǔ)上發(fā)展“低碳化”則是我國未來生活垃圾處理的大趨勢。結(jié)合目前生活垃圾的處理現(xiàn)狀和水平，進(jìn)一步推進(jìn)碳減排策略可從如下幾方面進(jìn)行：
01生活垃圾持續(xù)分類
持續(xù)推進(jìn)垃圾分類工作，垃圾精細(xì)化分類可提高后續(xù)可回收資源的資利用率，提高濕垃圾純度，提高干垃圾熱值，是源頭推動碳減排的關(guān)鍵。研究表明只有生活垃圾分類工作持續(xù)推進(jìn)，實行推廣精細(xì)化的垃圾分類模式（例如上海市4分法），才能實現(xiàn)長遠(yuǎn)的溫室氣體減排目標(biāo)。
02優(yōu)化生活垃圾收運(yùn)系統(tǒng)
科學(xué)規(guī)劃收運(yùn)路線，使用清潔能源環(huán)衛(wèi)機(jī)具，一定程度減少運(yùn)輸過程中碳排放。
03系統(tǒng)規(guī)劃垃圾處理處置方式
填埋處理的碳排放量是最高的。如果將廚余垃圾等有機(jī)成分采用堆肥方式進(jìn)行資源化處理，并在較發(fā)達(dá)地區(qū)采用“全量焚燒+殘渣填埋”的技術(shù)路線處理生活垃圾，將從根本上改變生活垃圾處理碳排放的現(xiàn)狀。
04填埋回收氣加強(qiáng)回收利用
較大型的填埋場，填埋氣體收集系統(tǒng)的集氣效率在30%~80%。使用密封性好的集氣系統(tǒng)再將收集的填埋氣體進(jìn)行提純?nèi)紵l(fā)電，即可實現(xiàn)生活垃圾填埋場的節(jié)能減排。這些填埋氣體收集起來并進(jìn)行發(fā)電、供熱、供氣等利用就是對垃圾填埋處理的能源化，不僅直接減少了溫室氣體甲烷的排放，而且如發(fā)電利用就能間接地通過代替部分火電減少相應(yīng)的溫室氣體排放。
05優(yōu)化垃圾焚燒技術(shù)與設(shè)備
我國城市生活垃圾焚燒處理與國外的技術(shù)相比仍有很大差距，如蒸汽參數(shù)低，多采用中溫中壓（4.0MPa/400℃），余熱利用形式單一，多用于發(fā)電，熱效率低等。應(yīng)充分借鑒國外先進(jìn)焚燒技術(shù)，發(fā)展適合我國低熱值、高水分的垃圾焚燒技術(shù)，以及多元化余熱利用形式，以提高熱效率，進(jìn)一步為溫室氣體減排做出貢獻(xiàn)。
06優(yōu)化濕垃圾資源化利用
濕垃圾的資源化利用具有雙重減排效應(yīng)，既減少了垃圾填埋產(chǎn)生的甲烷排放和減少使用化石燃料燃燒的二氧化碳排放，同時濕垃圾堆肥過程可產(chǎn)生大量沼氣，回收利用還可實現(xiàn)碳減排效益。陳海濱研究表明，以深圳市為例，如果廚余垃圾全部進(jìn)行“壓榨預(yù)處理+干組分焚燒+濕組分厭氧發(fā)酵”，全年可實現(xiàn)上網(wǎng)發(fā)電4.5億kW·h，同時減少CO2排放量201.4萬t。
