垃圾分類情景下生活垃圾處理的碳排放評估及預測

摘要：本文以上海市臨港新城為例，在垃圾分類情景下對不同類型的生活垃圾處理手段進行碳排放評估。結果表明，臨港新城生活垃圾處理過程的碳排放隨著垃圾產生量迅速增長而增加，但是隨著垃圾分類的實施，濕垃圾處理方式從簡單的好氧堆肥逐漸演變?yōu)楦泳G色低碳的厭氧發(fā)電制肥，與現(xiàn)狀單位碳排放量相比，遠期單位碳排放量下降約38.51%。現(xiàn)狀單位碳排放量約為410 kg CO2-eq，規(guī)劃近期單位碳排放量約為390 kg CO2-eq，規(guī)劃遠期單位碳排放量約為363 kg CO2-eq，單位生活垃圾處理碳排放量不斷下降。

關鍵詞：生活垃圾處理；碳排放評估；預測；垃圾分類；上海市臨港新城

中圖分類號：X799.3 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）03-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.03.046

Abstract： Taking Lingang New Town in Shanghai City as an example， this paper evaluates the carbon emissions of different types of domestic waste treatment methods under the scenario of garbage classification. The results indicate that the carbon emissions during the domestic waste treatment process in Lingang New Town increase rapidly with the amount of waste generated， however， with the implementation of garbage classification， the wet garbage treatment method has gradually evolved from simple aerobic composting to a more green and low-carbon anaerobic power generation fertilizer， compared to the current unit carbon emissions， the long-term unit carbon emissions will decrease by about 38.51%. The current unit carbon emissions are about 410 kg CO2-eq， the planned short-term unit carbon emissions are about 390 kg CO2-eq， the planned long-term unit carbon emissions are about 363 kg CO2-eq， and the carbon emissions per unit of domestic waste treatment are continuously decreasing.

Keywords： domestic waste treatment; carbon emission assessment; prediction; garbage classification; Lingang New Town， Shanghai City

隨著城市人口的迅速增加，生活垃圾數(shù)量持續(xù)增長，種類日趨多樣，組分更加復雜。生活垃圾處理的碳排放量主要受到垃圾分類后不同類型垃圾的組分和處置方式影響[1]。不同的垃圾處理方式碳排放強度不同，垃圾分類后，針對干垃圾，焚燒處理碳排放強度最大，可回收物資源化利用表現(xiàn)為負碳排放，處理每噸可回收物可減碳369.9 kg，具有一定的碳減排效應[2]。本文以上海市臨港新城為研究區(qū)，對生活垃圾處理過程的碳排放進行科學、全面的評估，通過了解上海市生活垃圾處置工藝，梳理碳排放的路徑，為碳減排策略實施提供切入點。這對于優(yōu)化其設計和運營，減少碳排放，降低環(huán)境負擔，提高資源利用效率具有重要意義。

1 研究區(qū)生活垃圾處理現(xiàn)狀

2020年，上海市臨港新城共清運生活垃圾14.42萬t，日均約為394 t。其中，干垃圾為217 t/d，濕垃圾為112 t/d，可回收物為64 t/d，有害垃圾為0.05 t/d。

1.1 生活垃圾處理工藝

一是干垃圾處理工藝（含濕垃圾處理殘渣）。干垃圾的處理工藝主要為焚燒法。焚燒法可迅速處理數(shù)量龐大的生活垃圾，減容減量效果顯著，并且焚燒處理后可將產生的熱量用于生產和生活。二是濕垃圾處理工藝。目前，上海市采用的濕垃圾處理技術主要有4種，即厭氧產沼、生化處理、粉碎脫水和好氧發(fā)酵[3-4]。其中，厭氧產沼是利用厭氧發(fā)酵處理產生的沼氣，驅動沼氣發(fā)電機組發(fā)電，并裝有綜合發(fā)電裝置，以產生電能和熱能。三是可回收物處理工藝。近期規(guī)劃的處理基地對可回收物主要進行分揀。分揀階段，部分可回收物（如廢舊金屬）由居民在棄置前單獨收集，外售至廢品回收站，該過程為人工分揀，幾乎不需要消耗物質能量，因此該過程污染排放情況忽略不計。

1.2 生活垃圾處理系統(tǒng)邊界

針對上海市臨港新城干垃圾、濕垃圾及可回收物處理的近期及遠期規(guī)劃，列出生活垃圾處理系統(tǒng)邊界，如圖1所示。

1.3 生活垃圾處理碳排放測算方法

生命周期評價（LCA）是《環(huán)境管理 生命周期評價 要求與指南》（GB/T 24044—2008）[5]規(guī)定的一項成熟技術，已被廣泛用于評估廢物管理系統(tǒng)的環(huán)境影響，在產品生命周期內對產品系統(tǒng)的輸入、輸出和潛在環(huán)境影響進行評估[6]。

2 結果與討論

2.1 單位碳排放量

上海市臨港新城干垃圾處理現(xiàn)狀單位碳排放量為每噸488 kg CO2-eq（考慮焚燒發(fā)電的碳排放折減效應），遠期單位碳排放量為每噸490 kg CO2-eq，變化波動較小。濕垃圾處理現(xiàn)狀單位碳排放量為每噸348 kg CO2-eq，遠期單位碳排放量為每噸214 kg CO2-eq，下降幅度達38.51%。可回收物處理現(xiàn)狀單位碳排放量為每噸330 kg CO2-eq，并且規(guī)劃近期、遠期可回收物處置流程保持不變，所以單位碳排放量也未發(fā)生變化。

2.2 碳排放總量

經計算，上海市臨港新城生活垃圾處理的碳排放總量如表1所示。干垃圾處理現(xiàn)狀碳排放總量為3.86萬t CO2-eq，遠期碳排放總量為18.48萬t CO2-eq。

濕垃圾處理現(xiàn)狀碳排放總量為2.45萬t CO2-eq，遠期碳排放總量為5.85萬t CO2-eq。可回收物處理現(xiàn)狀碳排放總量為0.77萬t CO2-eq，遠期碳排放總量為6.54萬t CO2-eq。總體碳排放量也由現(xiàn)狀7.09萬t CO2-eq上升至遠期的30.88萬t CO2-eq。經分析，人口大量遷入造成生活垃圾處理量不斷增加，生活垃圾處理的總體碳排放量持續(xù)上升。

2.3 各處置類型碳排放量占比變化趨勢

如表1所示，上海市臨港新城現(xiàn)狀、規(guī)劃近期與遠期的生活垃圾處理中，干垃圾焚燒處理過程的碳排放量在碳排放總量中均有較大占比。垃圾分類后，濕垃圾處理單位碳排放量顯著降低，與現(xiàn)狀單位碳排放量相比，遠期單位碳排放量下降幅度達38.51%。經分析，垃圾分類后，濕垃圾利用率增加，規(guī)劃近期以厭氧發(fā)電作為主要處置工藝，既產生能源，又大大減少碳排放量。規(guī)劃遠期濕垃圾組分較為簡單，考慮資源化產品經濟效益，濕垃圾處置方式轉變?yōu)閰捬醢l(fā)電-沼渣制肥。厭氧處理的沼氣用于發(fā)電，產生的沼渣用于制肥，碳排放量總體折減較大，因此單位碳排放量繼續(xù)下降。

從碳排放量占比變化趨勢看，隨著垃圾總量的增加，可回收物運輸分揀過程的碳排放量隨著垃圾處置量的增加而不斷升高，導致其占比也不斷增加。干垃圾處理的碳排放占比基本維持在60%左右，濕垃圾處理的碳排放占比呈現(xiàn)下降趨勢，整體占比由現(xiàn)狀的34.6%下降至規(guī)劃遠期的18.9%。

3 結論

上海市臨港新城生活垃圾處理的單位碳排放量呈現(xiàn)下降趨勢，現(xiàn)狀單位碳排放量約為410 kg CO2-eq，規(guī)劃近期碳排放量約為390 kg CO2-eq，遠期碳排放量約為363 kg CO2-eq，主要原因是濕垃圾處置工藝不斷優(yōu)化，堆肥產品會帶來一定的碳排放量折減效應。經計算，上海市臨港新城生活垃圾現(xiàn)狀碳排放總量約為7.09萬t CO2-eq，規(guī)劃近期碳排放總量約為15.48萬t CO2-eq，遠期碳排放總量約為30.88萬t CO2-eq。

人口大量遷入導致垃圾生產量迅速增長，同時生活垃圾處理的碳排放總量不斷升高。

參考文獻

1 鄒 燦.上海市生活垃圾處理碳排放變化驅動因素研究[J].能源與環(huán)境，2023（3）：25-27.

2 付鳳英，徐擁軍，夏金雨，等.垃圾分類下蘇州市生活垃圾處理碳排放分析[J].南京師大學報（自然科學版），2023（3）：133-140.

3 上海市綠化和市容管理局.2021上海綠化市容年鑒[M].上海：上海辭書出版社，2021：2-3.

4 畢珠潔，邰 俊.我國濕垃圾處理工藝類型及扶持政策淺析：以上海為例[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2019（4）：54-58.

5 國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，國家標準化管理委員會.環(huán)境管理 生命周期評價 要求與指南：GB/T 24044—2008[S].北京：中國標準出版社，2008.

6 李 歡，金宜英，李洋洋.生活垃圾處理的碳排放和減排策略[J].中國環(huán)境科學，2011（2）：259-264.

收稿日期：2024-01-08

作者簡介：余婕（1981—），女，浙江定海人，博士，工程師。研究方向：環(huán)境衛(wèi)生規(guī)劃及環(huán)境科學。