苏州市生活垃圾处理碳足迹核查，本文主要内容关键词为：苏州市论文,足迹论文,垃圾处理论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
碳足迹是指某产品在其整个生命周期内的各种温室气体的排放量，即从原材料到生产、分销、使用和处置/再生利用等所有阶段的温室气体排放量。《PAS2050规范》等[1-2]提供了一套用于评估某产品碳足迹的标准和方法，它使所有行业内的各公司能够评价其产品生命周期内的碳足迹，并能识别出实现减排的各种机会。研究[3-4]表明，生命周期评价起源于对包装品环境问题的评价，当时称为资源与环境状况分析（Resources and Environmental Profile Analysis,REPA）。1990年，ADISA等[5-6]研究并主持召开了有关生命周期评价的国际研讨会，在该会议上首次提出了“生命周期评价”的概念。1993年，COMSOLI等[7-8]提出了一个生命周期评价方法的基本技术框架，包括目标与范围的定义、清单分析、影响评价和改善评价，这成为生命周期评价方法研究起步的一个里程碑。
该研究采用《PAS2050规范》提供的使用指南，结合生命周期评价的技术方法，对苏州市生活垃圾填埋处理和焚烧处理的生命周期过程进行了碳足迹核查，以期对其他区域、领域的温室气体排放量预测技术路线和方法的制订提供参考，并且提供一些可供参考的温室气体排放数据。
1 苏州市生活垃圾填埋碳足迹核查
苏州七子山生活垃圾填埋场建成于1993年并一直运行至今，是苏州市唯一的垃圾填埋设施。近年该填埋场又建成了二期工程，将垃圾填埋场产生的沼气引往沼气发电装置，并自2006年7月起开始发电。位于苏州七子山生活垃圾填埋场西北侧的是苏州垃圾焚烧发电厂，处于苏州市光大环保静脉产业园内。这2处垃圾处理场几乎承载了苏州市的全部生活垃圾。
1.1 研究功能单位与系统边界
该研究以1 t苏州城市生活垃圾填埋为研究对象。研究系统主要包括垃圾收集、垃圾中转、垃圾填埋以及利用垃圾产生的沼气发电等，系统中不包括垃圾填埋场的建造阶段。
1.2 生活垃圾填埋的清单分析
研究[9-11]表明，生活垃圾首先经过收集运送到垃圾中转站，集中处理后再运送到垃圾填埋场。在垃圾填埋场，从各地运送过来的垃圾需要用推土机压实，在填埋场地下铺设0.5 mm HDPE或LDPE并覆盖上土方，喷洒农药。填埋后垃圾发酵产生的沼气收集后用于发电，其流程如图1所示。
图1 填埋法处理生活垃圾流程
Fig.1 Flowchart of landfill disposal of solid waste
为了使该研究具有可比性，结合苏州市垃圾清运过程的特点，特作如下假设：清运阶段采用人力车和部分小型动力车，从中转站到垃圾处理场均采用10 t大卡车，压缩比为2∶1，车辆的燃油类型均为柴油；垃圾清运过程为密闭运输，即运输过程中不会对环境造成负面影响；能源输入与污染物输出只考虑生产性输入与输出，不计工作人员的办公和生活能源输入与污染物输出。由于垃圾清运和中转过程的生命周期评价结果以能耗的形式体现，且由于相对于垃圾焚烧过程燃油消耗而造成的污染气体排放量极少，为了避免重复累计环境负荷值，故将清运和中转过程作为耗电耗能阶段，该阶段需要的设备及其耗油量包括4 t压缩式垃圾车，5 km/L；10 t大卡车，3.50 km/L；推土机，31.16 km/L；装卸机，33.63 km/L；挖掘机，12.60 kin/L；压实机，10.66 km/L。
1.2.1 垃圾清运过程
研究[12]表明，垃圾清运过程基本上是用人力车、部分使用小型动力车将垃圾运送到垃圾中转站。该部分能耗极少，根据《PAS2050规范》产生
量小于1％的过程，可忽略不计。
1.2.2 从中转站到垃圾填埋场过程
首先查找到苏州各区的垃圾中转站（有的区因面积较小与其他区共用一个中转站）位置及其距填埋场的距离，并以2008年统计的各区垃圾总量为例，结果见表1。
平均每t垃圾耗油量＝∑（各区垃圾量×10t卡车每km耗油量×该区垃圾中转站与填埋场之间的距离/10）/垃圾总量。因此，得到从垃圾中转站到垃圾填埋场每t垃圾的耗油量为3.02 L，换算成以当量计为7.534 kg。
1.2.3 垃圾中转站的电耗
根据李雯婧等[13]的研究结果，该过程耗电1.92 kW·h/t，以当量计为1.480 kg。
1.2.4 垃圾填埋过程
垃圾运到填埋场后，需要出料装载机、推土机、填埋压实机和挖掘机等对其进行填埋压实。根据现场统计数据，得到这些机械的油耗数据：出料装载机0.73 L/t，推土机0.65 L/t，填埋压实机0.22 L/t，挖掘机0.27 L/t，从而得出填埋场的机械总油耗为1.87 L/t，以当量计为4.665 kg。
1.2.5 垃圾填埋后温室气体的排放过程
1.2.6 填埋后渗滤液处理过程
经测定，苏州市生活垃圾的含水率约为40％。根据相关文献，该含水率下每t垃圾的渗滤液产量约为0.0722 t。目前，苏州市七子山垃圾填埋场尚未建设处理设施，渗滤液运出直接排入苏州新区污水处理厂与城市污水合并处理。该污水处理厂采用缺氧＋三槽式氧化沟工艺（考虑脱氮除磷）。笔者根据调查得到苏州市新区污水处理厂处理1 t生活污水的电耗约为0.37 kW·h。因此，可得到处理1 t垃圾产生的渗滤液需耗电0.027 kW·h，以当量计为0.019 kg。渗滤液用10 t的油罐车运送到新区处理厂，根据焚烧厂与新区处理厂之间的距离，以及油罐车每km的油耗，可以计算出每t垃圾发酵产生的渗滤液运输所需要的油耗为1.50 L，柴油的排放系数根据《综合能耗计算通则》（GB/T 2589—2008）将回收能源（电力和热力）统一转化为相应的煤炭消耗，再乘以石油化工品的温室气体排放系数，可得到柴油燃料的，排放系数（以C计）为2901 g/L，据此可得到运输1 t渗滤液耗油（以当量计）为4.35kg。
1.3 碳足迹核查结果
通过以上对生活垃圾处理生命周期过程的分析，将各过程的耗电耗能量列出，并乘以的排放系数，得到表4。由表4可知，苏州市填埋1 t生活垃圾整个生命周期过程中的温室气体排放量（以当量计）为1942.47 kg。
2 苏州市生活垃圾焚烧碳足迹核查
苏州七子山垃圾焚烧发电厂在苏州市光大环保静脉产业园内，位于七子山生活垃圾填埋场西北侧，配备3台350 t的焚烧炉，2台9000 kW发电机，总投资人民币约4.89×
元，日处理垃圾1050 t，年处理垃圾4.89×t，平均年售电量1×kW·h。于2004年10月开工建设，2006年7月建成投产。二期项目配备2台500 t的焚烧炉，1台2×
kW发电机，日处理生活垃圾1000 t，平均年售电量1×kW·h。
2.1 研究功能单位与系统边界
该研究以1 t苏州城市生活垃圾焚烧为研究对象。研究系统主要包括垃圾收集、垃圾中转、垃圾焚烧以及废渣填埋等，系统中不包括垃圾焚烧场的建造阶段（见图2）。
图2 焚烧法处理生活垃圾流程
Fig.2 Flowchart of waste incineration disposal
2.2 生活垃圾焚烧的清单分析
生活垃圾经过收集，运送到垃圾中转站，然后运送到垃圾焚烧场。研究[19-22]表明，在垃圾焚烧厂，首先用抓斗将垃圾装入加料机，进而焚烧炉产生的气体用除尘器消除尾气，最后将废渣送到填埋场填埋。
2.2.1 垃圾运输和中转过程
垃圾从住户到中转站再到焚烧场过程中的电耗能耗与填埋过程的相同，如上一部分计算可得到每t垃圾所需电耗为1.92 kW·h，能耗为3.02 L柴油。
2.2.2 渗滤液处理过程
垃圾焚烧前需要在垃圾贮坑内发酵，析出垃圾中的渗滤液，每t垃圾约析出渗滤液228 kg。有88％的渗滤液用10 t的油罐车运送到新区污水处理厂，根据焚烧厂与新区处理厂之间的距离，以及油罐车每km的油耗，可以计算出每t垃圾发酵产生的渗滤液运输所需油耗为1.76 L，以当量计为5.11 kg；据1.2节计算方法，新区污水处理厂处理1 t焚烧前发酵渗滤液耗电0.08 kW·h，以当量计为0.06 kg，可得到另外12％的渗滤液用渗滤液泵排放，其电耗已经计人厂区耗电，因此不再重复计算。
2.2.3 垃圾焚烧的过程
焚烧发电厂内，配备3台350 t和2台500 t的焚烧炉，2台9000 kW发电机和1台20000 kW发电机，2台余热锅炉和1台20 MW汽轮发电机组，焚烧采用顺推往复型炉排炉工艺。根据光大环保能源有限公司《生产月报》有关统计数据可得，垃圾焚烧量占进厂垃圾量的80％，焚烧厂用电量包括炉渣装载机供料、焚烧和尾气处理，共耗电51.56 kW·h/t。根据《PAS2050规范》规定，填埋后产生的来源于自然界的生物物质，不计入碳足迹的核查范围，且产生的其他气体本身量极q低，造成的温室效应很小，可忽略不计。根据现场统计资料，焚烧每t垃圾可发电329 kW·h，而生产每kW·h电会排放0.771 kg 。另外，焚烧每t垃圾还可产生废渣222 kg送七子山填埋，产生灰21 kg送危险品填埋场填埋，该研究假定废渣填埋过程中每t垃圾所需能耗与垃圾填埋过程相同，则填埋每t垃圾产生的废渣所需油耗为0.454 L。
2.3 碳足迹核查结果
通过对生活垃圾处理生命周期过程的分析，将各过程的耗电耗能量列出并乘以的排放系数，结果见表5。
由表5可知，苏州市焚烧1 t生活垃圾整个生命周期过程中的温室气体排放量（以当量计）为－180.87 kg。
3 结论与讨论
3.1 结论
a.苏州市填埋1 t生活垃圾整个生命周期过程中的温室气体排放量（以当量计）为1942.47 kg，焚烧处理为－180.87 kg。
b.根据近年苏州市统计年鉴提供的数据，目前苏州市生活垃圾焚烧处理和填埋处理的比例各占50％，按照权重进行分配，因此苏州市处理1 t生活垃圾整个生命周期过程中的温室气体排放量（以当量计）为880.80 kg。
c.垃圾焚烧的温室气体排放量为负值，主要是因为其焚烧发电减排的温室气体量作为汇抵消了其他过程的温室气体排放量。2种方法相比较，从减排角度，建议提高垃圾焚烧的比例。
3.2 讨论
从核查结果可得，填埋处理方法中排出温室气体量最多的环节是未用于发电而直接排入大气的
，而的当量值非常高，因此从环境角度出发，为降低填埋处理方法的碳排放，建议着重加大用于发电的比例。另外，不管填埋还是焚烧处理都会产生渗滤液，它的运输和处理过程都会产生相当的碳排放，因此需要从源头上减少渗滤液的产生，并且要在厂区内建设预处理设备。同时表明，苏州市填埋方法处理产生的温室气体量远远超过焚烧处理方法。填埋处理温室气体排放量较高的原因是由于填埋过程中产生了当量值高的气体，而由于技术、设备限制沼气发电利用量有限，因此造成大量直接排放。
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