中国环境科学2011,31(2)：259-264China Environmental Science生活垃圾处理的碳排放和减排策略李欢1，金宜英2，李洋洋2(1清华大学深圳研究生院，广东深圳518055：2.清华大学环境学院，北京100084)摘要：利用质量平衡模型，在核算生活垃圾处理技术碳排放的基础上，通过低碳化程度评价方法，建立了面向不同层次需求的生活垃圾低碳化策略.研究结果表明，餐厨垃圾产沼利用、生活垃圾填埋气收集利用和焚烧发电的低碳化程度最高，分别为93.7%、75.3%和71.0%.在不具备上述处理条件的地区，可以采用准好氧填埋，或在填埋之前进行好氧稳定预处理实现碳减排，其低碳化程度分别为61.8%和56.7%.根据目前生活垃圾的处理情况，估算我国每年生活垃圾处理过程将形成甲烷排放超过600万1总碳排放约1.5亿t而通过实施低碳化处理策略2015年甲烷排放可减少至约500万t总碳排放减少至1.3亿t关键词：生活垃圾：填埋：焚烧：碳排放中图分类号：X705文献标识码：A文章编号：1000-6923(2011)02-0259-06Carbon emission and its reduction strategies during municipal solid waste treatment.LI Huan",JIN Yi-ying,LIYang-yang(1.Graduate School at Shenzhen,Tsinghua University,Shenzhen 518055,China:2.School of Environment,Tsinghua University,Beijing 100084,China).China Environmental Science,2011,31(2):259~264Abstract:Based on the calculation of carbon emission from municipal solid waste (MSW)treatment processes by usingthe mass balance model,a low-carbon strategy for MSW management was established by evaluating the relativelylow-carbon degree of these processes.Restaurant garbage digestion for methane production,MSW landfill for gasutilization,and incineration for power production had the lowest carbon emission,with low-carbon degrees of 93.7%,75.3%and 71.0%,respectively.In areas where the above technologies were limited,semi-aerobic landfill and landfill withan aerobic stabilization pretreatment were also effective for carbon emission reduction,and their low-carbon degrees were61.8%and 56.7%,respectively.According to the present MSW treatment status in China,it was estimated that the CHaemission was above 6 million tons and the total carbon emission was about 150 million tons per year from MSWtreatment.With the implementation of the low-carbon management strategy,in 2015,the CH emission and the totalcarbon emission could be reduced to approximately 5 million tons and 130 million tons,respectively.Key words:municipal solid waste(MSW):landfill:incineration:carbon emission生活垃圾(MSW等城市固体废弃物在处理临的重要问题.相对中国气候变化初始国家信息过程中的碳排放是温室气体的重要来源为制定通报的1994年数据)，目前我国的生活垃圾处具针对性的生活垃圾碳减排策略，国内外学者研理发生了巨大变化.作者采用IPCC的质量平衡究了填埋)、焚烧等不同处理方式的碳排放规方法4，分析了我国目前主要的及正在快速发展律，并分别采用生命周期评价方法LCA)-)、联的生活垃圾处理技术的碳减排潜力，初步建立低合国政府间气候变化专门委员会(P℃C)的推碳化的生活垃圾处理策略，并对我国生活垃圾处荐方法B4,以及基于清洁发展机制(CDM)的核理的碳排放情形进行分析.算方法5-)，对生活垃圾处理技术以及整个处理1研究方法系统进行碳排放分析，并以此提出行之有效的措施，如恰当的分类系统⑧、改进的工艺技术)、优化的工艺流程10-12等收稿日期：2010-07-07基金项目：国家“十二五”科技支撑计划项目(2009BAC64B06):江如何从宏观角度建立生活垃圾管理系统的苏省科技计划倾目(B2008611)低碳化处理策略，是减少生活垃圾处理碳排放面·责任作者，讲师，sunpace@vip.l63.com1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net260中国环境科学31卷1.1研究边界IPCC推荐值50%：(16/12)为CH/C分子量比从长期全球碳平衡的角度，生物质碳的释放率：(44/12)为C02/C分子量比率并不增加大气碳含量，因此在核算不同情形碳排将式(2)和式(3)相加，1tCH4的百年全球变放时，生物质降解或焚烧产生的CO2未被PCC要暖趋势GWP)按21tCO2计，代入相关参数，最大求计入碳排放总量，但要求在报告中列出.对于生可能碳排放(CO2当量)为：物质而言，不同处理技术所产生的实际CO2排放Emax≈l.108W量有较大区别，如污泥堆肥法相对于焚烧处理而相对于厌氧填埋场的最大可能碳排放，还存言，大部分污泥碳元素没有形成CO2排放，而是进在几种影响填埋场碳排放的因素入到堆肥产品中，经施用后大部分仍保持生物质2.1.1准好氧填埋准好氧填埋场地表层、集碳状态（如土壤腐殖质），而不是释放到大气中.而水管附近、立渠或排气设施左右部分成为好氧状生物质碳焚烧后集中生成的CO2将会经过数十年态，而空气接近不了的填埋层中央部分等则成为厌氧状态.甲烷在填埋气中的比例为10%~乃至上百年才能重新汇集到生物体内，因此堆肥过程在一定时期内起到了碳固定作用.本研究中20%1],按式(2)和式(3)，代入相关参数MCF=0.5,F=0.2)可以得到：既包括生活垃圾中非生物质处理过程的碳排放，也包括餐厨垃圾等生物质处理过程的CO2排放，EcH.=0.009W同时考虑处理过程输出能量产生的减排效应，Eco,=0.231W1.2评价方法2.1.2甲烷燃烧CH4收集后可喷焰燃烧，对于为了便于对不同处理技术进行比较，参考资大型厌氧填埋场而言，填埋气收集系统的集气效源化处理率等指标，建立低碳化程度(D1c)指标.率在30%~80%之间，而密封较好的现代化卫生采用厌氧填埋的最大可能碳排放(Em)作为比较填埋场可达80%16这里采用80%的集气效率，基准，处理技术的综合碳排放(E)包括CH4和CO2而其中甲烷全部燃烧.根据式(2)和式(3)，碳排放排放(Ec)并扣除碳减排效应(ER)变为DLC=(Emax-E)Emax其中：E=EC-ER(1)(4)2常用处理技术的碳排放分析Eco,=W-DOC-DOCrMCF-Fx80%x(44/12)+-DOC.DOC(1-MCF-F)×(44/12)=0.231W(5)2.1生活垃圾卫生填埋2.1.3填埋气发电CH4可以纯化燃烧发电，从生活垃圾厌氧填埋过程中，无甲烷收集处理而实现碳减排.沼气发电效率一般在的情况下，其碳排放达到最大，CH4和CO2排放量1.682.00kW-h/m7,大约0.2kgCH4可回收分别为：1kWh电能中国主要火电企业发电的单位EcH,=WDOC-DOCrMCF--Fx(1612)(2)CO2排放量为0.7-0.8 kg/kW-h左右，这里及下Eco,=W-DOC-DOCr(1-MCFF)×(44/12)(3)文均取0.8 kg/kW-h,因此1kgCH,发电可减少燃式中，W为生活垃圾质量DOC为可降解有机碳，煤C02排放4kg.当80%填埋气被收集发电时，减可根据生活垃圾各组分的可降解碳含量的加权排量为：平均值来计算(PCC推荐东亚国家缺省值为14%);DOC为实际分解的可降解有机碳比例，取4=0.149(6)IPCC推荐值50%，MCF为甲烷氧化因子，厌氧填2.2生活垃圾焚烧发电的碳排放埋场为100%，准好氧填埋场存在半有氧环境，产生活垃圾燃烧产生的碳排放为生的CH4较少；F为填埋气中CH4体积比例(7)1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net