(论文)基于低碳城市理念的生活垃圾处理

基于低碳城市理念的生活垃圾处理一、垃圾处理与温室效应的关系21世纪的今天，人类正面临着严重的环境问题挑战。其中一个重要的挑战就是全球气候变迁。温室气体(GHG)排放的日益增加，全球变暖趋势不断加剧，已经引起了各国的高度重视。为了应对这一趋势，联合国气候变化框架公约的第三次缔约方大会(COP3) 通过了京都议定书。另一方面是日益增长的生活垃圾带来的管理与处理的困扰，2004年中国城市生活垃圾的产量达到1.55亿吨，较2000年增长30%，较1990年增长130%。如何管理、处理好如此大量的垃圾，对任何城市来说都是一个棘手的问题。 上述两个问题实际上有较密切的联系，其中一个重要的体现就是垃圾填埋副产物之一的填埋气体（LFG）是种温室效应很强的气体，它主要由CH4、CO2组成。CH4作为一种主要的温室气体，其温室效应是CO2的21倍。据调查，在美国和德国等一些发达国家，垃圾填埋场已经成为第一大温室气体的排放源。在全世界范围内，垃圾填埋场对全球变暖的贡献为3%，成为第二大温室气体排放源，仅次于水稻田的贡献。图1 美国不同行业的甲烷排放情况来自：USEPA二、国家相关节能减排政策对城市生活垃圾处理方面的要求国家目前在已经出台的关于节能减排的多个纲领性文件中提到了城市生活垃圾处理，这些文件包括：中国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要、节能减排综合性工作方案、中国应对气候变化国家方案等。其中在十一五规划中明确提出：“加强城市垃圾处理设施建设，加大城市垃圾处理费征收力度，到2010年城市生活垃圾无害化处理率不低于60%”、在节能减排综合性工作方案提出：“促进垃圾资源化利用。县级以上城市（含县城）要建立健全垃圾收集系统，全面推进城市生活垃圾分类体系建设，充分回收垃圾中的废旧资源，鼓励垃圾焚烧发电和供热、填埋气体发电，积极推进城乡垃圾无害化处理，实现垃圾减量化、资源化和无害化。”（第十五条）强化城市污水处理厂和垃圾处理设施运行管理和监督。（第三十四条）国家发改委发布的中国应对气候变化国家方案（2007年6月4日）中更是将城市废弃物处理作为减缓温室气体排放的重点领域之一，提出：“使管理的重点由目前的末端管理过渡到全过程管理，即垃圾的源头削减、回收利用和最终的无害化处理，最大限度地规范垃圾产生者和处理者的行为，并把城市生活垃圾处理工作纳入城市总体规划。”“提高对填埋场产生的可燃气体的收集利用水平，减少垃圾填埋场的甲烷排放量”，“大力研究开发和推广利用先进的垃圾焚烧技术，提高国产化水平，有效降低成本，促进垃圾焚烧技术产业化发展。研究开发适合中国国情、规模适宜的垃圾填埋气回收利用技术和堆肥技术，为中小城市和农村提供亟需的垃圾处理技术”由以上分析可见，国家对垃圾处理领域的节能减排工作十分重视，并将城市垃圾处理作为国家减缓温室气体排放的6个重点领域之一。三、生活垃圾处理领域能耗和排放分析从垃圾产生到最终的处理处置全生命周期的角度分析垃圾处理的能耗和排放情况。从产生到处理处置，经历过如下图所示的几个过程。图2 垃圾从产生到处理的周期1、从产生到收集，主要体现在垃圾处理的减量化，倡导分类收集的习惯，在全社会形成良好的氛围，促进垃圾减量化。分类收集尽管说起来容易，但是实施起来的确会存在一定的难度。混合收集的垃圾主要存在以下缺点：1) 混合收集的垃圾，成分十分复杂，对后续的处理处置手段带来很大的难度，如垃圾分选难度加大，难以分选完全，而且能耗高；堆肥处理的产品市场销路不佳；热值可能达不到垃圾焚烧的要求；填埋场渗滤液和沼气控制难度加大等；2) 垃圾混合收集，其实是对资源的一种浪费，通过分类收集，可以回收利用里面的一些有用物质。2、从收集到运输和中转，这里面主要涉及到能耗，主要是电耗和油耗，可以通过现场调查，了解收集系统的现状，和平均能耗水平，在此基础上，对现有的收集系统进优化，降低能耗水平；3、最终的处理处置包括:卫生填埋、焚烧、和堆肥工艺方式。卫生填埋其实就是垃圾在填埋场里面厌氧稳定化的过程，产生大量的沼气（主要成分是CH4和CO2），这两种都是温室气体，其中甲烷的温室效应是二氧化碳的21倍。按照理论计算，如果按照我国最常见的垃圾成分考虑，一吨垃圾填埋会产生大约32公斤的CH4和88公斤的CO2。通过前面的分析，填埋场的温室效应主要来自于填埋气体的无组织释放。但是如果能将填埋场回收利用，则可以减少温室气体的排放，为低碳城市作贡献；垃圾焚烧是一种高温热氧化处理技术，即以一定量的过剩空气与固体废弃物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应。生活垃圾中的有毒有害物质在8001200的高温下氧化而被破坏，是一种可同时实现垃圾无害化，减量化，资源化的处理技术。焚烧的过程也会伴随释放出温室气体，主要是CO2和NO2，但是垃圾焚烧作为生物质能源，产生的热能也可以替代化石原料的电能；垃圾堆肥是是依靠自然界广泛分布的微生物，通过人工控制堆肥环境条件，从而促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的技术。堆肥过程中也会产生CO2。上述过程可以用图3来表示图3 垃圾全生命周期过程温室气体排放分析四、项目思路本项目可以结合低碳城市项目的开展，在国内找一个合适的城市，如保定市等。通过对保定市成分生活垃圾产生、收集和处理处置等情况的调查研究，了解保定市垃圾产量、成分和现有的收集和处理方式等因素。从垃圾管理的全生命周期进行分析，重点做以下几个内容：1、 结合最终的垃圾处理手段，提出可行的垃圾分类收集方法，在保定市倡导分类收集的理念；2、 通过分析现有的运输方式，计算现状的能耗情况，在此基础上提出相应的优化方案，以降低垃圾运输和转运过程的能耗；3、 结合现有的最终处理方式，分析现有方式的优缺点，计算现有方式的温室气体排放情况，再进一步提出优化方案，计算出保定市垃圾处