(論文)基于低碳城市理念的生活垃圾處理

基于低碳城市理念的生活垃圾處理一、垃圾處理與溫室效應的關系21世紀的今天，人類正面臨著嚴重的環(huán)境問題挑戰(zhàn)。其中一個重要的挑戰(zhàn)就是全球氣候變遷。溫室氣體(GHG)排放的日益增加，全球變暖趨勢不斷加劇，已經(jīng)引起了各國的高度重視。為了應對這一趨勢，聯(lián)合國氣候變化框架公約的第三次締約方大會(COP3) 通過了京都議定書。另一方面是日益增長的生活垃圾帶來的管理與處理的困擾，2004年中國城市生活垃圾的產(chǎn)量達到1.55億噸，較2000年增長30%，較1990年增長130%。如何管理、處理好如此大量的垃圾，對任何城市來說都是一個棘手的問題。 上述兩個問題實際上有較密切的聯(lián)系，其中一個重要的體現(xiàn)就是垃圾填埋副產(chǎn)物之一的填埋氣體（LFG）是種溫室效應很強的氣體，它主要由CH4、CO2組成。CH4作為一種主要的溫室氣體，其溫室效應是CO2的21倍。據(jù)調(diào)查，在美國和德國等一些發(fā)達國家，垃圾填埋場已經(jīng)成為第一大溫室氣體的排放源。在全世界范圍內(nèi)，垃圾填埋場對全球變暖的貢獻為3%，成為第二大溫室氣體排放源，僅次于水稻田的貢獻。圖1 美國不同行業(yè)的甲烷排放情況來自：USEPA二、國家相關節(jié)能減排政策對城市生活垃圾處理方面的要求國家目前在已經(jīng)出臺的關于節(jié)能減排的多個綱領性文件中提到了城市生活垃圾處理，這些文件包括：中國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要、節(jié)能減排綜合性工作方案、中國應對氣候變化國家方案等。其中在十一五規(guī)劃中明確提出：“加強城市垃圾處理設施建設，加大城市垃圾處理費征收力度，到2010年城市生活垃圾無害化處理率不低于60%”、在節(jié)能減排綜合性工作方案提出：“促進垃圾資源化利用?？h級以上城市（含縣城）要建立健全垃圾收集系統(tǒng)，全面推進城市生活垃圾分類體系建設，充分回收垃圾中的廢舊資源，鼓勵垃圾焚燒發(fā)電和供熱、填埋氣體發(fā)電，積極推進城鄉(xiāng)垃圾無害化處理，實現(xiàn)垃圾減量化、資源化和無害化。”（第十五條）強化城市污水處理廠和垃圾處理設施運行管理和監(jiān)督。（第三十四條）國家發(fā)改委發(fā)布的中國應對氣候變化國家方案（2007年6月4日）中更是將城市廢棄物處理作為減緩溫室氣體排放的重點領域之一，提出：“使管理的重點由目前的末端管理過渡到全過程管理，即垃圾的源頭削減、回收利用和最終的無害化處理，最大限度地規(guī)范垃圾產(chǎn)生者和處理者的行為，并把城市生活垃圾處理工作納入城市總體規(guī)劃?！薄疤岣邔μ盥駡霎a(chǎn)生的可燃氣體的收集利用水平，減少垃圾填埋場的甲烷排放量”，“大力研究開發(fā)和推廣利用先進的垃圾焚燒技術，提高國產(chǎn)化水平，有效降低成本，促進垃圾焚燒技術產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。研究開發(fā)適合中國國情、規(guī)模適宜的垃圾填埋氣回收利用技術和堆肥技術，為中小城市和農(nóng)村提供亟需的垃圾處理技術”由以上分析可見，國家對垃圾處理領域的節(jié)能減排工作十分重視，并將城市垃圾處理作為國家減緩溫室氣體排放的6個重點領域之一。三、生活垃圾處理領域能耗和排放分析從垃圾產(chǎn)生到最終的處理處置全生命周期的角度分析垃圾處理的能耗和排放情況。從產(chǎn)生到處理處置，經(jīng)歷過如下圖所示的幾個過程。圖2 垃圾從產(chǎn)生到處理的周期1、從產(chǎn)生到收集，主要體現(xiàn)在垃圾處理的減量化，倡導分類收集的習慣，在全社會形成良好的氛圍，促進垃圾減量化。分類收集盡管說起來容易，但是實施起來的確會存在一定的難度?；旌鲜占睦饕嬖谝韵氯秉c：1) 混合收集的垃圾，成分十分復雜，對后續(xù)的處理處置手段帶來很大的難度，如垃圾分選難度加大，難以分選完全，而且能耗高；堆肥處理的產(chǎn)品市場銷路不佳；熱值可能達不到垃圾焚燒的要求；填埋場滲濾液和沼氣控制難度加大等；2) 垃圾混合收集，其實是對資源的一種浪費，通過分類收集，可以回收利用里面的一些有用物質(zhì)。2、從收集到運輸和中轉(zhuǎn)，這里面主要涉及到能耗，主要是電耗和油耗，可以通過現(xiàn)場調(diào)查，了解收集系統(tǒng)的現(xiàn)狀，和平均能耗水平，在此基礎上，對現(xiàn)有的收集系統(tǒng)進優(yōu)化，降低能耗水平；3、最終的處理處置包括:衛(wèi)生填埋、焚燒、和堆肥工藝方式。衛(wèi)生填埋其實就是垃圾在填埋場里面厭氧穩(wěn)定化的過程，產(chǎn)生大量的沼氣（主要成分是CH4和CO2），這兩種都是溫室氣體，其中甲烷的溫室效應是二氧化碳的21倍。按照理論計算，如果按照我國最常見的垃圾成分考慮，一噸垃圾填埋會產(chǎn)生大約32公斤的CH4和88公斤的CO2。通過前面的分析，填埋場的溫室效應主要來自于填埋氣體的無組織釋放。但是如果能將填埋場回收利用，則可以減少溫室氣體的排放，為低碳城市作貢獻；垃圾焚燒是一種高溫熱氧化處理技術，即以一定量的過?？諝馀c固體廢棄物在焚燒爐內(nèi)進行氧化燃燒反應。生活垃圾中的有毒有害物質(zhì)在8001200的高溫下氧化而被破壞，是一種可同時實現(xiàn)垃圾無害化，減量化，資源化的處理技術。焚燒的過程也會伴隨釋放出溫室氣體，主要是CO2和NO2，但是垃圾焚燒作為生物質(zhì)能源，產(chǎn)生的熱能也可以替代化石原料的電能；垃圾堆肥是是依靠自然界廣泛分布的微生物，通過人工控制堆肥環(huán)境條件，從而促進可生物降解的有機物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的技術。堆肥過程中也會產(chǎn)生CO2。上述過程可以用圖3來表示圖3 垃圾全生命周期過程溫室氣體排放分析四、項目思路本項目可以結(jié)合低碳城市項目的開展，在國內(nèi)找一個合適的城市，如保定市等。通過對保定市成分生活垃圾產(chǎn)生、收集和處理處置等情況的調(diào)查研究，了解保定市垃圾產(chǎn)量、成分和現(xiàn)有的收集和處理方式等因素。從垃圾管理的全生命周期進行分析，重點做以下幾個內(nèi)容：1、 結(jié)合最終的垃圾處理手段，提出可行的垃圾分類收集方法，在保定市倡導分類收集的理念；2、 通過分析現(xiàn)有的運輸方式，計算現(xiàn)狀的能耗情況，在此基礎上提出相應的優(yōu)化方案，以降低垃圾運輸和轉(zhuǎn)運過程的能耗；3、 結(jié)合現(xiàn)有的最終處理方式，分析現(xiàn)有方式的優(yōu)缺點，計算現(xiàn)有方式的溫室氣體排放情況，再進一步提出優(yōu)化方案，計算出保定市垃圾處