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持续增长的生活垃圾是应对气候变化的挑战之一 城市生活垃圾分类政策助力减排行动

2020-1-6 19:34 来源: 对话2049 |作者: 陈美安 刘晓

持续增长的生活垃圾是应对气候变化的挑战之一

随着中国快速的城镇化和社会经济的发展,城市废弃物的收集范围及收集量也在持续增长。《2017年城乡建设统计年鉴》的数据显示,2017年,中国城市生活垃圾的清运量已达到2.15亿吨,比2010年增长了近36%。从20世纪80年代至今,我国生活垃圾处理由最初的简易填埋发展到目前卫生填埋与焚烧的二元处理方式,基本实现了生活垃圾的无害化处理;“十三五”以来生活垃圾精细化管理及高质量发展成为行业新的发展趋势,更加环境友好的处理模式成为发展趋势。

另外,在生活垃圾处理处置过程中,温室气体尤其是甲烷的产生与排放控制,逐渐成为行业关注的重点,欧洲及其它发达国家的经验均表明垃圾管理领域可以贡献重要的温室气体减排份额,对气候变化的影响不容忽视。生活垃圾领域的温室气体管理对于实现我国自主贡献具有重要的意义。

如下图所示,来自中国废弃物处理的温室气体排放中,甲烷占70%左右,且呈上升趋势。2014年来自固体废弃物处理的甲烷排放已经达到8068万吨二氧化碳当量,其中主要来自城市生活垃圾填埋过程。持续增长的生活垃圾成为应对气候变化的挑战之一。

数据来源:《中华人民共和国气候变化第三次国家信息通报》、《中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告》 

垃圾分类在全国推广实施渐成主流

面对城市生活垃圾的快速增长,2017年住房和城乡建设部先后发布了《关于加快推进部分重点城市生活垃圾分类工作的通知》和 《生活垃圾分类制度实施方案》等文件,推动包括直辖市、省会城市、计划单列市和第一批生活垃圾分类示范城市在内的46个城市先行实施生活垃圾强制分类,中国由此进入垃圾分类新时代。

2019年6月,住房和城乡建设部等九部门联合发布《关于在全国地级及以上城市全面开展生活垃圾分类工作的通知》,明确到2020年,46个重点城市基本建成生活垃圾分类处理系统,到2025年,全国地级及以上城市基本建成生活垃圾分类处理系统,意味着中国垃圾分类工作势在必行,进入全面推进阶段。新规推行对于推动中国温室气体减排,尤其是对于控制非二氧化碳温室气体——甲烷排放有着不小的影响。

 摄影/汪燕辉

在垃圾分类新规的推行下,46个城市相继制定垃圾分类实施方案,以上海及宁波为代表,逐步建立和完善“四分法”的垃圾分类体系,既在“三分法”(有害垃圾、可回收垃圾和其它垃圾)的基础上,“四分法”下新增了厨余垃圾。通过对厨余垃圾的单独收运和处理处置将带来显著的温室气体减排效应。
首先,在新规下,通过对厨余垃圾有效分类和处理,将减少最终进行填埋和焚烧的混合垃圾,与填埋焚烧为主的基准线相比,有效减少了甲烷泄露;
其次,分类出来的厨余垃圾可以运送到餐厨/厨余垃圾处理厂,通过厌氧发酵等技术转变为沼气,沼气提纯后的天然气可以用于上网发电或者进入城市天然气管网,替代传统化石能源实现减排;

第三,在更优化的状态下,如果沼渣可以用于土地利用,则具有更好的物质回用效益和环境效益。  
 
垃圾分类政策的减排潜力

在此基础上,本文对垃圾分类政策带来的减排潜力进行了简单的分析,主要侧重厨余垃圾在以下两方面带来的减排: 1)厨余垃圾的减量化:减少了由厨余垃圾的填埋和焚烧产生的温室气体排放。2) 厨余垃圾的资源化:厨余垃圾进行厌氧消化过程中产生的沼气发电对煤电替代。

并设定两个情景: 
基准情景:在没有垃圾分类政策的情况下,即厨余垃圾仍然作为生活垃圾混合收集并以填埋和焚烧为处理处置方式下,2020-2030年来自生活垃圾的温室气体排放:
温室气体 = 生活垃圾填埋量 * 填埋排放系数 + 生活垃圾焚烧量 * 焚烧排放系数
新规情景:基于新推出的垃圾分类政策下,一定比例的厨余垃圾将被单独收运并进行厌氧消化处理后产生沼气/天然气,以及垃圾分类政策未来逐步从46个城市推广到294个地级以上的城市中,2020-2030期间产生的来自生活垃圾的温室气体排放:
温室气体 = 分类后生活垃圾填埋量 * 填埋排放系数 + 分类后生活垃圾焚烧量 * 焚烧排放系数 + 厨余垃圾分出量 * 厌氧产沼发电排放系数

此外,在情景分析中,本文也对相关的参数信息进行了选择和分析。如表1所示,生活垃圾清运量按照历史年均增长率进行了估算。焚烧和填埋的比例参考了《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》,采用2020年40%进入焚烧系统,60%进入填埋系统计算,并逐年呈线性增长。厨余垃圾产生量按生活垃圾清运量50% 估算,垃圾分类情景下厨余垃圾的有效分出率为40%。

针对填埋过程中产生的甲烷,按照中国卫生填埋场的建设管理要求,所有的卫生填埋场均需设计填埋气收集利用或摧毁系统,填埋场的温室气体排放强度采用文献参考值“填埋气收集系统的集气效率在30%-80%之间,而密封较好的现代化卫生填埋场可达80%” (李欢, 金宜英, & 李洋洋, 2011),本文选择了情景为生活垃圾填埋场的集气率为80%,且甲烷全部燃烧,碳排放强度为0.423kg/kg CO2eq。

但是值得讨论的是,由于填埋场管理面积较大,填埋气产生具有产生量大、广泛面源产生的特点,因此80%的填埋气收集率已经为较高水平,存在部分填埋场其填埋气收集效率显著低于此水平。根据中国城市生活垃圾综合管理适当减缓项目的实际监测情况,目前试点城市的填埋场气体收集及摧毁量很难达到80%,填埋场运行过程中的平均碳排放强度在0.6-0.8kg/kg CO2eq之间,因此针对填埋场的填埋气收集优化管理对于生活垃圾行业温室气体自主减缓具有重要的意义。
表 1  参数信息


由下图可见,新规推行的情景下,到2030年,垃圾分类的政策新规可以减少1085万吨二氧化碳当量的年排放。而在2020-2030年间由垃圾强制分类政策所带来的累计减排量将达到8082万吨二氧化碳当量的排放,接近2014年来自废弃物领域的全部甲烷排放。


尽管生活垃圾分类政策的推行在未来将带来可观的减排,但是政策的有效实施才能让减排成为可能,这一过程中来自不同利益主体的多方参与将不可或缺。公众对垃圾分类行动的参与将影响收集到的厨余垃圾质量,企业对厨余垃圾处理处置的方式将影响到垃圾产生的温室气体排放。而政府的推动尤为关键,其中既有对小区分类垃圾桶投放的覆盖,对公众垃圾分类知识的普及,还有对企业进行厨余垃圾产沼、以及相应的天然气发电和并入城市管网等的政策支持。

参考文献
张红玉, 张玉冬, 顾军, 李国学, & 袁京. (2015).调理剂对厨余垃圾堆肥中 H2S 和 NH3 排放的影响. 中国环境科学, 11, 3379–3386.
李欢, 金宜英, & 李洋洋. (2011).生活垃圾处理的碳排放和减排策略. 中国环境科学, 31(2), 259–264.
陈海滨, 刘金涛, 钟辉, 邓兵, & 裴晓辉. (2013).厨余垃圾不同处理模式碳减排潜力分析. 中国环境科学, 33(11), 2102–2106.
住房和城乡建设部.(2017). 2017年城乡建设统计年鉴.
生态环境部. (2019a). 中华人民共和国气候变化第三次国家信息通报. Retrieved from 生态环境部 website: http://qhs.mee.gov.cn/kzwsqtpf/201907/P020190701762678052438.pdf
生态环境部. (2019b). 中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告. Retrieved from 生态环境部 website: http://qhs.mee.gov.cn/kzwsqtpf/201907/P020190701765971866571.pdf
 
关于作者
陈美安女士是绿色创新发展中心的高级分析师。她对全球气候变化政策和中国环境治理有超过六年的研究经验。在加入绿色创新发展中心之前,她曾在俄勒冈大学担任讲师一职。陈女士拥有俄勒冈大学政治学的博士学位和俄勒冈州立大学公共政策分析的硕士学位。

刘晓女士是德国国际合作机构高级技术顾问,副研究员。在城市生活垃圾管理领域超过十年工作经验,主要研究方向为城市生活垃圾综合管理及低碳发展,易腐有机垃圾处理处置;刘晓女士拥有清华大学市政工程博士学位。

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