生活垃圾分類對固體廢棄物和溫室氣體協(xié)同減排的影響研究
——以浙江省為例

林成淼，陳麗君，吳潔珍

(浙江省發(fā)展規(guī)劃研究院，杭州 310012)

廢棄物處理領(lǐng)域溫室氣體排放是溫室氣體排放的重要組成部分之一。在推動溫室氣體減排的政策背景下，進(jìn)一步推進(jìn)廢棄物處理領(lǐng)域溫室氣體排放管控具有重要意義。相關(guān)研究顯示，浙江省工業(yè)生產(chǎn)過程和農(nóng)業(yè)活動兩個領(lǐng)域的溫室氣體排放已出現(xiàn)歷史峰值，并呈逐步下降趨勢；能源活動排放隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展持續(xù)上升，尚未達(dá)到峰值；而廢棄物處理領(lǐng)域排放量則呈波動上升狀態(tài)。生活垃圾處理過程溫室氣體排放占廢棄物處理領(lǐng)域的比例從2012年的51%增長至2016年的66%，占比逐年增加。因此，廢棄物處理領(lǐng)域特別是生活垃圾處理的溫室氣體減排，對浙江省溫室氣體排放全面達(dá)峰至關(guān)重要。

1 浙江省生活垃圾產(chǎn)生及處理概況

1.1 生活垃圾產(chǎn)生清運情況

近年來浙江省全面部署堅決打贏垃圾治理攻堅戰(zhàn)，城鎮(zhèn)生活垃圾分類清運體系不斷完善。根據(jù)《2018年浙江城市建設(shè)統(tǒng)計年鑒》，2017年全省城鎮(zhèn)生活垃圾清運量為1729.72萬噸，較2016年降低0.07%，生活垃圾清運量首次出現(xiàn)下降。

1.2 生活垃圾處理處置情況

根據(jù)《2018年浙江城市建設(shè)統(tǒng)計年鑒》，截至2017年底，浙江省城鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理總量為1729.72萬噸，其中焚燒處理933.21萬噸，占比54.0%；衛(wèi)生填埋處理量755.18萬噸，占比43.6%；其它無害化處理量41.32萬噸，占比2.4%。焚燒處理方式正逐步替代衛(wèi)生填埋成為浙江省生活垃圾處理的最主要方式。

圖1 浙江省歷年城鎮(zhèn)生活垃圾清運量及增速

2 生活垃圾處理產(chǎn)生的溫室氣體排放測算方法

2.1 焚燒處理溫室氣體排放測算方法

《浙江省溫室氣體清單編制指南(2018年修訂版)》(以下簡稱《指南》)推薦的廢棄物焚化和露天燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放量估算公式如下：

ECO2=∑i(IWi×CCWi×FCFi×EFi×44/12)

式中，ECO2指廢棄物焚燒處理的二氧化碳排放量(萬噸/年)；i分別表示城市固體廢棄物、危險廢棄物、污泥；IWi指第i種類型廢棄物的焚燒量(萬噸/年)；CCWi指第i種類型廢棄物中的碳含量比例；FCFi指第i種類型廢棄物中礦物碳在碳總量中比例；EFi指第i種類型廢棄物焚燒爐的燃燒效率；44/12指碳轉(zhuǎn)換成二氧化碳的轉(zhuǎn)換系數(shù)。

本研究只針對城鎮(zhèn)生活垃圾進(jìn)行測算，不涉及危險廢棄物、污泥等。

2.2 填埋處理溫室氣體排放測算方法

根據(jù)《指南》中推薦的質(zhì)量平衡法，該方法假設(shè)所有潛在的甲烷均在處理當(dāng)年就全部排放完，估算公式為：

ECH4=(MSWT×MSWF×L0-R)×(1-OX)

式中，ECH4指甲烷排放量(萬噸/年)；MSWT指總的城市固體廢棄物產(chǎn)生量(萬噸/年)；MSWF指城市固體廢棄物填埋處理率；L0指各管理類型垃圾填埋場的甲烷產(chǎn)生潛力(萬噸甲烷/萬噸廢棄物)；R指甲烷回收量(萬噸/年)；OX指氧化因子。

其中：

L0=MCF×DOC×DOCF×F×16/12

式中，MCF指各管理類型垃圾填埋場的甲烷修正因子(比例)；DOC指可降解有機碳(千克碳/千克廢棄物)；DOCF指可分解的DOC比例；F指垃圾填埋氣體中的甲烷比例；16/12指甲烷/碳分子量比率。

3 浙江省推進(jìn)生活垃圾分類的溫室氣體協(xié)同減排效益測算

3.1 生活垃圾分類現(xiàn)狀

浙江省城鎮(zhèn)生活垃圾分類工作穩(wěn)步推進(jìn)，生活垃圾分類覆蓋率不斷提高。2017年浙江省設(shè)區(qū)市城區(qū)生活垃圾分類收集覆蓋面達(dá)到70%，生活垃圾無害化處理率達(dá)99.96%，各地城區(qū)累計建成省級高標(biāo)準(zhǔn)垃圾分類示范小區(qū)184個。

3.2 生活垃圾產(chǎn)生量及分類回收量預(yù)測

3.2.1 生活垃圾產(chǎn)生量預(yù)測

(1)人口預(yù)測

近年來浙江省常住人口呈現(xiàn)緩慢增長趨勢，增長率呈先升后降再反彈趨勢。2015年至2017年呈加速增長態(tài)勢，主要原因是受2015年“二胎”政策調(diào)整影響。考慮到未來生育政策仍有進(jìn)一步放開的可能，本研究基于近三年人口現(xiàn)狀，設(shè)定到2022年人口增速為略高于近三年增速的1.4%。城市化率方面，從2006年至2017年，浙江省城市化率從56.6%增長到68%，年均增長率約為1%，2015年至2017年增長率分別為0.93%、1.2%和1.0%，與年均增長率基本吻合。因此，到2022年城市化率按照年均增長1%進(jìn)行預(yù)測，則到2022年，浙江省城市化率將達(dá)到73%。據(jù)此測算，2018年至2022年浙江省人口和城鎮(zhèn)人口數(shù)據(jù)見表1。

表1 浙江省近年人口現(xiàn)狀及人口預(yù)測情況 單位：萬人

(2)生活垃圾成分構(gòu)成

根據(jù)《浙江省(2012年)部分城鎮(zhèn)生活垃圾成分調(diào)查》及《浙江省(2015—2016年)部分城鎮(zhèn)生活垃圾成分調(diào)查》，浙江省生活垃圾組成以食品垃圾為主，并呈現(xiàn)增長的趨勢。同時，隨著浙江省推進(jìn)生活垃圾分類，生活垃圾中的紡織品、塑料、玻璃、金屬、木材等可回收組分占比均有所下降。根據(jù)以往兩次調(diào)查數(shù)據(jù)，按照浙江省相關(guān)規(guī)劃要求，通過推進(jìn)生活垃圾分類，到2022年，浙江省生活垃圾組分中紙張、紡織品、橡膠和皮革、塑料、金屬、玻璃等可回收組分將大幅下降。因此假定上述可回收組分按照60%的下降率減少，其他組分成比例增加，估算得到2022年生活垃圾成分?jǐn)?shù)據(jù)如表2。

表2 生活垃圾成分估算 單位：%

(3)生活垃圾清運量預(yù)測

根據(jù)浙江省2012—2017年城鎮(zhèn)人口及城鎮(zhèn)生活垃圾清運量數(shù)據(jù)，計算得到歷年人均生活垃圾產(chǎn)生量數(shù)據(jù)如下：

表3 歷年城鎮(zhèn)人均生活垃圾產(chǎn)生量 單位：kg/人·天

從上表可以看出，2012—2016年，人均生活垃圾產(chǎn)生量均呈現(xiàn)增長趨勢，且2013—2016年增速較快，而2017年開始出現(xiàn)下降，但仍然處于較高水平。據(jù)此推算，2018—2022年，在不考慮生活垃圾分類回收影響的情況下，人均生活垃圾產(chǎn)生量將基本維持在1.2kg/人·天至1.3kg/人·天之間。隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，人均生活垃圾產(chǎn)生量將進(jìn)一步增加，因此按照最高值1.3kg/人·天估算，2022年浙江省城鎮(zhèn)生活垃圾清運量約為2100萬噸。

3.2.2 生活垃圾分類回收量預(yù)測

根據(jù)2015—2016年浙江省生活垃圾調(diào)查組分情況，紙張、紡織品等可回收物占比為23.7%。假定未全面推進(jìn)生活垃圾分類情境下未來生活垃圾組分不變，按照60%的回收利用率，則通過生活垃圾分類至少可減少14.22%的生活垃圾，即298.62萬噸，實際生活垃圾清運量預(yù)計為1801.38萬噸。

3.3 生活垃圾分類協(xié)同減排效益測算

全面推進(jìn)生活垃圾分類，對減少溫室氣體排放的作用主要是兩個方面，一是削減生活垃圾焚燒或填埋量，直接減少處理過程中的排放量，二是降低生活垃圾組分中的礦物質(zhì)碳含量，從而減少生活垃圾焚燒過程產(chǎn)生的二氧化碳排放。為避免兩方面作用單獨計算造成減排效益的重復(fù)計算，本文通過分別計算分類前及分類后生活垃圾處理產(chǎn)生的溫室氣體排放量，按照兩者差值測算生活垃圾分類減排效益。根據(jù)浙江省生活垃圾處理相關(guān)規(guī)劃目標(biāo)，浙江省將堅持焚燒為主、填埋補充的原則推進(jìn)生活垃圾處理，生活垃圾焚燒所占的比重將逐步提升。因此，測算過程中生活垃圾焚燒處理比例采用60%，衛(wèi)生填埋比例采用40%，其他處理方式忽略不計。同時，在測算過程中，不考慮甲烷回收量。

3.3.1 分類前溫室氣體排放量測算

(1)生活垃圾焚燒處理溫室氣體

生活垃圾焚燒處理溫室氣體排放相關(guān)數(shù)據(jù)見表4。根據(jù)生活垃圾焚燒處理排放量計算公式，計算得到浙江省2022年生活垃圾焚燒處理排放量為272.91萬噸。

表4 2022年焚燒處理溫室氣體排放相關(guān)數(shù)據(jù)(未分類情景)

(2)生活垃圾填埋處理溫室氣體

生活垃圾填埋處理溫室氣體排放相關(guān)數(shù)據(jù)見表5。根據(jù)生活垃圾填埋處理排放量計算公式，計算得到浙江省2022年生活垃圾填埋處理甲烷排放量為35.28萬噸，折合二氧化碳當(dāng)量740.88萬噸。

表5 2022年填埋處理溫室氣體排放相關(guān)數(shù)據(jù)(未分類情景)

3.3.2 分類后溫室氣體排放量測算

(1)生活垃圾焚燒處理溫室氣體

生活垃圾焚燒處理溫室氣體排放相關(guān)數(shù)據(jù)見表6，浙江省城市生活垃圾礦物碳成分比例實測值及估算值見表7。根據(jù)生活垃圾焚燒處理排放量計算公式，計算得到全省2022年生活垃圾焚燒處理排放量為198.03萬噸。

表6 2022年焚燒處理溫室氣體排放相關(guān)數(shù)據(jù)(分類情景)

表7 浙江省城市生活垃圾礦物碳成分比例實測值及估算值

(2)生活垃圾填埋處理溫室氣體

生活垃圾填埋處理溫室氣體排放相關(guān)數(shù)據(jù)見表8。根據(jù)生活垃圾填埋處理排放量計算公式，計算得到浙江省2022年生活垃圾填埋處理甲烷排放量為27.24萬噸，折合二氧化碳當(dāng)量571.97萬噸。

表8 2022年填埋處理溫室氣體排放相關(guān)數(shù)據(jù)(分類情景)

3.3.3 溫室氣體減排效益

生活垃圾分類工作推進(jìn)前后溫室氣體排放量測算結(jié)果如表9所示。從測算結(jié)果看出，通過生活垃圾分類，對生活垃圾兩種處理方式的溫室氣體排放量減排率均達(dá)到20%以上，且焚燒處理減排效果更明顯。與2012—2017年生活垃圾處理排放量數(shù)據(jù)(見表10)進(jìn)行分類比較可以看出，浙江省2022年生活垃圾處理溫室氣體排放總量將明顯低于2016年和2017年，生活垃圾處理溫室氣體排放可以實現(xiàn)提前達(dá)峰。

表9 分類前后生活垃圾處理溫室氣體排放量 單位：萬噸二氧化碳當(dāng)量

表10 浙江省歷年生活垃圾處理溫室氣體排放量 單位：萬噸二氧化碳當(dāng)量

4 結(jié)論與建議

測算結(jié)果顯示，通過推進(jìn)生活垃圾分類工作，生活垃圾處理過程中的溫室氣體排放將下降約24%，且焚燒處理比填埋處理的減排效果更明顯，可促成浙江省生活垃圾處理溫室氣體排放的提前達(dá)峰。通過對測算過程中相關(guān)指標(biāo)參數(shù)對最終排放量數(shù)據(jù)的影響分析，在進(jìn)一步推進(jìn)生活垃圾分類以及生活垃圾處理過程中，可從以下幾方面加強管理，進(jìn)一步降低生活垃圾處理過程中的溫室氣體排放量。

(1)加大對生活垃圾中可回收物的回收及灰渣綜合利用

生活垃圾中的塑料、織物、金屬、玻璃、磚石/灰渣等是礦物質(zhì)碳的主要來源，也是生活垃圾焚燒處理過程中產(chǎn)生溫室氣體排放的主要因素。通過生活垃圾分類，塑料、織物、金屬、玻璃等組分的大幅下降是溫室氣體減排的重要原因之一，因此需要繼續(xù)加強對生活垃圾中上述組分的分離和回收。而目前磚石/灰渣組分未進(jìn)行分類，這也是分類后礦物質(zhì)碳的主要來源，因此建議未來在有條件的情況下，對磚石/灰渣組分進(jìn)行分離和綜合利用，進(jìn)一步降低生活垃圾中礦物質(zhì)碳的含量。

(2)全面推進(jìn)生活垃圾焚燒替代衛(wèi)生填埋

通過測算，在分類前，單位生活垃圾焚燒處理和衛(wèi)生填埋處理對應(yīng)的二氧化碳排放分別約為0.22噸二氧化碳/噸垃圾(焚燒)和0.8噸二氧化碳/噸垃圾(填埋)，兩者差異明顯。在分類后，單位排放量分別為0.18噸二氧化碳/噸垃圾(焚燒)和0.79噸二氧化碳/噸垃圾(填埋)，分類對于焚燒處理的單位排放量降低效應(yīng)更加明顯。因此，全面推進(jìn)生活垃圾焚燒替代衛(wèi)生填埋將更有助于生活垃圾處理過程的溫室氣體減排。

(3)避免餐廚垃圾填埋處理，推進(jìn)其獨立處理

不管是分類前還是分類后，生活垃圾填埋處理均是溫室氣體排放的主要來源，而可降解有機碳DOC是生活垃圾分類影響填埋處理排放量的關(guān)鍵指標(biāo)。從分類前的0.14千克碳/千克廢棄物降低到分類后的0.126千克碳/千克廢棄物，下降效果并不明顯，主要原因是生活垃圾中的食品垃圾組分對該指標(biāo)貢獻(xiàn)明顯。因此，應(yīng)盡量避免對餐廚垃圾進(jìn)行填埋處理。在有條件的情況下應(yīng)納入獨立的餐廚垃圾處理體系或就地資源化利用，一方面可以減少生活垃圾處理量，另一方面可以降低DOC指標(biāo)，這都將有助于生活垃圾處理過程的溫室氣體減排。