創新驅動低碳發展 數智賦能環衛未來

張美蘭 王 巍/ 文

編者按

4月28日，上海市質量協會舉辦了以“服務‘雙碳’目標 賦能美好生活”為主題的2021年第二期“質量大講堂”。城投環境上海老港廢棄物處置有限公司黨政助理兼科技信息部經理張美蘭以“創新驅動低碳發展 數智賦能環衛未來”為題作了交流。本文來自這篇交流文章。

在習總書記生態文明思想指導下，《上海市生活垃圾管理條例》于2019年1月31日正式出臺，并于當年7月1日正式實施。《條例》實施后，上海市的垃圾分類全產業鏈都面臨著轉型升級：生活垃圾產量呈現三增一減局面（可回收物4049噸，增加431.8%；有害垃圾0.6噸，增加504.1%；濕垃圾7453噸，增加88.8%；干垃圾17731噸，減少17.5%）；分類垃圾、分類運輸、分類處置；集裝轉運箱型一種變為四種；末端處置由焚燒、填埋變為焚燒、厭氧產沼、分選分級資源化等多種方式協同。

面對城市垃圾治理難度系數的成倍擴大，上海城市生活垃圾的管理實施了從源頭產生到末端處置的全生命周期的精細化、數字化和智能化管理，形成了特大城市垃圾治理全局監管、企業管理精準決策、產業運營高效部署的轉型的管理新格局。

一、垃圾全程分類實現數智管控

上海城投環境（集團）有限公司作為上海城投旗下的環境板塊主力軍，是上海市唯一一家集生活垃圾前端收集、中端運輸、末端處置以及水陸保潔等生活固廢全程分類一體化的現代綜合型城市環境運營服務商。作為城市環境運營托底保障的準公益性企業，面對垃圾分類轉運、分類處置的作業流程更加多元復雜、管理難度成倍增長的新局面，建設運行了“上海市生活垃圾全程分類信息平臺”和“綠色老港生態數字平臺”兩大信息化平臺。基于兩個信息平臺，主要管理成效如下。

（一）率先實現生活垃圾全程分類精細管理

源頭管控覆蓋全城，做到了16個行政區、214個街鎮的生活垃圾分類、清運和處置數據可實時收集、生活垃圾全程可追蹤溯源、垃圾品質可在線識別，實現了垃圾品質可查、數據可視、溯源可追的高效精細化管理。

（二）率先實施垃圾分類運輸處置智能調度

中段物流脈絡清晰，實現了2400個、4種類型的垃圾集裝箱箱號、箱型、箱源識別，配合末端處置需求智能調度、精準配送。垃圾運輸處置設施和設備做到精益管理、平滑配置。

（三）率先建立特大固廢園區智慧運營體系

末端處置智慧運營，實現了29.5平方公里老港百年固廢基地內7個品類、1.5萬噸/天固廢的安全處置運營可視化、透明化，建立實時數據獲取、分析、應用閉環管理，促進了基地內生產設備、設施協調優化和資源、能源循環利用。

二、末端處置強化老港基地托底保障

老港固廢基地基地總規劃范圍為29.5平方公里，是上海市面積最大、處置能力最強的固體廢物戰略性處置與利用的百年基地，位于上海市浦東新區老港鎮東側。它承擔了上海市中心城區70%～80%生活垃圾的處理處置，已累計處理處置各類生活固廢近1億噸。基地現在被命名為“老港生態環保基地”，功能定位明確為固廢綜合處置戰略保障基地、資源循環利用示范基地、環保科創科普先導基地、智慧化綠色生態園區。

目前基地處置對象涵蓋干垃圾、濕垃圾（餐飲垃圾、廚余垃圾）、污泥、飛灰、建筑垃圾、一般工業固廢、醫療廢棄物等，總處理能力約15000噸/天。核心處置設施運行情況如下。

（一）干垃圾處置能力保障

干垃圾的處置設施包括：焚燒廠和衛生填埋場。隨著原生垃圾零填埋的推進，目前填埋場主要為應急處置。其中，在運行的焚燒廠有兩座，一期規模3000噸/天，二期規模6000噸/天。焚燒廠的運行較為穩定，就一期的歷年運行情況分析來看，每年的垃圾處理量約110萬噸，發電量約4.4億度，每噸垃圾發電量約400度；在運行中的填埋場為綜合填埋場二期，處置對象包括生活垃圾（應急）、污泥、穩定化飛灰，設計庫容為1797萬立方米。

（二）濕垃圾處置能力保障

濕垃圾處置設施為生物能源利用中心，采用的是厭氧發酵主體工藝，規模為1000噸/天。為滿足生活垃圾全程分類后不斷激增的濕垃圾處理需求，項目于2018年11月開始建設，2019年10月開始分系統逐步投入調試和試運營。目前，每天沼氣產生量約5～6萬標準立方、發電7.2萬度。該項目二期工程正在建設中，規模1500噸/天。二期投產后，老港基地的濕垃圾處理能力將達到2500噸/天，可基本補足上海市濕垃圾處理的短板。

（三）建筑垃圾處置能力保障

建筑垃圾處置設施為再生建材利用中心，規模3000噸/天，主要服務于上海市中心城區的拆房垃圾和裝修垃圾的處理處置。主體工藝為“二次破碎+四次篩選”，年處理100萬噸，預計日生產各類骨料2177噸、標準實心磚56500塊。該工程目前處在調試階段。

（四）垃圾滲瀝液處理能力保障

基地內設有垃圾滲瀝液專有處理設施，處理總能力可達1萬噸/天。主體工藝采用MBR+膜處理，處置出水排放標準按照《生活垃圾填埋場污染控制標準》執行。

三、末端處置碳減排探索新途徑

（一）老港基地碳的演變分析

綜合基地內生活垃圾中的碳素以固相進入基地，經過一系列處理和轉化，大部分以CO2的形式轉成氣相。其中，干垃圾主要進入焚燒廠處理，有機碳和塑料等物質中的碳，大部分在焚燒爐中轉化為CO2、CO等氣相物質；垃圾滲濾液中含有腐殖酸和糖類等，這部分碳進入滲瀝液處理廠，為污水處理提供碳源。其中，一部分以CO2、VOC的形式進入氣相，一部分轉化為有機碳等進入污泥以固相排出，然后回到焚燒爐進行焚燒處理。濕垃圾進入濕垃圾處理廠處理，其中的碳以有機碳、不可生物降解碳的形式存在，大部分有機碳進入液相，經厭氧反應過程，以CH4、CO2的氣相形式釋放。其中，CH4在發電和熱利用過程中進一步轉變為CO2；剩余液相含有腐殖酸和糖類等，進入滲濾液處理廠處理；不可降解的碳和部分有機碳以沼渣形式進入焚燒廠處理。

（二）老港基地能量平衡分析

結合基地內干、濕垃圾主要處理設施的運行現狀，我們按照干垃圾熱值6640kJ/kg、濕垃圾熱值4450kJ/kg，對基地內干、濕垃圾處置過程中能量轉化進行了估算分析，結果是：在濕垃圾處理設施中，約22%的能量轉化為沼氣；填埋場中持續產生填埋氣，其中也蘊藏了大量的能量，但僅31%得到收集和利用；進入焚燒廠的能量，約23%轉化為電能，48%為蒸汽余熱。由此可見，在固廢處置末端的能量轉化和循環利用中，我們還有很大的提升空間。

生活垃圾焚燒發電、厭氧產沼發電等資源化處置方式對于碳減排的貢獻也不可忽視。以沼氣發電為例進行估算，1000噸/天規模的濕垃圾廠每天可產生5～6萬方沼氣，全量用于發電的話可減少75～90噸燃煤發電CO2的排放。衛生填埋場沼氣最大化收集和利用是固廢處置末端污染控制的有效措施，也是碳減排的重要途徑。

（三）生活垃圾處置減碳技術工藝初探

（1）源頭分類減量及循環利用

生活垃圾全生命周期管理中的碳減排，最直接、最有效的環節是源頭管理，也就是源頭減量和可回收物的最大化循環利用。上海市實施的生活垃圾四分類中，將廢紙、廢塑料制品、廢金屬、廢包裝物、廢舊紡織物、廢棄電器電子產品、廢玻璃、廢紙鋁塑復合包裝等定義為可回收物。可回收物經收集后進行分類，進入不同的循環利用生產線，成為再生原料。特別是廢紙、廢塑料、廢紡織品等碳含量高的廢棄物，約占生活垃圾總量的10%以上，其源頭回收利用對于緩解末端處置壓力、促進資源循環利用、推進碳減排具有重要意義。

（2）干垃圾碳回收與轉化技術研究

干垃圾中成分較為復雜，通過對其資源屬性的深度分析發現：上海市中心城區干垃圾中可回收利用的橡塑類成分約占10%～20%，可以制備再生塑料或煉油。如果能夠將這些成分從干垃圾中再次剝離出來、實現循環利用，直接實現的碳減排量可達到干垃圾總量的6%～15%（IPCC 推薦的橡塑含碳量67%～75%）。

（3）濕垃圾生物轉化技術研究

餐廚垃圾處置工藝的預處理環節是對其進行破碎分選，去除雜質后進行三相分離，即液、固、油的分離。其中的固渣含水率70%～75%，干基有機質含量達90%以上。我們對此類有機固渣和厭氧發酵沼渣采取資源化利用方式，開展了固渣養殖黑水虻進行生物轉化的示范研究，通過生物轉化直接將有機質轉化為生物蛋白，減量率達60%、蛋白轉化率約20%，直接實現有機碳的轉化。此外，沼渣通過好氧微生物處理，也可作為有機肥或者土壤調理介質的制備原料。

四、結語

生活垃圾全程分類數智管控平臺，貫穿垃圾分類全流程、著力最末端，主要實現了垃圾信息的全覆蓋、大數據的統籌分析和生產的智能化管控，有效助力上海市“數字城市”建設，也為城市環境治理、精細管理和科學決策提供了“說明書”。在生活垃圾末端處置上，探索多種途徑的資源、能源的循環利用和資源輸出，不斷推進垃圾資源化利用技術創新和應用轉化，對于“雙碳”目標的實現也具有重要推進作用，未來可期。

城投環境將全力做好對標管理，鑄長板、補短板、突優勢，爭取全面提升企業管理能級，更好地發揮城市運營托底保障，用數字轉型、雙碳探索踐行“人民城市人民建，人民城市為人民”的重要理念。