廈門市生活垃圾處理的溫室氣體排放現(xiàn)狀及“十四五”期末排放情況預測分析

陳夢瑩

（福建省環(huán)境保護設(shè)計院有限公司，福建 福州 350000）

1 研究背景

隨著人們對生活環(huán)境關(guān)注度的不斷提升，生活垃圾的處理成為城市環(huán)境治理的重點關(guān)注領(lǐng)域。通過對廈門市2010～2019年溫室氣體排放增量的分析與研究，發(fā)現(xiàn)溫室氣體主要來源已從能源活動逐步過渡到廢棄物處理。因此，城市生活垃圾的科學處置對于碳減排意義重大。近年來，國家相關(guān)部門及各城市紛紛加大治理力度，加強對生活垃圾的清運力度。此外，廈門市也制定和出臺了大量的有關(guān)生活垃圾處理的法律、法規(guī)、行業(yè)標準與鼓勵政策，為推動城市生活垃圾處理產(chǎn)業(yè)快速有序發(fā)展提供了基本的保證。從生活垃圾無害化處理方式來看，目前我國生活垃圾無害化處理的方式主要有四種：資源回收、衛(wèi)生填埋、焚燒和其他。

2 廈門市城市及生活垃圾現(xiàn)狀

廈門位于福建省東南沿海，地處東經(jīng)117°53′～118°26′、北緯24°25′～24°54′之間。隔海與金門縣、龍海市相望，陸地與南安市、安溪縣、長泰縣、龍海市接壤。廈門市境域由福建省東南部沿廈門灣的大陸地區(qū)和廈門島、鼓浪嶼等島嶼以及廈門灣組成。廈門市具有“東抗臺澎，南連百粵”（清道光《廈門志》）的重要位置，是海陸空交通之樞紐；是福建省對外開放的重要窗口。

2019年，廈門市以習近平新時代中國特色社會主義思想為指引，在市委、市政府的統(tǒng)一領(lǐng)導下，緊緊圍繞“六穩(wěn)”工作部署，堅定貫徹新發(fā)展理念，突出以供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革為主線，加快高質(zhì)量發(fā)展落實趕超，經(jīng)濟運行保持在合理區(qū)間，總體呈現(xiàn)出積極活躍的發(fā)展態(tài)勢。經(jīng)濟總量上，全年地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）5995.04億元，按可比價格計算，比上年增長7.9%。其中，第一產(chǎn)業(yè)增加值26.49億元，增長0.7%；第二產(chǎn)業(yè)增加值2493.99億元，增長9.7%；第三產(chǎn)業(yè)增加值3474.56億元，增長6.6%。三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為0.4:41.6:58.0。按常住人口計算的人均地區(qū)生產(chǎn)總值142739元，折合20691美元。

2019年廈門市常住人口429萬人，常住人口城鎮(zhèn)化率89.2%。“十三五”期間，廈門市生活垃圾清運量呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢，與餐廚垃圾收運量增加及人口增長有關(guān)，2016年～2019年生活垃圾清運量分別為173.93萬噸、186.40萬噸、189.03萬噸、200.33萬噸，總體增長率均較為平緩。在不計入餐廚垃圾清運量的情況下，人均垃圾清運量呈現(xiàn)減量化的趨勢，2019年人均垃圾清運量為1.19千克/人·日。表1為2010年～2019年廈門市固體廢物污染環(huán)境防治情況統(tǒng)計。

表1 廈門市固體廢物污染環(huán)境防治信息

截止2020年12月底，島內(nèi)兩區(qū)所有居民小區(qū)已全部開展生活垃圾分類，島外逐步推進垃圾分類工作開展。全市共有機關(guān)、事業(yè)單位1647個，醫(yī)院54家，學校1124所，機場、車站、碼頭等大型公共場所13個，星級酒店60家，農(nóng)貿(mào)市場75個，生活小區(qū)2363個，行政村147個（轄1175個自然村）已全部推行生活垃圾分類。全市實現(xiàn)城鄉(xiāng)垃圾分類全覆蓋，垃圾分類知曉率100%、參與率90%。

2020年底，廈門市生活垃圾的末端處理主要方式變?yōu)榉贌⑸锾幚砗吞盥瘢延刑盥裉幚砟芰?200噸/天；目前運行一座日處理能力500噸的餐廚垃圾處理廠，規(guī)劃建設(shè)一座日處理能力400噸的餐廚垃圾處理廠；目前正在運行的焚燒處理廠總計日處理能力4350噸，目前已規(guī)劃建設(shè)一座1500噸/天的生活垃圾焚燒廠。屆時廈門市生活垃圾將實現(xiàn)“全焚燒、零填埋”的資源化處理。

根據(jù)《廈門市市政園林林業(yè)十四五規(guī)劃稿》，至2025年，廈門市常住人口規(guī)模550萬人；采用人均日產(chǎn)量法、GDP值估算法、產(chǎn)量指標法等方法對廈門市餐廚垃圾量進行預測，預測“十四五”期末餐廚垃圾清運量為800噸/日。綜合總量年均增長率法和人均日垃圾產(chǎn)生量法兩種預測方法，考慮人口增長及經(jīng)濟發(fā)展因素，至2025年全市規(guī)劃日垃圾產(chǎn)生量取7500噸。

推廣全社會進行垃圾分類，從源頭進行垃圾減量，是必然趨勢。從垃圾收集、壓縮運輸、處理等方面，系統(tǒng)開展垃圾無害化設(shè)施建設(shè)工程，提升垃圾廢物利用的比例，促進垃圾資源化的發(fā)展，以此才能從源頭、過程和終端三方面，實現(xiàn)垃圾處理的可持續(xù)發(fā)展。

3 廈門市生活垃圾特征

隨著廈門市經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的提高，預測生活垃圾成分的變化趨勢為：有機物的比例增長、容重繼續(xù)下降、熱值不斷上升、可回收利用物會愈來愈多，更有利于垃圾焚燒處理和資源綜合利用。

廈門市生活垃圾物理成分調(diào)查結(jié)果如表2

表2 廈門市生活垃圾特征

4 計算方法

本文研究廈門市垃圾最終處置過程產(chǎn)生的溫室氣體排放，廈門市現(xiàn)狀垃圾處置分為垃圾焚燒、餐廚垃圾處置、衛(wèi)生填埋及資源回收利用，在“十四五”期末將實現(xiàn)零填埋，僅有垃圾焚燒、餐廚垃圾處置及資源回收利用三種。四種處置方法產(chǎn)生溫室氣體的計算方法如下：

4.1 垃圾焚燒溫室氣體排放估算

垃圾焚燒的溫室氣體排放估算方法參考IPCC以及北京市出臺的關(guān)于垃圾焚燒的相關(guān)標準。生活垃圾焚燒的溫室氣體排放量包括焚燒過程礦物碳焚燒造成的直接碳排放及企業(yè)運轉(zhuǎn)消耗的電、熱引起的碳排放。其中前者來源于垃圾中的礦物碳以及助燃劑燃燒這兩個部分。廈門市焚燒廠主要釆用爐排爐，正常運轉(zhuǎn)不需要助燃劑，只是在點火的時候需要添加少量化石燃料，因此本文不考慮助燃劑燃燒排放的溫室氣體。后者包括焚燒廠自身運轉(zhuǎn)消耗的熱力、電力造成的碳排放扣除焚燒熱能發(fā)電、供熱的碳排放量[1]。

本文假設(shè)焚燒廠發(fā)電上網(wǎng)電量是扣除自用的凈發(fā)電量，垃圾焚燒溫室氣體排放量計算見公式（1）至（3）[1]。如公式1所示，焚燒凈排放EI由兩部分構(gòu)成，一是垃圾焚燒造成的直接排放Ei，另一部分則是發(fā)電減排量Ee，Ei和Ee分別根據(jù)式（2）和（3）進行估算。

其中生活垃圾焚燒發(fā)電上網(wǎng)電量ADe與生活垃圾焚燒量MSWi、生活垃圾熱值HVMSW、焚燒廠熱效率ξ和廠用電率ζ有關(guān)，計算方法見式（4）：

ξ——焚燒廠熱效率，本文取20%

ζ——焚燒廠自用電率，本文取20%

4.2 垃圾填埋溫室氣體排放估算

本文采用質(zhì)量平衡法，考慮固定生活垃圾量完全分解所能排放的溫室氣體，計算模型如公式（5）至（8）[11]，

F——填埋氣體中甲烷比例，參考IPCC中的推薦值，取0.5[2]；

Rl——甲烷回收率，參考IPCC中的推薦值，取0[2]；

OX——氧化因子，參考IPCC中的推薦值，取0[2]；

MSWl——垃圾填埋量（t）

DOC——可分解有機碳

DOCf——可降解的有機碳比例，參考IPCC中的推薦值，取0.5[2]；

DOCi——垃圾成分i的可分解有機碳

fi——垃圾成分i的比例

4.3 廚余垃圾堆肥溫室氣體排放估算

廚余垃圾堆肥在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生甲烷和氧化亞氮，溫室氣體排放量計算如公式（9）-（11）所示：

4.4 再生資源回收溫室氣體減排估算

再生資源回收利用，可以替代相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)，從而節(jié)約原材料生產(chǎn)所需的能源消耗量，這里溫室氣體減排量計算如公式（12）所示：

5 溫室氣體現(xiàn)狀排放情況及“十四五”期末溫室氣體排放預測情況

由于廈門市垃圾分類的積極推進，至“十四五”期末考慮除廚余垃圾外其他生活垃圾全部焚燒、10%回收、20%回收三種情景。根據(jù)以上公式及基礎(chǔ)資料計算得溫室氣體現(xiàn)狀排放情況及“十四五”期末溫室氣體排放預測情況見表3。溫室氣體排放現(xiàn)狀趨勢圖見圖1，歷年單位垃圾溫室氣體排放趨勢見圖2。

表3 溫室氣體現(xiàn)狀排放情況及“十四五”期末溫室氣體排放預測情況

圖1 廈門市溫室氣體排放總量趨勢

圖2 廈門市歷年單位垃圾溫室氣體排放趨勢

6 結(jié)論

（1）城市生活垃圾的不同處理方式所產(chǎn)生的溫室氣體排放量差異顯著，單位垃圾排放的溫室氣體量大小順序為：填埋>焚燒>廚余垃圾處理>回收，垃圾分類回收后分別分類處理具有較高的減排潛力，垃圾焚燒較垃圾填埋更具減排潛力。

（2）在不同生活垃圾處理方式中，溫室氣體排放量與填埋處理相關(guān)性顯著，隨著填埋量減少，焚燒、廚余垃圾處理及回收有用資源等方式處理比例的增大，單位溫室氣體呈現(xiàn)出逐年下降的趨勢。

（3）廈門市生活垃圾的處理量逐年遞增，由于處理方式的不斷轉(zhuǎn)變，填埋比例逐漸減少，焚燒、餐廚垃圾處理、回收有用資源等處理方式比例增大，溫室氣體排放總量在經(jīng)歷2010～2017年逐漸上升之后2017年出現(xiàn)拐點，2018及2019年溫室氣體排放總量逐年下降。

（4）根據(jù)2025年三種情景預測分析，由于廈門市城市生活垃圾處理量呈逐年顯著增長的趨勢，若不進行有用資源的回收利用，溫室氣體排放量將再次增加，建議廈門市在開展溫室氣體排放控制過程中，通過積極推進生活垃圾分類，回收有用資源，廚余垃圾單獨處理，促進資源再利用，將極大推進溫室氣體的減排。