餐廚垃圾厭氧處理“碳中和”綜合效益評價

石 川,李 坤,邊 瀟,王凱軍

餐廚垃圾厭氧處理“碳中和”綜合效益評價

石 川,李 坤,邊 瀟,王凱軍*

(清華大學環境學院,環境模擬與污染控制國家重點聯合實驗室,北京 100084)

為綜合評估餐廚垃圾厭氧處理的環境影響與效益,對某餐廚垃圾厭氧處理工藝及其技術單元進行生命周期環境影響評價,并建立“碳中和”計算模型預測與驗證實際碳排及耗能情況,綜合“環境影響-碳排耗能-經濟效益-社會效益”對實際案例進行評估.結果表明,沼肥加工和沼氣提純技術單元分別造成39%和59%總環境影響.另外,粗油提煉?沼氣提純以生物基產品回收形式大幅度削減碳排,分別占理論碳削減的9.7%和54.7%.餐廚垃圾處理廠需通過增加系統穩定性?完善氣體監測體系?提高技術處理效率和優化設備額外耗能情況等方式,以減少理論與實際碳排能耗偏差.經綜合評價,該餐廚垃圾處理廠模式具備實現“負碳”潛力,其工藝推廣具有未來前景.

餐廚垃圾；厭氧處理；環境影響；碳中和；案例分析

隨著我國經濟發展和人民生活消費水平的不斷提高,餐廚垃圾進行減量化、無害化和資源化處理的需求日益迫切.我國餐廚垃圾產生體量大且增長迅速[1],預計到2030年餐廚垃圾年產量將突破億噸[2-3].據統計,中國約有20%餐廚垃圾未經妥當處理[4],已成為阻礙環境污染治理、生態文明建設和可持續發展的重要因素[5].針對我國餐廚垃圾具有含水率高、有機質含量高、鹽分高和高油脂等特點[6],厭氧消化技術以其產能高效的優勢在國內已成為主流技術[7],相關研究成為熱點[8-9].隨著環保可持續需求的強化,單純憑借餐廚垃圾的處理量和處理效率作為評價指標已不夠全面,且不能為更高的運行管理標準提供優化意見.因此,工藝評價體系中納入全過程、各單元的效能和效益綜合評價具有重要意義.

在“雙碳”目標規劃下,全過程、各單元的能效評價、減碳程度亟需設定數字化概念,缺乏定量科學的評估方法,以提供數據支撐和建議指導.生命周期評價(LCA)是基于數學模型定量產品或工藝“從搖籃到墳墓”全流程的環境負荷及影響的國際標準化方法[10-12].在確定的系統范圍內,通過物質、能量等輸入輸出定量分析,LCA可綜合評價其潛在環境影響,識別關鍵問題并提出改進建議[13].因其定量化、流程化的特點,LCA成為“雙碳”規劃中重要的核算工具.目前,國內外已有較多研究利用LCA方法對工藝模式進行綜合評價,其中針對餐廚垃圾處理領域的研究也日益完善.利用LCA方法量化物質流、能量流等參數變化引起的影響,有助于對餐廚垃圾處理全過程提供全面綜合預判.經驗證,餐廚垃圾替代能源作物的產能模式具有較好的環境和經濟效益[14],可明顯削減沼氣廠產電碳足跡,具備碳減排潛力.另外,不同餐廚垃圾處理的技術選擇,可利用LCA方法比較出各技術手段的適合場景.基于生命周期評價理論,陳冰等[15]綜合評估并篩選了厭氧消化和飼料化為當前具有優勢的餐廚垃圾處理技術.LCA方法基于模型設定的普適性原理進行綜合性核算,然而餐廚垃圾處理的環境影響評價與原料性質、設備參數、工藝技術和運行管理參數等密切相關,并涉及物質、能量平衡等關系.因此,基于不同的處理模式與技術單元,餐廚垃圾處理的環境影響分析具有差異,需針對性個性化完善補充具體技術單元細節分析.基于“產能-能耗”平衡關系構建的碳中和模型可針對性分析某固廢資源化處理的碳排程度,繼而探知其“碳中和”潛力對運行管理提出改進建議.在污水處理領域,基于“碳中和”評價模型數據得到,污水處理廠可通過增加進水有機負荷提高實現“碳中和”的可能性,實施甲烷能量回用能夠有效削減CO2間接排放量[16].目前,尚未在餐廚垃圾處理領域開展碳中和核算模型構建及相關研究.本研究創建針對某餐廚垃圾處理工藝的碳中和計算模型,開展碳排放核算驗證及減碳潛力預測,完善LCA模型中每個模塊的個性化評估.

本研究基于實際調研數據及相關參考,利用LCA方法并創建“碳中和”計算模型對某餐廚處理工藝及案例進行環境影響評價、碳中和潛力分析及“環境-經濟-社會”綜合效益評估,為實際餐廚資源化處理工藝優化及模式推廣提供參考并提出建議.

1 研究方法

1.1 生命周期評價方法

LCA適用于環境影響分析,可為行業決策提供依據[14].LCA分析按照確定對象及范圍、列舉數據清單、評價生命周期影響和提出解釋建議的步驟進行.每個步驟遵照國際標準及原則進行明確與完成[17].

1.1.1 對象及范圍界定 本研究針對某一餐廚垃圾處理流程進行評價,評價范圍包括餐廚垃圾的分選壓榨預處理、填埋、濕熱蒸煮分離、粗油提煉、厭氧消化、沼肥加工和沼氣提純等處理處置單元.輸入該系統的100t餐廚垃圾中80%經分選壓榨成為漿料,另20%成為篩下物進行填埋;壓榨漿料中油脂進行提煉回收,剩余物進入厭氧消化環節處理,液體產物制為沼肥資源化回用,產氣精制為生物天然氣進入市場售賣.系統輸入包括餐廚垃圾、電能、熱能等;輸出為能量、產品和污染物等.遵照國際標準,餐廚垃圾處理工藝生命周期系統邊界如圖1所示.研究本系統邊界的考慮如下:1)餐廚垃圾收集運輸過程也存在環境影響,但由于實際工況下收運與處理單位不同,且本研究更關注餐廚垃圾資源化處理工藝的環境影響,因此收運環節未納入系統邊界;2)參考大多數研究,儀器、設備、建筑物等設施及配套未納入計算系統邊界;3)已知數據對選定環境影響類型的關聯已輸入,但非集中監測的污染物可以忽略.本研究中功能單位選定為噸餐廚垃圾.本研究數據通過現場運行管理、文獻調研[18-19]和Gabi數據庫[20]等方式獲取,以表現系統輸入輸出情況和量化反映系統環境影響.

圖1 餐廚垃圾處理工藝生命周期系統邊界

1.1.2 數據清單與影響評價 基于生命周期數據清單,系統模型的影響評價可實現定量核算.生命周期數據清單需明確生命周期評價模型中各單元核算因子與處理規模的轉化定量關系,包含能源消耗、工藝處理、產物處置和產品回收等量化參數.依托某餐廚垃圾處理工藝示范,結合工藝數據調查、取樣分析、生產測定和文獻調研[14,21]等方式,餐廚處理工藝中分選壓榨、填埋、濕熱蒸煮分離、粗油提煉、厭氧消化、沼肥加工和沼氣提純等技術單元的核算因子數據清單見表1.

1.1.3 環境影響評價 基于系統范圍、清單的確定和系統的分析,預測估算環境影響評價指標可反映系統范圍內整體的環境影響潛力.LCA環境影響評價基于選擇的環境影響潛力類型,經特征化?標準化和賦權后,得到總環境影響潛力.特征化是反映某環境影響類型的程度參數,經轉化當量處理后特征代表整個系統中所有同類影響.一般,選用CO2當量作為全球增溫潛勢(GWP)的特征化指標,其他全球變暖影響因子轉化當量值分別為:CO-2、CO2-1和CH4-21.酸化潛勢(AP)選取SO2為參照衡量物,其他酸化影響因子轉化當量分別為:NO-0.7、SO2-1、HCl-0.88、HF-1.6、H2S-1.88和NH3-1.88.富營養化潛勢(EP)采用NO3-當量來反映其環境影響潛力,其他富營養化影響因子轉化當量值分別為:NO- 1.35、NH3-3.64、N2O-2.07和COD-0.23.標準化是指將無法同類比較的指標通過標準統一定量后完成比較.基于特征化?標準化得到不同環境影響類型結果,經歸一化處理得到生命周期體系中總環境影響的組成.本文中標準化基準和權重因子依據中國科學院生態環境研究中心建立的定量研究,適合中國城市餐廚垃圾處理系統生命周期評價.一般地,全球增溫潛勢、酸化潛勢和富營養化潛勢的歸一化基準,分別選取8700,36和62kg當量/(人?a)[15].由于本文功能單位選擇每噸餐廚垃圾,將以人均當量衡量的歸一化基準轉化為以噸餐廚垃圾計的歸一基準系數.根據文獻調研,餐廚垃圾產生率選取0.1kg/(人×a).考慮人均餐廚垃圾產生量,全球增溫潛勢、酸化潛勢和富營養化潛勢的歸一基準系數(基于噸餐廚垃圾計)轉化為238356.16,986.30和1698.63kg/t餐廚,權重因子分別為0.82、0.73、0.74.基于餐廚垃圾處理技術單元清單,環境影響評價首先轉化每種環境影響潛力,明確歸一基準系數(基于噸餐廚垃圾計)和權重因子,計算GWP(以100a計)、酸化潛勢和富營養化潛勢作為本系統的影響評價指標.

表1 餐廚垃圾處理技術單元核算因子數據清單

注:a數據來源于工藝數據調查、取樣分析、生產測定.

1.2 理論碳中和計算模型

循環回用餐廚垃圾中資源和能量是助力處理廠實現“碳中和”運行的重要途徑[23].基于物料、能量關系構建有機物含能利用和處理耗能計算模型可評價餐廚處理工藝“碳排放,碳中和”的程度.構建碳中和模型中理論碳排放總量包含體系內輸入能量(電能、熱能等),設備耗能和產物碳排等,理論碳減排包含碳捕捉和產品(粗油?天然氣)回用等,基于此,工藝總碳排理論為上述計算差額.基于簡化的餐廚處理工藝流程(圖2),計算模型將物料參數和能量參數進行耦合,需設定模型變量和明確其他所需運行參數.據統計[24-25],2019年度中國發電碳排放量為0.7～ 0.8kgCO2/(kW?h),本研究中選取上限閾值.另外, 0.2kgCH4完全燃燒產生1kW?h電能,相當于1kgCH4完全燃燒產電減排4kgCO2,相同電能產生條件下CH4與CO2轉化系數為4.據調研,能量與碳排的轉化系數計算為90.88,相當于1GJ碳排量為90.88kgCO2.

以下為各技術單元的碳排計算方式,分離壓榨技術單元中忽略餐廚垃圾產氣等反應過程,主要壓榨以壓縮做功耗電方式產生碳排,其計算如下[26-27]:

1=1×α×β×eu××0.8/(ekw×1×1×)(1)

式中:1為單位時間分離壓榨技術單元壓縮做功耗電碳排量,kgCO2;1為分離壓榨技術單元需處理量,kg;α,β,u,k為壓榨過程中的技術系數,分別與放熱系數,壓榨液溫度及含水量,壓榨液粘度等相關參數,分別取值為25.2,0.00030,5.5和0.022[28];e取值2.72;為分離壓榨組數;為物料含水量,選取90%;為壓縮距離,m;1為分離壓榨設備的單位時間處理質量,kg/h;1為分離壓榨設備的電機效率,取值70%;0.8為上文選取的電耗與碳排量的轉化系數.

圖2 餐廚垃圾處理流程基準模型能量平衡與碳排路徑

填埋技術單元的碳排主要為處理過程中產生的CO2,減排形式為收集的甲烷燃燒發電,參考填埋過程碳排已有計算方法[29],其計算如下:

2=2×DOC×DOCF×(1-MCF×)×(44/12) (2)

2=2×DOC×DOCF×MCF×××(16/12)×4 (3)

式中:2為單位時間填埋處理碳排量,kgCO2;2為填埋處理單位時間物質流輸入質量,kg;DOC為可降解有機碳比例,IPCC推薦東亞國家缺省值為10%; DOCF為實際有機碳可降解比例,IPCC推薦值50%; MCF為甲烷氧化因子,厭氧填埋場為100%;為填埋氣中CH4體積比例,IPCC推薦值為50%;(44/12)為CO2/C分子量比率;2為單位填埋處理甲烷收集后燃燒轉化為CO2減排量,kgCO2;為填埋場甲烷收集效率,一般可收集30%～80%,選用80%的集氣效率[30],并甲烷全部燃燒;(16/12)為CH4/C分子量比率.

濕熱蒸煮分離技術單元的碳排形式主要為電耗以提高溫度進行分離,其計算如下:

3=××3(1-0)×10-9×0.8/(3.6) (4)

式中:3為單位時間濕熱蒸煮分離處理碳排量, kgCO2;3為濕熱蒸煮分離輸入的物質流質量,kg;為餐廚垃圾漿液比熱容,取4200J/(kg?℃)[16];為餐廚漿液密度,取1020kg/m3[16];為轉化系數,反映設備散熱、熱交換效率和設備效率,取值80%[16];1和0分別表示濕熱蒸煮的目標溫度和輸入溫度,℃.

粗油提煉技術單元的減排形式主要為油脂回收及其能量回用.粗油提煉是利用升溫及降溫分層過程分離水油,由于利用濕熱蒸煮分離的余溫后直接靜置,其電耗較少,其計算如下:

4=3×4××93.3×4(5)

式中:4為單位時間提煉粗油的能量回用減排量, kgCO2;4為濕熱蒸煮后漿液輸入粗油提純的物質流比例,%;4為蒸煮分離后漿液產油回收效率,根據實際經驗值取值4%;為提純粗油的單位能量密度,取值1GJ/kg.根據IPCC[31]排放因子清單,選用液體生物燃油排放上限,取值93.3kg/GJ.

在厭氧消化技術單元碳排形式包含電耗升溫以促進消化過程和反應所產二氧化碳排放,減排形式為沼氣能源回用,其計算如下:

5=××5×(5-4)×10-9×0.8/(3.6×) (6)

5-emission=5×DOCF-5×(1-5)×(44/12) (7)

5=5×DOCF-5×5×5××(16/12)×4 (8)

式中:5為單位時間厭氧消化電耗升溫碳排量, kgCO2;5為厭氧消耗單元輸入的物質流質量,kg;η同上取值80%;5和4分別表示濕熱蒸煮的目標溫度和輸入溫度,℃;0.8為電耗與碳排量的轉化系數.5-emission為單位時間厭氧消化過程產生釋放CO2, kgCO2;DOCF-5為實際有機碳可降解比例,取值50%[29];5為厭氧消化所產沼氣中CH4體積比例,取值為55%[32];(44/12)為CO2/C分子量比率;5為單位厭氧消化產沼氣中甲烷燃燒能量回用減排碳當量,kgCO2;5為厭氧消化產沼氣用于能源回用的物質流比例,%;為厭氧消化所產沼氣燃燒效率,取值100%,并甲烷全部燃燒;(16/12)為CH4/C分子量比率;4為相同電能產生條件下CH4與CO2轉化系數.

在沼氣提純技術單元,碳排形式主要考慮定溫壓縮做功以增壓沼氣的電耗[33].沼氣中組分經化學吸附?過膜等方式將沼氣提純變為生物天然氣等高值產品[32],這部分生物天然氣可作為產品售出,削減工藝碳排并增加收益,其計算如下:

6=5×(1-5)×R×(5+273.15)×ln(2/1)×90.88×10-6/6(9)

6=5×(1-5)×6×E×66 (10)

式中:6為單位時間沼氣壓縮的電耗碳排量,kgCO2;為摩爾氣體常數,取值8.31J/(mol?K);1,2分別為壓氣機壓縮初始壓強與加壓后壓強,kPa; 90.88為耗電碳排系數;6為轉化系數,反映設備做功效率,取值20%[33];6為沼氣提純后產品生物天然氣的碳減排當量,kgCO2;6為沼氣提純制生物天然氣的轉化效率,取值60%[34];E為生物天然氣的能量密度,取值0.05GJ/kg.根據IPCC[31]排放因子清單,選用其他生物氣體燃燒排放上限,取值66.0kg/GJ.

根據上述計算,餐廚垃圾處理工藝理論總碳排量(c,kgCO2)根據理論CO2排放量(t,kg)和理論削減量(r,kg)計算,可分別表示如下:

t=1+2+3+5+5-emission+6(11)

r=2+4+5+6(12)

c=t-r (13)

2 結果與討論

2.1 餐廚處理生命周期環境影響評價及解釋

續表2

續表2

依據清單分析,餐廚垃圾處理工藝的環境影響潛力選取全球變暖、酸化和富營養化環境影響類型進行評價.全球變暖、酸化、富營養化的參照物分別選擇CO2、SO2、NO3-.各環境影響類型經影響因子特征化,標準化和賦權后得到其環境影響潛力.各技術單元的環境影響潛力加和得到其總環境影響潛力.餐廚垃圾處理工藝各技術單元的環境影響評價見表2.

圖3 餐廚垃圾處理技術單元總環境影響潛力

在生命周期評價計算范圍內,造成全球升溫潛勢環境影響潛力較大的技術單元分別為沼氣提純、沼肥加工和分選壓榨,原因在于其技術流程復雜、有效效率較低及溫室氣體泄露等原因.沼肥加工、沼氣提純和分離壓榨的酸化潛勢環境影響分別0.86,0.34和1.05×10-2kgSO2/t餐廚.富營養化潛勢的影響主要集中在沼肥加工技術單元(0.34kgNO3-/t餐廚).餐廚垃圾處理各技術單元的總環境影響潛力如圖3.經特征化、標準化和賦權后計算總環境影響較大的技術環節為沼肥加工和沼氣提純技術單元,分別影響力為1.13和1.69.其中,填埋、粗油提煉和厭氧消化技術單元的總體環境影響因資源回收和能量回用等資源化利用有所緩解.因此,基于生命周期評價分析如何高效低耗能實現沼氣的處理利用和簡便清潔實現沼肥資源回收是解決餐廚垃圾處理環境影響的關鍵問題.

2.2 案例理論“碳中和”潛力與實際能耗評估

基于實際餐廚處理工藝,餐廚處理示范項目已形成了比較完備的餐廚垃圾燃氣化工藝技術路線,且已應用于中國山東省某餐廚垃圾處理廠.于2017年4月運行監測至今.簡化后處理流程及計算模型相關實測運行數據分別如圖4和見表3.基于此實例餐廚垃圾處理廠的運行數據,理論碳排放、實測能耗和實測碳排放分析結果見表4.

圖4 實例餐廚處理流程及實測指標

表3 某餐廚垃圾處理廠“碳中和”潛力計算的相關實際運行數據

核算主要難點在于處理廠全流程排放檢測指標不夠完善,如缺少二氧化碳排放檢測和填埋相關運行數據,但整體碳排貢獻性質在理論預測和實際檢測方面保持一致.由表4可知,該餐廚垃圾處理工藝中碳排放主要考慮升溫供能、壓縮做功等電耗碳排轉化及反應產溫室氣體釋放,如厭氧消化技術單元(613.65kgCO2)和沼氣提純單元(279.65kgCO2),約占碳排量的66.9%和30.5%.根據碳中和模型計算結果,厭氧消化技術單元采用余熱保溫、降低反應溫度、增加CO2捕集等方式可以削減其碳排程度.沼氣提純包含脫碳、脫硫等復雜過程,如何提高提純機組能效并簡化處理流程將會對降低其碳排具有重要作用.其中,填埋(-21.12kgCO2)、粗油提煉(-145.92kgCO2)和沼氣提純技術單元(-783.55kgCO2)等負碳技術單元分別貢獻0.2%,12.2%和43.1%的理論碳削減能力,主要削減形式為產品能量和資源回用.理論計算總碳排放呈現負碳,與實測總碳排放能力相差較小.理論計算和實際測量的巨大碳排差距主要在于氣體釋放未追蹤、實際處理效率低、氣體泄漏高和氣體捕集效率低等問題.實際厭氧消化單元CO2的排放未有監控數據,導致實際碳排考慮無法計算全面,碳排放量偏低.如甲烷回收利用能源遠遠高于實測在于實際厭氧甲烷泄露情況較嚴重且運行穩定度會導致甲烷含量波動,能量回收均值降低等.另外,如濕熱蒸煮設備熱機效率低、壓氣機做功熱量耗散和氣體捕捉利用效率低等都決定了實際數值遠遠高于理想計算.通過衡算可知,無論理論還是實測衡算都反映該技術工藝具備“碳中和”甚至“負碳”貢獻潛力,進一步提高處理穩定性、完善處理監控環節、提高單元處理效率和優化設備構型效率等策略,可使得理論計算更好的貼近實際工況,以提供更全面的決策依據,以實現更高的碳中和目標及更好的綜合效益.

2.3 案例綜合效益分析

該餐廚垃圾處理示范案例總投資約為2434萬元,其中濕熱蒸煮設備、離心機等榨油設備投入480萬元;厭氧消化沼氣系統建設投資900萬;46輛餐廚垃圾收運車1054萬元.另外,人工費用、動力費用、用水費用、維修費用、折舊費用等納入投資計算,如處理規模為216t/d條件時,工程運營費用為150萬元/a.工程通過餐廚垃圾資源化處理產生的沼氣、廢油脂、地溝油制生物柴油等生物基產品售出及政府補貼來獲得投資回報.沼氣精制加工為生物燃氣售價為2.95元/m3;餐廚垃圾轉化的廢油脂及生物柴油的價格變化較大,一般每噸價格分別約為3800元和5000元;每噸餐廚垃圾處理費獲取政府補貼約為120元.另外,某餐廚處理項目通過開展收集周邊填埋氣與餐廚項目沼氣共同處理發電項目,按照每度電售價0.549元.每年收益達2077萬元.

該示范案例每年可處理餐廚垃圾約22萬t,每年沼氣產量約1640萬Nm3(CH4純度96%以上),每年油脂回收制備生物柴油2萬t,可協同實現溫室減排潛力20萬tCO2.該案例形成了成熟的餐廚垃圾收運-預處理-厭氧消化-產沼氣及生物柴油的無害化、資源化運營模式.運用沼液沼渣作為液肥和肥料還田回用,帶動區域餐廚垃圾無害化、資源化處理,厭氧產沼氣進行余熱和能量回用,就地沼氣資源銷售利用為生物質燃氣規模化、產業化發展提供思路.該高效清潔資源化餐廚垃圾處理工藝對餐廚垃圾管理處置、食品衛生安全和城市環境衛生質量等改善提供了解決思路,具備社會經濟效益和環境效益.

該餐廚處理工藝實現了餐廚廢棄物的無害化、減量化和資源化處理,對實現資源有效利用具有重要意義.該沼氣工程項目完全符合國家新能源產業政策,符合國家環保減排政策.項目建成將有效推動區域化以餐廚垃圾為核心的多物料聯合厭氧處理處置行業的發展,以及沼氣制備生物質燃氣規模化和產業化發展,同時,餐廚垃圾厭氧處理的市場前景廣闊,經濟效益良好,必將成為新的稅收增長點,為國家財政稅收的增長做出貢獻.項目建成可吸收剩余勞動力,緩解當地就業壓力,產生良好的社會效益.

表4 某餐廚垃圾處理廠碳排放和能耗計算對比

注:“-”表示數據為無;“*”表示檢測數據缺失.

3 結論與建議

3.1 結論

3.1.1 基于生命周期評價分析,餐廚垃圾資源化處理工藝中沼肥和沼氣加工利用途徑對環境影響潛力影響較大.粗油提煉、填埋余熱利用和厭氧消化沼氣回用等資源化利用途徑能夠有效緩解工藝的環境影響.

3.1.2 基于構建的理論碳中和計算模型,應用的餐廚垃圾厭氧資源化處理案例在理論和實際“碳中和”潛力衡算中呈現“負碳”貢獻,其中產品如粗油?沼氣等對“碳中和”潛力評價影響較大,實現碳基資源化轉型助力“碳中和”具有戰略發展意義.

3.1.3 基于經濟效益和社會效益分析,該餐廚垃圾穩定無害化處理路線同步獲得生物柴油?生物天然氣等生物質基產品,提供清潔能源,增收企業效益,助力減污降碳.

3.2 建議

3.2.1 實現厭氧處理產品生產加工向清潔、高效、低能耗轉型.簡化優化沼肥和沼氣提純加工處理流程是實現環境友好型餐廚垃圾資源化處理工藝的重點.

3.2.2 優化技術單元的穩定性運營,完善參數智能化監控.實際處理過程中原料性質波動?氣體排放全流程監控不完善?設備處理效率低,額外能量消耗大等問題,導致理論計算與實際工況的數值有較大的差距.提升技術效能和優化管理運行能夠幫助理論擬合接近實際工況,以提供更全面的決策依據.

3.2.3 規范餐廚垃圾厭氧處理標準,完善相應政策激勵制度.從企業運行和政府管理角度分別考慮,一方面明確餐廚垃圾處理行業“減污降碳”的貢獻程度,另一方面完善對達標企業的獎勵激勵政策,實現餐廚垃圾處理行業的綜合效益提升,形成“雙贏”局面,為“雙碳”目標共同助力.

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Environmental impact and carbon neutral benefit of food waste anaerobic treatment case evaluation.

SHI Chuan, LI Kun, BIAN Xiao, WANG Kai-jun*

(State Key Joint Laboratory of Environment Simulation and Pollution Control, School of Environment, Tsinghua University, Beijing 100084, China)., 2023,43(1)：436～445

In order to comprehensively assess the impact and benefit of food waste treatment, life cycle environmental impact assessment of food waste treatment process was conducted, especially technical units. Carbon neutral calculation model was established to predict and verify the actual carbon emission and energy consumption. The practical case was evaluated by integrated consideration of “environment-economic-social” benefit. The results showed that the biomass fertiliser processing and biogas purification units caused 39% and 59% of the total environmental impact respectively. In addition, the carbon emission from crude oil refining and biogas purification were significantly reduced in the form of bio-based product recovery, accounting for 9.7% and 54.7% of the theoretical carbon reduction, respectively. The food waste treatment plant needs to reduce the discrepancy between theoretical and actual carbon emission by increasing the stability of the system, improving the gas monitoring system, increasing the technical treatment efficiency and optimising the additional energy consumption of the equipment. The overall assessment showed that analysed model of food waste treatment has potential to be "carbon-negative" and bright future prospects for technology promotion.

food waste；anaerobic treatment；environmental impact；carbon neutral；case analysis

X705

A

1000-6923(2023)01-0436-10

石 川(1995-),女,山東巨野人,清華大學環境學院博士研究生,主要從事有機固廢資源化處理.發表論文5篇.

2022-06-17

國家重點研發項目(2020YFC1908604)

* 責任作者, 教授, wkj@tsinghua.edu.cn