淺談危險廢物處置行業(yè)的碳排放現(xiàn)狀

盧 青 賈 英 李 娜 王佩琦 顧佳媛 沈倩*

1 上海市固體廢物處置有限公司（上海 200120）

2 上海市化工環(huán)境保護監(jiān)測站（上海 200050）

“十四五”時期是實現(xiàn)“雙碳”目標的關(guān)鍵期和窗口期，其中“無廢城市”的建設(shè)與碳減排高度關(guān)聯(lián)且具有協(xié)同性。2021年，生態(tài)環(huán)境部等18 部門聯(lián)合印發(fā)《“十四五”時期“無廢城市”建設(shè)工作方案》，標志著固體廢物的污染防治工作邁入新的里程。這對于固體廢物治理行業(yè)來說是一個巨大的挑戰(zhàn)，加之“雙碳”背景，綠色低碳發(fā)展已然是必選路徑。

危險廢物處置行業(yè)（以下簡稱“危廢處置行業(yè)”）在固體廢物治理行業(yè)中占據(jù)重要位置，由于行業(yè)特性，危廢處置行業(yè)在減污降碳過程中存在一定的困難。隨著全國碳排放管理的進一步深入、政策的進一步完善，碳排放管理將對危廢處置行業(yè)帶來更大的挑戰(zhàn)[1-2]。本研究從危廢的產(chǎn)生情況、處置現(xiàn)狀、行業(yè)的碳排放現(xiàn)狀入手，對危廢處置過程中的碳排放環(huán)節(jié)進行分析，從而挖掘危廢處置行業(yè)的降碳潛力，為危廢處置企業(yè)的綠色低碳發(fā)展提供一定的基礎(chǔ)。

1 危險廢物的產(chǎn)生與處置情況

1.1 危險廢物的產(chǎn)生

隨著城市化發(fā)展和工業(yè)進步，我國危廢產(chǎn)生量持續(xù)增長。根據(jù)《中國統(tǒng)計年鑒》[3]數(shù)據(jù)匯總，我國近十年危險廢物產(chǎn)生量呈顯著增長趨勢（見圖1）。2011年，我國危險廢物產(chǎn)生量為3 431.22 萬t；2017年，危險廢物產(chǎn)生量為6 936.89 萬t；2021年，危險廢物產(chǎn)生量達到8 653.61 萬t，較2017年增長24.7%，較2011年增長152%。

圖1 我國近十年危廢產(chǎn)生量的變化趨勢

生態(tài)環(huán)境部2020年發(fā)布的《全國大、中城市固 體廢物污染環(huán)境防治年報》顯示：2019年，196 個大、中城市工業(yè)危險廢物產(chǎn)生量達4 498.90 萬t，其中產(chǎn)生量最大的城市為山東省煙臺市（294.3 萬t）；醫(yī)療廢物產(chǎn)生量達84.3 萬t，其中產(chǎn)生量最大的城市為上海市（5.57 萬t）。工業(yè)危險廢物受“雙碳”目標影響正在放緩增長速率，而隨著人民生活水平的提高，醫(yī)療機構(gòu)的增加，加上新冠病毒肺炎疫情的影響，醫(yī)療廢物的產(chǎn)生量仍有快速增長的趨勢。

1.2 危險廢物的處置

如圖2 所示，我國危險廢物的來源主要包括社會端、醫(yī)院端和工業(yè)端，危險廢物處置方法主要為資源化和無害化。據(jù)統(tǒng)計[4]，我國危險廢物（包括工業(yè)危險廢物和醫(yī)療廢物）的資源化利用量約占46.5%，無害化處置量約占39.4%，貯存量占14.1%。

圖2 我國危險廢物的來源、處置及去向

危險廢物的無害化技術(shù)主要包括填埋、焚燒、熱解處置和等離子體處置等[5]。填埋法可處理的危廢范圍較廣，是危廢處置較為常見的方法之一，但填埋法對土壤和地下水存在二次污染風(fēng)險，因此填埋場地的選擇需符合嚴格的標準，要有完善的防滲設(shè)施[6-8]。焚燒法是危廢處置的主流技術(shù)之一，適用于絕大部分的危險廢物，尤其對高熱值的有機危廢具有突出效果，但焚燒過程會產(chǎn)生二次污染[9-10]。熱解處置技術(shù)和等離子體技術(shù)是近些年新興的危廢處置技術(shù)。熱解處置技術(shù)是在無氧或缺氧條件下加熱有機物使其分解，熱解產(chǎn)物可回收利用，對環(huán)境污染輕，但目前技術(shù)成熟度還不高、適用范圍有限[8,10]。等離子體技術(shù)適用于所有的危險廢物，可將有機物完全氣化為CO 和H2，同時無機物可變成無害玻璃化熔渣，但能耗和運行成本高，目前還沒有大規(guī)模使用[11-13]。

結(jié)合我國現(xiàn)有的無害化技術(shù)，焚燒法是危廢處置行業(yè)主要的碳排放來源。焚燒法涉及碳排放的主要來源包括燃料燃燒、電力熱力消耗和過程排放，溫室氣體主要為二氧化碳（CO2）。

2 危廢處置行業(yè)的碳排放現(xiàn)狀

氣候變化專門委員會（IPCC）及國家信息通報顯示，廢棄物排放包含固體廢棄物處理、固體廢棄物的生物處理、廢棄物焚化和露天燃燒、廢水處理與排放等。據(jù)統(tǒng)計，2018年全球廢物處理產(chǎn)生溫室氣體約21.38 億t 二氧化碳當量，占總排放量的3.2%[15]。根據(jù)我國溫室氣體排放清單數(shù)據(jù)[16]，2014年我國廢棄物處理產(chǎn)生的溫室氣體排放量占總排放量的1.6%（見圖3），其中固廢處理排放達1.04 億t 二氧化碳當量，占廢棄物處理領(lǐng)域總排放量的53.2%。

圖3 2014年我中國溫室氣體排放領(lǐng)域構(gòu)成

固體廢物處置排放的溫室氣體主要包括CO2，甲烷（CH4）和氧化亞氮（N2O），甲烷的產(chǎn)生主要源于廚余垃圾的填埋。針對我國目前的危廢處置技術(shù)，其碳排放源主要為焚燒處置和填埋，但由于危險廢物含有機質(zhì)較少，填埋產(chǎn)生的溫室氣體（CH4，CO2）可忽略不計。焚燒處置過程產(chǎn)生的溫室氣體主要包括CO2，N2O 等，其中CO2占比最大，主要來自于燃料燃燒、電力熱力消耗和過程排放；N2O 僅占一小部分，主要來自于末端治理廢水處理裝置。

3 危廢處置行業(yè)的碳排放分析

危險廢物的處置流程基本相同，篩選后將可資源化利用的部分經(jīng)預(yù)處理送至資源化生產(chǎn)線回收利用，而不可再利用的部分將作焚燒或填埋處置，期間會產(chǎn)生廢水、廢氣及廢渣，焚燒產(chǎn)生的大量熱將作余熱回收綜合利用。

根據(jù)《溫室氣體核算體系》，將碳排放分為范圍一、范圍二和范圍三（具體如圖4 所示），在碳排放分析中要注意運輸產(chǎn)生的碳排放。根據(jù)企業(yè)特點，碳排放源具體可以分為危廢運輸環(huán)節(jié)產(chǎn)生的化石CO2直接排放，危廢處置過程產(chǎn)生的溫室氣體直接排放，危廢處理設(shè)施和人員辦公電耗產(chǎn)生的CO2間接排放，以及員工通勤產(chǎn)生的CO2間接排放。危廢處置行業(yè)的碳排放量在整個大的市場環(huán)境下占比較小，但是其中包含的資源化等項目能為企業(yè)在國家核證自愿減排量（CCER）中起到重要作用，因此在核算碳排放過程中抵消量的核算占有重要位置。

圖4 危廢處置行業(yè)全過程碳排放源識別

危廢處置的過程排放是主要的碳排放源，但過程排放涉及較多，因此不同危廢處置企業(yè)的碳排放有所不同。本研究以上海某危廢處置企業(yè)為例，根據(jù)其生產(chǎn)工藝走向，對全廠的碳排放進行分析，特征如下：

（1）危廢焚燒產(chǎn)生的溫室氣體排放：焚燒工藝過程中含碳廢料氧化燃燒后隨煙氣排出的CO2。

（2）生產(chǎn)系統(tǒng)中輔助燃料的溫室氣體排放：焚燒爐、余熱利用鍋爐等固定源使用的柴油、天然氣燃燒排放的CO2。

（3）移動源的溫室氣體排放：自有運輸車、廠內(nèi)叉車、挖機、自有班車和公務(wù)車等移動源使用的柴油、汽油燃燒排放的CO2；運輸過程和存儲過程中會使用到制冷劑，需考慮氫氟碳化物（HFCs）的排放。

（4）制程排放：廢氣處理過程中使用的藥劑小蘇打和尿素與水反應(yīng)排放的CO2。

（5）危廢填埋產(chǎn)生的溫室氣體排放：由于該企業(yè)處置的物料以無機物為主，不含生物質(zhì)，無厭氧儲存過程，因此不涉及填埋過程CH4和N2O 排放。

（6）能源間接排放：為全廠外購電力消耗排放，包括焚燒線、填埋區(qū)、公輔工程、生活辦公等，其中焚燒線為重點用電單元。

（7）其他排放：食堂液化石油氣、浴室天然氣等辦公生活中燃燒排放的CO2。

（8）抵消量：該企業(yè)主要的資源化項目為醫(yī)塑回收線、廢油回收、廢硫酸再利用等。

統(tǒng)計該典型危廢處置企業(yè)的碳排放特征，其各環(huán)節(jié)碳排放情況見圖5。該危廢企業(yè)的碳排放關(guān)鍵環(huán)節(jié)為過程排放（主要為焚燒工藝過程排放），占總排放量的70%以上。值得關(guān)注的是，在化石燃料燃燒中，移動源產(chǎn)生的碳排放占據(jù)大部分，可作為后續(xù)重點的減排環(huán)節(jié)。

圖5 某危廢處置企業(yè)各環(huán)節(jié)碳排放情況與化石燃料燃燒碳排放情況

4 危廢處置行業(yè)的減碳潛力

危廢處置行業(yè)的碳排放量雖然占比不高，但在溫室氣體減排過程中發(fā)揮著重要作用，尤其在“雙碳”目標下，危廢處置行業(yè)如何做到節(jié)能減排和低碳運行是需要深思的一個問題。

加強危險廢物的源頭管控，通過源頭減量對危險廢物處置行業(yè)碳減排有重要意義。姜玲玲等[17]通過模型推算出，當工業(yè)危險廢物源頭減量30%時，其碳減排效益較基準大幅度增加，約達31.7 億t。

減量化措施對碳減排有很好的效益，但對于危廢處置行業(yè)本身來說，加強自身的低碳運行更為重要。對于新建項目，廠區(qū)的合理規(guī)劃與設(shè)計是危廢處置企業(yè)節(jié)能降碳的把控起點。陳賢成等[18]提出，合理的車間布局能有效提高能源利用率，減少碳排放，如將破碎設(shè)施布置于焚燒車間內(nèi)可減少轉(zhuǎn)運消耗，高壓配電房就近匹配焚燒車間可減少電力輸送產(chǎn)生的損耗。對于老舊項目，可以通過采取精細化的能源管理和工藝調(diào)控措施，及時優(yōu)化焚燒工況和更換老舊設(shè)備，精準節(jié)能降耗；同時，可對工廠進行智能化升級（提升生產(chǎn)效率和能源利用效率），采取低成本、低能耗、低煙氣量的先進工藝迭代。另外，可以建立完善的管理體系，定時定期開展節(jié)能減排潛力評估，實施節(jié)能技改項目，提高減碳水平。

根據(jù)危廢處置行業(yè)的碳排放分析，物流環(huán)節(jié)是其重要的碳排放源，也是重點的減排環(huán)節(jié)。企業(yè)可以通過開展“定時定點收集、車對車交接”的收運新模式，提升車輛裝載率，提高收運效能，確保低碳收運；運收車逐步由純電車替換，同時將電車充電樁使用綠電，逐步建成綠色物流體系，最終做到物流環(huán)節(jié)零碳排放。

資源化項目是危廢處置行業(yè)的特色環(huán)節(jié)，在碳減排中起到重要作用，對自身碳排放進行抵消的同時也可置于CCER 中進行碳交易。根據(jù)相關(guān)案例，上海某危廢處置企業(yè)對廢油漆桶進行無氧裂解的處置能力為3 300 t/a，可回收鐵片約3 200 t，相對于廢油漆桶直接焚燒，該資源化項目可負碳排放7 330 t/a；該企業(yè)醫(yī)塑回收處置約9 262 t/a，產(chǎn)品回收利用率約為77%，即回收后售賣的產(chǎn)品平均約7 110 t/a，比直接焚燒處理的方式減少了塑料或玻璃在上游生產(chǎn)過程中的碳排放，可負碳排放10 350 t/a。另外，廢有機溶劑回收、廢活性炭再生、工業(yè)廢酸回收利用等資源化項目相繼成熟，廢棄電子電器產(chǎn)品回收處理、新能源汽車廢舊電池回收處理、集成電路工業(yè)污泥處理等未來資源化的熱點技術(shù)正在開發(fā)，積極落實資源化項目必將為“雙碳”目標的實現(xiàn)作出重要貢獻。

5 結(jié)語

隨著我國危廢產(chǎn)生量的持續(xù)走高，危廢處理需求也持續(xù)增長，但是我國危廢處置行業(yè)仍存在很大的不足，加上“雙碳”目標，給危廢處置行業(yè)帶來巨大的挑戰(zhàn)，而低碳化運行是其在當前環(huán)境下的必經(jīng)之路。危廢處置行業(yè)需從碳排放現(xiàn)狀及歷史情況分析預(yù)測未來碳排放趨勢，并結(jié)合企業(yè)自身的特征，制定科學(xué)的碳減排目標和具體的行動路線，以進一步減污降碳、節(jié)能增效，持續(xù)助推碳達峰、碳中和目標的實現(xiàn)。