南昌市生活垃圾处理碳排放研究

殷 茵，李爱民

(1.江西省生态环境科学研究与规划院，330077，南昌；2.江西省政府投资项目评审中心，330046，南昌)

0 引言

目前，全球变暖是世界所面临的重大环境问题，大气中的温室气体是导致全球变暖的重要原因。而根据世界资源研究所 2016 年统计显示，废物处置排放量占全球温室气体排放的3.2%[1]。中国已成为世界上最大的城市生活垃圾产生国家，中国的城市生活垃圾产生量约占全球的13%[2]。因此产生温室气体的重要来源之一的[3]城市生活垃圾的处置，近年受到越来越多的关注。龙吉生等的研究表明2020年全国城市生活垃圾的焚烧和填埋处理共减少518 万t的CO2[4]。李颖利用质量平衡法和北京市生活垃圾焚烧企业温室气体排放核算方法计算出“十三五”期间北京市的生活垃圾处理净碳排放量为429.500 万t/a[5]。2021年10月在国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》中提出了推动生活垃圾减量化资源化，发挥减少资源消耗和降碳协同作用的任务要求[6]。本研究以南昌市生活垃圾处理量为研究对象，确定南昌市垃圾处理碳排放的现状及发展趋势，为相关部门实现碳中和提供参考。

1 研究区域概况

目前，南昌市生活垃圾处理设施有3座，其中生活垃圾填埋场1座(南昌麦园垃圾填埋场)、生活垃圾焚烧厂2座(南昌麦园生活垃圾焚烧厂、南昌泉岭生活垃圾焚烧发电厂)。南昌市唯一的1座生活垃圾卫生填埋场麦园垃圾填埋场建于1997年，设计使用年限是 31.5 a，填埋能力为3 500 t/a[8]。随着南昌市区和周边县城及乡镇社会发展，以及人民生活水平的日益提高，居民生活垃圾的产量不断增加，以致麦园垃圾处理厂垃圾处理规模已超设计限额。且因传统填埋作业带来的异味扰民等问题，一直是南昌市环保整治重点，直到2021年6月才填埋库区封场。泉岭生活垃圾焚烧发电厂设计处理能力1 200 t/a，2022年3月完成改造后全年新增处理入厂垃圾47 万t，极大缓解南昌市生活垃圾处理压力。麦园生活垃圾焚烧厂设计日焚烧处理能力为2 400 t/a，于2020年3月全面投产运行。

南昌市2015—2021年生活垃圾收运及处置情况如图1所示。

图1 南昌市生活垃圾收运处置量

从图1可知，2015—2019年生活垃圾的收运量一直在稳步提升。2020年和2021年南昌市的生活垃圾产生量增量有增速下降，分析原因是在2019年年底新冠疫情爆发，影响了人民的生产生活，同时《南昌市生活垃圾分类管理条例》在2020年施行，在一定程度上减缓了生活垃圾处理的增速。2015—2019年的生活垃圾处置以运至麦园垃圾填埋场为主，泉岭生活垃圾焚烧发电厂处理部分生活垃圾。至2020年卫生填埋比例明显下降，而焚烧处理的比例明显增加。填埋量下降58.5%，焚烧量增加77 万 t，垃圾焚烧处理率达69%。主要原因是随着科技的发展，具有耗时短、占地面积小、运营过程中更绿色安全和余热可回收等优点的焚烧处理受到广泛认可[9]。2020年3月南昌固废处理循环经济产业园生活垃圾焚烧发电项目全面投产运行，将南昌市生活垃圾焚烧处理规模提升至3 600 t/a。2021年南昌市生活垃圾焚烧量不断增多，原生垃圾填埋量逐渐趋零，其中焚烧量包括大南昌都市圈转移协同处置43 万 t的生活垃圾共计178.87 万 t，焚烧比例达96.4%。

2 研究方法

根据南昌市《固体废物污染环境防治信息公告数据(2015—2021)》采用中国产品全生命周期温室气体排放系数集(2022)中的相关系数，构建模型估算了南昌市城市生活垃圾碳排放量，见公式(1)。

D=Q1D1+Q2D2

(1)

式中：D为该年生活垃圾处置环节碳排放总量(t)；Q1为该年卫生填埋量(t)；Q2为该年生活垃圾焚烧发电处置量(t)；D1为卫生填埋处置排放系数(612.64 kgco2-eq/t) )(每吨生活垃圾填埋产生612.64 kg的CO2排放)[7-8]；D2为焚烧发电处理排放系数(-124.3 kgco2-eq/t))。

3 研究结果

卫生填埋法采用下层防渗，垃圾分层填埋，上层压实后覆土，使垃圾在厌氧条件下发酵，实现无害化处理[9]。填埋排放的CH4量占人类活动排放总量的12%[10]，是全球第三大CH4排放源[11]并且甲烷的全球变暖潜势是二氧化碳的29.8倍。垃圾焚烧过程排放的温室气体(GHGs)包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)，其中CO2的排放比CH4和N2O的排放更显著[12]。

2030年生活垃圾处理量数值根据已发布的《南昌市生活垃圾焚烧发电规划(2018—2030 年)》确定，到2030年南昌市的垃圾分类收集体系已健全，生活垃圾回收利用率达到35%以上，垃圾处理量预计减少至3 938 t/a。焚烧量按照南昌市的规划实现了填埋量趋零。南昌市生活垃圾处理碳排放总量如表1和图2所示。

表1 南昌市生活垃圾碳排放量

图2 南昌市生活垃圾碳排放总量变化

从表1和图2可知，2015―2019年生活垃圾处理排放总量总体而言一直呈上升趋势，碳排放总量的变化受生活垃圾处理量的影响最大，其变化趋势与南昌市生活垃圾处理量的变化趋势基本一致。2020年、2021年年生活垃圾处理碳排量分别下降55.54 万t、36.08 万t。其变化趋势并没有随着生活垃圾的处理量增加而增加，其变化的主要原因是南昌市发展生活垃圾焚烧发电项目，实现了生活垃圾处理的碳减排。2030年垃圾处理总量有所下降，碳排放的变化趋势与处理量的变化趋势保持一致。平均每吨焚烧的生活垃圾碳排放量净碳排放量为-123.45 kg。与陈纪宏等[13]用生命周期评价算出的混合垃圾焚烧净碳排放量为-130.12 kg/t以及Yili Liu等[14]用生命周期分析计算出的生活垃圾焚烧产生的温室气体净排放量为-124.3 kg/t的研究结果基本一致。

4 结论与讨论

2015—2021年，南昌市的垃圾处理量一直呈上升的趋势，垃圾处理无害化处理程度达到100%，无害化处理方式也从原来的以填埋处理为主，转变为焚烧处理取代填埋，实现原生垃圾填埋量逐渐趋零。南昌市作为全国46个生活垃圾分类试点城市之一。2030年的垃圾处理量减少为3 938 t/a。远期随着南昌市向打造千万人口大都市迈进，生活垃圾处理量仍然会随着人口增加不断增长。

南昌市的生活垃圾无害化处理程度在研究期内都达到100%。垃圾处理方式占比有巨大变化，垃圾填埋从原来的78.2%减少至3.6%，满足生活垃圾资源化的焚烧处理总量不断增加。

2019年之前南昌市生活垃圾碳排放总量与垃圾处理量的变化趋势一致，2020年随着无害化处理的方式改变而改变。碳排放总量减少55.54 万t。

生活垃圾处理低碳化的实现离不开政策的支持和技术的创新。现阶段南昌市的生活垃圾的分类管理体系还不够健全，需要进一步完善相关标准规范，加大管治力度，提升生活垃圾分类投放效果，合理布局生活垃圾收集容器，推进收集能力与收集范围垃圾产生量相匹配。并鼓励市民在源头做好垃圾减量和分类。同时需强化科技支撑，努力研发新型的垃圾处理技术，鼓励分拣中心使用智能化分拣设备，加强生物质的物质和能量利用。