上海為泰環(huán)?？萍际聞?wù)所 徐 麗 練成燕 金豫佳 黃葉飛

1 概述

隨著城市化進(jìn)程的加快和居民生活水平的提高，城市生活垃圾的數(shù)量隨之增加。近幾年中國(guó)城市生活垃圾每年以 8%～10%的速度增長(zhǎng)，中國(guó)已成為世界上垃圾包袱最重的國(guó)家之一，城市生活垃圾的增長(zhǎng)已成為制約中國(guó)可持續(xù)發(fā)展的潛在因素。如何妥善管理城市生活垃圾，對(duì)于中國(guó)乃至全世界都具有重要的意義。

城市生活垃圾成分復(fù)雜、數(shù)量巨大，是環(huán)境的主要污染源之一。垃圾填埋降解產(chǎn)生的填埋氣是一種溫室氣體，每年約 3%～4%的人為溫室氣體排放是來自填埋氣體中的甲烷。目前最常見的生活垃圾處理方法有填埋和焚燒兩種。我國(guó)現(xiàn)有的垃圾處理設(shè)施中約80%是填埋。由于中國(guó)生活垃圾成分和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的特點(diǎn)，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，填埋仍將是我國(guó)城市生活垃圾的主要處置方式。近年來，垃圾焚燒技術(shù)因使垃圾處理達(dá)到無害化、減量化和資源化水平，引起了社會(huì)各界高度關(guān)注。焚燒發(fā)電技術(shù)已成為極具發(fā)展?jié)摿Φ男屡d產(chǎn)業(yè)，國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)已把城市生活垃圾焚燒發(fā)電確定為重點(diǎn)扶持的產(chǎn)業(yè)。

此外，生活垃圾經(jīng)適當(dāng)處理，不僅可從中回收廢舊物資，還可以轉(zhuǎn)化為能源，滿足人類社會(huì)生產(chǎn)生活的需要。例如，生活垃圾經(jīng)填埋產(chǎn)生甲烷氣體可回收發(fā)電；經(jīng)焚燒產(chǎn)生余熱，可發(fā)電或供熱；經(jīng)過好氧堆肥，生產(chǎn)肥料可施用于土壤；經(jīng)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣可回收發(fā)電。在《京都議定書》框架內(nèi)的清潔發(fā)展機(jī)制（CDM）激勵(lì)下，開發(fā)垃圾處理領(lǐng)域的CDM 項(xiàng)目不僅能實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排，參與國(guó)際碳減排交易，還能使我國(guó)生活垃圾處理設(shè)施建設(shè)獲得額外的資金或技術(shù)援助。

2 生活垃圾處理 CDM 項(xiàng)目及方法學(xué)探討

生活垃圾經(jīng)填埋產(chǎn)生甲烷氣體回收發(fā)電、垃圾焚燒發(fā)電或供熱、垃圾堆肥、厭氧發(fā)酵等均有申請(qǐng)CDM項(xiàng)目的可能性，甚至垃圾分類收集、分選系統(tǒng)的建立也具有 CDM潛力。根據(jù)UNFCCC的統(tǒng)計(jì)，截至 2010年5月25日，在聯(lián)合國(guó)執(zhí)行理事會(huì)（EB）注冊(cè)的CDM項(xiàng)目共有2213個(gè)，其中垃圾處理項(xiàng)目469個(gè)，約占總數(shù)的17%。我國(guó)注冊(cè)的填埋氣發(fā)電項(xiàng)目共有24個(gè)，其中6個(gè)已成功獲得EB簽發(fā)的經(jīng)核證的減排量（CER），共計(jì)減排量約420,000tCO2e；焚燒發(fā)電項(xiàng)目?jī)H有1個(gè)注冊(cè)。根據(jù)中國(guó)清潔發(fā)展機(jī)制網(wǎng)站統(tǒng)計(jì)，截至目前國(guó)家發(fā)改委批準(zhǔn)的垃圾處理項(xiàng)目約有70個(gè)，其中填埋氣發(fā)電CDM項(xiàng)目有45個(gè)，焚燒發(fā)電CDM項(xiàng)目有19個(gè)。

為確保CDM項(xiàng)目產(chǎn)生長(zhǎng)期的、實(shí)際可測(cè)量的、額外的減排量，CDM執(zhí)行理事會(huì)（EB）提供了一套有效的、透明的和可操作的方法學(xué)指南及相關(guān)工具。方法學(xué)指南主要包括基準(zhǔn)線確定、額外性評(píng)價(jià)、項(xiàng)目邊界界定和泄漏估算、減排量計(jì)算、監(jiān)測(cè)要求和CDM項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告格式等。下面主要對(duì)填埋氣回收發(fā)電與垃圾焚燒發(fā)電CDM項(xiàng)目方法學(xué)中減排量和監(jiān)測(cè)要求進(jìn)行分析，為類似項(xiàng)目的申請(qǐng)和簽發(fā)提供參考。

2.1 填埋氣體回收利用CDM項(xiàng)目

填埋氣體回收利用CDM項(xiàng)目主要采用方法學(xué)ACM0001“經(jīng)批準(zhǔn)的填埋氣體回收利用項(xiàng)目整合的方法學(xué)”。ACM0001至今已更新到第11版，對(duì)基準(zhǔn)線的界定，溫室氣體減排量的計(jì)算和監(jiān)測(cè)要求也日趨嚴(yán)格。

2.1.1 適用條件

方法學(xué)ACM0001適用于下述填埋氣體回收利用方式：

（1）氣體收集后燃燒；

（2）氣體收集后產(chǎn)能（例如發(fā)電或供熱）；

（3）氣體收集后通過天然氣管道供最終用戶使用。

2.1.2 減排量計(jì)算

1）填埋產(chǎn)氣量預(yù)測(cè)模型

填埋氣產(chǎn)量直接決定項(xiàng)目產(chǎn)生的減排量大小。對(duì)于某一特定的垃圾填埋場(chǎng)而言，產(chǎn)氣量取決于填埋年份和垃圾中的可降解有機(jī)物的數(shù)量和性質(zhì)。目前，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)填埋場(chǎng)產(chǎn)氣量比較困難。填埋場(chǎng)產(chǎn)氣量的預(yù)測(cè)模型有很多種，根據(jù)研究對(duì)象不同，可分為產(chǎn)氣速率模型和產(chǎn)氣量模型；根據(jù)對(duì)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)程度，可分為經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、化學(xué)計(jì)量模型、動(dòng)力學(xué)模型和生態(tài)模型[4]。目前應(yīng)用廣泛的模型包括IPCC模型（一級(jí)降解動(dòng)力學(xué)模型FOD）、德國(guó)估算模型（經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停?、SchollCanyon模型（一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型）、Gardner動(dòng)力學(xué)模型和 Marticorena動(dòng)力學(xué)模型等。方法學(xué)ACM0001采用一級(jí)降解模型(FOD)計(jì)算填埋場(chǎng)產(chǎn)氣量，計(jì)算公式如下：

式中：MQCH4，y：項(xiàng)目活動(dòng)開始到 y年末，因避免生活垃圾填埋處置而避免的甲烷產(chǎn)量（噸）；

F：填埋氣中甲烷含量（體積比）；

DOCf：可分解的可降解有機(jī)碳（DOC）百分比；

MCF：甲烷校正因子；

Wj,x：第 x年填埋的 j類有機(jī)垃圾數(shù)量（噸）；

DOCj：j類垃圾中可降解有機(jī)碳的百分比（質(zhì)量比）；

kj：j類垃圾的降解速率；

16/12：甲烷和碳的轉(zhuǎn)換系數(shù)；

j：垃圾成分種類；

x：在計(jì)入期間的年份：x是從計(jì)入期的第一年（x=1）至計(jì)算甲烷產(chǎn)量產(chǎn)生的年份 y（x=y）；

y：計(jì)算甲烷產(chǎn)量的年份。

從公式（1）可以看出，填埋氣的產(chǎn)量與垃圾成分、降解速率、有機(jī)碳含量等因素有關(guān)，

以上參數(shù)的取值大小都會(huì)影響填埋氣產(chǎn)量預(yù)測(cè)結(jié)果，從而影響減排量的估算。

2）減排量的計(jì)算

以填埋氣發(fā)電上網(wǎng)為例分析減排量計(jì)算方法。無項(xiàng)目活動(dòng)時(shí)的基線排放量扣除項(xiàng)目活動(dòng)產(chǎn)生的溫室氣體排放量，結(jié)果即為實(shí)施項(xiàng)目活動(dòng)產(chǎn)生的減排量?；鶞?zhǔn)線排放量包括填埋氣體直接排空和火力發(fā)電的碳排放量。 項(xiàng)目產(chǎn)生的排放量主要來自項(xiàng)目運(yùn)行過程中消耗的化石燃料或額外電量消耗產(chǎn)生的電量。

2.1.3 監(jiān)測(cè)要求

CDM項(xiàng)目運(yùn)行過程中，制定并執(zhí)行監(jiān)測(cè)計(jì)劃是CDM項(xiàng)目的一大特點(diǎn)。由于溫室氣體減排量無法通過具體的實(shí)物形式體現(xiàn)，CDM 執(zhí)行理事會(huì)認(rèn)可由具有資質(zhì)的第三方審查機(jī)構(gòu)（DOE）對(duì)項(xiàng)目的運(yùn)行情況進(jìn)行定期核查，以核證在一定時(shí)期內(nèi)項(xiàng)目產(chǎn)生的溫室氣體減排量是真實(shí)的，并且可以量化，從而最終能夠?qū)崿F(xiàn)國(guó)際碳減排交易。因此，CDM項(xiàng)目一旦注冊(cè)成功，除按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行管理外，項(xiàng)目業(yè)主還必須按照 CDM 的要求，制定項(xiàng)目運(yùn)行監(jiān)測(cè)計(jì)劃，并嚴(yán)格執(zhí)行監(jiān)測(cè)計(jì)劃，對(duì)方法學(xué)要求的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，制定監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的讀取、記錄、核對(duì)、存檔等程序，構(gòu)建監(jiān)測(cè)組織，對(duì)監(jiān)測(cè)人員進(jìn)行培訓(xùn)等。

填埋氣CDM項(xiàng)目需要嚴(yán)格按照方法學(xué)的要求、指標(biāo)、參數(shù)和頻率制定監(jiān)測(cè)計(jì)劃，進(jìn)行減排量監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)參數(shù)主要包括填埋氣收集量、利用量、發(fā)電設(shè)備發(fā)電量、上網(wǎng)電量、火炬燃燒量、填埋氣中甲烷含量等。氣體流量必須連續(xù)監(jiān)測(cè)。

2.1.4 典型案例

上海老港填埋場(chǎng)是目前中國(guó)最大的生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)，生活垃圾日填埋量約7000噸。老港填埋場(chǎng)填埋氣回收發(fā)電CDM項(xiàng)目已于2009年8月通過國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)的批準(zhǔn)。發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到15MW，并入華東電網(wǎng)，從而替代以火電為主的華東電網(wǎng)提供的等量電量。除發(fā)電所消耗的填埋氣體外，剩余的填埋氣以及發(fā)電機(jī)檢修時(shí)收集的所有填埋氣將通過封閉式火炬直接點(diǎn)燃后排放。按照方法學(xué)一級(jí)降解模型計(jì)算，該項(xiàng)目年減排量約為73萬tCO2e。主要監(jiān)測(cè)參數(shù)如圖1所示。

2.2 生活垃圾焚燒發(fā)電CDM項(xiàng)目

生活垃圾采用焚燒而不是填埋方式處理，可以避免填埋氣體產(chǎn)生，從而大大減少溫室氣體排放?；诖烁拍钌罾贌?xiàng)目可以開發(fā)成為CDM項(xiàng)目。適用于生活垃圾焚燒的方法學(xué)為AM0025：改變廢棄物處理方式，避免有機(jī)廢棄物產(chǎn)生的溫室氣體排放。截至目前，此方法學(xué)已更新至第11版。

2.2.1 適用條件

生活垃圾焚燒項(xiàng)目必須滿足如下條件，才能采用方法學(xué)AM0025開發(fā)成為CDM項(xiàng)目：

·焚燒原生垃圾產(chǎn)能（例如發(fā)電或供熱）；

·垃圾在儲(chǔ)坑內(nèi)儲(chǔ)存時(shí)間不得超過10天，并且垃圾不能被儲(chǔ)存在會(huì)導(dǎo)致厭氧分解的環(huán)境下；

·垃圾組成成分?jǐn)?shù)據(jù)可得；

·即使環(huán)境法律法規(guī)強(qiáng)制性規(guī)定非填埋方式處理垃圾，但填埋處理仍然是當(dāng)前主要的垃圾處理方式；

·如法律規(guī)定生活垃圾必須焚燒處理，在計(jì)入期內(nèi)垃圾焚燒處理的實(shí)際比例需小于50%；

·不涉及焚燒工業(yè)垃圾和醫(yī)療垃圾；

·輔助化石燃料燃燒產(chǎn)生的能量不能超過焚燒爐中產(chǎn)生的總能量的50%。

2.2.2 溫室氣體減排量計(jì)算

生活垃圾焚燒項(xiàng)目產(chǎn)生的減排量等于基準(zhǔn)線排放量減去項(xiàng)目排放量和泄露量。

1）基準(zhǔn)線排放量包括：

·垃圾焚燒處理，從而避免填埋產(chǎn)生的填埋氣體；

·焚燒余熱發(fā)電，替代燃燒化石燃料的電量，包括電網(wǎng)和自備火力電廠供電。

2）項(xiàng)目排放量包括：

·項(xiàng)目額外使用電網(wǎng)或自備電廠電量所產(chǎn)生的排放量；

·化石燃料消耗所產(chǎn)生的排放量，主要來自焚燒過程中使用的輔助燃料（如柴油、天然氣、煤等）；

·垃圾焚燒過程所產(chǎn)生的排放量，包括焚燒塑料類垃圾（即在自然界不會(huì)降解的垃圾成分，其中的碳含量為化石碳）產(chǎn)生的CO2排放；焚燒垃圾產(chǎn)生的 N2O和CH4；

·垃圾滲瀝液如果采用厭氧方式處理，需計(jì)算厭氧處理產(chǎn)生的沼氣排放。

3）泄露量包括：

·若垃圾收集點(diǎn)到焚燒廠的距離大于到填埋場(chǎng)的距離，還需計(jì)算增加的運(yùn)輸距離內(nèi)運(yùn)輸垃圾所產(chǎn)生的排放；

·垃圾焚燒后殘?jiān)械臍執(zhí)己俊?/p>

2.2.3 監(jiān)測(cè)要求

針對(duì)垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目，方法學(xué)要求監(jiān)測(cè)如下參數(shù)：

·上網(wǎng)電量、額外消耗的電量；

·使用的輔助燃料種類、數(shù)量；

·生活垃圾成分、焚燒量、化石碳含量、取樣樣品性質(zhì)及數(shù)量；

·垃圾焚燒后的殘?jiān)考皻執(zhí)己浚?/p>

·煙囪尾氣流量及CH4和N2O含量；

·滲濾液處理的沼氣流量、溫度、壓力、甲烷含量；

·燃燒沼氣的火炬燃燒效率及其他運(yùn)行參數(shù)。

生活垃圾焚燒廠在設(shè)計(jì)和運(yùn)行過程中，對(duì)上下網(wǎng)電量、輔助燃料使用量、垃圾成分、焚燒量、殘?jiān)?、煙囪尾氣流量等均配置有?jì)量裝置。

化石碳主要是指在自然界不能生物降解的碳元素，如垃圾中的塑料、橡膠等含化石碳。項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)采用IPCC缺省值（表1）作為事前估算化石碳含量，并且在項(xiàng)目運(yùn)行過程中進(jìn)行監(jiān)測(cè)。要求按照美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM D6866-08和ASTM D7459-08，每年測(cè)定垃圾中的化石碳含量數(shù)據(jù)。

表1 不同垃圾成分中的化石碳含量和總碳含量

煙氣中NOX含量也必須監(jiān)測(cè)。NOX主要成分是NO和NO2，其中NO2占95%以上。鑒于焚燒產(chǎn)生的N2O和CH4含量焚燒非常少，方法學(xué)提出兩種選擇確定這部分排放量。

選項(xiàng)1：監(jiān)測(cè)煙氣流量，通過取樣分析煙氣中的N2O和CH4含量。

選項(xiàng)2：選用IPCC缺省值。

選項(xiàng)2在項(xiàng)目運(yùn)行過程中無需監(jiān)測(cè)。IPCC規(guī)定連續(xù)燃燒的生活垃圾焚燒廠產(chǎn)生的 N2O和CH4排放值如表2所示。

2.2.4 典型案例

成都洛帶生活垃圾焚燒CDM項(xiàng)目位于成都市龍泉驛區(qū)洛帶鎮(zhèn)。通過引進(jìn)先進(jìn)的城市生活垃圾爐排焚燒發(fā)電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)垃圾的減量化、無害化和資源化。該項(xiàng)目日處理生活垃圾1200噸（3臺(tái)機(jī)組＊每臺(tái)處理能力400噸），年處理量約40萬噸，配備2臺(tái)總裝機(jī)容量為24MW的汽輪發(fā)電機(jī)組，每年向四川省網(wǎng)輸電約1.17億千瓦時(shí)。

表2 生活垃圾焚燒的N2O和CH4排放值

該項(xiàng)目包括垃圾接收系統(tǒng)、焚燒系統(tǒng)、余熱利用系統(tǒng)、灰渣處理系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)等。

采用方法學(xué)AM0025進(jìn)行分析，該項(xiàng)目平均每年產(chǎn)生減排量約10萬tCO2e。

3 結(jié)論和建議

CDM的出現(xiàn)和發(fā)展為我國(guó)生活垃圾處理行業(yè)提供了新的發(fā)展機(jī)遇，如何把握住機(jī)會(huì)，提升我國(guó)生活垃圾處理水平，成為當(dāng)前本行業(yè)內(nèi)的新挑戰(zhàn)。為此建議如下：

1）充分認(rèn)識(shí)CDM對(duì)我國(guó)固廢管理行業(yè)發(fā)展的意義。

2）在垃圾處理工程建設(shè)前期，充分考慮實(shí)施CDM項(xiàng)目，分析CDM帶來的環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

3）在工程設(shè)計(jì)過程中，按照相關(guān)CDM方法學(xué)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，優(yōu)化工藝，加強(qiáng)溫室氣體減排效果。

4）在項(xiàng)目運(yùn)行過程中，按照方法學(xué)要求制定并執(zhí)行監(jiān)測(cè)計(jì)劃，包括確定監(jiān)測(cè)參數(shù)、監(jiān)測(cè)頻率、方法和監(jiān)測(cè)設(shè)備的選擇，并且制定質(zhì)量控制和質(zhì)量保證程序，使項(xiàng)目的運(yùn)行即符合國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也符合CDM的要求。

[1]Summary for Policymakers and Technical Summary of Climate Change 2001

[2]http://cdm.unfccc.int/Statistics/index.html

[3] http://cdm.ccchina.gov.cn/web/item_new.asp ColumnId=62

[4]Cossu T H,StegmannR.Landfillof waste;Biogas[M].London;E&FN spon,1996

[5] 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories,Volume 5,Waste