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典型湿垃圾处理工艺的生命周期环境影响分析

发布于:2022-08-25 09:31:25 来自:环保工程/固废处理 1 6 [复制转发]



   

   

近年来,固体废弃物处理的环境影响引起了国内外学者的广泛关注,并纷纷开展全生命周期影响评价(Life Cycle Assessment,LCA)方面的研究。巴西学者Angelo等对里约热内卢地区餐厨垃圾的不同管理方式进行了LCA分析和多目标优化,采用的工艺包括卫生填埋和厌氧发酵。香港理工大学Lam等对比了餐厨垃圾焚烧、厌氧消化、水热碳化制生物油发电等数种垃圾处理方式的环境影响和经济效益,分析了水溶液、有机溶剂、金属催化剂以及反应温度和时间等重要参数对环境性能的影响。丹麦科技大学Andersen等建立了有机废弃物堆肥的质量守恒和生命周期清单。日本学者Koido 等对泰国某地小规模餐厨垃圾制生物甲烷技术进行了生命周期环境影响和经济性分析。国内外学者针对湿垃圾管理及资源化利用进行了一定的生命周期评价研究,但针对湿垃圾处理工艺的环境影响对比及优化研究较少。


当前我国典型的湿垃圾减量及资源化处理工艺主要为厌氧发酵产沼、就地减量处理、好氧发酵、垃圾焚烧发电等。本文主要针对中高温和低温减量型就地处理以及厌氧发酵(沼气燃烧、发电)工艺进行生命周期环境影响分析与比较,通过建立完整生命周期清单,采用合理的环境影响分析模型,评估不同工艺的环境影响。

     

作者简介

 

欧阳创: 硕士,高级工程师,现任上海环境院研究中心副总工程师。


毕珠洁: 硕士,高级工程师,现任上海环境院研究中心副主任。


宋   佳: 硕士,工程师,现任上海环境院研究中心见习总工。


韩小渠: 博士,副教授,西安交通大学大学能源与动力工程学院。

一、 生命周期评价方法


生命周期评价(LCA)是—种对产品从生产到退役所涉及的所有过程的环境影响进行评价的分析方法,即从“摇篮”到“坟墓”(cradle to grave) ,其目的在于评估能量和物质利用对环境的影响,寻求改善环境影响的途径。


二、目标和范围的确定


根据SETAC(Society of Environmental Toxicology and Chemistry)和ISO14000标准,LCA技术框架包括:1、目标和范围定义(goal and scope definition);2、清单分析(inventory analysis);3、环境影响评价(impact assessment);4、结果解释(interpretation)四个组成部分,如图1所示。

 

图1 湿垃圾处理LCA分析框架


(一)研究目标


本研究旨在利用生命周期评价方法对比典型湿垃圾处理工艺的环境影响,包括厌氧发酵(沼气燃烧)、厌氧发酵(沼气发电)、低温减量型就地处理和中高温减量型就地处理四种工艺,不同工艺的能耗及能量回收方式有所区别,其工艺过程的污染物排放特性差异较大,因此需要进行全面的环境影响分析。


(二)研究边界


本文的研究边界如图2所示。针对湿垃圾处理整体工艺,本研究暂不关注中间具体工艺环节(破碎/制浆等),以整厂范围为边界,以入厂物质为输入,出厂物质为输出。出厂物质以直接排放到大气、水体(包括纳管)的物质(SOx、COD等)为准。当出厂物质为杂物时,需匹配残渣焚烧工艺;当出厂物质为渗沥液时,需匹配渗沥液处理工艺;当出厂物质为污泥时,需匹配污泥干化焚烧工艺。

 

图2 湿垃圾处理LCA边界


本研究的基本假设如下:


1、所有垃圾处理工艺的入厂垃圾组分相同;


2、忽略工厂的建设及退役过程环境影响,仅计算运行期间原材料的消耗,污水、烟气、固渣排放的环境影响;


3、电力消耗来自燃煤发电过程。