文章導(dǎo)讀：不同餐廚垃圾處理方式在資源化回收程度以及產(chǎn)生的碳排放量存在很大差別。在“雙碳”背景下，構(gòu)建餐廚垃圾資源化及碳減排合二為一的處理方式則顯得十分必要。那么，不同餐廚垃圾處理方式碳排量有多大差異呢？

綜合評價

隨著我國國民經(jīng)濟水平整體提升，餐廚垃圾產(chǎn)生量與日俱增，僅2020年全國餐廚垃圾產(chǎn)生量便已突破1.2億t/a。餐廚垃圾為高有機質(zhì)與油脂成分和高含水率（77％以上）的固體廢物。因此，具有易生化降解的特點。

對餐廚垃圾處理國內(nèi)外主要有5種處置方式：填埋、粉碎直排、好氧堆肥、厭氧消化和綜合處理，各種方法綜合評價見表1。

圖1 餐廚垃圾處置方式

表1 餐廚垃圾處置方式綜合評價

注：粉碎直排：將餐廚垃圾經(jīng)廚房下水接口配置的餐廚垃圾粉碎機（FWD）粉碎后直接排入市政下水管網(wǎng)的方法。綜合處理:指根據(jù)餐廚垃圾成分，利用破碎、分揀、篩選、攪拌等機械過程以及后續(xù)生物處理技術(shù)（如，厭氧消化）對餐廚垃圾進行處置。

碳中和評價

不合理的餐廚垃圾處理方式在處置餐廚垃圾時，所導(dǎo)致的碳排放量明顯不同。所以，應(yīng)對餐廚垃圾處置采用全生命周期（LCA）評價方法予以評估。為此，以下通過實例分別對上述5種處置方式計算LCA碳排放量。

基本參數(shù)及其邊界設(shè)定

以一個位于北美地區(qū)具有10萬人口的社區(qū)作為計算案例，餐具和塑料袋等雜物不包括在餐廚垃圾產(chǎn)量之內(nèi)。

以每人每天產(chǎn)生餐廚垃圾量97.52 g/人·d作為基準(zhǔn)，年餐廚垃圾產(chǎn)量為3930 t/a。

餐廚垃圾基本參數(shù)為TS（濕基）：30.9 ％，VS（濕基）：26.4 %。

結(jié)合當(dāng)?shù)夭蛷N垃圾處置實際處理工藝條件，對上述5種方式處置餐廚垃圾之碳排放進行全面評估。各處置方式邊界內(nèi)物能流程及其各單元中物能所產(chǎn)生或抵消的CO2當(dāng)量——ECO2對應(yīng)的數(shù)值見圖2。

圖2 5種餐廚垃圾處置方式邊界內(nèi)物能流程圖

碳排分析

評估的LCA包括餐廚垃圾收集與運輸、處理、產(chǎn)物各個處置環(huán)節(jié)；LCA之碳排放涉及的溫室氣體包括CO2、N2O和CH4；N2O和CH4造成的溫室效應(yīng)分別乘以298、25折算為CO2當(dāng)量——ECO2。經(jīng)微生物分解代謝作用產(chǎn)生的CO2為生物成因（生源性），是有機物的自然歸宿，不列入碳排放計算；產(chǎn)生的CH4經(jīng)回收后用于發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP），這一途徑形成的碳排放不納入LCA碳排放匯總與計算。被回收的能源與資源可相應(yīng)地抵消碳排放量，主要包括由CH4用于發(fā)電或CHP后回收的電能或（和）熱能與可用作肥料的沼渣；產(chǎn)生的熱能除滿足自身升溫需求之外，未利用的剩余熱能不計入抵消ECO2項目內(nèi)。每kW·h電能可抵消0.608kgECO2，每kg肥料（以N計）可抵消4 kgECO2。據(jù)此計算各餐廚垃圾處置方式對應(yīng)的年ECO2數(shù)據(jù)（圖3）。

圖3 5種餐廚垃圾處置方式碳排放量

由圖3可知，以上5種餐廚垃圾處置方式產(chǎn)生的總ECO2量順序為：填埋＞綜合處理＞粉碎直排＞堆肥＞厭氧消化。填埋總ECO2最大，雖然被回收的CH4（不足33.0 %）用于發(fā)電可抵消530tECO2/a，但是處理環(huán)節(jié)釋放的CH4亦高達2660 t ECO2/a，致使填埋總ECO2達3190t ECO2/a?？梢?，餐廚垃圾填埋處置，不僅造成巨大危害環(huán)境的溫室效應(yīng)，也白白浪費了餐廚垃圾中的有機能源。因此，許多國家已開始限制、甚至禁止可生化降解垃圾直接填埋。

餐廚垃圾厭氧消化抵消的ECO2（1170tECO2/a）最大，主要是因為厭氧消化產(chǎn)生的沼氣用于CHP產(chǎn)生熱能、電能與沼渣用作肥料能抵消大量ECO2。產(chǎn)生的熱能除滿足自身升溫需求之外還有富余（不計入抵消ECO2項目內(nèi)），產(chǎn)生的電能1500 WM（h/a）能抵消980 t ECO2/a，沼渣用作肥料可抵消190 t ECO2/a。加上餐廚垃圾厭氧消化處理環(huán)節(jié)（主要是制漿池研磨、消化池攪拌和后續(xù)沼渣脫水）所產(chǎn)生的最小ECO2（共計80tECO2/a），最終使厭氧消化總ECO2（-940 t ECO2/a）最小。

厭氧消化與其他4種處置方式相比，在資源回收和碳減排方面具有突出優(yōu)勢，這就決定了厭氧消化產(chǎn)沼氣為今后餐廚垃圾處置中的首選方式。

總結(jié)及展望

根據(jù)上述計算，以我國14億人口為基準(zhǔn)，全國餐廚垃圾若全部填埋處理，每年碳排高達4466 萬t ECO2/a，甚至超過全國污水處理碳排總量（3985 萬t ECO2/a）。而全部以厭氧消化方式處理，則可實現(xiàn)碳匯1316萬t ECO2/a。在建有市政污泥厭氧消化單元的城市，餐廚垃圾與污泥參混共消化不失為一種良策，既充分利用污泥厭氧消化單元的剩余空間，亦可增加污泥厭氧消化的產(chǎn)氣率。

來源:環(huán)境工程學(xué)報  作者:郝曉地 周鵬 曹達啓