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基于碳足迹的厨余垃圾资源化技术生命周期评价-郭含文（24页）.pdf

编号：92775

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基于碳足迹的厨余垃圾资源化技术生命周期评价-郭含文（24页）.pdf

1、基于碳足迹的厨余垃圾资源化技术生命周期评价中国城市建设研究院有限公司郭含文博士2碳中和、碳达峰背景中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，争取在2060年前实现碳中和。落实2030年应对气候变化国家自主贡献目标，制定2030年前碳排放达峰行动方案，完善能源消费总量和强度双控制度，重点控制化石能源消费。实施以碳强度控制为主、碳排放总量控制为辅的制度。加大甲烷、氢氟碳化物、全氟化碳等其他温室气体控制力度。提升生态系统碳汇能力。碳中和、碳达峰固体废物处理技术各种固体废物处理技术各种碳排放源碳排放源的的清查清查、收集收集及及数据量化数据量化等关

2、键行动亟待加强等关键行动亟待加强3 是用于评估与某一产品（或服务）相关的环境因素和潜在影响的方法可以进行科学全面的技术评估与比选，并开展有针对性的固废系统全过程管理生命周期评价（Life cycle assessment）生命周期评价及功能比较和评估的功能不同管理策略的对比厨余垃圾分类收集处理、焚烧填埋技术系统的对比分析不同处理技术/环节的环境影响分析焚烧厂热电回收效率、沼气泄露、资源产品利用等不同范围的环境影响分析单一技术分析、系统综合研究、技术和系统优化建议4厨余垃圾属性厨余垃圾家庭中产生的菜帮菜叶、瓜果皮核、剩菜剩饭、废弃食物等易腐性垃圾从事餐饮经营活动的企业和机关、部队、学

3、校、企业事业等单位集体食堂在食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的食物残渣、食品加工废料和废弃食用油脂农贸市场、农产品批发市场产品、禽畜内脏等产生量巨大成分多元且差异性大兼具污染与资源属性5污染属性含水量高、含水量高、热值低热值低导致焚烧导致焚烧过程能量转化效率低过程能量转化效率低易腐有机质含量高是填埋场易腐有机质含量高是填埋场恶臭恶臭污染的主要来源污染的主要来源厨余垃圾属性特征资源属性（Yang et al.2015）(Biorefinery)6现阶段厨余垃圾资源化技术路线（现场调研）厨余垃圾资源化情景有机肥A1沼气利用A2湿热水解沼气利用、有机肥A3湿热水解沼气利用、有机肥A4

4、干式厌氧沼气利用、有机肥A5昆虫蛋白、有机肥A6有机肥A7厨余垃圾昆虫转化好氧堆肥好氧堆肥机器成肥破碎制浆破碎制浆三相分离三相分离湿式厌氧湿式厌氧湿式厌氧填埋填埋填埋填埋填埋填埋焚烧好氧堆肥7现阶段厨余垃圾资源化技术路线（理论模拟）厨余垃圾资源化情景(Biorefinery)好氧堆肥肥料S1厌氧消化好氧堆肥沼气、肥料S2生物乙醇厌氧消化好氧堆肥生物乙醇、沼气、肥料S3生物柴油厌氧消化好氧堆肥生物柴油、沼气、肥料S4生物柴油生物乙醇厌氧消化好氧堆肥生物柴油、生物乙醇、沼气、肥料S5昆虫转化好氧堆肥虫体饲料、肥料S6生物柴油昆虫转化好氧堆肥生物柴油、虫体饲料、肥料S7厌氧消化昆虫转化

5、好氧堆肥沼气、虫体饲料、肥料S8生物柴油厌氧消化昆虫转化好氧堆肥生物柴油、沼气、虫体饲料、肥料S9厨余垃圾8现阶段厨余垃圾资源化技术路线（理论模拟）厨余垃圾资源化情景(Biorefinery)好氧堆肥沼气、肥料S0厌氧消化好氧堆肥生物甲烷、肥料S1生物乙醇厌氧消化好氧堆肥生物乙醇、沼气、肥料S2生物柴油厌氧消化好氧堆肥生物柴油、沼气、肥料S3生物柴油生物乙醇厌氧消化好氧堆肥生物柴油、生物乙醇、沼气、肥料S4生物柴油厌氧消化沼气提纯好氧堆肥生物柴油、生物甲烷、肥料S5厨余垃圾沼气提纯厌氧消化9生命周期评价评价系统边界范围厨余垃圾厨余垃圾资源化体系资源化体系沼气沼气肥料肥料生物柴油生物柴油生物乙醇

6、生物乙醇多样产物多样产物气体排放气体排放沼液排放沼液排放Biogas饲料饲料能源投入能源投入物料添加物料添加资源产品替代及利用资源产品替代及利用100t10生命周期评价需要的数据类型技术类别技术类别数据详情数据详情厨余垃圾理化特性厨余垃圾理化特性含水率、碳、氮含量、糖、油脂含量等处理技术参数处理技术参数厌氧消化产沼能力生物乙醇转化效率昆虫转化效率生物柴油转化效率堆肥气体排放焚烧/填埋处置沼气泄露烟气/填埋气利用等投入相关投入相关能源类型及结构、能源消耗、添加物料等产出相关产出相关气体排放、物质产出、能源产出等11生命周期评价建模模型Environmental Assessment System

7、 for Environmental TECHnologies,v3.1生物柴油转化过程生物柴油转化过程生物乙醇转化过程生物乙醇转化过程厌氧消化厌氧消化好氧堆肥好氧堆肥油脂分离油脂分离酯交换酯交换反应效率反应效率酶酶添加量添加量甲醇甲醇添加量添加量能源能源消耗量消耗量生物柴油生物柴油使用过程使用过程柴油柴油替代过程替代过程酶酶添加量添加量糖化水解过程糖化水解过程能源消耗量能源消耗量固液分离固液分离乙醇发酵过程乙醇发酵过程能源消耗量能源消耗量乙醇提纯过程乙醇提纯过程能源消耗量能源消耗量生物乙醇生物乙醇使用过程使用过程汽油汽油替代过程替代过程沼气泄露沼气泄露电热联产电热联产固液分离固液分离气体排放

8、气体排放有机肥有机肥利用过程利用过程替代化肥替代化肥能源消耗能源消耗12物质流分析13物质流分析分别开展基于分别开展基于总质量总质量、干物质干物质、碳元素碳元素及及氮元素氮元素的物质流分析的物质流分析以生物柴油转化以生物柴油转化+生物乙醇转化生物乙醇转化+厌氧消化厌氧消化+好氧堆肥体系好氧堆肥体系碳元素流碳元素流为例，湿重为例，湿重100吨餐吨餐厨垃圾含厨垃圾含9.46吨初始碳，吨初始碳，6.57吨以资源产品形式产出，资源产出率为吨以资源产品形式产出，资源产出率为68%，气态排放率，气态排放率为为29%，液态排放率为，液态排放率为3%。基于物质平衡的元素流14物质流分析以生物柴油转化以生物柴油

9、转化+昆虫转化昆虫转化+好氧堆肥体系好氧堆肥体系碳元素流碳元素流为例，湿基为例，湿基100t餐厨垃圾含有餐厨垃圾含有9.46t碳，碳，4.83吨以资源产品形式产出，资源产出率为吨以资源产品形式产出，资源产出率为51%，气态排放，气态排放(污染污染)率为率为49%。基于物质平衡的元素流15物质流分析基于物质平衡的产物分配特征总质量总质量干物质干物质碳元素碳元素氮元素氮元素16温室效应定量评估能耗与温室效应之间的关系S1：生物甲烷；：生物甲烷；S2：生物乙醇：生物乙醇+沼气；沼气；S3：生物柴油：生物柴油+沼气沼气S4：生物柴油：生物柴油+生物乙醇生物乙醇+沼气；沼气；S5：生物柴油：生物柴油+生

10、物甲烷生物甲烷17温室效应定量评估温室效应潜能温室效应潜能在温室效应潜能在-169 74 kg CO2-eq/t FW之间之间资源产品生产过程资源产品生产过程的能耗是环境负荷主要的能耗是环境负荷主要贡献者贡献者沼气、生物柴油、生物乙醇等沼气、生物柴油、生物乙醇等能源产物的能源产物的利用利用可实现较大的污染减排可实现较大的污染减排18温室效应定量评估敏感参数识别产物利用环节相关产物利用环节相关生产过程效率相关生产过程效率相关生产过程能耗相关生产过程能耗相关沼气发电效率厌氧消化产甲烷潜力虫体干燥过程能源消耗乙醇对汽油的替代率生物柴油转化效率虫粪分离过程能源消耗生物柴油对柴油的替代率昆虫对饲料

11、的替代率肥料对化肥的替代率当参数发生变化时，若结果的波动大于参数的波动，则为敏感参数当参数发生变化时，若结果的波动大于参数的波动，则为敏感参数产物利用环节产物利用环节相关参数的相关参数的重要性高于生产过程环节重要性高于生产过程环节目标产物应得到妥善的利目标产物应得到妥善的利用，产物能不能被利用，用，产物能不能被利用，或是以哪种形式被利用，或是以哪种形式被利用，都会对整个系统的环境效都会对整个系统的环境效益产生较大影响。益产生较大影响。19温室效应定量评估体系优化生物乙醇转化技术生物乙醇转化技术生物乙醇转化技术仅在碳水化合物的含量生物乙醇转化技术仅在碳水化合物的含量（湿基）大于（湿基）大于11.

12、7%时，会显示出较为明显时，会显示出较为明显的减排优势的减排优势临界点临界点11.74.2190.17黑水虻昆虫转化技术黑水虻昆虫转化技术虫体干燥过程能耗虫体干燥过程能耗 kWh/kg当黑水虻虫体干燥过程能耗降低至当黑水虻虫体干燥过程能耗降低至0.17kWh/kg时，温室效应由负荷变为减时，温室效应由负荷变为减排，实现体系优化排，实现体系优化在保障产品出路的前提下，才能实现应用优势在保障产品出路的前提下，才能实现应用优势20温室效应定量评估体系优化不应只关注某一环节效率不应只关注某一环节效率的提升，而应以整体的可的提升，而应以整体的可持续性提升为目的持续性提升为目的加重温室效应负荷加重温室效应

13、负荷虫体干燥常规能耗虫体干燥常规能耗无虫体干燥环节无虫体干燥环节实现温室效应减排实现温室效应减排虫体分离效率虫体分离效率%超低排放超低排放低碳排放低碳排放21建议与局限在进行环境影响评价时，不应只关注某一环节效率的提升，而应以整体在进行环境影响评价时，不应只关注某一环节效率的提升，而应以整体的可持续性提升为目的的可持续性提升为目的仅考虑环境效益而忽略经济效益，结果具有较大的局限性，因此耦联环仅考虑环境效益而忽略经济效益，结果具有较大的局限性，因此耦联环境、经济、能源及社会等多方面，开展综合效益评估境、经济、能源及社会等多方面，开展综合效益评估资源化产品需得到妥善的利用，产物被利用情况会对整个系

14、统的环境效资源化产品需得到妥善的利用，产物被利用情况会对整个系统的环境效益产生较大影响益产生较大影响22致谢Thomas H.Christensen丹麦科技大学丹麦科技大学Anders Damgaard丹麦科技大学丹麦科技大学赵岩赵岩副教授副教授北京师范大学北京师范大学陆文静陆文静副教授副教授清华大学清华大学王洪涛王洪涛教授教授清华大学清华大学23发展刘建国刘建国教授教授清华大学环境学院清华大学环境学院聂小琴聂小琴教授级高工教授级高工中国城市建设研究院中国城市建设研究院有限公司有限公司分类投放分类投放分类收集分类收集分类运输分类运输分类处理分类处理垃圾分类垃圾分类精细化管理精细化管理全链条全链条生命周期生命周期可持续性评估可持续性评估物质分配物质分配社会效益社会效益经济效益经济效益能源效益能源效益环境效益环境效益中国城市建设研究院有限公司城乡生态文明研究院固废与土壤环境研究中心谢谢关注，欢迎交流郭含文Tel：Email：

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