如何選擇廚余垃圾處理模式以實(shí)現(xiàn)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益的最大化是生活垃圾分類(lèi)工作中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，但目前還缺乏系統(tǒng)分析。本文以回收利用率、碳排放和全周期費(fèi)用為衡量指標(biāo)，綜合比較了混合焚燒、厭氧消化、好氧堆肥和飼料化4種廚余垃圾處理模式。

　　背景

　　1.廚余垃圾性質(zhì)

　　廚余垃圾（不含雜質(zhì)）含水率一般在80%，1000kg廚余垃圾中含有800kg的水，200kg干物質(zhì)（190kg有機(jī)質(zhì)+10kg無(wú)機(jī)質(zhì)），干基熱值在15000kj/kg，干物質(zhì)中可生物降解的為170kg。

　　2.廚余垃圾處理的碳排放

　　廚余垃圾中的碳均為生物源碳，其轉(zhuǎn)化生成的CO2不計(jì)入碳排放。

　　廚余垃圾處理的碳排放來(lái)自于收運(yùn)處理過(guò)程中消耗外部能量、物質(zhì)引起的間接碳排放，而碳減排效應(yīng)來(lái)自于系統(tǒng)輸出的產(chǎn)品或能量產(chǎn)生的替代效應(yīng)。同時(shí)，處理過(guò)程中溫室氣體甲烷(CH4)和氧化亞氮(N2O)的泄漏也會(huì)導(dǎo)致碳排放。

　　廚余垃圾收運(yùn)過(guò)程的碳排放約為12.1 kg/t

　　厭氧消化過(guò)程中的附加碳排放約為34.3~82.8 kg/t

　　混合焚燒的碳排放27-45kg/t

　　好氧堆肥產(chǎn)物可以替代化肥，并通過(guò)腐殖化和土地施用固定有機(jī)碳。

　　3.廚余垃圾過(guò)程費(fèi)用

　　垃圾分類(lèi)投放的總費(fèi)用為86元·t?1

　　上海的收運(yùn)費(fèi)用約為290元·t?1

　　廚余垃圾處理費(fèi)用284元·t?1

　　垃圾分類(lèi)宣教監(jiān)管費(fèi)用32元·t?1

　　結(jié)果分析

　　1.回收利用率分析

　　飼料化具有最高的回收利用率，這是由于干熱處理最大限度地利用了廚余垃圾有機(jī)質(zhì)。厭氧消化的回收利用率略高于好氧堆肥，這是由于厭氧條件下有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為甲烷，但甲烷利用率較低；而好氧條件下大量有機(jī)質(zhì)被礦化為二氧化碳。與焚燒處理相比，厭氧消化系統(tǒng)轉(zhuǎn)化有機(jī)質(zhì)的效率略高，同時(shí)無(wú)需蒸發(fā)水分，而且自用電比例更低，因此具有更高的回收利用率。如果厭氧消化系統(tǒng)有機(jī)質(zhì)降解率降低，則進(jìn)入到沼渣的有機(jī)質(zhì)變多，由于焚燒發(fā)電的效率較低，則系統(tǒng)的回收利用率會(huì)下降。如果厭氧消化系統(tǒng)不進(jìn)行沼氣發(fā)電，而是直接外輸沼氣或甲烷，則可以避免沼氣發(fā)電環(huán)節(jié)的損耗，提高系統(tǒng)的回收利用率。

　　2.碳排放分析

　　在廚余垃圾處理過(guò)程中，附加碳排放一般不到50 kg·t?1，收運(yùn)過(guò)程的碳排放也相對(duì)較小，因此系統(tǒng)熱效率、有機(jī)質(zhì)降解率和溫室氣體泄漏率是影響不同處理模式碳排放的主要因素。飼料化和厭氧消化具有最好的碳減排效應(yīng)，而混合焚燒的碳減排效應(yīng)可忽略不計(jì)。好氧堆肥受到溫室氣體泄漏的影響，會(huì)產(chǎn)生較多的碳排放，當(dāng)堆肥工藝運(yùn)行良好，無(wú)CH4和N2O排放時(shí)，好氧堆肥可產(chǎn)生碳減排效應(yīng)。

　　3.費(fèi)用分析

　　混合焚燒的全周期費(fèi)用最低，而分類(lèi)處理的全周期費(fèi)用高出125元·t?1。這主要是由于垃圾分類(lèi)增加了前端投放督導(dǎo)和宣教監(jiān)管費(fèi)用，此外收運(yùn)費(fèi)用也略高于混合焚燒。除上述費(fèi)用外，垃圾收運(yùn)處理設(shè)施也會(huì)占用一定的土地，由于占地面積和工藝路線(xiàn)、設(shè)計(jì)方案有關(guān)，同時(shí)土地費(fèi)用差別很大，這里不計(jì)入比較。

　　4.綜合比較

　　在分類(lèi)體系下，源頭減量如光盤(pán)行動(dòng)、源頭瀝水等措施不需要額外的費(fèi)用、能耗和材料，也可以顯著提升整個(gè)系統(tǒng)的表現(xiàn)，因此是最優(yōu)策略。對(duì)于產(chǎn)出的廚余垃圾，在各類(lèi)處理模式中，飼料化的回收利用率最高且碳減排效應(yīng)顯著。厭氧消化具有較高的回收利用率和最大的碳減排效應(yīng)，但厭氧消化設(shè)施應(yīng)穩(wěn)定運(yùn)行，以保證較高的有機(jī)質(zhì)降解率，否則系統(tǒng)表現(xiàn)會(huì)顯著下降。好氧堆肥的回收利用率與厭氧消化相當(dāng)，但在無(wú)法確保充分好氧的條件下，會(huì)形成CH4和N2O排放，造成較高的碳排放。相對(duì)而言，混合焚燒比好氧堆肥更易控制，可以避免溫室氣體泄漏。雖然垃圾焚燒余熱發(fā)電的回收利用率較差，但如果采用熱電聯(lián)產(chǎn)，則可以實(shí)現(xiàn)更多的碳減排。對(duì)于廚余垃圾厭氧消化和其他垃圾焚燒構(gòu)成的綜合處理體系，廚余垃圾分出可以提高其他垃圾的焚燒效率。這符合高含水率、低熱值垃圾進(jìn)行厭氧消化，而低含水率、高熱值垃圾進(jìn)行焚燒處理的理想情形。廚余垃圾分類(lèi)率每提高20%，生活垃圾全系統(tǒng)的碳減排量可以增加5%~7%。因此，當(dāng)新建焚燒設(shè)施時(shí)，應(yīng)充分考慮廚余垃圾分出后其他垃圾水分減少、熱值上升的情況；而對(duì)于已有的焚燒設(shè)施，為了保證進(jìn)爐垃圾熱值處于最優(yōu)范圍，進(jìn)爐垃圾中廚余垃圾含量在30%左右為宜。

　　結(jié)論

　　1.廚余垃圾飼料化具有最高的回收利用率和顯著的碳減排效應(yīng)；厭氧消化回收利用率較高，碳減排效應(yīng)最大；好氧堆肥的回收利用率與厭氧消化相當(dāng)，但溫室氣體泄露會(huì)導(dǎo)致較高的碳排放；混合焚燒可以避免溫室氣體泄漏，但余熱發(fā)電的回收利用率較低，基本無(wú)碳減排效應(yīng)。

　　2.相對(duì)于混合收運(yùn)處理，分類(lèi)收運(yùn)處理的全周期費(fèi)用較高，但增量主要來(lái)自于前期督導(dǎo)和監(jiān)管的費(fèi)用，一旦分類(lèi)體系成熟，這部分費(fèi)用可以降低乃至取消。

　　3.廚余垃圾管理的優(yōu)先策略依次為：源頭減量>飼料化>厭氧消化>好氧堆肥>混合焚燒。