高慶先：廢棄物處理甲烷減排技術(shù)和路徑研究

當(dāng)前，甲烷減排已成為全球應(yīng)對(duì)氣候變化的重要議題。廢棄物領(lǐng)域作為甲烷主要排放源之一，其甲烷減排具有重要戰(zhàn)略意義，不僅能帶來(lái)顯著的環(huán)境協(xié)同效益，還能實(shí)現(xiàn)資源利用和能源替代，可為我國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)和履行國(guó)際公約做出重要貢獻(xiàn)。本篇通過(guò)分析我國(guó)廢棄物領(lǐng)域溫室氣體排放現(xiàn)狀和趨勢(shì)，梳理廢棄物相關(guān)政策、探討廢棄物甲烷減排技術(shù)路徑，并提出對(duì)于我國(guó)廢棄物領(lǐng)域甲烷減排方面的啟示和思考。

一 廢棄物領(lǐng)域溫室氣體排放現(xiàn)狀和趨勢(shì)

根據(jù)《中華人民共和國(guó)氣候變化第一次雙年透明度報(bào)告》，2021年中國(guó)甲烷排放總量(包括LULUCF)為6064.5萬(wàn)噸，其中廢棄物排放為708.5萬(wàn)噸，占總排放的約12%，是不可忽視的甲烷排放源。我國(guó)廢棄物甲烷排放主要來(lái)自填埋處理和廢水處理(圖1)。

圖1. 1994-2021年廢棄物甲烷排放分布

從固體廢棄物處置來(lái)看，2019年以來(lái)我國(guó)垃圾填埋場(chǎng)數(shù)量和填埋處置量均開(kāi)始明顯下降，而垃圾焚燒量迅速增加，從源頭減少了甲烷排放。從液體廢棄物處置來(lái)看，污水處理廠數(shù)量及污水排放量持續(xù)增長(zhǎng)。隨著我國(guó)城市化發(fā)展和新農(nóng)村建設(shè)，縣城生活垃圾和污水處理量也顯著增長(zhǎng)，其甲烷排放不容忽視。

圖2. 2000-2020年我國(guó)縣城廢棄物處置設(shè)施數(shù)量及處置量

二 廢棄物領(lǐng)域政策措施與標(biāo)準(zhǔn)

自2007年以來(lái)，我國(guó)一系列國(guó)家政策中均提出了控制甲烷排放相關(guān)要求(表1)。此外，各部委也相繼印發(fā)了《科技支撐碳達(dá)峰碳中和實(shí)施方案(2022～2030年)》《甲烷排放控制行動(dòng)方案》《關(guān)于推進(jìn)污水處理減污降碳協(xié)同增效的實(shí)施意見(jiàn)》等，進(jìn)一步提出控制甲烷排放的相關(guān)具體措施和任務(wù)要求。

表1. 甲烷管控相關(guān)國(guó)家政策

過(guò)去，我國(guó)圍繞污染治理出臺(tái)了生活垃圾分類、填埋、堆肥、焚燒發(fā)電及污水處理等標(biāo)準(zhǔn)，但隨著國(guó)家甲烷排放控制要求的相繼提出，近期頒布的國(guó)家、行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)則重點(diǎn)關(guān)注甲烷排放核算和控制等。如《生活垃圾處理處置工程項(xiàng)目規(guī)范》(GB 55012-2021)規(guī)定設(shè)置填埋氣主動(dòng)導(dǎo)排設(shè)施的填埋場(chǎng)，必須設(shè)置火炬系統(tǒng)或填埋氣利用設(shè)施;廚余垃圾處理廠厭氧消化產(chǎn)生的沼氣，應(yīng)設(shè)置發(fā)電、提純等沼氣利用設(shè)施或火炬系統(tǒng)等。

圖3. 我國(guó)廢棄物處理相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

三 廢棄物甲烷控排技術(shù)與路徑

通過(guò)從技術(shù)成熟度、成本效益、推廣情況等方面，對(duì)源頭、過(guò)程、末端及綜合治理四個(gè)方面的技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)梳理和評(píng)估，結(jié)合我國(guó)當(dāng)前政策要求，篩選識(shí)別出了我國(guó)應(yīng)優(yōu)先開(kāi)展的廢棄物甲烷控排行動(dòng)，即盡早開(kāi)展對(duì)全國(guó)范圍內(nèi)填埋場(chǎng)的評(píng)估與排查，確定優(yōu)先行動(dòng)設(shè)施，結(jié)合具體情況設(shè)計(jì)綜合治理方案(圖4)。

圖4. 廢棄物甲烷控排技術(shù)發(fā)展路徑

此外，在技術(shù)路徑方面，首先實(shí)施源頭減量化和資源化，通過(guò)分類收集、分類收運(yùn)和分類處理，降低垃圾產(chǎn)生量，并對(duì)廚余垃圾進(jìn)行減量化和提質(zhì)分類處理，鼓勵(lì)制定并試行生活垃圾收費(fèi)制度;其次強(qiáng)化垃圾處理方式轉(zhuǎn)變，從以填埋為主迅速向以焚燒為主轉(zhuǎn)變，推廣準(zhǔn)好氧填埋技術(shù)減少厭氧環(huán)節(jié)等;再次加強(qiáng)末端甲烷回收利用，包括厭氧消化過(guò)程產(chǎn)甲烷的發(fā)電、提純和熱力利用，工業(yè)有機(jī)廢水厭氧消化等;最后加強(qiáng)填埋場(chǎng)綜合治理，運(yùn)行的填埋場(chǎng)要構(gòu)建填埋氣回收系統(tǒng)強(qiáng)化甲烷回收和利用，已封場(chǎng)的填埋場(chǎng)要進(jìn)行“一平、二覆、三收集、四修復(fù)”，減少甲烷排放。

四 啟示

廢棄物處理最好的解決方案通常既不是最新的，也不是最先進(jìn)的技術(shù)。全球大約45%的人為甲烷排放可以通過(guò)當(dāng)今可用技術(shù)來(lái)解決，幾乎沒(méi)有凈成本。因此，廢棄物處理應(yīng)該充分利用現(xiàn)有成熟技術(shù)，從源頭做好分類和收集，減少垃圾產(chǎn)生并做好能源化、資源化利用。此外，遵循污染者付費(fèi)原則，通過(guò)制定合理的經(jīng)濟(jì)手段促進(jìn)垃圾減量。圍繞廢棄物甲烷排放管控，進(jìn)一步地完善政策法規(guī)體系和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。最后，我國(guó)從垃圾焚燒設(shè)施蓬勃發(fā)展到“垃圾不夠燒”產(chǎn)能過(guò)剩，反映出我國(guó)當(dāng)前廢棄物處理在總體統(tǒng)籌規(guī)劃、政策引導(dǎo)優(yōu)化、區(qū)域協(xié)同處理、市場(chǎng)機(jī)制建設(shè)等方面仍需進(jìn)一步加強(qiáng)。

/ 專家簡(jiǎn)介 /

高慶先

中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院研究員

參考文獻(xiàn)

[1] 生態(tài)環(huán)境部. (2024).《中華人民共和國(guó)氣候變化第一次雙年透明度報(bào)告》.

https://www.eco.gov.cn/Uploads/ueditor/file/20250108/1736307372371450.pdf

[2] 袁亮, 黃晶, 等. 中國(guó)甲烷管控技術(shù)發(fā)展路線圖[M]. 北京：科學(xué)出版社, 2024.

編輯：趙凡