节能核算改良的资源回收温室效应碳排放计算方法

本发明属于环境工程学、环境管理学、能源科学、环境经济学与可持续发展等交叉领域。

背景技术：

1、在当代社会经济飞速发展下生活垃圾处理面临低碳减排的新挑战。近年来，伴随着世界经济蓬勃发展，全球生活垃圾的产生呈持续增长之势。据世界银行预测，到2050年，全球每年所产生的生活垃圾将达到34亿吨，相较于2016年将增长约70％，生活垃圾处理碳排放导致的温室气体释放，加剧了极端天气的发生与对居民生活健康水平的影响。生活垃圾实现无害化处理、资源化利用，面向城市资源需求可持续性的转化，离不开技术的发展与观念的与时俱进。生活垃圾处理过程的碳排放计算是基于能源消耗和垃圾处理方式的分析计算，以评估垃圾处理过程对碳排放的影响。该计算旨在量化垃圾处理过程中产生的碳排放量，以便识别减排潜力和制定减排策略。但是这种计算依赖于能源消耗数据、碳排放系数和垃圾处理方式的演化状况，涉及了复杂的过程参数以及机理过程，受到生活垃圾组分与处理方式的显著影响，在城市尺度场景下，区域生活垃圾中有机垃圾的分出率，显著影响了末端处理导致的资源回收状况与碳排放，有必要对不同去向的生活垃圾处理碳排进行综合计算，加强对于生活垃圾资源回收过程的节能核算，实现温室效应计算的精准化。

2、生活垃圾处理，主要由生活垃圾焚烧、填埋、有机资源化三种主要方式构成，其中焚烧逐渐成为我国生活垃圾处理方式的主流，且现在碳排放计算多仅面向单一种类处理方式，对节能过程导致的标准煤替代，考虑的也不清晰，也没有深入考虑不同比例的垃圾分类分出情况对处理后效的影响，导致资源回收效率造成的环境效益不明、碳排放量计算误差大。值得注意的是，生活垃圾的资源循环体系仍然有待建设，将生活垃圾进行焚烧与填埋，造成了巨大的潜在资源浪费，有必要加强生活垃圾资源回收后处理方式的构成在处理后效评估过程中的重视。

技术实现思路

1、本发明目的是为了解决传统量化垃圾处理过程中产生的碳排放量的方法未对生活垃圾的组分、及其各组分所对应的处理方式进行细致量化，导致资源回收效率造成的环境效益不明、碳排放量计算误差大的问题；本发明提供了一种节能核算改良的资源回收温室效应碳排放计算方法。

2、节能核算改良的资源回收温室效应碳排放计算方法，该方法包括如下步骤：

3、步骤1、确定待核算区域内除可回收垃圾和有害垃圾被以外的混合生活垃圾总质量wt0、以及混合生活垃圾中6种成分的生活垃圾的质量，其中，第1至第6种成分的生活垃圾分别为：餐厨垃圾、纸张垃圾、布料纤维垃圾、塑料垃圾、竹木垃圾和其他种类垃圾，且第1至第6种成分的生活垃圾的质量分别为w1、w2、w3、w4、w5、w6；总餐厨垃圾中可被分拣出的餐厨垃圾质量wsk＝α*wt0，总餐厨垃圾中无法被分拣出的餐厨垃圾质量w1－wsk，α为餐厨垃圾分出率；

4、步骤2、根据混合生活垃圾中各成分的生活垃圾质量占比，计算混合生活垃圾的总有机碳含量toc、混合生活垃圾的总可降解有机碳含量doc、以及总餐厨垃圾中可被分拣出的餐厨垃圾的总可降解有机碳含量docsk；

5、步骤3、基于混合生活垃圾的总可降解有机碳含量doc，计算由无法被分拣出的餐厨垃圾、以及第2至第6种成分的生活垃圾所形成的混合生活垃圾进行填埋处理方式下的碳排放总量；

6、步骤4、基于混合生活垃圾的总有机碳含量toc，计算由无法被分拣出的餐厨垃圾、以及第2至第6种成分的生活垃圾所形成的混合生活垃圾进行焚烧处理方式下的碳排放总量；

7、步骤5、基于可被分拣出的餐厨垃圾的总可降解有机碳含量docsk，计算可被分拣出的餐厨垃圾进行堆肥处理方式下的碳排放总量；

8、步骤6、将填埋处理方式下的碳排放总量、焚烧处理方式下的碳排放总量和堆肥处理方式下的碳排放总量求和，得到造成温室效应的碳总排放量。

9、优选的是，

10、

11、

12、docsk＝doc1＝30％；

13、其中，docj为第j种成分的生活垃圾的可降解有机碳含量，j＝1,2，……6，tocj为第j种成分的生活垃圾的总有机碳含量，dmj为第j种成分的生活垃圾在混合生活垃圾中的质量占比；

14、dm1＝(w1-wsk)/(wt0-wsk)；

15、dm2＝w2/(wt0-wsk)；

16、dm3＝w3/(wt0-wsk)；

17、dm4＝w4/(wt0-wsk)；

18、dm5＝w5/(wt0-wsk)；

19、dm6＝w6/(wt0-wsk)；

20、w1、w2、w3、w4、w5和w6分别为餐厨垃圾、纸张垃圾、布料纤维垃圾、塑料垃圾、竹木垃圾和其他种类垃圾的质量。

21、优选的是，toc1＝31％，toc2＝41％，toc3＝60％，toc4＝99％，toc5＝33％，toc6＝47％，doc1＝30％，doc2＝40％，doc3＝40％，doc4＝0，doc5＝33％，doc6＝0。

22、优选的是，混合生活垃圾进行填埋处理下的碳排放总量包括：

23、

24、

25、ghgleu＝pl×(wt0-wsk)×(ele+eld)/3.6/mcoal/ghgcoal；

26、

27、其中，和是填埋过程中释放的二氧化碳质量和甲烷造成温室效应的二氧化碳当量；ghgleu是填埋过程中耗用的柴油及标准煤消耗所释放的二氧化碳当量；ghgles是填埋产生的沼气回收发电过程中节约的标准煤消耗所减少的二氧化碳当量；pl是进入填埋系统的混合垃圾占比；docf为填埋过程中总碳的实际分解量经验值；f1和f2分别为填埋气中二氧化碳和甲烷的比例；mcfsa为卫生填埋情景下甲烷产生量的修正因子；r为填埋过程中回收甲烷的比例；为甲烷的全球增温潜势因子；ele与eld分别为填埋过程中每吨混合生活垃圾处理使用的电能与柴油量；为甲烷气体密度；为单位甲烷发电量；mcoal为单位能量下的标准煤消耗的质量；ghgcoal为单位质量标准煤燃烧发电过程所释放的二氧化碳当量。

28、优选的是，r＝0.8或r＝0，f＝0.77，f1＝0.45，f2＝0.55，mcfsa＝0.65，ele＝57.67mj，eld＝53.7mj，mcoal＝20.93gj/t，ghgcoal＝0.68t·co2-eq/t·coal-eq。

29、优选的是，当填埋方式为卫生填埋时，r的取值为0.8；当填埋方式为非卫生填埋时，r的取值为0。

30、优选的是，混合生活垃圾进行焚烧处理方式下的碳排放总量包括：

31、

32、

33、ghgieu＝pi×(wt0-wsk)×(eie+eid)/3.6/mcoal/ghgcoal；

34、ghgies＝pi×(wt0-wsk)×ef×eer/3.6/mcoal/ghgcoal；

35、其中，和是焚烧过程中释放的二氧化碳质量和一氧化二氮造成温室效应的二氧化碳当量；ghgieu是焚烧发电过程中耗用的柴油及标准煤消耗所释放的二氧化碳当量；ghgies是焚烧发电过程中节约的标准煤消耗所减少的二氧化碳当量；pi为进入焚烧系统的垃圾占比，of为燃烧程度系数；是每吨焚烧垃圾产生一氧化二氮的质量；为一氧化二氮的全球增温潜势因子；eie与eid分别为焚烧过程中每吨混合生活垃圾处理使用的电能与柴油量；ef是化石能源的当量因子；eer是每吨生活垃圾焚烧后入网的电能；mcoal是单位能量下的标准煤消耗的质量；ghgcoal为单位质量标准煤燃烧发电过程所释放的二氧化碳当量。

36、优选的是，of＝100％或of＝60％，eie＝293.23mj，eid＝32.14mj，ef＝1.1，eer＝280kw·h，mcoal＝20.93gj/t，ghgcoal＝0.68t·co2-eq/t·coal-eq。

37、优选的是，总餐厨垃圾中可被分拣出的餐厨垃圾进行堆肥处理方式下的碳排放总量包括：

38、

39、

40、

41、ghgceu＝pl×wsk×(ece+ecd)/3.6/mcoal/ghgcoal；

42、ghgces＝pl×wsk×ef×ecer/3.6/mcoal/ghgcoal；

43、其中，和分别是堆肥处理产生的二氧化碳质量、甲烷造成温室效应的二氧化碳当量和一氧化二氮造成温室效应的二氧化碳当量；η为堆肥过程中doc的降解率；mrdf是每吨用于堆肥处理的餐厨垃圾产生衍生燃料的质量；和分别为每吨衍生燃料燃烧发电过程中二氧化碳和一氧化二氮的生成量；om是有机质含量；和分别为每吨用于堆肥处理的餐厨垃圾产生的气体中甲烷和一氧化二氮的质量；ece与ecd分别为堆肥过程中每吨用于堆肥处理的餐厨垃圾使用的电能与柴油量；ef是化石能源的当量因子；ecer是每吨餐厨垃圾堆肥后产生衍生燃料并焚烧后入网的电能；mcoal是单位能量下的标准煤消耗的质量；ghgcoal为单位质量标准煤燃烧发电过程所释放的二氧化碳当量；和分别为甲烷和一氧化二氮的全球增温潜势因子。

44、优选的是，η＝0.5，mrdf＝0.4t，om＝0.2，gch4＝4kg，gn2o＝0.3kg，ece＝181.91mj，ecd＝190.55mj，ef＝1.1，ecer＝1680mj，mcoal＝20.93gj/t，ghgcoal＝0.68t·co2-eq/t·coal-eq。

45、本发明效果主要体现在以下3点：

46、(1)面向垃圾分类场景，将垃圾分类状况对生活垃圾构成组分的影响机制引入到了碳排放核算的计算过程中，基于垃圾分出率的差异，探讨生活垃圾差异化处理过程与资源回收中进入不同工艺流程的垃圾的含碳量的变化。

47、(2)面向当前主流垃圾分类处理方式，提出了包含填埋、焚烧、堆肥三种工艺的综合资源回收温室效应清单，并且考虑了粗放管理下简易填埋与简易焚烧的场景，具有温室效应计算过程的泛用性。

48、(3)将生活垃圾资源回收过程中基于垃圾分类场景组分差异影响下，垃圾处理耗能与资源回收节能进行综合考量，相比传统仅考虑过程碳排的温室效应计算方法，强调了堆肥与焚烧两种处理方式的潜在资源化效益，获得了更加精准的碳排放计算结果。

49、本发明所述的节能核算改良的资源回收温室效应碳排放计算方法，提出一种垃圾分类视角下囊括多类垃圾处理工艺的温室效应计算框架，提升计算过程的便捷性，为生活垃圾处理过程的绿色可持续发展提供决策支持方案，对生活垃圾的组分、及其各组分所对应的处理方式进行量化，提高资源回收效率，降低碳排放。