城市生活垃圾填埋场甲烷收集效率研究

为提高垃圾填埋场CH4收集系统的收集效率,减少CH4的排放,对广州某生活垃圾填埋场CH4收集效率和填埋堆体表面CH4释放速率进行了研究.研究表明:采用US-EPA一级动力学模型计算出2010年该填埋场理论CH4产量为7.22×107m3,估算实际产量为(2.17～2.89)×107m3,实际收集量为1.75×107m3,实际收集量占估算实际产量的60.6%～80.6%.填埋作业面是填埋场主要的CH4排放源,年排放量为0.175×107m3,占实际收集量的10.0%.其中,陈垃圾作业面和新填垃圾作业面CH4的释放速率分别为4.17mol·m-·2h-1和0.29mol·m-·2h-1.     

基于LandG EM模型北京垃圾填埋场填埋气产生量估算

填埋是北京市垃圾处理的主要方式,占90%。填埋过程中产生的填埋气(LFG)是一种高热值清洁能源,对LFG有效利用的前提是准确的估算LFG产生量。文章采用LandGEM模型对北京市垃圾填埋场LFG产生量进行估算,2012年LFG产生量为19 653 m3/h,LFG产生量高峰在2016年达到24 003 m3/h。LFG产气量对模型参数最终CH4产生潜力(L0)的敏感性高于CH4产生率(k)的1.4倍:其对L0的敏感性指数恒等于1,对k的敏感性指数在0.547～0.802之间波动。基于北京市垃圾组分确定模型参数(L0=43.3 m3/t、k=0.051 a-1)为最佳值。北京市垃圾填埋场LFG收集效率为0～78%,平均值为35%。2009-2011年,模型估算北京市填埋场LFG收集量比实际收集量平均高9%,预测值和实际值吻合较好,表明该模型和参数的选择具有较高准确性,为LFG利用项目提供较为切合实际的设计依据。     

北京市安定生活垃圾填埋场膜覆盖工艺甲烷减排量评估

为减少臭气污染和温室气体排放,北京市生活垃圾填埋场于2008年开始推行膜覆盖工艺。目前对于膜覆盖工艺甲烷减排效果尚缺乏综合评估。选择北京市安定生活垃圾填埋场为研究对象,采用现场测量与模型估算分析评估了2014年填埋场膜覆盖工艺与传统黏土覆盖工艺甲烷排放量的差异。结果表明:填埋场膜覆盖工艺和传统黏土覆盖工艺的甲烷年总排放量分别为3.43×10~6m~3和5.56×10~6m~3,膜覆盖工艺甲烷年减排量为2.13×10~6m~3,减排率达到38.3%,甲烷减排效果明显。     

基于双层规划模型的城市固体废物管理系统优化研究

采用变权重组合模型和情景分析法,对北京市的城市固体废物(MSW)产量进行有效地预测.预测结果表明,北京市垃圾产量增幅不大但处理设施容量存在缺口.在科学预测的基础上,构建以温室气体(GHG)控制为上层目标,系统成本最小化为下层目标的双层规划模型(BLPMGMC).该模型的结果表明,焚烧和堆肥将是北京市MSW的主要处理方式;在3个规划时段内,GHG总排放量达到1.67×106t(以CO2当量计),填埋场的CH4和焚烧厂的N2O是GHG排放的主要贡献者;系统总成本达到7.0×109元,其中,65%的成本来自于焚烧厂和堆肥厂.4种模型结果的对比分析表明,双层规划能提供综合经济和环境因素的管理方案.     

中国垃圾填埋场2012年甲烷排放特征研究

垃圾填埋场是全球重要的CH_4排放源。基于中国1955个垃圾填埋场基础数据和排放因子数据库,核算了中国2012年垃圾填埋场CH_4排放水平,同时分区域和分规模推荐了基于已填容量的计算模型。2012年中国垃圾填埋场的CH_4排放量为148.12万t,广东排放量最高,西藏排放量最低。华东地区的垃圾填埋场CH_4排放在7个区域中占全国排放比例最高,达到33.00%,西北地区排放占比最低,为8.76%;大型填埋场(I类)CH_4排放占总排放比例达45.88%。中国垃圾填埋场CH_4排放在空间分布上具有较强的集聚性,北京-天津,上海-绍兴-宁波,广州-东莞-深圳-清远构成了中国垃圾填埋场CH_4排放的三大核心区域。垃圾填埋场单位已填容量的CH_4排放水平在0.86~1.83 kg/m~3。     

北京市燃气工业锅炉CO2排放因子及不确定性分析

降低碳排放评估的不确定性对于减排政策选择和成本效益分析十分重要,基于北京市227个天然气锅炉样本检测数据,分析影响CO₂排放因子的关键参数特征,评估北京市天然气锅炉本地化CO₂排放因子,采用蒙特卡洛模型对排放因子的不确定性进行分析,并将其与IPCC、国家清单、城市清单等同类排放因子进行了比较.结果表明:北京市天然气锅炉CO₂排放因子为2.052 kg/m3,90%概率分布范围为1.982~2.086 kg/m3;基于热值的CO₂排放因子推荐值为55.829 kg/GJ,90%概率分布范围为55.788~55.908 kg/GJ,排放因子的不确定范围为-3.59%~1.57%.北京市天然气锅炉CO₂排放因子稍低于IPCC2006国家温室气体清单指南推荐缺省值（0.5%）.天然气低位热值对排放因子的影响最大,其方差贡献率达94%,而单位热值含碳量和氧化率二者的方差贡献率仅占6%.通过北京市本地实测数据和蒙特卡洛模型模拟,给出了天然气锅炉排放因子及概率分布的范围,提高了评估精度,有助于改进北京市温室气体排放清单活动水平的数据收集工作,指导并降低天然气工业锅炉CO₂排放因子不确定性.      

2010年中国机动车CH4和N2O排放清单

中国大部分机动车温室气体排放研究都集中于CO₂排放,对于CH₄和N₂O等排放的研究鲜见. 以中国机动车污染防治年报(2011年)、中国汽车工业年鉴(2011年)、中国统计年鉴(2011年)以及交通运输部发布的相关信息和数据(2011年)等为基础,结合文献调研和2008─2010年对北京、广州等国内10余座典型城市的实地调查结果,获得2010年我国机动车活动水平及排放特征. 基于上述基础信息,解析得到按不同车型、燃料和车龄分布的机动车保有量、年均行驶里程及排放因子,建立2010年中国机动车CH₄和N₂O排放清单. 结果表明:2010年中国机动车CH₄和N₂O排放量分别为23.90×104和6.01×104t,折算成CO₂分别为501.99×104和1862.51×104t. 不确定性分析则显示,中国CH₄排放量在18.21×104～27.52×104t之间,N₂O排放量在4.32×104～7.62×104t之间. 在机动车中,汽车CH₄和N₂O排放量最大,分担率(某车型污染物排放量占机动车排放总量的比例)分别为77.99%和94.22%,而摩托车和农用车排放分担率较小. 在各类汽车中,CH₄排放主要来源于轻型汽油车和天然气出租车,二者的排放分担率分别为47.98%和23.42%;N₂O排放则主要源于轻型汽油车,其分担率为73.09%. 因此,轻型汽油车是削减机动车CH₄和N₂O排放的重点车型,同时天然气出租车也应作为控制CH₄排放的主要车型.      

“十一五”电力行业二氧化硫总量控制的环境效益评估

截至2008年底,我国SO2排放总量(不包括港澳台的数据)由2005年的2549.4×104t降至2321.2×104t,已完成"十一五"总量控制目标的89.5%,其中电力行业SO2排放量比2005年降低约20%,已完成"十一五"电力行业SO2减排目标的80%.为定量评估我国"十一五"期间电力行业SO2减排取得的环境效益,利用ATMOS酸沉降模型分别对2005年和2008年电力行业SO2排放情景进行模拟.结果表明:通过电力行业SO2减排,2008年全国硫沉降量较2005年减少约86×104t,其中沉降到中国大陆的硫沉降量减少约52×104t,降幅达17%,平均每减排1tSO2约可减少0.2～0.3t的硫沉降.此外,硫沉降强度≥1.00t/km2区域的面积较2005年明显缩小,缩小面积约为62×104km2.     

氨氧化菌对填埋场CH_4协同氧化及铵抑制作用的研究

借助乙炔(C2H2)抑制和添加外源铵盐,采用批式培养试验,在初始CH4浓度为16%的条件下模拟填埋场高CH4浓度环境,通过分析样品中氨氧化菌对CH4氧化的贡献率及铵对CH4氧化的抑制率,研究了填埋场覆盖土、矿化垃圾、砂土和黏土中氨氧化菌对CH4协同氧化及铵抑制作用.结果表明:4种供试样品中氨氧化菌对CH4氧化的贡献率在5.64%~16.24%之间,次序为砂土黏土覆盖土矿化垃圾,覆盖土中的贡献率为14.90%,比矿化垃圾低8.25%,填埋场样品(矿化垃圾和覆盖土)是一般土壤(砂土和黏土)的1.8~10.9倍.铵对CH4氧化过程的抑制率在11.90%~24.84%之间,次序为砂土黏土覆盖土矿化垃圾,覆盖土中为23.21%,比矿化垃圾低6.56%,填埋场样品是一般土壤的0.9~2.1倍.填埋场样品中氨氧化菌对CH4氧化的贡献率及铵对CH4氧化的抑制率明显高于一般土壤.     

北京市2009-2011年垃圾渗滤液处理电能消耗特征与节能减排潜力研究

对北京市2009-2011年垃圾渗滤液处理中电能消耗进行研究,通过对现行几种渗滤液处理技术的对比和现场调查,采用逐层分析法,将电能消耗从处理设施上分为三大层次:单元-工艺-场站.结果表明,2009-2011年北京市各垃圾处理场处理渗滤液的耗电量基本不变.对于同一场站来说,生化处理单元的电能消耗一般高于其他3个单元,反渗透单元的电能消耗高于纳滤单元.填埋场和粪便消纳站中垃圾总量与渗滤液产量有很好的线性关系,且单位垃圾产生的渗滤液量为:消纳站＞填埋场;填埋场和粪便消纳站中渗滤液产量与电能消耗也有很好的线性关系,且单位渗滤液耗电量为:填埋场＞消纳站.北京市垃圾渗滤液处理全过程中节水潜力约为165.94万t·a-1(近3年北京市垃圾处理年度中水回用量均值为31.22万1·a-1),粪便消纳站存在最大节水潜力,填埋场次之,分别占总节水潜力的89.58％、6.69％.粪便消纳站单位垃圾的节水量最高,平均值为0.02575 t·t-1.     

生活垃圾填埋场填埋作业台阶甲烷排放研究

为了解我国生活垃圾填埋场填埋作业期间的甲烷排放情况,采用DM(Default Methodology)模型、LandGEM(Landfill Gas Emission Model)模型与静态箱法模拟和测试计算了杭州市天子岭生活垃圾填埋场填埋作业台阶1h的甲烷排放量,结果分别为3.65×103m3、1.52×103m3和1.11×103m3;与DM模型相比,LandGEM模型的模拟结果与现场测试结果更接近.生活垃圾填埋场在填埋作业台阶运行期间(约2年)产生的甲烷量约占理论产生总量的50%,而填埋气体主动收集系统收集率仅为43%,即在此期间未被收集利用而排放的甲烷量约占理论产生总量的29%.因此,调控填埋作业期间的甲烷排放是我国控制生活垃圾填埋场甲烷排放总量的关键之一.     

生活垃圾填埋气体产量的现场测试及IPCC推荐模型的校验

为了获得深圳市玉龙坑垃圾填埋场封场后填埋气体的实际产量,采用改进的现场抽气方法分别测定了填埋场内4口抽气井抽气影响区域内填埋气体的产量,计算获得其产甲烷速率分别为14.67×10-5、9.46×10-5、9.55×10-5和4.28×10-5m3/(t.h).据此计算出2005年玉龙坑垃圾填埋场的甲烷产率为322 m3/h,表明该填埋场填埋气体在经济性上已经失去了回收利用价值.采用此实测数据对IPCC推荐模型进行校验,发现垃圾降解的半衰期是影响IPCC推荐模型预测准确性的关键参数.我国城市生活垃圾中可降解有机物以厨余垃圾为主,分解周期较短,垃圾降解的半衰期短于IPCC模型的推荐取值范围.为了准确预测填埋气体的产量,需要在充分调查我国生活垃圾特性的基础上,确定模型参数的合理取值,提高IPCC推荐模型在我国的适用性.     

城市废弃物处理温室气体排放研究:以厦门市为例

城市废弃物处理是城市人为活动产生温室气体的来源之一.参考IPCC国家温室气体清单指南2006推荐的方法建立了厦门市废弃物处理的温室气体排放计算模型,对厦门市2005～2010年废弃物处理的温室气体排放情况进行了估算,包括固体废弃物填埋、焚烧以及污水处理等过程.结果表明,2005年温室气体总排放量折合二氧化碳当量(CO2e)为406.3 kt,2010年温室气体总排放量(以CO2e计)达到704.6 kt,随着废水处理工艺的提高和城市生活垃圾量的迅速增长,主要排放源由废水处理转变为固体废弃物填埋.2005年填埋产生的温室气体排放占固体废弃物处理排放量的90%左右,2010年所占比例下降到75%.厦门市废水处理温室气体排放量2007年最高,以CO2e计达到325.5 kt,化学原料及化学品制造业从2005～2010年一直是厦门市CH4排放量最高的产业,占工业废水处理CH4排放总量的55%以上.     

Spatio-temporal variation of landfill gas in pilot-scale semi-aerobic and anaerobic landfills over 5 years

Variation of CH₄, CO₂, and O₂ concentrations in layers of different depths in semi-aerobic and anaerobic landfills was analyzed over a period of 5 years. The results showed that most of the municipal solid waste became basically stable after 5 years of landfill disposal. In the upper and middle layer, the concentration of CH₄ in the semi-aerobic landfill was significantly lower than that in the anaerobic landfill in different landfill periods, while in the lower layer, there was little difference in the CH₄ concentration between the semi-aerobic and anaerobic landfills. The average concentration of CH₄ and CO₂ in the anaerobic landfill was always higher than that in the semi-aerobic landfill, while the O₂ concentration showed an opposite variation in different landfill periods. This was related to the aerobic reaction of landfill waste around the perforated pipe in the semi-aerobic landfill, which inhibited effective landfill gas generation.     

湖南省不同土地利用方式的碳排放效应及时空格局分析

土地利用变化是造成碳排放量增长的主要原因.运用相关统计数据,测算并分析了湖南省不同土地利用方式的碳排放效应及时空差异.结果表明,2003-2009年,湖南省净碳排放量呈增加趋势,年均增加478.15万t,而单位GDP碳排放强度却呈下降趋势,且与人均GDP呈现出倒U型曲线关系,曲线拐点在人均GDP达到0.97～1.00万元·人-1附近.同期,湖南省建设用地和耕地成为主要的碳源,其中,建设用地碳排放量年均增加约483.19万t,对净碳排放量的年均贡献率超过84％;林地为主要碳汇,其碳汇量年均可达769.67万t.2009年,湖南省净碳排放量存在着明显的区域差异,总体上呈现从东到西、从北到南逐渐减小的趋势,其中,娄底、岳阳、湘潭与郴州4市属于高排放-低效率(HE-LE)类型;永州、怀化、吉首与张家界4市属于低排放-高效率(LE-HE)类型;邵阳、长沙、常德、株洲、衡阳与益阳6市属于中排放-中效率(ME-ME)类型.     

垃圾分类对碳减排的影响分析：以青岛市为例

城市生活垃圾(MSW)处理单元是重要的温室气体排放源,垃圾分类可以实现垃圾减量化和提高资源化利用率,但对于温室气体减排的影响还鲜见报道.以青岛市内4区为研究对象,基于生命周期评价方法,研究了垃圾分类前后不同生活垃圾处置模式下的温室气体排放情况.结果表明,垃圾分类可以显著降低处置全过程中的温室气体排放,模式1(混合收集+填埋)、模式2(混合收集+焚烧)、模式3(垃圾分类+厨余垃圾厌氧消化和其他焚烧)和模式4(垃圾分类+厨余垃圾厌氧消化、可回收垃圾资源化和其他焚烧)垃圾处理全过程净碳排放量(以CO₂/MSW计)分别为686.39、-130.12、-61.88和-230.17 kg·t^-1.提高厨余垃圾回收效率并不能显著降低碳排放.随着垃圾回收效率的提高,碳减排量呈线性增加,可回收垃圾回收效率每提高10%,其净碳排放量降低26.6%(16.5 kg·t^-1).适度分离餐厨垃圾、提高可回收垃圾回收效率和降低厨余垃圾厌氧消化沼气泄漏率是目前减少生活垃圾温室气体排放和社会成本的可行策略.