北京市生活垃圾管理的多重不确定性长期规划模型

在对北京市生活垃圾产生、运输和处理系统研究的基础上,考虑垃圾管理系统中各种参数、约束条件等的不确定性,将区间参数、机会约束规划和整数规划相结合,建立了城市生活垃圾管理的不确定性机会约束混合整数规划模型,并以北京市为案例城市进行研究.结果表明,容量约束的违反概率越低,资源化程度越高,然而会造成较高的系统成本.根据北京市目前生活垃圾的处理现状及“十一五”规划目标设置了3种不同的政策发展情景:情景1以目前处理处置现状为依据,作为对比方案;情景2将提高垃圾运往堆肥厂和焚烧厂的转运量,提高资源化效率;情景3将达到“十一五”规划要求.优化结果表明,情景2和情景3能够分别延长垃圾填埋场的使用寿命5a和10a,但是会造成系统成本较高的代价.     

基于能源消费情景模拟的北京市主要大气污染物和温室气体协同减排研究

在改善城市空气质量的同时降低温室气体(GHG)排放,是未来北京市能源管理和环境保护工作的共同目标和主要任务.本研究结合北京市中长期规划发展目标及能源消费结构,分别设置基于节能政策和环保要求的低、中、高这3种能源消费约束情景,并使用LEAP模型模拟预测3种情景下北京市主要大气污染物和GHG在2010～2020年间的减排效果.结果表明,通过加强节能减排和污染控制政策对能源消费系统施加约束和优化,至2020年北京市能源消费可降低1 000～3 000万tce,SO2、NOx、PM10/PM2.5、VOC和GHG排放量将分别降至7.1～10.02、15.92～21.87、8.98～13.38/5.14～9.60、5.64～7.48和14 820～16 470万t,与低约束情景相比,中、高情景下大气污染物和GHG排放将分别减少53%～67%、50%～64%、33%～55%/25%～60%、41%～55%和26～34%.进一步的协同减排分析表明,北京市应重点调控工业、交通、服务业部门的化石能源消费,在有效缓解能源消费压力的同时实现主要大气污染物与GHG的协同减排.     

不确定性城市生活垃圾管理规划及其应用

通过对城市生活垃圾管理过程中的经济成本和环境影响分析,建立了机会约束区间不确定性线性规划模型(ICILP). 将该模型应用于北京市海淀区城市生活垃圾管理规划,并在不同违反概率下进行求解分析. 结果表明:处理设施容量约束的违反概率越大,焚烧和堆肥在垃圾处理中所占比例越大,但系统成本并未随之增加. 提出了海淀区新的城市生活垃圾处理方案,即在现有填埋处理的基础上增加焚烧和堆肥2种处理设施,使城市生活垃圾流量逐渐由填埋转向焚烧和堆肥. 该模型的优化结果虽然会在一定程度上导致系统成本的增加,但是填埋场的寿命被有效延长,并且达到了减小环境污染的目的,从长远的角度看是可行的.      

基于不确定性的水资源配置双层模型及其实证研究

针对水资源管理系统的不确定性和复杂性,引入区间参数表达系统中的不确定信息,建立了反映水资源管理者和使用者之间层次关系的区间双层规划模型,并以北京市丰台区水资源管理系统为例进行实证研究.同时,基于交互式算法和模糊满意度算法,用Lingo软件编程求解,确定了丰台区水资源的优化配置方案.规划结果表明:丰台区水资源管理系统的供需水量基本达到平衡,75%的供水量来源于本地地表水和南水北调水源;规划期内的系统经济效益预期达到2.22×10~9~5.16×10~9元,COD排放量将达到1.47×10~4~1.89×10~4t.区间结果提高了优化方案的灵活性,系统满意度体现了上层决策者与下层决策者的交互.其次,通过设计4种COD最大允许排放情景,说明了不同的COD排放约束将对规划结果产生重要影响.最后,通过3种模型的对比分析可以为丰台区水资源配置提供不同发展情景下的优化方案.     

中国省域农业源非CO2温室气体排放的影响因素分析与峰值预测

运用IPCC清单方法核算了中国各省(直辖市、自治区)农业源非二氧化碳(非CO₂)温室气体(GHG)的排放,基于Tapio弹性脱钩理论和情景预测法、STIRPAT模型和向量自回归模型(VAR)预测了其达峰时间和规模,并结合对数平均迪氏指数(LMDI)模型、STIRPAT模型和固定效应模型识别了中国农业非CO₂ GHG排放的影响因素.结果表明,高情景和中情景下中国农业非CO₂ GHG排放量整体呈上升趋势,到2050年仍未达峰;2018—2050年低情景下GHG排放量整体呈下降趋势,其中,低情景下已于2018年达峰,峰值为0.73×10⁹ t (以CO₂-eq计,下同);北京市、上海市、江苏省、浙江省、福建省、广东省、海南省、重庆市、四川省和青海省农业生产与其农业非CO₂ GHG排放呈强脱钩状态,其余21个省(直辖市、自治区)呈弱脱钩状态;除天津市和黑龙江省以外的29个省(直辖市、自治区),经济和人口为农业非CO₂ GHG排放的促进因素,效率和结构为其抑制因素.     

全程高温好氧堆肥快速降解城市生活垃圾

为了提高堆肥处理城市生活垃圾（MSW）的速率和质量,设计了一种外加热源的全程高温好氧堆肥工艺.实验以全程高温好氧堆肥和传统好氧堆肥两种方法对MSW进行了60d的堆肥处理.同时,监测了堆肥的pH和温度等参数的变化情况,并以C/N、种子发芽率(GI)、可溶性有机碳(DOC)、比好氧速率(SOUR)和脱氢酶（DH-ase）活性为指标评价了堆肥的腐熟度和质量.结果表明,全程高温堆肥法和传统堆肥法的堆肥周期分别为16d和28d,两种方法得到的产品其pH值均在7左右.在第31d将全程高温堆肥产品置于30℃恒温箱时,其理化性质没有出现明显波动,说明其堆肥产品性质稳定.因此,全程高温好氧堆肥法能明显缩短堆肥周期、提高堆肥质量,具有很大的应用潜力.     

我国近10年城市生活垃圾处置单元温室气体排放时空变化及减排潜能分析

生活垃圾处置单元是重要的温室气体（GHG）排放源,明确其排放变化趋势及特征,是制定生活垃圾单元GHG减排的前提.采用IPCC清单模型,对中国2010~2020年城市生活垃圾（MSW）处置单元的GHG排放进行了估算.结果表明,GHG排放量（以CO₂-eq计,下同）从2010年的42.5 Mt增长至2019年的75.3 Mt,2020年降低到72.1 Mt;生活垃圾填埋场是GHG排放的主要来源,随着生活垃圾焚烧比例的增加,焚烧GHG排放占比从2010年的16.5%快速增加到2020年的60.1%;在区域分布上,华东和华南地区是排放量最高的区域,广东、山东、江苏和浙江是最主要的排放省.实行生活垃圾分类,转变生活垃圾处置方式（垃圾填埋向焚烧的转变）,提高填埋场填埋气体（LFG）收集效率,利用生物覆盖功能材料强化覆盖层甲烷（CH₄）氧化效率,是实现固废处置单元GHG减排的主要措施.     

碳中和趋势下数学模拟在污水处理系统中的发展与综合应用

数学模拟技术在污水处理方面被广泛应用,为了系统总结相关技术,本文回顾了污水处理系统中数学模拟技术的发展历程;综述了活性污泥模型(ASM)与机器学习(ML)在水质预测及参数工况优化领域中的应用;重点探究了污水处理系统中温室气体排放模型,以及多目标优化模型在污水处理系统中温室气体排放(GHG)、出水质量(EQI)和运行成本(OCI)的权衡问题;归纳了数学模拟技术在实现污水厂能量自给与资源回收的应用发展.研究结果表明数学模拟技术能准确预测出水水质、快速优化工艺参数、权衡温室气体排放、出水水质与运行成本之间的关系、以及提高资源回收效率等.因此,数值模拟技术可有效指导污水处理工艺的运行优化以及管理,为污水处理行业减污降碳协同增效提供技术支撑.     

中国废纸回收系统物质流分析与评价

构建了2017年中国废纸回收决策系统的基准模型,其中重点关注废纸非规范回收对中国国内废纸回收系统的经济效益和环境（GHG排放量）的影响.其次,对影响废纸回收系统效益的相关参数进行了灵敏度分析,最后在整合非规范回收商贩情境下对系统经济效益和GHG排放量进行了预测.结果表明：2017年中国废纸回收的经济效益约为458.3元/t,GHG排放量为901.1kgCO_2eq;规范回收率和非规范回收接受率都会对系统经济效益和改善GHG排放结构有显著影响;整合非规范回收企业以及个体回收商的情境下2030年经济效益将上升至3312.5元/t,而GHG排放量上升至942.9kgCO_2eq.并且通过情境预测发现整合非规范回收能提升规范回收率,这能有效的规范中国的废纸回收市场.     

复杂地形危废焚烧二■英排放对周边土壤影响

为考察山地条件下危废焚烧厂二■英排放对周边环境的影响,文章利用酶联免疫法和高分辨气相色谱高分辨质谱法对重庆山区某危废焚烧厂周边土壤二■英进行检测,并模拟焚烧厂■恶英排放的大气扩散与沉降分布,预测周边土壤二■英增量。结果表明:周边土壤二■英浓度均值为2.90 ng I-TEQ/kg,且土壤二■英指纹特征分布与焚烧厂烟气相似;二■英扩散落地浓度分布与焚烧厂所在的山谷走势符合性较好,与年主导风向相关性较差;长期(25 a)运行后,周边土壤二■英最大增量为1.78×10~(-4)ng I-TEQ/kg,低于中国农业用地标准(4 ng I-TEQ/kg)。     

北京市生活垃圾处理的温室气体排放变化分析

文章从城市垃圾处理与节能减排之间关系的角度,分析研究了北京市2001～2007年生活垃圾卫生填埋、堆肥和焚烧发展过程中直接和间接的温室气体排放量变化,结果表明,随着生活垃圾产生量的增加和物理组成的变化,北京市生活垃圾处理引起的温室气体排放急剧增多,总排放量从2001年约363万tCO2当量增加到2007年1157万t左右。目前卫生填埋、堆肥和焚烧三种方法每处理1t垃圾的单位排放量分别为2.1t、0.4t和2.0tCO2当量。虽然堆肥具有相对低的单位排放量,但由于市场等方面的原因,堆肥在北京生活垃圾处理中的比重并不大,2007年处理的垃圾量不到无害化总处理量的7%。2007年填埋产生CH4总量约48万t,若50%回收利用,其发热量相当于约40万t管道煤气,具有很大的节能减排潜力。焚烧垃圾进行供热或发电的技术在国内外正蓬勃发展,也是节能减排的有效途径。而加强垃圾回收与分类是从源头减少垃圾,实现节能减排的最好方法。     

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.     

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.     

我国城市生活垃圾处理处置全过程大气排放研究进展

2016年我国城市生活垃圾的年清运量突破2×108 t,并且在未来一段时间内仍会呈现上升趋势.虽然近年来我国城市垃圾无害化处理率年均增幅超过10%,但随着城市化进程的不断深入,庞大的垃圾产生量给现有城市垃圾处理系统造成巨大挑战,同时使垃圾处理处置过程中大气温室气体及污染物排放逐渐引起社会关注,如2010年我国垃圾焚烧导致大气污染物NO_x、SO₂、CO、颗粒物的排放量分别为28、12 062、6 500、4 654 t等.充分调研现有垃圾处理处置全过程大气排放的研究,总结我国城市生活垃圾收集、转运到最终处理处置大气排放物种多样、排放分散的现状,结合现有研究覆盖范围有限、研究物种稀少的局限,同时为进一步推进大气排放清单系统化和精细化的进程,提出以下建议和展望:①核算城市和地区垃圾转运过程中的大气环境成本和压缩空间;②进一步完善并扩充垃圾焚烧多种有毒有害大气污染物（如二英、重金属元素及挥发性有机物等）排放特征测试和排放清单的研究;③在完善生活垃圾填埋场温室气体排放时空分布特征的同时,健全生活垃圾填埋场颗粒物及挥发性有机物等典型大气污染物排放清单相关研究.      

中国生活源固体垃圾产生和处理及其N2O排放

核算和评估固体垃圾产生和处理及其N₂O排放具有重要的现实和指导意义.本研究以中国为例（2008—2017年）,建立了固体垃圾产生、处理和N₂O排放核算框架.结果表明,10年间中国固体垃圾产生量上升了34.6%,年均6.13亿t,生活垃圾（48.6%）和工业日用品垃圾（24.6%）是主要贡献源;处理格局仍以填埋为主（占53.0%）,焚烧为辅（25.5%）;堆弃（42.5%）和焚烧（31.2%）是固体垃圾处理中N₂O气体的主要排放源,堆肥占21.9%,填埋处理排放最少（4.4%）;固体垃圾处理产生的渗滤液逐年增加,渗滤液排放的N₂O占固体垃圾处理N₂O排放总量的41.7%,生活垃圾产生的渗滤液是其主要排放源.加大垃圾分类处理和资源化利用力度,加强农村生活垃圾处理处置能力、减少垃圾堆弃量及提高垃圾处理技术对固体垃圾的产生及其N₂O排放减排至关重要.     

Quantifying and managing regional greenhouse gas emissions：Waste sector of Daejeon, Korea

A credible accounting of national and regional inventories for the greenhouse gas （GHG） reduction has emerged as one of the most significant current discussions. This article assessed the regional GHG emissions by three categories of the waste sector in Daejeon Metropolitan City （DMC）, Korea, examined the potential for DMC to reduce GHG emission, and discussed the methodology modified from Intergovernmental Panel on Climate Change and Korea national guidelines. During the last five years, DMC＇s overall GHG emissions were 239 thousand tons C02 eq./year from eleven public environmental infrastructure facilities, with a population of 1.52 million. Of the three categories, solid waste treatment/disposal contributes 68%, whilst wastewater treatment and others contribute 22% and 10% respectively. Among GHG unit emissions per ton of waste treatment, the biggest contributor was waste incineration of 694 kg CO2 eq./ton, followed by waste disposal of 483 kg CO2 eq./ton, biological treatment of solid waste of 209 kg CO2 eq./ton, wastewater treatment of 0.241 kg CO2 eq./m3, and public water supplies of 0.067 kg CO2 eq./m3. Furthermore, it is suggested that the potential in reducing GHG emissions from landfill process can be as high as 47.5% by increasing landfill gas recovery up to 50%. Therefore, it is apparent that reduction strategies for the main contributors of GHG emissions should take precedence over minor contributors and lead to the best practice for managing GHGs abatement.     

我国生活垃圾焚烧发电过程中温室气体排放及影响因素 ——以上海某城市生活垃圾焚烧发电厂为例

以上海某城市生活垃圾焚烧发电厂为例,采用上游-操作-下游(UOD)表格法,分析了生活垃圾焚烧发电过程中不同环节的温室气体排放贡献,及影响其排放的主要因素.结果表明,目前我国生活垃圾焚烧发电过程是温室气体排放源,以吨垃圾净CO2排放量计,达166~212kg.生活垃圾中自含化石碳对温室气体排放的贡献最大,CO2排放量为257kg/t;因焚烧发电上网而获得的净减排量为120kg/t;垃圾收运、辅助物料消耗及焚烧灰渣处理等引起的排放量总计为27~45kg/t.生活垃圾沥出渗滤液后续处理过程的温室气体排放量为7.7kg/t.节省焚烧过程辅助物料使用和改变焚烧灰渣处置方式能够减少温室气体排放量,但是减排效果有限.我国各地区电能基准线排放因子存在差异,对焚烧过程温室气体排放的影响为0~13%.降低生活垃圾含水率、提高垃圾可发电量是我国生活垃圾焚烧发电过程温室气体排放源汇转换的关键途径.     

我国城市生活垃圾处理温室气体排放特征

CH₄和CO₂是大气中主要的温室气体,研究我国城市生活垃圾处理过程中二者的排放情况,对制订温室气体减排政策和应对气候变化有着至关重要的意义. 利用IPCC(政府间气候变化专门委员会)提供的废弃物处理排放CH₄和CO₂的计算方法,对1979—2011年我国城市生活垃圾处理CH₄和CO₂排放量(不含港澳台数据)进行统计分析. 结果表明:①2011年我国城市生活垃圾人均清运量为0.46 t,比2000年增加了53.3%. ②1979—2011年,我国城市生活垃圾处理仍以填埋为主,焚烧和堆肥处理方式相对较少,但近年来焚烧处理量呈逐年增加趋势,其中2011年焚烧处理量是2001年的16.8倍. ③我国城市生活垃圾处理产生的CH₄和CO₂排放量均呈逐年增长趋势,至2011年,二者分别达到7 024.03×104 (以CO₂当量计,下同)和706.22×104 t;其中,2011年CH₄排放量是1990年的20.0倍,CO₂排放量是2001年的16.8倍. ④城市生活垃圾产生的温室气体排放具有明显的地域特性,其中华东地区CH₄和CO₂排放总量高达2 570.98×104 t;西北地区最小,仅为482.3×104 t. 该差异与城市发展规模、人们生活习惯和城市化进程等影响因子紧密相关.      

城市生活垃圾处理全过程的低碳模式优化研究

生活垃圾处理过程中的温室气体排放是重要的人为碳排放源.本文提出一种基于城市生活垃圾处理全过程的低碳模式制定方法,通过对不同垃圾末端处理工艺的资源与能源消耗,温室气体排放潜值与资源化率的评价,进行处理情景设计与分析,识别出生活垃圾处理低碳发展的调控措施,并结合约束条件下的定量优化,得到生活垃圾低碳优化处理模式.最后,以北京市为案例点,针对主要调控因子设计不同无害化处理比例的3种情景并开展以上3方面评价.结果表明,垃圾低碳优化处理的措施为降低填埋比例,同时提高堆肥和焚烧比例;垃圾低碳优化处理模式为填埋、焚烧与堆肥的利用比例是23%:25%:52%.