基于能值的城市生活垃圾焚烧发电厂的可持续性研究

发布时间：2020-06-30 15:09

【摘要】：近年来,随着我国人口的增长、城市化进程的加大、经济的发展、生活水平的提高,城市生活垃圾也以每年8%~10%的速度增长,中国已经变成了世界上最大的垃圾生产国。据统计,2015年我国仅城市生活垃圾清运量就达到了1.91亿吨,估计到2020年将达到2.81亿吨。这些垃圾超出了生物圈的同化能力,引起了很多消极的影响。目前,中国城市生活垃圾最主要的治理方式是卫生填埋(65.5%)和焚烧发电(32.5%),但是随着土地的日益稀缺以及填埋所造成的消极环境影响,越来越多的研究认为填埋不是一种可持续发展方式,生活垃圾焚烧发电将成为一种有吸引力的垃圾治理方式。事实也证明,近几年垃圾焚烧发电厂在中国市场前景良好,垃圾焚烧发电厂数目由2003年的47座增加到2015年的220座,焚烧垃圾的质量也相应由370万吨增长到6170万吨,然而一项技术不可能绝对完美,垃圾焚烧发电厂建设、运行过程中会消耗资源能源,同时也会产生直接或间接的污染物,这就需要系统投入更多的自然资源和人工输入去处理这些排放物,但是随着“蓝色垃圾焚烧发电厂”概念的提出,我国迫切需要的是具有更先进水平的资源综合利用垃圾焚烧发电厂的兴起。因此,本研究以能值理论和方法为基础,整合稀释方法、生态指标99(Eco-indicator 99)评估方法、伤残调整寿命年(disability adjusted life years,DALY)评估方法、土地占用评估方法去定量化污染物排放影响。根据垃圾焚烧发电厂自身的特点,对经典的能值指标进行改进,以更全面地评估垃圾焚烧发电厂的可持续性发展。此次研究以四川省某垃圾焚烧发电厂为研究案例,提出三种情景分析研究(情景一:焚烧发电子系统+炉渣卫生填埋子系统;情景二:焚烧发电子系统+炉渣制备混凝土路面砖子系统;情景三:焚烧发电子系统+炉渣制备免烧墙体砖子系统),进行了一个整体综合的比较,探讨了在哪一种炉渣处理方式下能够使垃圾焚烧发电厂资源综合利用水平更高、对环境和社会效益更好、可持续程度更高。研究结果表明:(1)从能值流分析可知,情景一输入能值为8.21E+19 sej/yr,其中,废物资源化利用输入(W_R),免费的可更新输入(R_1),购买的可更新输入(F_R)和购买的不可更新输入(F_N)分别占总输入能值的20.32%,4.21%,2.39%和73.08%;情景二中输入能值为1.90E+20 sej/yr,W_R,R_1,F_R和F_N分别占总输入能值的23.71%,1.86%,1.15%和73.28%;情景三中输入能值为1.28E+20 sej/yr,W_R,R_1,F_R和F_N分别占总输入能值的35.20%,2.70%,1.60%和60.50%;总体而言,各情景中购买的不可更新能值占能值输入的比例都是最高,废物资源化利用输入所占比例次之。(2)从污染物排放影响定量化分析结果可知,污染物排放影响总的能值为1.67E+18 sej/yr;其中生态服务和能值损失分别占了1.77%和98.23%。用于稀释镉(Cd)所消耗的生态服务最多,二氧化碳(CO_2)引起的能值损失最大。因此,在这些研究系统中,烟气中的镉(Cd)和二氧化碳(CO_2)应重点关注。(3)从指标结果来看,三种情景的废物治理成本(CUWE)分别为8.59E+13sej/t,1.65E+14sej/t,1.24E+14sej/t;正产出率(PRO)分别为1.225,2.861和1.230;改进的环境负荷率(IELR)分别为2.715,2.742和1.533;改进的环境可持续指标(IESI)分别为0.451,1.043和0.803;总体而言,单位废物治理成本(CUWE)指标值展示了情景一的优越性;正产出率(PRO)指标值显示了情景二的优越性;改进的环境负荷率(IESI)指标值又体现出情景三的优越性;改进的可持续发展(IESI)指数值表明情景二综合绩效最好。(4)三种情景分析中,污染物排放轻微地降低了每个情景的经济收益,为2.15%~5.46%;使每个情景的环境负荷率上升辐度为0.02%~0.05%;污染物排放对于每个情景的能值可持续指数的影响为2.17%~5.51%。总体而言,污染物排放对三种情景能值指标的结果影响较小。(5)与情景一相比,情景二和情景三的炉渣处理方式更环保、具有更高的可持续性。情景二和情景三相比较,情景二中用炉渣为原料生产混凝土路面砖有更好的综合性能。根据以上研究结果,本研究提出以下建议:(1)自主研发适合中国生活垃圾特点的垃圾焚烧发电设备和技术,实现其国产化;(2)从源头上减少生活垃圾产生量;(3)提倡、推行生活垃圾分类收集制度;(4)对生活垃圾焚烧后的灰渣进行合理的资源化利用,该研究中情景二应该被提倡,优先考虑,但是企业也必须加强原材料管理,重视控制空气污染物,关心产品市场需求;(5)为公众建立一个公开的信息系统;(6)完善生活垃圾收费体系;(7)政府应为废物资源化利用提供更多的支持。
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X799.3

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本文编号：2735470