基于全生命周期的厨余垃圾处置利用技术综合评价研究

作     者：张慧 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：池涌

授予年度：2022年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：垃圾分类 厨余垃圾 生命周期评价 生命周期成本评价 (火用)生命周期评价 多目标决策模型 积累(火用)消耗 

摘      要：我国垃圾分类收集政策推广后,产生了大量厨余垃圾需资源化处理。采用合适的方法进行评估,以选择更环保节能的厨余垃圾处置利用技术是解决城市生活垃圾问题的关键。本研究选取我国应用典型的4类厨余垃圾处置利用技术:焚烧发电、厌氧发酵(发酵产生的沼渣可分为焚烧、堆肥或填埋3种处置方式)、好氧堆肥(包括阳光房堆肥及机器成肥)及填埋。基于生命周期思想建立厨余垃圾处置利用过程的综合评价模型,且所有数据均来自厨余垃圾处理厂的现场调研采样和实地分析。本研究建立了基于生命周期的能源-环境-经济(3E)多目标评价模型,以全面综合评估厨余垃圾整个处置利用过程。该模型采用生命周期评价(LCA)的标准化环境负荷和能源消耗(EU)分别定量评价环境及能源影响,同时结合生命周期成本分析(LCC)进行经济性评价。结果显示,4类处置利用技术的综合得分从高到低为:好氧堆肥、厌氧发酵、焚烧发电及填埋。两种好氧堆肥方式中,机器成肥的综合得分高于阳光房堆肥;三种厌氧发酵的沼渣处置方式从优到劣排序为沼渣堆肥、焚烧和填埋。由于LCA方法对能源消耗的评价基于热力学第一定律,未考虑能量转化过程中的不可逆损失及不同能量的品质差异,为此,本研究采用基于热力学第二定律的(火用)生命周期评价方法(ELCA)代替原能量评价模块。ELCA以积累(火用)消耗效率(η)为评价指标,能量转化效率与其值呈正相关,4类技术的结果从高到低排序为好氧堆肥、厌氧发酵、焚烧发电及填埋。两种好氧堆肥方式中,机器成肥的积累(火用)消耗效率高出阳光房堆肥15.10%;厌氧发酵的沼渣处理方式中,沼渣堆肥的积累(火用)消耗效率(35.25%)最高。采用积累(火用)消耗效率代替能源消耗(EU)进行3E耦合,结果排序与采用能源消耗指标一致,进一步证明了本研究结果的可靠性。本研究结果说明厨余垃圾作为肥料直接物质回收利用优于作为电力等能量利用。同时,考虑各类技术的实际应用场景及处理条件,基于评价研究结果将以上技术的实际适用情况进行分类,结果可为厨余垃圾资源化利用方法的选择提供参考。