用户指南-全生命周期城市固体废弃物（MSW）管理温室气体排放估算工具-全球环境战略研究所-43页.pdf

第三版-中文版 全生命周期视角下 城市固体废弃物（MSW） 管理过程中产生的 温室气体排放估算工具 CH₄ N ₂O CO₂ii 用 户手册 基于 生命周 期角度 的 城市固 体废弃 物（MSW ）管理 温 室 气体排放 （GHG ）估 算工具 该工 具是基于 “ 亚洲低碳 发展 监测 、报告和核查 （Measurement, Reporting and Verification ，MRV ）” 项目（2013 财政年度） 下开发 2021 年 12 月 第 III 版- 中文版 iii 用户 须知： 这是 IGES 温室气体排放估算工具的第三版，专门用于量化中国 废弃物 管理系统在生 命周期内 产生的温室气体排放。在这个版本中，包括了 中国所有现有的 废弃物 处理技术 ， 并采 用了中国具体的缺省值和排放因子来估算化石能源消耗以及电网用电等 产生的排放。 此外， 带有气体回收的卫生填埋 也包括在该版本的估算工具中 。 我们欢迎所有 用户的反馈 意见，以改进 该模拟计算 工具，使其 最适用于当地政府 和其 他用户的要求，以促进可持续 的废弃物管理 并减缓气候变化。 IGES 保留此估算工具的版权。IGES 将该估算工 具公开给所有想改进这一工具的 用户 ， 但它不应该被抄袭用于出售或任何商业目的，感谢您尊重 IGES 的工作。 所有反馈 意 见 请 联 系 Nirmala Menikpura 博士 （nirmala.menikpura@mx.iges.or.jp ）, Dickella Gamaralalage Jagath Premakumara 博士（premakumara@iges.or.jp ）以及 Rajeev Kumar Singh 博士 (singh@iges.or.jp) 。 资金 支持 日本环境省 iv 执行 概要 2011 年， 全 球环 境战 略研 究 所（IGES ） 的 可持续 消 费和 生产 小 组开 发了 一个 简 单 的 电 子 表 格 模 拟， 即 “IGES- GHG 计算器 ” ， 以促 进 地 方 政 府就 选 择 适当 技 术 和设 计 适 当 的废弃 物管理系统以减缓气候变化作出决策 ，以及评估它们在 减 缓温室气体 排放方面取得 的成就或进展。2013 年， 我们 开 发 了 第二 版 ，在 技 术 和 地域覆盖 范围 方 面 进行 了 几 次 修 改。此后，亚太区域的许多城市和机构 开始利用该工具估算 废弃物 管理中的温室气体排放 。 中国磐之石 环境与能 源研究 中心(REEI) 也计划 举 办几场 关于 提高 认知 能力的研讨会或 工作坊 ，以支持关注城市生活垃圾管理问题的中国非政府组织，帮助他们将气候政策融入 项目设计，并掌握城市生活垃圾管理中碳核算的方法。REEI 认为 “IGES- GHG 计算器 ” 是一个 可以介绍给非政府组织和其他利益 相关以估算中国 废弃物 处理部门气候影响 的 用户 友好 使用的工具， 因此联系 了 IGES-UNEP 环境 技术合作中心（IGES Centre Collaborating with UNEP on Environmental Technologies ，CCET) 以寻求合作，共同修改该工具。考虑 到 REEI 的请求和 改进工具的 兴趣, CCET 与 REEI 合作 ，进行必要的修改 以适应 中国的废物 管理 情景，同时 修改 GHG 计算器和用户手册 的 中文翻译， 以便更好地协助中国非政府组 织去 理解和使用该工具。在此，CCET 感谢 REEI 在工具和用户手册 中文 翻译的支持和贡 献。 因此，这是 “IGES-GHG 计算器” 的第三版，该 计算器是专门为 了量化 在生命周期角 度下， 中国废物管理系统 产生的 温室气体排放而开发的。这个版本整合了中国现有的所有 废物管理方案 。 例如，在处理方案中新增了 带有气体回收的 卫生填埋 选项 ，以扩大技术覆 盖的 范围，此外，还 对“回收 ”的表格 进行了重大修改，以从材料回收和循环 能力的角度 估算温室气体 减排 潜力，我们 对“垃圾焚烧 ”表格也 进行了改进，以计算中国通过能源回 收可能避免的温室气体 排放 。 此外，在这个版本的温室气体计算器中，整个工具都使用了 中国化石燃料 的热值和更 新的中国电网发电的温室气体排放因子，以更精确地计算温室气体排放。此外，还使用了 IPCC 第四次评估报告(AR4) 中所述的更新的全球 变暖潜势(GWP) 值。 我们还 修订了用户手 册，纳入了所有的改进和修改，并将计算器和用户手册翻译成中文， 让 用户 使用起来更 方 便。 该估算工具由十个电子表格组成，包括用户指南、主页、废弃物运输、混合垃圾 填埋 / 露 天 倾 倒、 堆肥 、厌 氧分 解、 机械 生物 处理 （Mechanical Biological Treatment, MBT ） 、 回收、焚烧和露天焚烧。 除了前两个电子表格（用户指南和主页）以外，用户被要求在其 他所有表格中输入数据，并选择符合当地 废弃物管理的最适当条件。因此，用户应在每页 表格中提供所需的输入数据， 以便计算从废弃 物运输、填埋、堆肥、厌氧消 化、MBT 、v 回收、焚烧和露天焚烧等不同方面产生的温室气体排放 ，如下图所示。 如果市政当局 没有 其中的某一项 技术， 但希望了解 其气候影响，可以使用开发 者 提供的缺省 值。 该估算工具采用了 《IPCC 2006 年国家温室气体 清单指南 》 ，以量化各种废弃物管理 技术的温室气体排放。因此，这一工具对于国家温室气体排放清单的自下而上的方法是有 用的，为了实现这一目标，应报告直接的排放量。 每当使用其它文献进行排放量估算，我 们都已在手册中标明文献来源。同时电子表格中的单元 格都已分配了数学公式，以量化生 命周期不同阶段的温室气体排放。在不同的 废弃物处理技术 下，对整个模拟过程中所使用 的数学公式 都进行了详细的说明，以模拟估算温室气体排放 总 量和个别技术的总温室气体 减排潜力。 基于 温室气体排放总量和减排潜力， 估算了各个 废弃物处理技术 的净温室气体 排放 量。考虑到从废弃物 中回收所有可能的资源和材料的影响 ， 温室气体净排放 量反映了 某一特定废弃物处理技术的总体气候影 响/ 效 益。 因 此 ， 在决策和政策建议过程中，单个 废弃物 处理方法估算的温室气体净排放 量可作为具体数字 使用 。 如果这种模拟 估算工具适用于量化综合废弃物管理系统的气候效益，则将根据这些技 术处理的废弃物的比例进一步汇总各个技术产生的温室气体净排放。综合系统的温室气体 排放量估计值显示了该系统的总体进展，这种整体方法将非常有利于提高 废弃物管理 系统 的气候效益 ，然后量化综合废弃物管理系统 中潜在 的温室气体减排 。温室气体排放估算结 果将对地方政府选择气候友好型废弃物管理技术的决策非常有用。 然而，这个版本没有计算露天焚烧 垃圾产生的黑碳排放对气候的影响，因此不可能比 较不同情景下的气候影响。如果相关的中国组织/ 非政府组织希望从包括黑碳影响在内的 几种情景估计总体气候影响，强烈建议他们使用更 详细的“排放量化工具 ”即“Emission Quantification Tool (EQT)” ，该工具由 IGES-CCET 开发。 vi 目录 前言 1 1. 用户指南页面 . 2 2. 主页 . 3 3. 废弃物运输的温室气体排放估算 . 4 4. 填埋的 温室气体排放估算 . 6 5. 堆肥的 温室气体排放估算 . 11 6. 厌氧分解 的温室气体排放估算 . 14 7. 机械生物处理（MBT ）的温室气体排放估算 18 8. 回收的 温室气体排放估算 . 22 9. 焚烧的温室气体排放估算 . 26 10. 露天焚烧的温室气体排放估算 . 29 综合固体废弃物管理系统的温室气体排放估算 . 31 估算工具的不足以及改进的可能性 . 33 参考文献 . 34 附录 I: 需要的数据 . 35 1 前言 亚 洲 发 展中 国家 传 统固 体 废弃 物管 理 产生 的 温室气 体 （GHGs ）排 放 是全 球气 候 变 化 的重要原因之一。露天倾倒和填埋是第三大人为甲烷排放源，这两种方法是目前亚洲国家 最常用的废弃物处理方法。此外，由于使用化石能源，来自废弃物 处理、运输和机械 运作 方面的温室气体排放（如 CO2 ，N2O ）的影响也 很大。然而，通过从废弃物管理中回收材 料和能源，有可能间接减少温室气体排放。但是，负责废弃物管理的地方当局并不清楚废 弃物管理与气候变化之间的联系。 IGES 的可持续消费与生产小组（SCP ） 在 柬 埔寨 、 老 挝 和 泰 国 为 地 方 政 府 举 办了 能 力建设研讨会，以促进废弃物利用，并减缓气候变化。此外，还有关于废弃物管理做法产 生的温室气体排放估算的培训。但是，对地方当局的人员来说很 困 难，因为他们不熟悉用 于温室气体估算的计算公式。因此，IGES 开发了一个简单的电子表格模拟，即第 一版 IGES 温 室 气 体计 算 器， 方便 地方 政府 估计 目前 废弃物 管 理产 生的 温室 气体 排放 ，支 持 地 方政府 在选择适当的温室气体 减缓技术方面的决策过程，评估采取合适 的废弃物 管理方法 所取得的进展，并为国家温室气体清单报告提供自下而上的方法。 该废弃物管理温室气体排放估算工具用于量化单个处理技术和综合系统的温室气体排 放。该估算工具采用生命周期方法（LCA ），通过使用 该估算工具 ，用户可以看到直接排 放（用于国家温室气体清单和碳市场）和温室气体减排潜力（用于决策）的结果。通过在 每个表中选择/ 输入特定国家或位置参数，这 个 估算工具可以适用于整个亚太地区的发展 中国家。开发者通过纳入中国的 排放因子、缺省值和 废弃物特征，对温室气体排放计算器 第三版进行了专门修改，以适用于中国情境。 该估算工具由十个电子表格组成，包括用户指南、主页、废弃物运输、混合垃圾填埋、 堆肥、厌氧分解、机械生物处 理（MBT ） 、 回 收 、 焚 烧 和 露 天 焚 烧 。 除 前 两 页 （ 用 户 指 南和主页）之外，用户 须在其他 所有页上输入数据，并选择符合当地废弃物管理 实践 的最 适当条件。因此，用户 须输入 每一页表格所需的数据，以计算废弃物运输、混合垃圾填埋、 堆肥、厌氧分解、机械生物处 理（MBT ） 、 回 收 、 焚 烧 和 露 天 焚 烧 等 不 同 方 面 的 温 室 气 体排放。如果市政当局没有 采用所有这些 废弃物处理 技术，他们可以在相应的 废弃物处理 技术 表格中输入数据 ，特别是 现有的技术或将要使用的处理技术。下面将详细说明各个 废 弃物处理技术产生的温室气体排放 计算 表格。 2 1. 用户 指南页面 第一页是为了 介绍开发此估算工具的目的，并为用户提供有用的 应用 指南。通过阅读 “用户指南 ”表格，用户将了解 根据现有废弃物处理技术量化废弃物管理系统的温室气体 排放所需的数据类型 。估算工具中的用户指南页面如图 1 所示。 图 1: 用户指南页面3 2. 主页 在 该 估 算 工 具 的 主页 上 ， 用 户被 要 求 写 下 所在城 市/ 直辖市 的 名 字， 选 择 国 家和 国 家 所属 的气候带。选项以“下拉列表”的形式给出，如图 2 所示。一旦用户写下位置并选择 了 气 候 带 ， 所 有的 对 应 的数 据/ 信 息（ 例 如 来 自国 家 电 网 电 力 产生 的 温 室气 体 排 放 、来自 化石燃料燃烧产生的温室气体排放）将自动被 匹配到各个相应的数学公式中以量化不同生 命周期阶段的温室气体排放。 此外，主页 还显示出废 弃物管理系统所排放的温室气体数值。在数据输入阶段，用户 可以看到 “一旦 您在其他表格中输入所需 的数据，您所在城市的废 弃物管理产生的直接和 间 接 温 室气 体排 放 汇总 将 出现 在以 下 活动 中 ” 。因 此 ， 一旦 用户 完 成数 据 输入 ，他 们 要 再 次查看主页，以便看到温室气体估算的总体结果。在汇总表中，将显示来自每种处理方法 和整 个废弃物管理系统的直接温室气体排放（例如由于化石能源消耗、 废弃物 降解以及 垃 圾 焚 烧 产生 的温 室 气体 排 放） 、 避 免 产生 的 温室气 体 排 放（ 例如 物 质和 能 量回 收所避免的 温室气体排放）和 净 温 室气 体 排 放 。此 外 ， 还会 显 示 每 月 废 弃物 管 理 的温 室 气 体 减少/ 排 放总量，这将有助于确定 当地废弃物管理 所取得的进展。 图 2: 主页4 3. 废 弃 物运输的温 室气体排 放估算 城市生活垃圾运输消耗了大量的化石燃料，而化石燃料的燃烧 造成 了温室气体排放。 因此，估算工具的第三页用于量化废弃物运输 过程中产生 的温室气体排放。在亚洲发展中 国家，废弃物运输主要使用两种化石燃料，即柴油和天然气。因此，用户需要输入每月使 用 这 两 种化 石燃 料 运输 的 废弃 物 运输 量和 对 应的化 石 燃 料消耗 量 ， 如图3所 示 。此 外 ， 中 国的一些城市正在使用电动卡车运输 废弃物 。因此，用户需要输入电动汽车 运输的垃圾 废 弃物总 量和所有电动卡车的月 度耗电量。 图 3: 废弃物运输的温室气体排放估算页面 本估算工具 不包括原油开采、进口和炼油过程 中产生的温室气体排放，因为这些排放 （与燃烧过程中的排 放相比）可能 并不显著 （Menikpura, 2011 ） 。 此 外 ， 化石燃料燃烧产 生的 CH4 和 N2O 排放被认为可以忽略不计。因 此 CO 2 可以被认为是废 弃 物运输中温室气 体排放的主要组成部分。每种化石燃料都有对应的数学公式来量化 CO 2 排放量。 在废弃物运输过程中，任何一种化石燃料燃烧产生的温室气体排放可用如下方式计算 ： 5 Emissions FF – 使用化石燃料的运输工具产生的温室 气体排放 （千克CO 2/ 吨运输的废弃物） Fuel (units) – 每月化石燃料消耗总量, （柴油单位 为 升；天然气单位 为千克） Waste (tonnes) – 每月通过柴油车或天然气车 运输的废弃物的总量 （吨） Energy (MJ/unit) – 化石燃料的热值（例如柴油 为36.42 兆焦/ 升，天然气 为37.92 兆焦/ 千克） EF – 化石燃料的CO 2 排放因子（例如柴油 为0.074 千克CO 2/ 兆焦，天然气 为0.056 千克CO 2/ 兆焦） 使用电动卡 车运输废弃物 产生的温室气体排放总量可用如下方法计算 ： ℎ ℎ Emissions E – 电动卡车运输垃圾产生的温室气体排 放（千克CO 2/ 吨运输的废弃物） Electricity (kWh) – 每月电动 卡车的电力消耗量（千瓦时） Waste (tonnes) – 每月通过电动卡车运输的废弃物总量，单位是吨 EF – 中国电网发电的CO 2 排放因子（0.855 千克CO 2 当量/ 千瓦时) 一些城市正在尝试用天然气 替代柴油，以减少废弃物运输产生的温室气体排放。因此， 该估算工具显示了柴油卡车和天然气卡车 运输每吨废弃物产生的温室气体排放。如果当地 使用了这两种燃料以及电动卡车，结果将显示由于使用柴油、天然气和电力的综合影响， 如图 3 所示。此外，废弃物运输的月度温室气体排放可以通过 以 下公 式计算： 每月废弃物运输产生 的温室气体排放量（千克 CO2 当量/ 月) = 运输每吨废弃物的温室 气体排放 × 每月运输的废弃 总物量 6 4. 填埋的温室气体排放估算 填埋是全球最常见的垃圾处理方法。垃圾填埋技术在过去几十年有了巨大发展，但世界 各地的填埋技术发展并不均衡（Manfrediet等人, 2019）。例如，亚洲大多数发展中国家仍在 实行没有气体回收的露天倾倒和垃圾填埋。大多数情况下，垃圾是在没有填埋设施的露天垃 圾场处理的，但政府在推动卫生填埋场处理城市垃圾。因此，在一些情况下，卫生填埋技术 的应用没有气体回收系统，大部分填埋气体释放到大气中，没有任何处理或控制。然而，在 中国，利用垃圾填埋气体回收系统来减少甲烷排放到大气和从垃圾填埋气体中回收能源是一 种日益增长的趋势。因此，“带有气体回收的卫生填埋”选项的温室气体排放已纳入到该计 算工具“填埋”表格的第二部分。如果您所在的城市没有“带有气体回收的卫 生填埋”项 目，则不需要在第二部分输入任何数据。在第一部分中输入露天倾倒/无回收气体的填埋的 数据，就足以估计最后通过填埋处置所产生的排放量。 城 市 生 活 垃 圾 在 露 天 倾 倒 和 填 埋 的 厌 氧 分 解 中 最 终 产 生 的 填 埋 气 体 （Landfill Gas ， LFG）中，约60% 是甲烷，40% 是 二氧 化 碳 。LFG中的甲烷组分对全球 变暖产生影 响而二 氧化碳 组分 通常 被认 为是源 于生 物的 ，因 此不 被 认为是 温室 气体 （CRA, 2010 ） 。来自填 埋的不受控制的甲烷排放已被列为第三大人为排放污染源（IPCC, 2007 ）。 垃圾填埋处置地点产生的甲烷 体量 取决于许多因素，如 垃圾 的 体量 和组成、水分含量、 pH 值 和废 弃物 管理 措施 。一 般来 说， 填埋 处置场 所 的甲 烷产 量随 着有 机质 含量 和水 分 的 增加而增加。有管理的卫生填埋场产生的甲烷可能比无管理的处置场（露天堆放）更高。 在露天堆放的填埋场，大量 垃圾会在上层厌氧腐烂。对于露天堆放的填埋场，堆放较深的 固体废弃物处理场的甲烷排放量大于堆放较浅的处理场。 政 府 间气 候变 化 专门 委员 会（IPCC ）2006 年 提出 的 废弃 物模 型 在考 虑到 国家 或 地 区 特定的 垃圾成分和气候信息，以及处置地点的情况，得出 缺省 值后，能够估算各种固体废 弃物处置地点类型的排放量。因此，为了量化堆填区的正常废弃物管理处置措施所产生的 温室气体排放，本估算 工具 采用了 IPCC 2006 废弃物模型。IPCC 清单强烈鼓励使用一阶 衰减(FOD)模型，该模型能更准确地估计排放，因为它反映了堆填区废弃物的降解率 (IPCC 2006) 。IPCC 模型中使用了以下 数学公式 来量化填埋或露天 倾倒产生的温 室气体排 放。 一阶衰减模型的基本方程为 ： (1) DDOCm = DDOCm(0) ×e -kt 其中 DDOCm(0) 是可分解的可降解有机碳 （D D O C ）在反应最开始 的质量，此时 t=0 且 e - kt =1, k 是反应常数 ，而 t 是以年为单位的时间。 D D O C m 是 DDOC 在任意时刻的质量。 从方程 (1)可以看出在第一年结束的时候 (从时间轴上的 0 点到 1 点) 固体废物处理场中未分 解的 DDOC 质量为: ： 7 (2) DDOCm(1) = DDOCm(0) × e -k 分解成 CH4 和 CO2 的 DDOC 的质量为: (3) DDOCmdecomp(1) = DDOCm(0) × (1 - e -k ) 在一级反应中，产物 （ 分解的 DDOCm ）的量总 是与反应物 （DDOCm ）的量成正比。 这意味着何时存放 DDOCm 并不重要。这也意 味着，当已知处置现场累积的 DDOCm 体 量，加上去年的存量，就可以计算出 CH4 的产量，就像每年是时间序列中的第 1 年一样。 然后，所有的计算都可以 用公式(2) 和(3) 在 一 个简 单 的 电 子 表 格 中 完 成 。默 认 的 假 设 是 ， 每年累计的所有垃圾的 CH4 生成始于沉积后一年的 1 月 1 日。假设第一年的分解可以在不 产生甲烷的情况下进行 （厌氧条件形成所需的时间 ）。然而，当计算包括垃圾沉积年份垃 圾较早开始反应的可能性时，就需要对沉积年份进行单独的计算。 从垃圾材料(W) 中计算可分解的 DOC ，即(DDOCm) ： (4) DDOCmd(T) = W(T) × DOC × DOCf × MCF 在第 T 年末时该年 存入未分解的 DDOCm 体量： (5) DDOCmrem(T) = DDOCmd(T) × e (-k • ((13-M)/12) 在第 T 年末时该年存入且分解的 DDOCm 体量： (6) DDOCmdec(T) = DDOCmd(T) × (1 – e (-k • ((13-M)/12)) ) 在第 T 年末处置场地 沉积的 DDOCm 的 体量： (7) DDOCma(T) = DDOCmrem(T) + ( DDOCma(T-1) × e -k ) 在第 T 年末处置场地该年 分解的 DDOCm 的体量 ： (8) DDOCmdecomp(T) = DDOCmdec(T) + (DDOCma(T-1) × (1 - e -k )) 从已分解的 DOC 中生成的 CH4 的体量 ： (9) CH4 generated(T) = DDOCmdecomp(T) × F × 16/12 从处置场地排放的 CH4 的体量 ： (10) CH4 emitted in year T = (ΣCH4 generated (T) – R(T)) × (1- OX(T)) 其中： T – 库存年 x – 材料种类／废弃物类别 W(T) – 在第 T 年的沉积量 8 MCF – 甲烷校正因子 DOC - 可降解有机碳 ( 在有氧条件下) DOCf - 在厌氧条件下分解 DOC 的比例 (0.0-1.0) DDOC - 可分解的可降解有机碳 ( 在厌氧条 件下) DDOCmd(T) - 在第 T 年所存入的 DDOC 量 DDOCmrem(T) - 在第 T 年末时该年存入未分 解的 DDOCm 体量 DDOCmdec(T) - 在第 T 年末时该年存入且分 解的 DDOCm 体量 DDOCma(T) - 在第 T 年末处置场地沉积的 DDOCm 的体量 DDOCma(T-1) - 在第 T-1 年末处置场地沉积 的 DDOCm 的体量 DDOCmdecomp(T) - 在第 T 年末处置场地该年 分解的 DDOCm 的体量 CH4 generated(T) - 从已分解的 DOC 中生成 的 CH4 的体量 F - 填埋气体中甲烷的体积分数 (0.0 – 1.0) 16/12 - CH4/C 的分子质量之比 R(T)- 在第 T 年回收的 CH4 OX(T) – 在第 T 年的氧化因子 ( 分数) k - 反应速率常数 M – 反应开始的月份 (= 延迟期 + 7) 为了计算垃圾填埋场或露天垃圾场的甲烷排放量，需要大量的缺省值，而甲烷生成量 高度依赖于这些数值的准确性。表1给出了所需缺省值的详细说明。 表 1: 应用IPCC 2006 垃圾模型所需的因子和缺省值 因子 单位 推导方 法 混合垃圾处理量 吨/月 处理量/ 描述 沉积量 吉克/ 年 城市固体废弃物 ( 吨/ 月) ×12/1000 可降解有机碳(DOC) DOC 根据 IPCC 的 DOC 缺省值, DOC MSW = % of 厨余垃圾×0.15+ % of 园艺 垃圾×0.43 + % of 纸垃圾 × 0.4 + % of 纺织垃圾 × 0.24 厌氧条件下分解的 DOC 分 数 (DOCf) DOC f IPCC 缺省值是 0.5 甲烷生成速率常数 k k 值将取决于当地的垃圾组成 k MSW =% of 厨余垃圾×0.4+ % of 园艺垃圾 ×0.17 + % of 纸垃圾 × 0.07 + % of 纺织垃圾 × 0.07 + % of 一次性尿布 × 0.17+ % of 木头和稻 草 × 0.035 半衰期 (t1/2, 年) h=In(2)/k 可根据 k 值计算 exp1 exp(-k) 可根据 k 值计算 分解开始的时间, 月份 M M IPCC 推荐值是 12 个月之后 9 Exp2 exp(-k((13- M)/12 可根据 k 值以及 M 值推导 填埋气体中 CH 4 的体积分数 F IPCC 推荐值是 0.5 有填埋覆盖层的甲烷氧化因 子 OX 对于有填埋覆盖层的卫生填埋（不管是否 有气体回收），IPCC 推荐值 是 0.1 ，对于露天 垃圾场，氧化因子为 0 填埋/露天堆放的甲烷校正 因子 MCF 这个值将会根据管理实践改变 ，IPCC 推荐 的缺省值针对有管理的 ( 带有填埋覆盖物和衬 垫), 无管理的- 深（5 米）, 无管理的- 浅（5 米）, 未分类的 分别为 1, 0.8, 0.4 以及 0.6 在模拟过程中，为了估算某一特定地点露天倾倒以及卫生填埋（带气体回收或无气体 回收）的温室气体排放，使用者需输入每月平均数据，例如填埋混合垃圾的 体量、填埋作 业活动的化石燃料使用情况及混合城市固体废弃物的成分。此外，还要求用户在下拉列表 中选择填埋场的类型，如图 4 所示。为了计算垃圾填埋场的温室气体排放，垃圾中不同部 分的百分比之和应当是 100% ，否则会出现错误信息，直到调整为 100% 。 如果某城市有含气体回收项目的卫生填埋场，本 计算工具假设其处置垃圾成分与第一 部分中处置类型的垃圾成分相似，其他的技术具体数据例如日处理量、特定地点垃圾处置 的起始年和结束年，作业活动的化石燃料和电网用电量、气体收集效率、回收的垃圾填埋 气体的处理方法、垃圾填埋气体收集的起始和结束年 份等需要在第二部分中输入 。 在整个生命周期中，每吨降解废弃物的甲烷产量将被计算出来，并在 第一部分和 第二 部分 以 千克 CH4/ 吨 处理 垃 圾的 形 式 表示 。 此外， 混 合 垃圾 排 放 的温 室 气体 总 量将 计 算 如 下: 第 一 部分 的温 室气 体排 放： 混 合垃 圾填 埋/ 露 天倾 倒 产生 的温 室气 体排 放 = 每吨 垃 圾 产生 的 CH4 排放 × GWPCH4 + 作业活动的温室气 体排放 第二部分的 温 室 气体 排 放 ： 每 吨 经带 气 体 回 收的 卫 生 填 埋 场 处 理混 合 垃 圾 产生 的温 室气体排放 = 作业活动的温室气体排放 + ( 每吨垃圾的 CH4 排放 – 收集的 CH4 ) × GWPCH4 – 通过回收电力/ 将填埋气体作为热能所避免产生的温室气体排放 其中： GWPCH4 - CH4 的 GWP 值 ( 在 100 年的时间尺度内，CH4 的 GWP 被认为是 CO2 的 25 倍) 基于此，可以模拟计算出混合垃圾填埋场在特定地点的月度温室气体排放量。 10 每月的温室气体排放/ 减排（千克 CO2 当量/ 月） = 在第一部分 中每吨 填埋处理垃圾 产 生的温室气体排放 × 第一部分 的堆填/ 露天倾倒的垃圾总量( 吨/ 月） + 在 第二部分 中每吨 填 埋处理垃圾 产生 的温室气体排放× 带回收气体的卫生填埋场的垃圾总量( 吨/ 月) 图 4: 填埋的温室气体排放估算页面 11 5. 堆肥 的温室气体 排放估算 在亚洲发展中国家，有机垃圾堆肥的手段已日益得到重视。在有机垃圾处理技术中， 当地政府更喜欢堆肥，因为它简单、易于管理和成本低。因此，在亚洲，堆肥正成为一种 流行的垃圾处理方式。 在这个模拟中，第 4 张 Excel 表格是用于量化堆肥技术 产生的潜在 的温室气体排放。 堆肥过程产生 的主要温室气体排放包括：i) 利用 化石能源（例如电力和柴油）进行堆 肥处理过程中所产生的温室气体排放；ii) 有机垃 圾降解产生的温室气体排放。 就有机垃圾降解产生的温室气体排放而言，堆肥是一种好氧降解过程，废弃物中可降 解的有机碳很大一部分被转化为 CO2 ，这种 CO2 是来源于生物的，因此在计算碳排放时不 会被考虑在内。CH4 可以在深层的堆肥中通过废弃物的厌氧降解产生。然而，其中的大部 分又会在好氧环节被氧化掉。堆肥也会产生少量的 N2O 排放，在本研究中，IPCC 公布了 平均排放因子 缺省值 （例如 4kg CH4/ 吨湿基有机垃圾和 0.3kg N2O/ 吨湿基有机垃圾）用于 量化堆肥 产生的温室气体排放（IPCC, 2006 ）。 从一吨有机垃圾中可产生大量可销售的肥料。产生出来的肥料可用于农业，取代传统 肥料。据文献所述，一吨优质堆肥可用于替代化肥，因为有可能以每吨堆肥产生 7.1kg 氮 （N ）、4.1kg 磷（P2O5 ）、5.4kg 钾（K2O ）的 速率提供必要的养分 (Patyk, 1996) 1 。 根据 这些数据，在这个模型 计算工具 中估计了避免化肥生产的温室气体减缓潜力。通过生产每 吨堆肥而避免使用化肥的温室气体排放量为 21.29 kg CO2 ，0.003 CH4, 0.069 N2O 。然而， 在实践中，如果农民在堆肥后没有减少化肥的使用，这种共同效益不应包括在计算中 。 为了计算所有这些潜在的排放以及可能的 温室气体排放 规避量，用户被要求输入每月 的平均数据，如用于堆肥的有机垃圾的 体量、堆肥过程中消耗的化石能源、堆肥生产总量 以及其中用于农业活动的比例，如图 5 所示。 下列数学公式已分 配到 对应的电子表格单元，以量化堆肥的温室气体排放。 堆肥作业活动的化石燃料燃烧 产生 的温室气体排放计算如下。如前所述，化石燃料燃 烧产生的CH4 和N2O 的排放量被认为是可以忽略 的，因此没有包括在这个公式中 ： ) / 2 ( ) / ( ) ( ) ( MJ kgCO EF L MJ Energy tonnes Waste L Fuel Emissions Operation   = Emissionsoperation – 堆肥 作业活动产生的温室气体排放（千克CO2/ 吨运输垃圾） 1 如果有特定地点或国家的数据，这个数据可以更改。 12 Fuel (L) – 每月化能源消耗量 （升） Waste (tonnes) – 每月有机垃圾利用量 （吨） Energy (MJ/unit) – 化石燃料热值（例如柴油为36.42 兆焦/ 升） EF – 燃料的CO2 排放因子（例如柴油为0.074千克CO2/ 兆焦） 有机垃圾降解产生的温室气体排放量计算如下: O N O N CH CH n Degradatio GWP E GWP E Emission 2 2 4 4  +  = 其中： EmissionsDegradation – 有机垃圾降解产生的温室气 体排放（千克CO2/ 吨有机垃圾） ECH4- 有机垃圾降解时的CH4 排放（千克CH4/ 吨垃 圾）; 在这个模型中应用了0.4这个缺 省值（IPCC 给 出 的 平 均 数值 （IPCC, 2006) ， 如果 有 具 体 地 点 的 数 据 ， 这 个 值 是可 以 修 改 的。 GWPCH4 - CH4 的GWP （25千克CO2/ 千克CH4 ） 2 EN2O – 有机 垃圾降 解时 的N2O 排放（ 千克N2O/ 吨 垃圾）; 在这 个模型 中应 用了0.3 这个 缺省值（IPCC 给 出 的 平 均数 值 （IPCC, 2006) ，如 果 有 具 体 地 点 的 数 据 ， 这 个 值是 可 以 修 改的。 GWPN2O- N2O 的GWP （298千克CO2/ 千克N2O ） 2 堆肥产生的总温室气体排放可通过将作业和垃圾降解产生的温室气体排放相加来计算 堆肥产生的总温室气体排放 = Operation Emissions + n Degradatio Emission 用堆肥代替化肥所避免的温室气体排放计算如下: GHG e Agricultur Compost A PC AC AvoidedGHG   = AvoidedGHGCompost – 用堆肥代替化肥所避免的温 室气体排放 （千克 CO2 当量/ 吨垃圾） AC – 产生的堆肥量（吨堆肥/ 吨垃圾） PCAgriculture – 堆肥用于农业和园艺的比例 (%) AGHG – 相当于一吨 堆肥 替代化肥的温室气体减排潜力（千克 CO2 当量/ 吨堆肥） 2 在文献中，CH 4 和 N 2O 的 GWP 值不同。该模型使用的 CH 4 和 N 2O 的数值分别为 25 和 298，因为大 多数已发表的工作都使用了 AR4 值，因此在该计算器中使用了 100 年时间尺度的 AR4 的全球变暖潜势值。 13 但是，如果堆肥使 用者即使在施 用堆肥后也 不 减少化肥的使用，AGHG 则不应该被包 含在其中。 避免的温室气体排放 总量 可以用以下方法计算： 总避免的温室气体排放 千克 当量 吨有机垃圾 堆肥替代化肥所避免的温室气体排放 为了了解堆肥技术的整体气候效益或影响，净温室气体排放量可如下计算: 堆肥的净温室气体排放量 总温室气体排放 避免的温室气体排放总量 如果估算的温室气体净排放量仍 然为正值( 例 如， 由 于 消 耗 了 过 多 的 化 石 燃 料 或对 生 产的堆肥应用到农业 和园艺 的 比 例 较低) ， 用 户应 清 楚 ， 目 前 的 堆 肥系 统 仍 会 对 气 候造 成 影响，因此需要进一步改进以减少温室气体排放。如果净温室气体排放值为负，则表明堆 肥可能减少温室气体排放，以及其用作碳汇的可能性。 此外，每月由堆肥产生的温室气体排放量可估计如下: 每月堆肥产生 的温室气体排放/ 减排（千克 CO2 当量/ 月） = 每吨堆肥处理的垃圾的温 室气体排放 × 每月堆肥处理的垃圾总量（吨） 图 5: 堆肥的温室气体排放估算页面14 6. 厌氧分解的温室气体排放估算 厌氧分解作为有机垃圾处理的潜力技术之一，在亚洲发展中国家越来越受到重视。在生 物处理方法中，因为与该过程有关的高能量回收潜力及其有限的环境影响，厌氧分解是最具 成本效益的。 为了量化厌氧分解的温室气体排放总量，我们设计了一个表格来量化温室气体排放和 避免产生的温室气体排放量，厌氧分解主要通过两种方法排放温室气体：i) 使用化石燃料 （如电力和柴油）产生的温室气体；ii) 由于反应堆不可避免的温室气体泄漏。该估算工 具使用 平均 缺省值（2kg CH4/ 吨干 有机垃 圾；IPCC, 2006 ）。 如果 有地区 具体 的数据 ，则 应该替换缺省值。 厌氧分解有产生大量能量的潜力。沼气是厌氧分解的主要产物，其热值为20- 25MJ/m3 。沼气可通过各种技术转化为热能或电能。例如，在小型发电机（200kW ）和 大型内燃机 （1.5MW ）中燃 烧沼气可 以产生大 量 的电力。(Pöschl et al., 2010) 所产生的电 能或热能可用于取代以化石燃料为基础的常规电能和热能生产，从而减少这些常规过程的 温室气体排放。 与堆肥技术的结果类似，厌氧分解也有助于亚洲发展中国家避免有机垃圾填埋，从而 避免有机垃圾 在填埋 降解过程中产生的温室气体排放。 为了从一个特定的厌氧分解设备计算所有这些潜在的排放和避免产生的温室气体排放 量，用户被要求输入每月的平均数据，如用于厌氧分解的有机垃圾量，厌氧分解过程中使 用的化石燃料和电能消耗量以及厌氧分解产物的类型（电能或热能），如图 6 所示。 下列数学公式已包含在对应的表格，以便根据