环境经济综合评估目标下厨余垃圾管理模块化生命周期分析模型研究

Food waste is the dominant fraction in Chinese municipal solid waste (MSW). The mixed collection of food waste with other waste fractions reduces the material and energy recovery rate, and increases pollution potentials. Separate collection and treatment of food waste is a main development tendency for MSW management. How to choose an environmentally friendly and economically affordable food waste management system will be a major challenge to be taken up by decision makers. In this study, a comprehensive environmental and economic life cycle assessment model of food waste management system will be established based on combining life cycle assessment (LCA) and life cycle costing (LCC) method. To improve the adaption to multi-criteria and multi-method, modular concept will be introduced to this model, which will be designed to allow for the easy set-up of scenarios by using various processes and cost categories. A life cycle inventory database including material flows and cost flows will be developed based on extensive survey of typical food waste properties and treatment facilities in China. Finally, this model will be applied to Shenzhen city to realize comprehensive and quantitative evaluation of environmental and economic impact of food waste management potential scenarios. The key process parameters and break even point will be identified. This study will serve as valuable reference for perfecting evaluation systems, and assist in rational choice of food waste management system.

厨余垃圾是我国居民家庭生活垃圾中的主要组分，是造成垃圾管理过程中资源能源回收利用率低、二次污染严重的主要原因之一；同时，厨余作为生物质，具有资源化属性。将厨余从混合垃圾中分流处理，是生活垃圾管理的一大发展趋势。如何建立一个环境友好，经济成本可承受的厨余垃圾管理系统，是摆在决策制定者面前的重大挑战。将生命周期环境影响评价与生命周期成本分析方法结合，开展环境和经济效益综合定量评估，是近年固体废物管理决策支撑的研究热点，但尚未形成统一方法体系。本研究将以服务于厨余垃圾管理决策为目标，建立集环境、经济效益评估为一体的生命周期分析模型；为实现对多目标多方法的适应性，采用模块化理论对不同环节和不同成本分别构建分析模块；通过调查研究我国典型厨余性质和处理技术，建立清单数据库。以深圳市为例应用模型开展案例分析，识别影响决策的关键环节和盈亏平衡点，为我国厨余垃圾处理技术选型和管理模式优化组合提供理论依据。

厨余垃圾具有污染和资源的双重属性，管理决策中有必要开展环境经济效益综合评估，在控制环境污染的前提下最大化降低经济成本。环境经济效益综合评估主要有基于费用效益分析的社会生命周期成本分析法，基于生态效率法的环境成本效率法，多目标决策分析法等3种。本研究选定社会生命周期成本分析法构建厨余垃圾管理的环境经济综合效益评估方法体系，包括确定研究目标和范围、收集清单数据、开展环境经济效益评估、结果解释等4个工作阶段。针对方法关键问题——建立环境影响和经济成本转换方法，本研究总结了一套典型污染物环境成本货币化参数。针对厨余垃圾各管理环节中的主流处理技术，分别建立对应的模块化物质转化模型，通过长期跟踪采样获取了源头分类家庭厨余垃圾性质的一手数据；通过对已有设施的现场和资料调研构建各模块的物质流、能量流和资金流清单库；提出混合收集运输-焚烧处置，源头分类-就地热干化处理，源头分类-厌氧消化处理，源头分类-饲料化处理等四种管理情景。环境经济效益评估结果表明，情景1（混合收集运输-焚烧处置）的环境、经济效益最好，在没有合适的厨余垃圾资源化途径下应当在垃圾管理中扮演主要角色；情景3（源头分类-厌氧消化）逊色于情景1，高成本主要在于厌氧消化处理设施的建设运营成本高且运营期短；情景2（源头分类-就地处理）环境影响较低，但成本最高，主要来自就地干化处理设备的电耗和设备购置成本；情景4（源头分类-饲料化）经济收益较高，但收益率受饲料产品单价影响存在较大不确定性，同时其环境效益最差，主要贡献来自饲料产品回归食物链后带来的人类毒性影响，这应当引起管理部门的高度重视。