城市生活垃圾生命周期管理_徐成

城市生活垃圾生命周期管理*徐成杨建新胡聃(中国科学院生态环境研究中心系统生态室,北京100080)*国家自然科学基金资助项目79770087收稿日期:1998-05-14摘要生命周期评价(LCA)是一种全面的环境管理工具,具有潜在的发展前景。它通过对产品、产品系统、工艺活动整个生命周期(包括从原材料的获取、产品制造、使用及废弃物的最终处理)的环境影响及环境改善的机会进行评价。根据国际环境毒理与化学学会(SETAC)1993年和ISO14000环境管理体系中关于生命周期评价的技术框架,本文就生命周期评价(LCA)在城市生活垃圾管理系统中的作用及管理系统的清单分析、影响评价和改善评价进行研究。关键词生活垃圾生命周期管理城市生活垃圾处理是我国当前及今后城市所面临最严重的环境问题之一,对它的不适当处理将直接影响到城市环境卫生和居民身体健康。近年来,由于城市规模的不断扩大、城市人口数量的迅速增加,城市生活垃圾的数量也随之大幅度上升,大量的生活垃圾被堆积在郊区或简单填埋。填埋不仅占用大量的土地,而且可能会对地表、地下水造成严重污染,越来越不被人们所接受。减缓这一问题的根本途径就是实施城市生活垃圾的源减量化;可回收品的回收、再使用;易分解有机物堆肥生产复合肥;可燃物焚烧回收热能等,即美国国家环保局提出的城市生活垃圾管理的五个层次[1]。城市生活垃圾处理的一个基本要求是将环境因素纳入到所有的经济与社会决策中,对经济因素和环境影响的综合考虑需要对整个管理过程的环境影响进行评价。这种全过程的分析方法即所谓的生命周期评价(LCA)[2]。1城市生活垃圾的生命周期评价(LCA)1.1城市生活垃圾生命周期评价城市生活垃圾生命周期评价是指通过对城市生活垃圾整个管理过程(从原材料获取及生产、产品制造及使用、废物收集、回收、再利用及最终处理)中物质、能源输入、输出以及相应环境排放物进行识别和量化,评估其物质、能源利用效率以及所排放废物的环境影响,从而设计出对环境良好的产品,尽可能减少垃圾的产生、排放,通过加强可回收品的循环、再利用、处理工艺的优化设计等措施,将整个过程的环境影响降为最小[3]。过去,城市生活垃圾的LCA研究注重于对单个消费品,特别是对可回收的包装材料的研究,从城市生活垃圾管理角度出发,进行的生命周期评价研究在国内外尚属一个新的研究前沿。本文试图在此方面就其研究框架、技术要点做进一步的探索。1.2生命周期评价在城市生活垃圾研究中的作用1.2.1LCA提供了一种系统、整体研究观点。生活垃圾管理系统任何阶段发生的变化都可能对其它阶段物质、能量输入、输出及废物产生带来的积极或消极影响,在系统内部,环境影响可能会发生转移,即从生命周期的一个阶段移至另一个阶段。如:当在垃圾焚烧炉中安装了空气污染控制设备时,对大气的污染物排放降低,但在烟气洗涤过程中可能产生大量有害废水。1.2.2LCA提供了将城市生活垃圾管理系统的所有操作活动(工艺过程)作为一个整体研究的框架,这个系统包括原材料获取、产品制造、废物产生及收集、回收再利用、焚烧、堆肥、填埋等过程。1.2.3LCA注重于对整体环境影响进行分析,对多种环境影响而不是单个环境干扰因子的分析。如:分析的环境影响类型包括资源52第11卷3期1998年9月城市环境与城市生态URBANENVIRONMENT&URBANECOLOGYVol.11No.3Sep.1998消耗、全球变暖、臭氧层破坏、生态健康、人体健康等。在全球变暖的影响类型中进一步考虑CO2、CH4、NOX对环境影响的贡献大小。1.2.4LCA提供了编辑和组织大量信息的研究框架。在清单分析阶段,将城市生活垃圾管理系统每个阶段物质、能量输入、输出及环境污染物排放以数据清单形式列出,为下一步的影响评价和改善评价奠定基础[4]。2.城市生活垃圾生命周期评价系统结构2.1城市生活垃圾管理系统的范围生命周期评价范围界定是由所开展研究的目的、未来应用及研究的深度和广度等因素所确定[5]。在生活垃圾管理系统的LCA研究中,通常考虑采取不同的垃圾管理方案(垃圾减量化、可回收物的回收、利用及采用不同的处理方法等)所产生环境影响的差异。因此,一般以生活垃圾的产生作为LCA研究的开始,不考虑前面的阶段。然而,一个完整的城市生活垃圾生命周期评价应该包括从最初原材料获取、产品制造、废物产生、使用及回收再利用到最终处置整个过程的环境影响评价。在实践中为了简化模型,整个系统通常可包括以下系统组分(工艺过程),见图1。图1城市生活垃圾生命周期管理系统边界2.2城市生活垃圾管理系统的清单分析城市生活垃圾管理系统的生命周期清单分析(LCI)是对系统内各种活动中物质、能量输入输出以及环境排放物(包括废气、废水、固体废弃物)进行以数据为技术的客观量化过程,包括数据收集清单表制作、数据收集、数据合