餐厨垃圾厌氧处理“碳中和”综合效益评价

石 川,李 坤,边 潇,王凯军

餐厨垃圾厌氧处理“碳中和”综合效益评价

石 川,李 坤,边 潇,王凯军*

(清华大学环境学院,环境模拟与污染控制国家重点联合实验室,北京 100084)

为综合评估餐厨垃圾厌氧处理的环境影响与效益,对某餐厨垃圾厌氧处理工艺及其技术单元进行生命周期环境影响评价,并建立“碳中和”计算模型预测与验证实际碳排及耗能情况,综合“环境影响-碳排耗能-经济效益-社会效益”对实际案例进行评估.结果表明,沼肥加工和沼气提纯技术单元分别造成39%和59%总环境影响.另外,粗油提炼､沼气提纯以生物基产品回收形式大幅度削减碳排,分别占理论碳削减的9.7%和54.7%.餐厨垃圾处理厂需通过增加系统稳定性､完善气体监测体系､提高技术处理效率和优化设备额外耗能情况等方式,以减少理论与实际碳排能耗偏差.经综合评价,该餐厨垃圾处理厂模式具备实现“负碳”潜力,其工艺推广具有未来前景.

餐厨垃圾；厌氧处理；环境影响；碳中和；案例分析

随着我国经济发展和人民生活消费水平的不断提高,餐厨垃圾进行减量化、无害化和资源化处理的需求日益迫切.我国餐厨垃圾产生体量大且增长迅速[1],预计到2030年餐厨垃圾年产量将突破亿吨[2-3].据统计,中国约有20%餐厨垃圾未经妥当处理[4],已成为阻碍环境污染治理、生态文明建设和可持续发展的重要因素[5].针对我国餐厨垃圾具有含水率高、有机质含量高、盐分高和高油脂等特点[6],厌氧消化技术以其产能高效的优势在国内已成为主流技术[7],相关研究成为热点[8-9].随着环保可持续需求的强化,单纯凭借餐厨垃圾的处理量和处理效率作为评价指标已不够全面,且不能为更高的运行管理标准提供优化意见.因此,工艺评价体系中纳入全过程、各单元的效能和效益综合评价具有重要意义.

在“双碳”目标规划下,全过程、各单元的能效评价、减碳程度亟需设定数字化概念,缺乏定量科学的评估方法,以提供数据支撑和建议指导.生命周期评价(LCA)是基于数学模型定量产品或工艺“从摇篮到坟墓”全流程的环境负荷及影响的国际标准化方法[10-12].在确定的系统范围内,通过物质、能量等输入输出定量分析,LCA可综合评价其潜在环境影响,识别关键问题并提出改进建议[13].因其定量化、流程化的特点,LCA成为“双碳”规划中重要的核算工具.目前,国内外已有较多研究利用LCA方法对工艺模式进行综合评价,其中针对餐厨垃圾处理领域的研究也日益完善.利用LCA方法量化物质流、能量流等参数变化引起的影响,有助于对餐厨垃圾处理全过程提供全面综合预判.经验证,餐厨垃圾替代能源作物的产能模式具有较好的环境和经济效益[14],可明显削减沼气厂产电碳足迹,具备碳减排潜力.另外,不同餐厨垃圾处理的技术选择,可利用LCA方法比较出各技术手段的适合场景.基于生命周期评价理论,陈冰等[15]综合评估并筛选了厌氧消化和饲料化为当前具有优势的餐厨垃圾处理技术.LCA方法基于模型设定的普适性原理进行综合性核算,然而餐厨垃圾处理的环境影响评价与原料性质、设备参数、工艺技术和运行管理参数等密切相关,并涉及物质、能量平衡等关系.因此,基于不同的处理模式与技术单元,餐厨垃圾处理的环境影响分析具有差异,需针对性个性化完善补充具体技术单元细节分析.基于“产能-能耗”平衡关系构建的碳中和模型可针对性分析某固废资源化处理的碳排程度,继而探知其“碳中和”潜力对运行管理提出改进建议.在污水处理领域,基于“碳中和”评价模型数据得到,污水处理厂可通过增加进水有机负荷提高实现“碳中和”的可能性,实施甲烷能量回用能够有效削减CO2间接排放量[16].目前,尚未在餐厨垃圾处理领域开展碳中和核算模型构建及相关研究.本研究创建针对某餐厨垃圾处理工艺的碳中和计算模型,开展碳排放核算验证及减碳潜力预测,完善LCA模型中每个模块的个性化评估.

本研究基于实际调研数据及相关参考,利用LCA方法并创建“碳中和”计算模型对某餐厨处理工艺及案例进行环境影响评价、碳中和潜力分析及“环境-经济-社会”综合效益评估,为实际餐厨资源化处理工艺优化及模式推广提供参考并提出建议.

1 研究方法

1.1 生命周期评价方法

LCA适用于环境影响分析,可为行业决策提供依据[14].LCA分析按照确定对象及范围、列举数据清单、评价生命周期影响和提出解释建议的步骤进行.每个步骤遵照国际标准及原则进行明确与完成[17].

1.1.1 对象及范围界定 本研究针对某一餐厨垃圾处理流程进行评价,评价范围包括餐厨垃圾的分选压榨预处理、填埋、湿热蒸煮分离、粗油提炼、厌氧消化、沼肥加工和沼气提纯等处理处置单元.输入该系统的100t餐厨垃圾中80%经分选压榨成为浆料,另20%成为筛下物进行填埋;压榨浆料中油脂进行提炼回收,剩余物进入厌氧消化环节处理,液体产物制为沼肥资源化回用,产气精制为生物天然气进入市场售卖.系统输入包括餐厨垃圾、电能、热能等;输出为能量、产品和污染物等.遵照国际标准,餐厨垃圾处理工艺生命周期系统边界如图1所示.研究本系统边界的考虑如下:1)餐厨垃圾收集运输过程也存在环境影响,但由于实际工况下收运与处理单位不同,且本研究更关注餐厨垃圾资源化处理工艺的环境影响,因此收运环节未纳入系统边界;2)参考大多数研究,仪器、设备、建筑物等设施及配套未纳入计算系统边界;3)已知数据对选定环境影响类型的关联已输入,但非集中监测的污染物可以忽略.本研究中功能单位选定为吨餐厨垃圾.本研究数据通过现场运行管理、文献调研[18-19]和Gabi数据库[20]等方式获取,以表现系统输入输出情况和量化反映系统环境影响.

图1 餐厨垃圾处理工艺生命周期系统边界

1.1.2 数据清单与影响评价 基于生命周期数据清单,系统模型的影响评价可实现定量核算.生命周期数据清单需明确生命周期评价模型中各单元核算因子与处理规模的转化定量关系,包含能源消耗、工艺处理、产物处置和产品回收等量化参数.依托某餐厨垃圾处理工艺示范,结合工艺数据调查、取样分析、生产测定和文献调研[14,21]等方式,餐厨处理工艺中分选压榨、填埋、湿热蒸煮分离、粗油提炼、厌氧消化、沼肥加工和沼气提纯等技术单元的核算因子数据清单见表1.

1.1.3 环境影响评价 基于系统范围、清单的确定和系统的分析,预测估算环境影响评价指标可反映系统范围内整体的环境影响潜力.LCA环境影响评价基于选择的环境影响潜力类型,经特征化､标准化和赋权后,得到总环境影响潜力.特征化是反映某环境影响类型的程度参数,经转化当量处理后特征代表整个系统中所有同类影响.一般,选用CO2当量作为全球增温潜势(GWP)的特征化指标,其他全球变暖影响因子转化当量值分别为:CO-2、CO2-1和CH4-21.酸化潜势(AP)选取SO2为参照衡量物,其他酸化影响因子转化当量分别为:NO-0.7、SO2-1、HCl-0.88、HF-1.6、H2S-1.88和NH3-1.88.富营养化潜势(EP)采用NO3-当量来反映其环境影响潜力,其他富营养化影响因子转化当量值分别为:NO- 1.35、NH3-3.64、N2O-2.07和COD-0.23.标准化是指将无法同类比较的指标通过标准统一定量后完成比较.基于特征化､标准化得到不同环境影响类型结果,经归一化处理得到生命周期体系中总环境影响的组成.本文中标准化基准和权重因子依据中国科学院生态环境研究中心建立的定量研究,适合中国城市餐厨垃圾处理系统生命周期评价.一般地,全球增温潜势、酸化潜势和富营养化潜势的归一化基准,分别选取8700,36和62kg当量/(人Ÿa)[15].由于本文功能单位选择每吨餐厨垃圾,将以人均当量衡量的归一化基准转化为以吨餐厨垃圾计的归一基准系数.根据文献调研,餐厨垃圾产生率选取0.1kg/(人×a).考虑人均餐厨垃圾产生量,全球增温潜势、酸化潜势和富营养化潜势的归一基准系数(基于吨餐厨垃圾计)转化为238356.16,986.30和1698.63kg/t餐厨,权重因子分别为0.82、0.73、0.74.基于餐厨垃圾处理技术单元清单,环境影响评价首先转化每种环境影响潜力,明确归一基准系数(基于吨餐厨垃圾计)和权重因子,计算GWP(以100a计)、酸化潜势和富营养化潜势作为本系统的影响评价指标.

表1 餐厨垃圾处理技术单元核算因子数据清单

注:a数据来源于工艺数据调查、取样分析、生产测定.

1.2 理论碳中和计算模型

循环回用餐厨垃圾中资源和能量是助力处理厂实现“碳中和”运行的重要途径[23].基于物料、能量关系构建有机物含能利用和处理耗能计算模型可评价餐厨处理工艺“碳排放,碳中和”的程度.构建碳中和模型中理论碳排放总量包含体系内输入能量(电能、热能等),设备耗能和产物碳排等,理论碳减排包含碳捕捉和产品(粗油､天然气)回用等,基于此,工艺总碳排理论为上述计算差额.基于简化的餐厨处理工艺流程(图2),计算模型将物料参数和能量参数进行耦合,需设定模型变量和明确其他所需运行参数.据统计[24-25],2019年度中国发电碳排放量为0.7～ 0.8kgCO2/(kWŸh),本研究中选取上限阈值.另外, 0.2kgCH4完全燃烧产生1kWŸh电能,相当于1kgCH4完全燃烧产电减排4kgCO2,相同电能产生条件下CH4与CO2转化系数为4.据调研,能量与碳排的转化系数计算为90.88,相当于1GJ碳排量为90.88kgCO2.

以下为各技术单元的碳排计算方式,分离压榨技术单元中忽略餐厨垃圾产气等反应过程,主要压榨以压缩做功耗电方式产生碳排,其计算如下[26-27]:

1=1×α×β×eu××0.8/(ekw×1×1×)(1)

式中:1为单位时间分离压榨技术单元压缩做功耗电碳排量,kgCO2;1为分离压榨技术单元需处理量,kg;α,β,u,k为压榨过程中的技术系数,分别与放热系数,压榨液温度及含水量,压榨液粘度等相关参数,分别取值为25.2,0.00030,5.5和0.022[28];e取值2.72;为分离压榨组数;为物料含水量,选取90%;为压缩距离,m;1为分离压榨设备的单位时间处理质量,kg/h;1为分离压榨设备的电机效率,取值70%;0.8为上文选取的电耗与碳排量的转化系数.

图2 餐厨垃圾处理流程基准模型能量平衡与碳排路径

填埋技术单元的碳排主要为处理过程中产生的CO2,减排形式为收集的甲烷燃烧发电,参考填埋过程碳排已有计算方法[29],其计算如下:

2=2×DOC×DOCF×(1-MCF×)×(44/12) (2)

2=2×DOC×DOCF×MCF×××(16/12)×4 (3)

式中:2为单位时间填埋处理碳排量,kgCO2;2为填埋处理单位时间物质流输入质量,kg;DOC为可降解有机碳比例,IPCC推荐东亚国家缺省值为10%; DOCF为实际有机碳可降解比例,IPCC推荐值50%; MCF为甲烷氧化因子,厌氧填埋场为100%;为填埋气中CH4体积比例,IPCC推荐值为50%;(44/12)为CO2/C分子量比率;2为单位填埋处理甲烷收集后燃烧转化为CO2减排量,kgCO2;为填埋场甲烷收集效率,一般可收集30%～80%,选用80%的集气效率[30],并甲烷全部燃烧;(16/12)为CH4/C分子量比率.

湿热蒸煮分离技术单元的碳排形式主要为电耗以提高温度进行分离,其计算如下:

3=××3(1-0)×10-9×0.8/(3.6) (4)

式中:3为单位时间湿热蒸煮分离处理碳排量, kgCO2;3为湿热蒸煮分离输入的物质流质量,kg;为餐厨垃圾浆液比热容,取4200J/(kgŸ℃)[16];为餐厨浆液密度,取1020kg/m³[16];为转化系数,反映设备散热、热交换效率和设备效率,取值80%[16];1和0分别表示湿热蒸煮的目标温度和输入温度,℃.

粗油提炼技术单元的减排形式主要为油脂回收及其能量回用.粗油提炼是利用升温及降温分层过程分离水油,由于利用湿热蒸煮分离的余温后直接静置,其电耗较少,其计算如下:

4=3×4××93.3×4(5)

式中:4为单位时间提炼粗油的能量回用减排量, kgCO2;4为湿热蒸煮后浆液输入粗油提纯的物质流比例,%;4为蒸煮分离后浆液产油回收效率,根据实际经验值取值4%;为提纯粗油的单位能量密度,取值1GJ/kg.根据IPCC[31]排放因子清单,选用液体生物燃油排放上限,取值93.3kg/GJ.

在厌氧消化技术单元碳排形式包含电耗升温以促进消化过程和反应所产二氧化碳排放,减排形式为沼气能源回用,其计算如下:

5=××5×(5-4)×10-9×0.8/(3.6×) (6)

5-emission=5×DOCF-5×(1-5)×(44/12) (7)

5=5×DOCF-5×5×5××(16/12)×4 (8)

式中:5为单位时间厌氧消化电耗升温碳排量, kgCO2;5为厌氧消耗单元输入的物质流质量,kg;η同上取值80%;5和4分别表示湿热蒸煮的目标温度和输入温度,℃;0.8为电耗与碳排量的转化系数.5-emission为单位时间厌氧消化过程产生释放CO2, kgCO2;DOCF-5为实际有机碳可降解比例,取值50%[29];5为厌氧消化所产沼气中CH4体积比例,取值为55%[32];(44/12)为CO2/C分子量比率;5为单位厌氧消化产沼气中甲烷燃烧能量回用减排碳当量,kgCO2;5为厌氧消化产沼气用于能源回用的物质流比例,%;为厌氧消化所产沼气燃烧效率,取值100%,并甲烷全部燃烧;(16/12)为CH4/C分子量比率;4为相同电能产生条件下CH4与CO2转化系数.

在沼气提纯技术单元,碳排形式主要考虑定温压缩做功以增压沼气的电耗[33].沼气中组分经化学吸附､过膜等方式将沼气提纯变为生物天然气等高值产品[32],这部分生物天然气可作为产品售出,削减工艺碳排并增加收益,其计算如下:

6=5×(1-5)×R×(5+273.15)×ln(2/1)×90.88×10-6/6(9)

6=5×(1-5)×6×E×66 (10)

式中:6为单位时间沼气压缩的电耗碳排量,kgCO2;为摩尔气体常数,取值8.31J/(molŸK);1,2分别为压气机压缩初始压强与加压后压强,kPa; 90.88为耗电碳排系数;6为转化系数,反映设备做功效率,取值20%[33];6为沼气提纯后产品生物天然气的碳减排当量,kgCO2;6为沼气提纯制生物天然气的转化效率,取值60%[34];E为生物天然气的能量密度,取值0.05GJ/kg.根据IPCC[31]排放因子清单,选用其他生物气体燃烧排放上限,取值66.0kg/GJ.

根据上述计算,餐厨垃圾处理工艺理论总碳排量(c,kgCO2)根据理论CO2排放量(t,kg)和理论削减量(r,kg)计算,可分别表示如下:

t=1+2+3+5+5-emission+6(11)

r=2+4+5+6(12)

c=t-r (13)

2 结果与讨论

2.1 餐厨处理生命周期环境影响评价及解释

续表2

续表2

依据清单分析,餐厨垃圾处理工艺的环境影响潜力选取全球变暖、酸化和富营养化环境影响类型进行评价.全球变暖、酸化、富营养化的参照物分别选择CO2、SO2、NO3-.各环境影响类型经影响因子特征化,标准化和赋权后得到其环境影响潜力.各技术单元的环境影响潜力加和得到其总环境影响潜力.餐厨垃圾处理工艺各技术单元的环境影响评价见表2.

图3 餐厨垃圾处理技术单元总环境影响潜力

在生命周期评价计算范围内,造成全球升温潜势环境影响潜力较大的技术单元分别为沼气提纯、沼肥加工和分选压榨,原因在于其技术流程复杂、有效效率较低及温室气体泄露等原因.沼肥加工、沼气提纯和分离压榨的酸化潜势环境影响分别0.86,0.34和1.05×10-2kgSO2/t餐厨.富营养化潜势的影响主要集中在沼肥加工技术单元(0.34kgNO3-/t餐厨).餐厨垃圾处理各技术单元的总环境影响潜力如图3.经特征化、标准化和赋权后计算总环境影响较大的技术环节为沼肥加工和沼气提纯技术单元,分别影响力为1.13和1.69.其中,填埋、粗油提炼和厌氧消化技术单元的总体环境影响因资源回收和能量回用等资源化利用有所缓解.因此,基于生命周期评价分析如何高效低耗能实现沼气的处理利用和简便清洁实现沼肥资源回收是解决餐厨垃圾处理环境影响的关键问题.

2.2 案例理论“碳中和”潜力与实际能耗评估

基于实际餐厨处理工艺,餐厨处理示范项目已形成了比较完备的餐厨垃圾燃气化工艺技术路线,且已应用于中国山东省某餐厨垃圾处理厂.于2017年4月运行监测至今.简化后处理流程及计算模型相关实测运行数据分别如图4和见表3.基于此实例餐厨垃圾处理厂的运行数据,理论碳排放、实测能耗和实测碳排放分析结果见表4.

图4 实例餐厨处理流程及实测指标

表3 某餐厨垃圾处理厂“碳中和”潜力计算的相关实际运行数据

核算主要难点在于处理厂全流程排放检测指标不够完善,如缺少二氧化碳排放检测和填埋相关运行数据,但整体碳排贡献性质在理论预测和实际检测方面保持一致.由表4可知,该餐厨垃圾处理工艺中碳排放主要考虑升温供能、压缩做功等电耗碳排转化及反应产温室气体释放,如厌氧消化技术单元(613.65kgCO2)和沼气提纯单元(279.65kgCO2),约占碳排量的66.9%和30.5%.根据碳中和模型计算结果,厌氧消化技术单元采用余热保温、降低反应温度、增加CO2捕集等方式可以削减其碳排程度.沼气提纯包含脱碳、脱硫等复杂过程,如何提高提纯机组能效并简化处理流程将会对降低其碳排具有重要作用.其中,填埋(-21.12kgCO2)、粗油提炼(-145.92kgCO2)和沼气提纯技术单元(-783.55kgCO2)等负碳技术单元分别贡献0.2%,12.2%和43.1%的理论碳削减能力,主要削减形式为产品能量和资源回用.理论计算总碳排放呈现负碳,与实测总碳排放能力相差较小.理论计算和实际测量的巨大碳排差距主要在于气体释放未追踪、实际处理效率低、气体泄漏高和气体捕集效率低等问题.实际厌氧消化单元CO2的排放未有监控数据,导致实际碳排考虑无法计算全面,碳排放量偏低.如甲烷回收利用能源远远高于实测在于实际厌氧甲烷泄露情况较严重且运行稳定度会导致甲烷含量波动,能量回收均值降低等.另外,如湿热蒸煮设备热机效率低、压气机做功热量耗散和气体捕捉利用效率低等都决定了实际数值远远高于理想计算.通过衡算可知,无论理论还是实测衡算都反映该技术工艺具备“碳中和”甚至“负碳”贡献潜力,进一步提高处理稳定性、完善处理监控环节、提高单元处理效率和优化设备构型效率等策略,可使得理论计算更好的贴近实际工况,以提供更全面的决策依据,以实现更高的碳中和目标及更好的综合效益.

2.3 案例综合效益分析

该餐厨垃圾处理示范案例总投资约为2434万元,其中湿热蒸煮设备、离心机等榨油设备投入480万元;厌氧消化沼气系统建设投资900万;46辆餐厨垃圾收运车1054万元.另外,人工费用、动力费用、用水费用、维修费用、折旧费用等纳入投资计算,如处理规模为216t/d条件时,工程运营费用为150万元/a.工程通过餐厨垃圾资源化处理产生的沼气、废油脂、地沟油制生物柴油等生物基产品售出及政府补贴来获得投资回报.沼气精制加工为生物燃气售价为2.95元/m³;餐厨垃圾转化的废油脂及生物柴油的价格变化较大,一般每吨价格分别约为3800元和5000元;每吨餐厨垃圾处理费获取政府补贴约为120元.另外,某餐厨处理项目通过开展收集周边填埋气与餐厨项目沼气共同处理发电项目,按照每度电售价0.549元.每年收益达2077万元.

该示范案例每年可处理餐厨垃圾约22万t,每年沼气产量约1640万Nm3(CH4纯度96%以上),每年油脂回收制备生物柴油2万t,可协同实现温室减排潜力20万tCO2.该案例形成了成熟的餐厨垃圾收运-预处理-厌氧消化-产沼气及生物柴油的无害化、资源化运营模式.运用沼液沼渣作为液肥和肥料还田回用,带动区域餐厨垃圾无害化、资源化处理,厌氧产沼气进行余热和能量回用,就地沼气资源销售利用为生物质燃气规模化、产业化发展提供思路.该高效清洁资源化餐厨垃圾处理工艺对餐厨垃圾管理处置、食品卫生安全和城市环境卫生质量等改善提供了解决思路,具备社会经济效益和环境效益.

该餐厨处理工艺实现了餐厨废弃物的无害化、减量化和资源化处理,对实现资源有效利用具有重要意义.该沼气工程项目完全符合国家新能源产业政策,符合国家环保减排政策.项目建成将有效推动区域化以餐厨垃圾为核心的多物料联合厌氧处理处置行业的发展,以及沼气制备生物质燃气规模化和产业化发展,同时,餐厨垃圾厌氧处理的市场前景广阔,经济效益良好,必将成为新的税收增长点,为国家财政税收的增长做出贡献.项目建成可吸收剩余劳动力,缓解当地就业压力,产生良好的社会效益.

表4 某餐厨垃圾处理厂碳排放和能耗计算对比

注:“-”表示数据为无;“*”表示检测数据缺失.

3 结论与建议

3.1 结论

3.1.1 基于生命周期评价分析,餐厨垃圾资源化处理工艺中沼肥和沼气加工利用途径对环境影响潜力影响较大.粗油提炼、填埋余热利用和厌氧消化沼气回用等资源化利用途径能够有效缓解工艺的环境影响.

3.1.2 基于构建的理论碳中和计算模型,应用的餐厨垃圾厌氧资源化处理案例在理论和实际“碳中和”潜力衡算中呈现“负碳”贡献,其中产品如粗油､沼气等对“碳中和”潜力评价影响较大,实现碳基资源化转型助力“碳中和”具有战略发展意义.

3.1.3 基于经济效益和社会效益分析,该餐厨垃圾稳定无害化处理路线同步获得生物柴油､生物天然气等生物质基产品,提供清洁能源,增收企业效益,助力减污降碳.

3.2 建议

3.2.1 实现厌氧处理产品生产加工向清洁、高效、低能耗转型.简化优化沼肥和沼气提纯加工处理流程是实现环境友好型餐厨垃圾资源化处理工艺的重点.

3.2.2 优化技术单元的稳定性运营,完善参数智能化监控.实际处理过程中原料性质波动､气体排放全流程监控不完善､设备处理效率低,额外能量消耗大等问题,导致理论计算与实际工况的数值有较大的差距.提升技术效能和优化管理运行能够帮助理论拟合接近实际工况,以提供更全面的决策依据.

3.2.3 规范餐厨垃圾厌氧处理标准,完善相应政策激励制度.从企业运行和政府管理角度分别考虑,一方面明确餐厨垃圾处理行业“减污降碳”的贡献程度,另一方面完善对达标企业的奖励激励政策,实现餐厨垃圾处理行业的综合效益提升,形成“双赢”局面,为“双碳”目标共同助力.

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Environmental impact and carbon neutral benefit of food waste anaerobic treatment case evaluation.

SHI Chuan, LI Kun, BIAN Xiao, WANG Kai-jun*

(State Key Joint Laboratory of Environment Simulation and Pollution Control, School of Environment, Tsinghua University, Beijing 100084, China)., 2023,43(1)：436～445

In order to comprehensively assess the impact and benefit of food waste treatment, life cycle environmental impact assessment of food waste treatment process was conducted, especially technical units. Carbon neutral calculation model was established to predict and verify the actual carbon emission and energy consumption. The practical case was evaluated by integrated consideration of “environment-economic-social” benefit. The results showed that the biomass fertiliser processing and biogas purification units caused 39% and 59% of the total environmental impact respectively. In addition, the carbon emission from crude oil refining and biogas purification were significantly reduced in the form of bio-based product recovery, accounting for 9.7% and 54.7% of the theoretical carbon reduction, respectively. The food waste treatment plant needs to reduce the discrepancy between theoretical and actual carbon emission by increasing the stability of the system, improving the gas monitoring system, increasing the technical treatment efficiency and optimising the additional energy consumption of the equipment. The overall assessment showed that analysed model of food waste treatment has potential to be "carbon-negative" and bright future prospects for technology promotion.

food waste；anaerobic treatment；environmental impact；carbon neutral；case analysis

X705

A

1000-6923(2023)01-0436-10

石 川(1995-),女,山东巨野人,清华大学环境学院博士研究生,主要从事有机固废资源化处理.发表论文5篇.

2022-06-17

国家重点研发项目(2020YFC1908604)

* 责任作者, 教授, wkj@tsinghua.edu.cn