创新驱动低碳发展 数智赋能环卫未来

张美兰 王 巍/ 文

编者按

4月28日，上海市质量协会举办了以“服务‘双碳’目标 赋能美好生活”为主题的2021年第二期“质量大讲堂”。城投环境上海老港废弃物处置有限公司党政助理兼科技信息部经理张美兰以“创新驱动低碳发展 数智赋能环卫未来”为题作了交流。本文来自这篇交流文章。

在习总书记生态文明思想指导下，《上海市生活垃圾管理条例》于2019年1月31日正式出台，并于当年7月1日正式实施。《条例》实施后，上海市的垃圾分类全产业链都面临着转型升级：生活垃圾产量呈现三增一减局面（可回收物4049吨，增加431.8%；有害垃圾0.6吨，增加504.1%；湿垃圾7453吨，增加88.8%；干垃圾17731吨，减少17.5%）；分类垃圾、分类运输、分类处置；集装转运箱型一种变为四种；末端处置由焚烧、填埋变为焚烧、厌氧产沼、分选分级资源化等多种方式协同。

面对城市垃圾治理难度系数的成倍扩大，上海城市生活垃圾的管理实施了从源头产生到末端处置的全生命周期的精细化、数字化和智能化管理，形成了特大城市垃圾治理全局监管、企业管理精准决策、产业运营高效部署的转型的管理新格局。

一、垃圾全程分类实现数智管控

上海城投环境（集团）有限公司作为上海城投旗下的环境板块主力军，是上海市唯一一家集生活垃圾前端收集、中端运输、末端处置以及水陆保洁等生活固废全程分类一体化的现代综合型城市环境运营服务商。作为城市环境运营托底保障的准公益性企业，面对垃圾分类转运、分类处置的作业流程更加多元复杂、管理难度成倍增长的新局面，建设运行了“上海市生活垃圾全程分类信息平台”和“绿色老港生态数字平台”两大信息化平台。基于两个信息平台，主要管理成效如下。

（一）率先实现生活垃圾全程分类精细管理

源头管控覆盖全城，做到了16个行政区、214个街镇的生活垃圾分类、清运和处置数据可实时收集、生活垃圾全程可追踪溯源、垃圾品质可在线识别，实现了垃圾品质可查、数据可视、溯源可追的高效精细化管理。

（二）率先实施垃圾分类运输处置智能调度

中段物流脉络清晰，实现了2400个、4种类型的垃圾集装箱箱号、箱型、箱源识别，配合末端处置需求智能调度、精准配送。垃圾运输处置设施和设备做到精益管理、平滑配置。

（三）率先建立特大固废园区智慧运营体系

末端处置智慧运营，实现了29.5平方公里老港百年固废基地内7个品类、1.5万吨/天固废的安全处置运营可视化、透明化，建立实时数据获取、分析、应用闭环管理，促进了基地内生产设备、设施协调优化和资源、能源循环利用。

二、末端处置强化老港基地托底保障

老港固废基地基地总规划范围为29.5平方公里，是上海市面积最大、处置能力最强的固体废物战略性处置与利用的百年基地，位于上海市浦东新区老港镇东侧。它承担了上海市中心城区70%～80%生活垃圾的处理处置，已累计处理处置各类生活固废近1亿吨。基地现在被命名为“老港生态环保基地”，功能定位明确为固废综合处置战略保障基地、资源循环利用示范基地、环保科创科普先导基地、智慧化绿色生态园区。

目前基地处置对象涵盖干垃圾、湿垃圾（餐饮垃圾、厨余垃圾）、污泥、飞灰、建筑垃圾、一般工业固废、医疗废弃物等，总处理能力约15000吨/天。核心处置设施运行情况如下。

（一）干垃圾处置能力保障

干垃圾的处置设施包括：焚烧厂和卫生填埋场。随着原生垃圾零填埋的推进，目前填埋场主要为应急处置。其中，在运行的焚烧厂有两座，一期规模3000吨/天，二期规模6000吨/天。焚烧厂的运行较为稳定，就一期的历年运行情况分析来看，每年的垃圾处理量约110万吨，发电量约4.4亿度，每吨垃圾发电量约400度；在运行中的填埋场为综合填埋场二期，处置对象包括生活垃圾（应急）、污泥、稳定化飞灰，设计库容为1797万立方米。

（二）湿垃圾处置能力保障

湿垃圾处置设施为生物能源利用中心，采用的是厌氧发酵主体工艺，规模为1000吨/天。为满足生活垃圾全程分类后不断激增的湿垃圾处理需求，项目于2018年11月开始建设，2019年10月开始分系统逐步投入调试和试运营。目前，每天沼气产生量约5～6万标准立方、发电7.2万度。该项目二期工程正在建设中，规模1500吨/天。二期投产后，老港基地的湿垃圾处理能力将达到2500吨/天，可基本补足上海市湿垃圾处理的短板。

（三）建筑垃圾处置能力保障

建筑垃圾处置设施为再生建材利用中心，规模3000吨/天，主要服务于上海市中心城区的拆房垃圾和装修垃圾的处理处置。主体工艺为“二次破碎+四次筛选”，年处理100万吨，预计日生产各类骨料2177吨、标准实心砖56500块。该工程目前处在调试阶段。

（四）垃圾渗沥液处理能力保障

基地内设有垃圾渗沥液专有处理设施，处理总能力可达1万吨/天。主体工艺采用MBR+膜处理，处置出水排放标准按照《生活垃圾填埋场污染控制标准》执行。

三、末端处置碳减排探索新途径

（一）老港基地碳的演变分析

综合基地内生活垃圾中的碳素以固相进入基地，经过一系列处理和转化，大部分以CO2的形式转成气相。其中，干垃圾主要进入焚烧厂处理，有机碳和塑料等物质中的碳，大部分在焚烧炉中转化为CO2、CO等气相物质；垃圾渗滤液中含有腐殖酸和糖类等，这部分碳进入渗沥液处理厂，为污水处理提供碳源。其中，一部分以CO2、VOC的形式进入气相，一部分转化为有机碳等进入污泥以固相排出，然后回到焚烧炉进行焚烧处理。湿垃圾进入湿垃圾处理厂处理，其中的碳以有机碳、不可生物降解碳的形式存在，大部分有机碳进入液相，经厌氧反应过程，以CH4、CO2的气相形式释放。其中，CH4在发电和热利用过程中进一步转变为CO2；剩余液相含有腐殖酸和糖类等，进入渗滤液处理厂处理；不可降解的碳和部分有机碳以沼渣形式进入焚烧厂处理。

（二）老港基地能量平衡分析

结合基地内干、湿垃圾主要处理设施的运行现状，我们按照干垃圾热值6640kJ/kg、湿垃圾热值4450kJ/kg，对基地内干、湿垃圾处置过程中能量转化进行了估算分析，结果是：在湿垃圾处理设施中，约22%的能量转化为沼气；填埋场中持续产生填埋气，其中也蕴藏了大量的能量，但仅31%得到收集和利用；进入焚烧厂的能量，约23%转化为电能，48%为蒸汽余热。由此可见，在固废处置末端的能量转化和循环利用中，我们还有很大的提升空间。

生活垃圾焚烧发电、厌氧产沼发电等资源化处置方式对于碳减排的贡献也不可忽视。以沼气发电为例进行估算，1000吨/天规模的湿垃圾厂每天可产生5～6万方沼气，全量用于发电的话可减少75～90吨燃煤发电CO2的排放。卫生填埋场沼气最大化收集和利用是固废处置末端污染控制的有效措施，也是碳减排的重要途径。

（三）生活垃圾处置减碳技术工艺初探

（1）源头分类减量及循环利用

生活垃圾全生命周期管理中的碳减排，最直接、最有效的环节是源头管理，也就是源头减量和可回收物的最大化循环利用。上海市实施的生活垃圾四分类中，将废纸、废塑料制品、废金属、废包装物、废旧纺织物、废弃电器电子产品、废玻璃、废纸铝塑复合包装等定义为可回收物。可回收物经收集后进行分类，进入不同的循环利用生产线，成为再生原料。特别是废纸、废塑料、废纺织品等碳含量高的废弃物，约占生活垃圾总量的10%以上，其源头回收利用对于缓解末端处置压力、促进资源循环利用、推进碳减排具有重要意义。

（2）干垃圾碳回收与转化技术研究

干垃圾中成分较为复杂，通过对其资源属性的深度分析发现：上海市中心城区干垃圾中可回收利用的橡塑类成分约占10%～20%，可以制备再生塑料或炼油。如果能够将这些成分从干垃圾中再次剥离出来、实现循环利用，直接实现的碳减排量可达到干垃圾总量的6%～15%（IPCC 推荐的橡塑含碳量67%～75%）。

（3）湿垃圾生物转化技术研究

餐厨垃圾处置工艺的预处理环节是对其进行破碎分选，去除杂质后进行三相分离，即液、固、油的分离。其中的固渣含水率70%～75%，干基有机质含量达90%以上。我们对此类有机固渣和厌氧发酵沼渣采取资源化利用方式，开展了固渣养殖黑水虻进行生物转化的示范研究，通过生物转化直接将有机质转化为生物蛋白，减量率达60%、蛋白转化率约20%，直接实现有机碳的转化。此外，沼渣通过好氧微生物处理，也可作为有机肥或者土壤调理介质的制备原料。

四、结语

生活垃圾全程分类数智管控平台，贯穿垃圾分类全流程、着力最末端，主要实现了垃圾信息的全覆盖、大数据的统筹分析和生产的智能化管控，有效助力上海市“数字城市”建设，也为城市环境治理、精细管理和科学决策提供了“说明书”。在生活垃圾末端处置上，探索多种途径的资源、能源的循环利用和资源输出，不断推进垃圾资源化利用技术创新和应用转化，对于“双碳”目标的实现也具有重要推进作用，未来可期。

城投环境将全力做好对标管理，铸长板、补短板、突优势，争取全面提升企业管理能级，更好地发挥城市运营托底保障，用数字转型、双碳探索践行“人民城市人民建，人民城市为人民”的重要理念。