[发明专利]基于IPCC-SD模型的城市生活垃圾填埋甲烷减排路径优化方法

权利要求书

1.基于IPCC-SD模型的城市生活垃圾填埋甲烷减排路径优化方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：采用IPCC模型计算甲烷排放方法：一阶衰减法FOD，构建甲烷排放模型；

S2：运用SD模型模拟城市生活垃圾填埋处理的甲烷排放趋势，通过SD软件构建模型框架，建立的SD模型共有人口子系统、GDP子系统、清扫面积子系统和甲烷排放子系统；对SD模型进行适应性检验、历史检验和灵敏度分析；

S3：设定垃圾分类收集情景、垃圾回收处理情景、源头控制情景、中部氧化情景、终端处理情景、垃圾分类回收处理情景、前中期加强减排情景、两端加强减排情景、中后期加强减排情景和全程强制减排情景10种减排技术情景；其中，垃圾分类收集情景、垃圾回收处理情景、源头控制情景、中部氧化情景和终端处理情景属于单一技术改进，垃圾分类回收处理情景、前中期加强减排情景、两端加强减排情景和中后期加强减排情景属于双重技术改进，全程强制减排情景属于综合技术改进；

S4：基于所建立的SD模型，分别模拟在单一技术改进、双重技术改进和综合技术改进影响下生活垃圾填埋处理的甲烷排放量的仿真值；

S5：分别模拟在单一技术改进、双重技术改进和综合技术改进情境下生活垃圾填埋处理的甲烷排放空间变化；综合技术改进的减排效果好；

S6：分析垃圾收集阶段影响因子的变化过程，分别对比标准情景与垃圾分类技术和垃圾回收技术情景下各相关因子的变化情况；垃圾填埋所排放的甲烷由沉积年分解的DDOCm和当年分解的总DDOCm释放，这两个因子直接影响到甲烷排放的数量；两因子的变化趋势和填埋产生甲烷气体的变化趋势相同，当只采用垃圾收集技术时，DDOCm数量相比标准情景会减少，且增加速度变缓，但是不会产生峰值；但是一旦在垃圾填埋处理部分采用减排技术，DDOCm会和甲烷排放量一样产生峰值，且产生峰值的时间段相似；其中：DDOCm为沉积的可分解DOC质量，单位为Gg；DOC为沉积年份的可降解有机碳含量，比例形式，单位为Gg；

S7：将标准情景与各减排技术情景的甲烷排放量相减得到各减排技术的减排量，作为各个减排技术的减排潜力，而最小和最大减排成本由经验数据获取的单位甲烷排放量减排所需成本与减排潜力相乘得到；两端加强减排技术结合减排潜力和减排成本两方面来看，是最优化的减排技术。

2.根据权利要求1所述的基于IPCC-SD模型的城市生活垃圾填埋甲烷减排路径优化方法，其特征在于：所述步骤S1具体为：

(1)CH₄排放量的计算

单一年份的垃圾填埋产生的CH₄排放量采用式(1)进行估算；在厌氧填埋条件下的有机物降解会产生CH₄，其中部分会被垃圾填埋场覆盖层氧化，部分被回收用作能源或喷焰燃烧，垃圾填埋场实际排放的CH₄少于产生的量；

其中：CH₄排放为T年的CH₄排放量，单位为Gg；T为清单年份；X为废弃物类别，R_T为T年回收的CH₄量，单位为Gg；OX_T为T年的CH₄氧化因子，为比例形式；

(2)CH₄产生量的计算

CH₄产生量由填埋垃圾可降解有机碳的量决定，垃圾中可降解有机物降解产生的CH₄采用式(2)估算：

CH₄产生_T＝DDOCm decomp_T·F·16/12 (2)

其中：CH₄产生_T为可降解有机物降解产生的CH₄量；DDOCmdecompT为T年分解的DDOCm，单位为Gg；F为产生的垃圾填埋气体中的CH₄体积比例；16/12为CH₄/C分子量比率；

填埋垃圾的可降解有机碳的量由式(3)估算得到：

DDOCm＝W·DOC·DOC_f·MCF (3)

其中：DDOCm为沉积的可分解DOC质量，单位为Gg；W为沉积的废弃物质量，单位为Gg；DOC为沉积年份的可降解有机碳含量，比例形式，单位为Gg；DOC_f为可分解的DOC比例；MCF为沉积年份有氧分解的CH₄修正因子；

在一阶反应中，CH₄产生量始终与反应材料数量成比例，只要知起始年份垃圾填埋场中分解材料的数量，每一年均作为估算方法中的第一年，假设衰减反应开始于沉积后一年的1月1日；

则T年末垃圾填埋场累积的DDOCm见式(4)：

DDOCma_T＝DDOCmd_T+(DDOCma_T-1·e^-k) (4)

T年末分解的DDOCm见式(5)：

DDOCm decomp_T＝DDOCma_T-1·(1-e^-k) (5)

其中：T为清单年份；DDOCmaT为T年末垃圾填埋场累积的DDOCm，单位为Gg；DDOCmaT-1为(T-1)年年终时填埋场累积的DDOCm，单位为Gg；DDOCmdT为T年沉积到填埋场的DDOCm，单位为Gg；DDOCm decompT为T年填埋场分解的DDOCm，单位为Gg；K为反应常量，k＝ln(2)/t_1/2/年；t_1/2为垃圾降解半衰期时间，单位为a。