王洪臣：排水與污水處理行業(yè)應(yīng)找準(zhǔn)碳減排著力點(diǎn)

時(shí)間： 2021-10-11 10:29

來(lái)源：中國(guó)水網(wǎng)

作者：王洪臣

2019年，美國(guó)排水與污水處理原位直接碳排放量（CH4、N2O ）占全社會(huì)總排放量的0.69%，加上能耗和物耗產(chǎn)生的異位間接排放，占比超過(guò)1%。其中，CH4排放量占全社會(huì)CH4總排放量的2.8%，占全社會(huì)溫室氣體總排放量的0.28%。

CH4排放量占0.3%，比1990年排放量降低了56%，主要措施是將小散厭氧處理設(shè)施改造為集中好氧處理設(shè)施、加強(qiáng)污泥厭氧消化沼氣的收集及利用；N2O排放量占0.2%，比1990年排放量降低了16%，主要措施由于德國(guó)和法國(guó)提高了污水脫氮水平，兩國(guó)分別降低了65%和47%。

2019年，美國(guó)排水與污水處理原位直接碳排放量（CH4、N2O ）占全社會(huì)總排放量的0.69%，加上能耗和物耗產(chǎn)生的異位間接排放，占比超過(guò)1%。其中，CH4排放量為1030萬(wàn)噸CO2當(dāng)量，占全社會(huì)CH4 總排放量的2.8%，占全社會(huì)溫室氣體總排放量的0.28%，化糞池、集中處理厭氧系統(tǒng)、集中處理好氧系統(tǒng)、集中處理出水、厭氧消化池，分散污水治理的化糞池是最大排放源。N2O排放量為2050萬(wàn)噸CO2當(dāng)量，占全社會(huì)N2O 總排放量的5.8%，占全社會(huì)溫室氣體總排放量的0.41%。集中處理好氧系統(tǒng)及其出水是主要排放源。

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美國(guó)排水與污水處理排放源及其排放占比

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美國(guó)排水與污水處理排放源及其排放占比

對(duì)比歐美排水與污水處理原位直接碳排放的變化，歐洲自1990年以來(lái)持續(xù)下降，而美國(guó)CH4只是略有下降，N2O反而略有上升。歐洲減少厭氧過(guò)程、加強(qiáng)沼氣收集、提高脫氮水平是持續(xù)下降的原因。美國(guó)加強(qiáng)沼氣收集對(duì)降低CH4排放起到了一定作用，但分散污水系統(tǒng)存在2000多萬(wàn)個(gè)化糞池是巨大CH4排放源，CH4排放量難以明顯下降。除了切薩皮克灣和墨西哥灣等敏感流域，美國(guó)許多城市污水脫氮水平并不高，例如，洛杉磯處理日能力為170萬(wàn)立方米的Hyperion特大型污水處理廠(chǎng)就沒(méi)有脫氮設(shè)施。脫氮水平?jīng)]提高，污水氮負(fù)荷在增大，這是N2O排放量增加的原因。進(jìn)一步比較全社會(huì)碳排放，可發(fā)現(xiàn)，歐洲CO2、CH4、N2O三大溫室氣體都在持續(xù)降低，CH4、N2O降低更快，過(guò)去的30年，歐盟的碳減排量達(dá)到20億噸。美國(guó)只是CO2排放量降低，也就是能源領(lǐng)域開(kāi)展了減排，CH4、N2O排放量基本沒(méi)有變化，總碳排放量下降緩慢。歐洲經(jīng)驗(yàn)表明，CO2、CH4、N2O三大氣體同步降低排放，也就是能源和非能源領(lǐng)域同步減排，才能實(shí)現(xiàn)較快減排，非能源領(lǐng)域減排可能更加明顯。

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歐盟國(guó)家總碳排放量的變化

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歐盟國(guó)家CO2碳排放量的變化

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歐盟國(guó)家CH4碳排放量的變化

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歐盟國(guó)家N2O碳排放量的變化

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美國(guó)總碳及三大氣體碳排放量的變化

排水與污水處理減碳的三大著力點(diǎn)

排水與污水處理有許多直接和間接碳排放源，但基于以上分析，化糞池等厭氧過(guò)程排放CH4、生物脫氮過(guò)程排放N2O、污水收集和處理過(guò)程的能耗和物耗間接排放CO2是三大重點(diǎn)排放源，且三部分排放量總體相當(dāng)。因此，我們提出排水與污水處理行業(yè)減碳如下三大著力點(diǎn)：

第一，對(duì)是否取消化糞池要有明確的態(tài)度。約有15%到25%有機(jī)污染物在化糞池中被厭氧分解，是巨大的CH4排放源。新建居民區(qū)的排水系統(tǒng)還要不要建化糞池？已經(jīng)建了的要不要拆除？行業(yè)已經(jīng)討論了許多年，迄今依然沒(méi)有一個(gè)明確的態(tài)度。福建省多年前就發(fā)文取消化糞池，但未堅(jiān)持到底；上海也曾研究取消，后來(lái)沒(méi)了下文；同為蘇南地區(qū)兩個(gè)相鄰的城市，一個(gè)明確建，另一個(gè)明確不建；山東某沿海城市還成立了一個(gè)化糞池管理處，專(zhuān)司化糞池建設(shè)與管理，而同為山東沿海城市的青島，全市沒(méi)有一個(gè)化糞池。城市排水系統(tǒng)設(shè)置化糞池，既產(chǎn)生碳排放，又導(dǎo)致污水處理廠(chǎng)碳氮比失調(diào)，外加碳源則又產(chǎn)生間接排放。另外，農(nóng)村改廁戶(hù)戶(hù)建設(shè)化糞池，每戶(hù)兩三個(gè)人的黑水排入一個(gè)超大化糞池，實(shí)質(zhì)上成了個(gè)大停留時(shí)間的厭氧反應(yīng)器，導(dǎo)致大量CH4的逸散性排放，而出水很稀還導(dǎo)致后續(xù)處理設(shè)施無(wú)法運(yùn)行。需要反思，取消化糞池會(huì)有后果嗎？會(huì)造成下水道堵塞嗎？如果堵塞有沒(méi)有維護(hù)手段補(bǔ)救？西方國(guó)家的城市排水系統(tǒng)普遍不建或拆除了化糞池，青島市沒(méi)有一個(gè)化糞池，他們的排水系統(tǒng)照常運(yùn)行。

為了碳減排，是時(shí)候研究取消化糞池了。

第二，研究污水處理過(guò)程N(yùn)2O的釋放、檢測(cè)及控制要加大力度。目前，N2O在污水處理過(guò)程的釋放機(jī)制及其影響因素還不清楚。研究發(fā)現(xiàn)，反硝化過(guò)程存在N2O釋放，碳源種類(lèi)和水平對(duì)釋放量有顯著影響；硝化過(guò)程也存在N2O釋放，DO水平對(duì)釋放量有影響；亞硝酸鹽與羥胺發(fā)生化學(xué)反應(yīng)可能直接生成N2O排放。由于N2O釋放機(jī)制不清晰，檢測(cè)及在線(xiàn)監(jiān)測(cè)手段不成熟，相應(yīng)的評(píng)估方法、控制對(duì)策也必然是空白，尤其是如何實(shí)現(xiàn)控制N2O和提高脫氮率之間的平衡，并進(jìn)而達(dá)到協(xié)同，都亟需研究。

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編輯：趙凡

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