張辰：再談城鎮(zhèn)污水系統(tǒng)碳排放研究

時(shí)間： 2021-10-13 09:22

來(lái)源：中國(guó)水網(wǎng)

作者：張辰

廢棄物碳排放計(jì)算公式

張辰以上海白龍港污水處理廠升級(jí)及擴(kuò)建工程為例，計(jì)算了該項(xiàng)目全生命周期碳排。建設(shè)期+運(yùn)行期+拆除期：16.56萬(wàn)t+(10.79+11.68)萬(wàn)t/a*30a+8.28萬(wàn)t=698.94萬(wàn)t。以30年為運(yùn)行周期，各期間碳排放的百分比為：建設(shè)期為2.4%，運(yùn)行期為96.4%，拆除期為1.2%。

我國(guó)城鎮(zhèn)污水系統(tǒng)碳排放

在我國(guó)城鎮(zhèn)污水系統(tǒng)碳排放系統(tǒng)中，包含污水收集的化糞池、污水處理的污水處理廠以及污泥處理處置等環(huán)節(jié)的碳排放產(chǎn)生。

IPCC對(duì)于國(guó)家溫室氣體清單出版過(guò)一系列指南，然而張辰指出，考慮到不同國(guó)家經(jīng)濟(jì)和發(fā)展有差異，中國(guó)的收集系統(tǒng)、處理系統(tǒng)、污泥系統(tǒng)，系統(tǒng)的觀念還在不斷的建立過(guò)程中，因此應(yīng)該充分考慮中國(guó)的碳排放特點(diǎn)，對(duì)于中國(guó)的污水處理與污泥處理進(jìn)行進(jìn)一步核算。

在我國(guó)，由于城鎮(zhèn)污水的收集率不高等原因，城鎮(zhèn)污水系統(tǒng)碳排放總量占全國(guó)碳排放總量(不含LULUCF)的0.58%，而CH4、N2O占比很高，直接排放占全國(guó)3.04%及2.51%。張辰提出，這是否與化糞池的設(shè)置有關(guān)?

目前行業(yè)中還沒有組織對(duì)于化糞池環(huán)節(jié)的N2O排放量、間接排放量等數(shù)據(jù)進(jìn)行控制以及收集處理，多年來(lái)，行業(yè)不乏對(duì)于城市排污系統(tǒng)完善情況下，化糞池設(shè)置必要性的探討，張辰認(rèn)為，在我國(guó)城鎮(zhèn)、農(nóng)村污水處理還沒有完全覆蓋的情況下，仍然存在設(shè)置化糞池的必要性。

污水廠低碳運(yùn)行的三個(gè)策略

污水處理廠的低碳策略主要有三個(gè)方面：

一是提升污水收集有效性。張辰指出，目前在我國(guó)污水處理系統(tǒng)中，污染物普遍存在于管道以及化糞池中，進(jìn)廠水COD濃度過(guò)低，建議對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)完善地區(qū)，取消分流制地區(qū)化糞池，同時(shí)提高污水管網(wǎng)養(yǎng)護(hù)水平;

二是應(yīng)強(qiáng)化污水處理低碳運(yùn)行。包括優(yōu)化污水處理過(guò)程運(yùn)行、開發(fā)污水熱能和太陽(yáng)能、探索低碳污水處理工藝等;

三是應(yīng)注重污泥能源資源利用。結(jié)合低碳目標(biāo)選擇路線，通過(guò)厭氧消化回收能源，關(guān)注污泥資源回收利用。

國(guó)外工程實(shí)例

張辰以全球范圍內(nèi)污水廠的減排實(shí)例，介紹了污水廠的碳減排的具體做法，為行業(yè)提供了污水廠低碳運(yùn)行的國(guó)際經(jīng)驗(yàn)。

芬蘭Turku(圖爾庫(kù))

芬蘭Kakola污水處理廠處理規(guī)模為10×104m3/d，為了實(shí)現(xiàn)低碳排放，Kakola熱泵廠毗鄰Kakola污水處理廠建設(shè)，利用出水余熱，為圖爾庫(kù)地區(qū)的公共建筑和家庭供熱/供冷。

芬蘭Kakola污水處理廠

波蘭Poznan(波茲南)

波蘭一污水廠采用熱電聯(lián)產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)發(fā)電1.02MWe，7700MWh/a產(chǎn)熱1.05MWt，28647GJ/a。張辰指出，利用生物質(zhì)能源替代化石能源，是碳減排同時(shí)減少大氣污染的重要途徑之一。

波蘭Poznan(波茲南)

日本長(zhǎng)野縣

日本長(zhǎng)野縣制定了污水處理零能源(ZES)計(jì)劃，包括全球變暖的應(yīng)對(duì)策略、能耗降低策略、能源產(chǎn)出策略，以水處理設(shè)施的集中化、設(shè)立生物質(zhì)利用中心、區(qū)域生物質(zhì)利用的協(xié)同化等方式，實(shí)現(xiàn)溫室氣體排放量的削減、低能耗運(yùn)行方式和設(shè)備的引入、再生能源的利用。

日本力爭(zhēng)在2065年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)

日本巖手縣

日本巖手縣以都南污水處理廠(處理能力195600m3/d)能源自給為目的，優(yōu)化設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)方式，降低電耗。具體措施為水泵避免轉(zhuǎn)速過(guò)低和頻繁啟停，風(fēng)機(jī)根據(jù)處理負(fù)荷選擇最合適風(fēng)量和最佳機(jī)型，攪拌器厭氧池和污泥儲(chǔ)槽中的攪拌器間歇運(yùn)行。以2015年為基準(zhǔn)，2019年(試驗(yàn)后)電耗減少3.3%。

都南污水處理廠

日本大分市

位于日本大分市的弁天污水處理廠利用大小泵的搭配，優(yōu)化水泵運(yùn)行。弁天污水處理廠原有工況為大流量泵(4號(hào)/5號(hào))與小流量泵(1號(hào)/2號(hào))組合使用，同時(shí)1號(hào)/5號(hào)單數(shù)日開啟，2號(hào)/4號(hào)偶數(shù)日開啟。該廠將效率較差的4號(hào)泵改為電價(jià)較低的夜間運(yùn)行，白天開啟5號(hào)泵，全年節(jié)省11%電費(fèi)。

日本橫濱市

橫濱市應(yīng)對(duì)全球變暖策略實(shí)施計(jì)劃為“2030年溫室氣體排放量在2013年基礎(chǔ)上削減26%”。北部污泥資源中心污泥碳化設(shè)施為200t-wet/d，通過(guò)污泥的碳化減少N2O排放，碳化燃料運(yùn)至水泥廠替代煤炭。與焚燒爐相比，采用碳化爐可以減少溫室氣體排放，減排溫室氣體5281tCO2/年。

國(guó)內(nèi)案例分析

在國(guó)內(nèi)案例分析中，張辰以處理規(guī)模20×104m3/d的污水處理廠進(jìn)行了模擬計(jì)算，將出水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為一級(jí)A，氨氮和總磷執(zhí)行地表Ⅳ類，采用曝氣沉砂池+初沉池+AAO生反池+二沉池+高效沉淀池+反硝化濾池+紫外消毒工藝，同時(shí)污泥處理采用低溫真空脫水干化方式。

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編輯：趙凡

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