張辰：再談城鎮(zhèn)污水系統(tǒng)碳排放研究

時間： 2021-10-13 09:22

來源：中國水網(wǎng)

作者：張辰

廢棄物碳排放計算公式

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

我國城鎮(zhèn)污水系統(tǒng)碳排放

在我國城鎮(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對于國家溫室氣體清單出版過一系列指南，然而張辰指出，考慮到不同國家經(jīng)濟和發(fā)展有差異，中國的收集系統(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程中，因此應該充分考慮中國的碳排放特點，對于中國的污水處理與污泥處理進行進一步核算。

在我國，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3.04%及2.51%。張辰提出，這是否與化糞池的設置有關?

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

污水廠低碳運行的三個策略

污水處理廠的低碳策略主要有三個方面：

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

二是應強化污水處理低碳運行。包括優(yōu)化污水處理過程運行、開發(fā)污水熱能和太陽能、探索低碳污水處理工藝等;

三是應注重污泥能源資源利用。結(jié)合低碳目標選擇路線，通過厭氧消化回收能源，關注污泥資源回收利用。

國外工程實例

張辰以全球范圍內(nèi)污水廠的減排實例，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行的國際經(jīng)驗。

芬蘭Turku(圖爾庫)

芬蘭Kakola污水處理廠處理規(guī)模為10×104m3/d，為了實現(xiàn)低碳排放，Kakola熱泵廠毗鄰Kakola污水處理廠建設，利用出水余熱，為圖爾庫地區(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，是碳減排同時減少大氣污染的重要途徑之一。

波蘭Poznan(波茲南)

日本長野縣

日本長野縣制定了污水處理零能源(ZES)計劃，包括全球變暖的應對策略、能耗降低策略、能源產(chǎn)出策略，以水處理設施的集中化、設立生物質(zhì)利用中心、區(qū)域生物質(zhì)利用的協(xié)同化等方式，實現(xiàn)溫室氣體排放量的削減、低能耗運行方式和設備的引入、再生能源的利用。

日本力爭在2065年實現(xiàn)碳中和目標

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)化設備運轉(zhuǎn)方式，降低電耗。具體措施為水泵避免轉(zhuǎn)速過低和頻繁啟停，風機根據(jù)處理負荷選擇最合適風量和最佳機型，攪拌器厭氧池和污泥儲槽中的攪拌器間歇運行。以2015年為基準，2019年(試驗后)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)化水泵運行。弁天污水處理廠原有工況為大流量泵(4號/5號)與小流量泵(1號/2號)組合使用，同時1號/5號單數(shù)日開啟，2號/4號偶數(shù)日開啟。該廠將效率較差的4號泵改為電價較低的夜間運行，白天開啟5號泵，全年節(jié)省11%電費。