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张辰:再谈城镇污水系统碳排放研究

时间:2021-10-13 09:11

来源:中国水网

作者:张辰

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废弃物碳排放计算公式

张辰以上海白龙港污水处理厂升级及扩建工程为例,计算了该项目全生命周期碳排。建设期+运行期+拆除期:16.56万t+(10.79+11.68)万t/a*30a+8.28万t=698.94万t。以30年为运行周期,各期间碳排放的百分比为:建设期为2.4%,运行期为96.4%,拆除期为1.2%。

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我国城镇污水系统碳排放

在我国城镇污水系统碳排放系统中,包含污水收集的化粪池、污水处理的污水处理厂以及污泥处理处置等环节的碳排放产生。

IPCC对于国家温室气体清单出版过一系列指南,然而张辰指出,考虑到不同国家经济和发展有差异,中国的收集系统、处理系统、污泥系统,系统的观念还在不断的建立过程中,因此应该充分考虑中国的碳排放特点,对于中国的污水处理与污泥处理进行进一步核算。

在我国,由于城镇污水的收集率不高等原因,城镇污水系统碳排放总量占全国碳排放总量(不含LULUCF)的0.58%,而CH4、N2O占比很高,直接排放占全国3.04%及2.51%。张辰提出,这是否与化粪池的设置有关?

目前行业中还没有组织对于化粪池环节的N2O排放量、间接排放量等数据进行控制以及收集处理,多年来,行业不乏对于城市排污系统完善情况下,化粪池设置必要性的探讨,张辰认为,在我国城镇、农村污水处理还没有完全覆盖的情况下,仍然存在设置化粪池的必要性。

污水厂低碳运行的三个策略

污水处理厂的低碳策略主要有三个方面:

一是提升污水收集有效性。张辰指出,目前在我国污水处理系统中,污染物普遍存在于管道以及化粪池中,进厂水COD浓度过低,建议对管网系统完善地区,取消分流制地区化粪池,同时提高污水管网养护水平;

二是应强化污水处理低碳运行。包括优化污水处理过程运行、开发污水热能和太阳能、探索低碳污水处理工艺等;

三是应注重污泥能源资源利用。结合低碳目标选择路线,通过厌氧消化回收能源,关注污泥资源回收利用。

国外工程实例

张辰以全球范围内污水厂的减排实例,介绍了污水厂的碳减排的具体做法,为行业提供了污水厂低碳运行的国际经验。

芬兰Turku(图尔库)

芬兰Kakola污水处理厂处理规模为10×104m³/d,为了实现低碳排放,Kakola热泵厂毗邻Kakola污水处理厂建设,利用出水余热,为图尔库地区的公共建筑和家庭供热/供冷。

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芬兰Kakola污水处理厂

波兰Poznan(波兹南)

波兰一污水厂采用热电联产方式,实现发电1.02MWe,7700MWh/a产热1.05MWt,28647GJ/a。张辰指出,利用生物质能源替代化石能源,是碳减排同时减少大气污染的重要途径之一。

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波兰Poznan(波兹南)

日本长野县

日本长野县制定了污水处理零能源(ZES)计划,包括全球变暖的应对策略、能耗降低策略、能源产出策略,以水处理设施的集中化、设立生物质利用中心、区域生物质利用的协同化等方式,实现温室气体排放量的削减、低能耗运行方式和设备的引入、再生能源的利用。

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日本力争在2065年实现碳中和目标

日本岩手县

日本岩手县以都南污水处理厂(处理能力195600m³/d)能源自给为目的,优化设备运转方式,降低电耗。具体措施为水泵避免转速过低和频繁启停,风机根据处理负荷选择最合适风量和最佳机型,搅拌器厌氧池和污泥储槽中的搅拌器间歇运行。以2015年为基准,2019年(试验后)电耗减少3.3%。

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都南污水处理厂

日本大分市

位于日本大分市的弁天污水处理厂利用大小泵的搭配,优化水泵运行。弁天污水处理厂原有工况为大流量泵(4号/5号)与小流量泵(1号/2号)组合使用,同时1号/5号单数日开启,2号/4号偶数日开启。该厂将效率较差的4号泵改为电价较低的夜间运行,白天开启5号泵,全年节省11%电费。

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日本横滨市

横滨市应对全球变暖策略实施计划为“2030年温室气体排放量在2013年基础上削减26%”。北部污泥资源中心污泥碳化设施为200t-wet/d,通过污泥的碳化减少N2O排放,碳化燃料运至水泥厂替代煤炭。与焚烧炉相比,采用碳化炉可以减少温室气体排放,减排温室气体5281tCO2/年。

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国内案例分析

在国内案例分析中,张辰以处理规模20×104m³/d的污水处理厂进行了模拟计算,将出水标准设置为一级A,氨氮和总磷执行地表Ⅳ类,采用曝气沉砂池+初沉池+AAO生反池+二沉池+高效沉淀池+反硝化滤池+紫外消毒工艺,同时污泥处理采用低温真空脱水干化方式。

编辑:赵凡

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