城镇污水厂污泥处理处置工艺的碳排放比较

自1997年《联合国气候变化框架公约》京都议定书签订以来，以二氧化碳和甲烷为代表的温室气体排放成为各国开展行业技术革新的重要依据，同时推动了节能减排技术和低能耗产业的发展。在该公约缔约国每年向联合国提交的温室气体排放清单中，污泥等固体废物处理处置系统的碳排放量也是一项重要内容。

污泥处理处置面临巨大压力

目前，我国城镇污水厂污泥产量已达3000万吨，但大部分污泥都简单脱水后外运弃置，规范处置只占很小比例。同时，弃置后污泥面临再次污染水体的环境风险，产生臭味、孳生蚊蝇，并向环境排放大量甲烷，其温室效应为二氧化碳的数十倍。因此，污泥处理处置技术和工程建设不仅要考虑经济性、稳定性、可靠性和环境因素，今后还应考虑到碳减排因素。

由于全国城镇污水处理厂污泥缺少稳定、有效的处置途径，各地的污泥污染事件频发，导致城镇污水处理厂的正常和稳定运行面临巨大压力。污水中约50%的污染物进入污泥，污泥无害化处置滞后。监管数据显示：有300多座污水厂污泥去向不明；约80%的污泥采用简易填埋，垃圾填埋场难以为继，二次污染严重。如浙江省杭州市萧山区围垦七工段的万亩鱼塘由于污泥倾倒造成的大规模死鱼、深圳下坪固废填埋场污泥坑管涌事件、广州铬德污泥恶臭污染事件、重庆三峡库区污泥污染事件和京城环保第一案等，使得污水处理厂处于十分尴尬的境地：一边治理污，一边制造污。

鉴于大部分污水处理工程和部分污泥处理工程属于高能耗项目，如何在保护环境和生态基础上真正做到节能减排是当前十分重要的问题。2009年末，在“十二五”水专项规划编制启动会上，住房和城乡建设部副部长仇保兴指出，目前我国污水污泥领域的碳排放信息仍为空白，亟待系统研究并完善补充。这对于我国在国际碳排放谈判中掌握主动具有重要意义。

不同污泥处理处置工艺的碳排放量

污泥处理处置的碳排放主要包括两方面：一个是污泥处理处置过程直接排放的二氧化碳，另一方面是处理处置设施运行能耗间接造成的碳足迹。从全球尺度来看，前者主要来自大气中已存在的二氧化碳，只是通过碳吸收-存贮-释放的循环过程，又回到大气环境中，属于中性碳，对于碳减排的影响有限。从碳源上讲，运行能耗的碳排放来自于化石能源，属于典型的碳减排领域。

处理处置技术以脱水-填埋、生物堆肥、厌氧消化、干化焚烧为主。在目前现行的几种主流污泥处理处置方式中，填埋1吨湿污泥(含水率80%)会造成0.5吨二氧化碳的总排放量，在各种处理处置工艺中其碳排放量最大。厌氧消化技术碳排放量约在28~35 kg/吨湿污泥，利用产生的沼气发电还可以减排二氧化碳100 kg。生物堆肥和热干化-焚烧的碳排放量强度分别在25~30 kg和150~180 kg左右。从处理过程的碳排放角度来看，厌氧消化和好氧生物堆肥的碳减排效果较好。

如果从处理处置的生命周期进行系统分析，堆肥处理工艺过程，降低其碳足迹仍有巨大的空间。如除臭设备运行的电耗占污泥处理总能耗的一半以上，因此降低除臭设备的运行时间，可以达到显著的碳减排效果。如：中科博联环境工程公司开发的通过优化堆体结构和覆盖除臭材料，可以控制臭气产生和释放。另外，将生物堆肥处理延伸至处置端，生物堆肥的污泥产品一般作为有机肥或基质使用，可以替代部分化肥，通过减少化肥施用量，碳排放量相应减少70 kg/吨湿污泥。另外，有机肥或基质可起到增加碳汇(即碳吸收和固定)的效果，以污泥堆肥作为草坪基质为例，每吨污泥可增加650 kg的碳汇量。

从碳减排角度综合来看，生物堆肥+土地利用和厌氧消化+沼气发电是最具优势的两种处理处置工艺路线。

碳减排是污泥处理处置工程的重要发展方向

目前，我国污泥处理处置工程的业主多为政府部门，其运行资金来源和投资渠道较为单一，主要为污水处理补贴和财政投入。在污水处理的稳定运行资金仍未得到满足的情况下，污泥处理需要拓展多元化的融资渠道。根据京都议定书的清洁发展机制(CDM)协议，发达国家可通过对发展中国家以技术援助或资金购买的方式达到完成本国碳减排指标的目的。

CDM是污泥处理处置一条新的融资渠道。通过碳减排获得多元化渠道的资金支持，可以更好地支撑污泥处理处置的稳定运行，并为污泥低碳技术、设备的研发提供有力保障。但是到目前为止，在国家发改委已批复的近2000个CDM注册项目中，污泥处理处置参与的案例只有上海白龙港污泥工程和绍兴污泥垃圾混合焚烧发电项目。

CDM项目须经过严格的申请、核定程序认定的碳减排量，一般以每吨碳8~10美元的价格售出，购买方主要为国际气候资本跨国企业和世界银行等国际金融组织。从目前CDM在我国的发展情况来看，其瓶颈在于碳减排的核定，即碳排放量的减少是否可以准确量化。厌氧消化-沼气发电的工艺路线，在争取CDM认证上具有优势，因为其沼气发电后并入市政电网，碳减排幅度可以准确计算和核定。尽管生物堆肥-土地利用减排量的核定目前仍处于探索阶段，但可以大幅削减碳净排放量和增加碳汇，因此未来的CDM发展潜力巨大。

低碳技术的发展和碳减排是我国污泥处理处置行业的发展趋势，其巨大的潜力仍有待开发。我国提出，到2020年单位GDP碳排放强度比2005年下降40%~45%，污泥处理处置规划成为“十二五”污水处理行业重点内容，近期我国颁布对污泥处理企业在资金渠道上给予支持，包括贴息贷款、鼓励上市融资等优惠政策，这些对于污泥行业而言都是纷沓而至的利好，也为我国污泥处理处置低碳技术的发展奠定了良好的基础平台。
 

编辑：刘永丽