张辰：再谈城镇污水系统碳排放研究

时间： 2021-10-13 09:22

来源：中国水网

作者：张辰

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%。

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。

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。

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。

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%。

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。

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。

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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上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司党委书记、总工程师