張辰：再談城鎮(zhèn)污水系統(tǒng)碳排放研究

時(shí)間：2021-10-13 09:11

來源：中國水網(wǎng)

作者：張辰

如果以不計(jì)生物源CO2的碳排放構(gòu)成或者包含生物源CO2的碳排放構(gòu)成兩種情況進(jìn)行計(jì)算，不同的框架可以計(jì)算出不同的結(jié)果。

碳排放構(gòu)成分析

“我不大主張，或者說反對(duì)用碳源降低氮”，張辰指出，目前大氣污染領(lǐng)域都在針對(duì)氮的問題進(jìn)行研究，而水處理行業(yè)為了脫氮，還要外加碳源，還在用化石能源把有機(jī)氮變成影響大氣的物質(zhì)，“不僅是水系統(tǒng)需要系統(tǒng)性思維，整個(gè)生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)也需要運(yùn)用系統(tǒng)性思維進(jìn)行綜合考量。”

同時(shí)出水標(biāo)準(zhǔn)提升增加碳排放，主要來自電耗和藥劑的間接排放。與一級(jí)A相比，準(zhǔn)Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)的單位水量碳排放增加17%，因此張辰強(qiáng)調(diào)，應(yīng)根據(jù)地區(qū)水環(huán)境容量、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，合理確定排放標(biāo)準(zhǔn)。

在能源利用途徑方面，張辰指出，首先場(chǎng)地空間也是很好的資源。完全可以利用構(gòu)筑物和建筑物的閑置頂面等空間，安裝光伏電池組件，實(shí)現(xiàn)削峰填谷、清潔發(fā)電，可以補(bǔ)償污水處理廠電耗15%左右。

其次，設(shè)計(jì)水溫和環(huán)境溫度要適合能量回收。在設(shè)計(jì)規(guī)模為20萬噸的水廠中，全部出水余熱利用，提取水溫4℃，制冷能效比(EER)和制熱性能系數(shù)(COP)分別取4.1和4.2，可以實(shí)現(xiàn)制冷減少碳排放44218 kgCO2e/d，制熱減少碳排放376525 kgCO2e/d。

第三，污泥采用“高含固厭氧消化(含固率按10%)+土地利用”技術(shù)路線可以實(shí)現(xiàn)碳匯。假設(shè)污泥處理量為35tDS/d，采用“高含固厭氧消化(含固率按10%)+土地利用”的技術(shù)路線，產(chǎn)生的甲烷除用于厭氧消化自身的能量需求之外，還可用來發(fā)電、供熱、驅(qū)動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)等，實(shí)現(xiàn)碳補(bǔ)償同時(shí)產(chǎn)生沼氣5600m3/d，發(fā)電11200kWh/d，滿足污水處理廠18%電耗;余熱64400MJ/d，除滿足厭氧消化本身熱量需求外仍有剩余，合計(jì)碳排放為 -1855 kgCO2e/d。張辰表示，污泥的治理要“泥水共治”統(tǒng)一考慮，污水處理廠進(jìn)水COD濃度達(dá)到一定程度后，污泥的厭氧消化技術(shù)路線完全能助力實(shí)現(xiàn)水廠的零碳目標(biāo)。

模擬計(jì)算數(shù)據(jù)匯總

結(jié)語

在上述的基礎(chǔ)上，張辰進(jìn)行了三點(diǎn)總結(jié)：

第一、注重系統(tǒng)理念，將有機(jī)污染物有效地輸送至污水處理廠。早在二三十年前，行業(yè)就在圍繞管道沉積、是否設(shè)置化糞池等問題進(jìn)行討論，有些地區(qū)取消了化糞池，但由于管道等設(shè)置沒有很好地進(jìn)行匹配，造成了污染物的沉積。張辰強(qiáng)調(diào)，一定要注重系統(tǒng)治理觀念，將污染物特別是有機(jī)物，有效的送到污水處理廠中。

第二，回收能源和資源，充分利用污泥的化學(xué)能、污水的熱能、污水廠的場(chǎng)地資源開發(fā)碳源。張辰表示，通過一系列舉措包括回收污水源熱泵、回收污泥中有機(jī)質(zhì)的能源化學(xué)能，甚至在場(chǎng)地中進(jìn)行生態(tài)設(shè)施產(chǎn)生碳匯，都能夠補(bǔ)償污水處理廠的碳排放，最終實(shí)現(xiàn)零碳污水廠的目標(biāo)。

第三，協(xié)同處理處置，污泥干化、熱電聯(lián)產(chǎn)、余熱等輸出的能量，以“碳交易”的方式實(shí)現(xiàn)碳中和。張辰表示，中國的碳交易所即將進(jìn)行一系列的碳交易工作，期待水處理行業(yè)在實(shí)現(xiàn)零碳污水廠，實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略中有我們的作為。

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編輯：趙凡

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