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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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如果以不计生物源CO2的碳排放构成或者包含生物源CO2的碳排放构成两种情况进行计算,不同的框架可以计算出不同的结果。

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碳排放构成分析

“我不大主张,或者说反对用碳源降低氮”,张辰指出,目前大气污染领域都在针对氮的问题进行研究,而水处理行业为了脱氮,还要外加碳源,还在用化石能源把有机氮变成影响大气的物质,“不仅是水系统需要系统性思维,整个生态循环系统也需要运用系统性思维进行综合考量。”

同时出水标准提升增加碳排放,主要来自电耗和药剂的间接排放。与一级A相比,准Ⅳ类标准的单位水量碳排放增加17%,因此张辰强调,应根据地区水环境容量、技术和经济发展水平,合理确定排放标准。

在能源利用途径方面,张辰指出,首先场地空间也是很好的资源。完全可以利用构筑物和建筑物的闲置顶面等空间,安装光伏电池组件,实现削峰填谷、清洁发电,可以补偿污水处理厂电耗15%左右。

其次,设计水温和环境温度要适合能量回收。在设计规模为20万吨的水厂中,全部出水余热利用,提取水温4℃,制冷能效比(EER)和制热性能系数(COP)分别取4.1和4.2,可以实现制冷减少碳排放44218 kgCO2e/d,制热减少碳排放376525 kgCO2e/d。

第三,污泥采用“高含固厌氧消化(含固率按10%)+土地利用”技术路线可以实现碳汇。假设污泥处理量为35tDS/d,采用“高含固厌氧消化(含固率按10%)+土地利用”的技术路线,产生的甲烷除用于厌氧消化自身的能量需求之外,还可用来发电、供热、驱动鼓风机等,实现碳补偿同时产生沼气5600m³/d,发电11200kWh/d,满足污水处理厂18%电耗;余热64400MJ/d,除满足厌氧消化本身热量需求外仍有剩余,合计碳排放为 -1855 kgCO2e/d。张辰表示,污泥的治理要“泥水共治”统一考虑,污水处理厂进水COD浓度达到一定程度后,污泥的厌氧消化技术路线完全能助力实现水厂的零碳目标。

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模拟计算数据汇总

结语

在上述的基础上,张辰进行了三点总结:

第一、注重系统理念,将有机污染物有效地输送至污水处理厂。早在二三十年前,行业就在围绕管道沉积、是否设置化粪池等问题进行讨论,有些地区取消了化粪池,但由于管道等设置没有很好地进行匹配,造成了污染物的沉积。张辰强调,一定要注重系统治理观念,将污染物特别是有机物,有效的送到污水处理厂中。

第二,回收能源和资源,充分利用污泥的化学能、污水的热能、污水厂的场地资源开发碳源。张辰表示,通过一系列举措包括回收污水源热泵、回收污泥中有机质的能源化学能,甚至在场地中进行生态设施产生碳汇,都能够补偿污水处理厂的碳排放,最终实现零碳污水厂的目标。

第三,协同处理处置,污泥干化、热电联产、余热等输出的能量,以“碳交易”的方式实现碳中和。张辰表示,中国的碳交易所即将进行一系列的碳交易工作,期待水处理行业在实现零碳污水厂,实现“碳达峰、碳中和”战略中有我们的作为。


编辑:赵凡

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