全康環(huán)保:0 前言

2006年IPCC國家溫室氣體清單指南第五卷《廢棄物》給出了對廢棄物填埋、生物處理、焚燒過程排放的CO₂、CH₄、N₂O計(jì)算方法。本研究直接引用該方法，對污泥處理處置不同工藝及環(huán)節(jié)的碳排放進(jìn)行計(jì)算。除此之外，還通過查閱其它資料，對生物源排放、能量源排放、替代源排放進(jìn)行劃分和計(jì)算。

通過計(jì)算污泥厭氧消化伴隨沼氣回用和沼渣土地利用的CO₂排放當(dāng)量為253.4 tCO₂e/Gg DM，其中生物源排放量為371.0 tCO₂e/Gg DM，能量源排放量為294.5 tCO₂e/Gg DM，替代源排放量為-412.1 tCO₂e/Gg DM。由此可見，沼氣、沼渣利用對于整體工藝產(chǎn)生的碳減排效果較為明顯。

1 研究假設(shè)

不同工藝的碳足跡與處理廠的規(guī)模、實(shí)際工藝、設(shè)備選型等都直接相關(guān)，本研究不考慮處理規(guī)模因素的影響，計(jì)算單位質(zhì)量（1Gg DM）污泥采用污泥濃縮+厭氧消化+脫水+土地利用技術(shù)路線時的碳排放量，由于各個污水廠與污泥處理處置所在地距離均不相同，因此在此研究中暫不考慮污泥運(yùn)輸至處理廠消耗化石燃料所帶來的CO2排放。

除此之外，本研究還將做如下假設(shè)：

①產(chǎn)生的沼氣被100%的收集利用，收集的沼氣通過燃燒轉(zhuǎn)化為CO₂排放；

②污泥厭氧消化中VS的降解率為40%~50%（本研究選取40%）；

③污泥中DOC的降解率與VS一樣為40%；

④CH4和CO₂的體積含量分別為65%和35%；

⑤污泥厭氧消化后通過土地利用釋放的溫室氣體主要為CH4，而CO₂和N₂O的濃度很低，在此研究中忽略不計(jì)。

2 結(jié)果分析

在此技術(shù)路線中，假設(shè)污泥通過重力濃縮后進(jìn)入?yún)捬跸刂蟹磻?yīng)（中溫消化），產(chǎn)生的沼氣全部用于內(nèi)燃機(jī)燃燒產(chǎn)電和發(fā)熱回用，沼渣脫水后進(jìn)行土地利用。該處理工藝碳平衡示意圖如圖1所示。

污泥厭氧消化伴隨沼氣回用和沼渣土地利用的CO₂排放當(dāng)量為253.4 tCO₂/Gg干污泥。工藝排放當(dāng)量示意圖如圖2所示，在此技術(shù)路線中污泥消化環(huán)節(jié)排放量最大為100.2 tCO2e，其次為濃縮環(huán)節(jié)其碳排放量為69.6 tCO₂e、污泥脫水環(huán)節(jié)其碳排放量為43.0tCO₂e，最后為土地利用環(huán)節(jié)其碳排放量為40.6 tCO₂e。

3 CO₂排放源分析

從各環(huán)節(jié)排放清單入手，對不同排放源進(jìn)行討論分析，本工藝CO₂排放清單如圖3所示。

（1）生物源排放

生物源排放存在消化環(huán)節(jié)及土地利用環(huán)節(jié)中，其排放總量為371.0 tCO₂e.

消化環(huán)節(jié)：主要包括甲烷焚燒產(chǎn)生的CO2以及污泥消化產(chǎn)氣過程中產(chǎn)生的CO₂，其排放量分別為208.4 tCO₂e和112.2 tCO₂e，總計(jì)320.6 tCO₂e。

土地利用環(huán)節(jié)：污泥土地利用中有機(jī)物的厭氧分解主要發(fā)生在污泥施用后，污泥土地利用釋放的溫室氣體主要是CH₄，而N₂O、CO₂的濃度很低，在此忽略不計(jì)。此環(huán)節(jié)甲烷的排放量為2.4 t，其排放當(dāng)量為50.4 tCO₂e。

（2）能量源排放

能量源排放存在于整條技術(shù)路線的所有環(huán)節(jié)中，其排放總量為294.5.tCO₂e，其中污泥消化環(huán)節(jié)所占比例最高，接近能量源排放總量的一半（如圖4所示）。

濃縮環(huán)節(jié)：本研究假設(shè)采用帶式濃縮機(jī)，其加藥量非常少，CO₂排放主要來自濃縮機(jī)運(yùn)行時本身的電能消耗，其值為69.6 tCO₂e。

消化環(huán)節(jié)：消化過程中能量消耗主要來自系統(tǒng)加熱和攪拌，本研究僅考慮這兩種能量消耗所帶來的CO2排放，其值為138.9 tCO₂e。

脫水環(huán)節(jié)：為了提高污泥脫水效率，降低脫水能耗，一般會在脫水環(huán)節(jié)加入藥劑進(jìn)行調(diào)理，因此本研究在考慮電能消耗的同時還考慮了藥劑制備所帶來的能源消耗及間能耗，其值為43.0 tCO₂e。

土地利用環(huán)節(jié)：污泥土地利用時，只有春秋兩季施用，但是污泥每天都在摻燒，所以污泥有時需要儲存幾個月后再利用。污泥儲存、運(yùn)輸、施用過程都需要消耗能量。本研究將這些都考慮在內(nèi)，其值為43.0 tCO₂e。

（3）替代類排放

替代類排放存在于消化環(huán)節(jié)和土地利用環(huán)節(jié)，其產(chǎn)生的碳匯總量為412.1 tCO₂e。

消化環(huán)節(jié)：此次研究中，假設(shè)產(chǎn)生的沼氣30%用于發(fā)電，這些用于代替電能消耗，還有約70%的沼氣直接熱能利用，這些熱能用于代替柴油的消耗。綜上，污泥厭氧消化中沼氣的利用可以替代的碳排放值為-359.3 tCO₂e。

土地利用環(huán)節(jié)：污泥土地利用替代了肥料的使用，從而減少了生產(chǎn)肥料的能耗。假設(shè)化肥生產(chǎn)中消耗的能量是電能，則土地利用產(chǎn)生的替代碳排放值為-52.8 tCO2e。