符合国情化的我国城市污泥处理处置碳排放研究

Sewage sludge is by-product of sewage treatment, and a recycling resoure.However, treatment and disposal of sewage sludge has always been a bottleneck problem in our city development. Reduction target of Chinese carbon emission has been proposed to cope with the climate change. In the field of sewage sludge treatment and disposal, related carbon emission is lack of reference data and information, not enough to support making technological policy. This project supplements and optimizes carbon emission calculation for main sludge treatment and disposal technologies, with the aid of field sampling and monitoring covering the typical regions in China. The study focuses on the degradable organic carbon, carbon emission leakage, carbon emission factor and other parameters optimization, improves the unsuitable part in current accounting rules, develops carbon emission calculation system, which is in line with the national conditions, for sludge treatment and disposal technologies. The data obtained with the conclusion to a certain extent, can fill the vacancy in carbon emission research of sludge treatment and disposal.

污泥是城市污水处理的副产品，是一种可循环利用的优质资源，但污泥的处理处置一直是困扰我国城市化发展的瓶颈问题。我国已提出应对国际气候变化的碳减排目标，污泥领域目前相关的碳排放信息十分缺乏，尚不能为行业确定技术导向政策提供参考依据和支撑。本项目通过涵盖全国典型区域的实地取样与现场监测，对现行主要的污泥处理处置工艺碳排放量核算方法进行修正和补充，着重对可降解有机碳(DOC)、泄露量、碳排放因子等参数进行优化，完善现有核算规则中不适用的部分内容，为形成符合国情的污泥处理处置工艺碳排放计算体系奠定前期基础。本项目获得的数据与结论在一定程度上可填补污泥处理处置领域在碳排放的空缺。

污泥处理处置技术路线的碳排放清单与基于技术层面的减排潜力一直缺乏系统研究，缺少基础数据的支撑。本项目在3年执行期内，对污泥好氧发酵三种工艺方式：智能控制、机械翻堆、强制通风静态发酵进行了横向比较，智能控制工艺的碳排放强度为13.405 tCO2e/t，得出了智能控制在碳减排方面具备显著优势的结论。并找出了与我国国情实际相比，现有的通用计算方法主要瓶颈在于污泥湿度与我国不相符；同时对以智能控制为主的发酵工艺，发酵过程氧气含量均在10%以上，甲烷排放的缺省因子均为0，排放量可忽略不计，但这与实际情况不相符，甲烷和氧化亚氮排放仍不同程度的存在(12.385tCO2e/t)。在污泥土地利用处置途径上，对污泥土地利用碳排放通用的IPCC(2006)法计算碳排放量存在的问题和瓶颈进行了梳理，并指出目前的技术难点在于：核算边界模糊、排放因子不确定、监测较为困难。对目前中国主要采用的污泥厌氧消化工艺-中温厌氧消化的碳排放强度进行了核算，结果表明北方地区为-5.86 tCO2e/t、南方地区为-13.295 tCO2e/t。目前，热干化-单独焚烧和生物干化-单独焚烧是国内主流采用的污泥干化-焚烧技术方案，根据IPCC清单指南(2006)，通过计算得出采用污泥热干化-焚烧和污泥生物干化-焚烧年总碳排放系数分别为61.345 tCO2e/t、36.905 tCO2e/t，相比于热干化-焚烧，生物干化-焚烧的碳减排潜力优势明显。污泥填埋在中国目前污泥处置方式中占到70-80%，因此基本被认定为基准线情景，在污泥填埋的碳排放量上，每日碳排放系数为3.334 tCO2e/t；污泥填埋直接排放量为总碳排放量的92%，因此对于污泥填埋而言，从电耗、油耗和运输环节开展CO2减排工作，减排空间有限。最后，对我国目前的污泥处理处置技术路线碳减排潜力与空间进行了综合分析，指出采用好氧发酵、厌氧消化、生物干化-焚烧工艺处理污泥，不仅可以减少污泥填埋的土地紧张、解决日益严峻的出路问题，而且可减少污泥填埋产生的甲烷排放，是一条符合中国国情的节能减排道路。我国各区域条件千差万别，经济发展水平差距很大。因此，我国污泥处理处置工艺应该根据各地的污泥产量和特点、经济水平、城市规划等，针对污泥最终处置的不同用途和目标，因地制宜地采取不同的处理处置路线。