王洪臣：排水與污水處理行業應找準碳減排著力點

時間： 2021-10-11 10:29

來源：中國水網

作者：王洪臣

2019年，美國排水與污水處理原位直接碳排放量（CH4、N2O ）占全社會總排放量的0.69%，加上能耗和物耗產生的異位間接排放，占比超過1%。其中，CH4排放量占全社會CH4總排放量的2.8%，占全社會溫室氣體總排放量的0.28%。

CH4排放量占0.3%，比1990年排放量降低了56%，主要措施是將小散厭氧處理設施改造為集中好氧處理設施、加強污泥厭氧消化沼氣的收集及利用；N2O排放量占0.2%，比1990年排放量降低了16%，主要措施由于德國和法國提高了污水脫氮水平，兩國分別降低了65%和47%。

2019年，美國排水與污水處理原位直接碳排放量（CH4、N2O ）占全社會總排放量的0.69%，加上能耗和物耗產生的異位間接排放，占比超過1%。其中，CH4排放量為1030萬噸CO2當量，占全社會CH4 總排放量的2.8%，占全社會溫室氣體總排放量的0.28%，化糞池、集中處理厭氧系統、集中處理好氧系統、集中處理出水、厭氧消化池，分散污水治理的化糞池是最大排放源。N2O排放量為2050萬噸CO2當量，占全社會N2O 總排放量的5.8%，占全社會溫室氣體總排放量的0.41%。集中處理好氧系統及其出水是主要排放源。

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美國排水與污水處理排放源及其排放占比

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美國排水與污水處理排放源及其排放占比

對比歐美排水與污水處理原位直接碳排放的變化，歐洲自1990年以來持續下降，而美國CH4只是略有下降，N2O反而略有上升。歐洲減少厭氧過程、加強沼氣收集、提高脫氮水平是持續下降的原因。美國加強沼氣收集對降低CH4排放起到了一定作用，但分散污水系統存在2000多萬個化糞池是巨大CH4排放源，CH4排放量難以明顯下降。除了切薩皮克灣和墨西哥灣等敏感流域，美國許多城市污水脫氮水平并不高，例如，洛杉磯處理日能力為170萬立方米的Hyperion特大型污水處理廠就沒有脫氮設施。脫氮水平沒提高，污水氮負荷在增大，這是N2O排放量增加的原因。進一步比較全社會碳排放，可發現，歐洲CO2、CH4、N2O三大溫室氣體都在持續降低，CH4、N2O降低更快，過去的30年，歐盟的碳減排量達到20億噸。美國只是CO2排放量降低，也就是能源領域開展了減排，CH4、N2O排放量基本沒有變化，總碳排放量下降緩慢。歐洲經驗表明，CO2、CH4、N2O三大氣體同步降低排放，也就是能源和非能源領域同步減排，才能實現較快減排，非能源領域減排可能更加明顯。

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歐盟國家總碳排放量的變化

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歐盟國家CO2碳排放量的變化

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歐盟國家CH4碳排放量的變化

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歐盟國家N2O碳排放量的變化

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美國總碳及三大氣體碳排放量的變化

排水與污水處理減碳的三大著力點

排水與污水處理有許多直接和間接碳排放源，但基于以上分析，化糞池等厭氧過程排放CH4、生物脫氮過程排放N2O、污水收集和處理過程的能耗和物耗間接排放CO2是三大重點排放源，且三部分排放量總體相當。因此，我們提出排水與污水處理行業減碳如下三大著力點：

第一，對是否取消化糞池要有明確的態度。約有15%到25%有機污染物在化糞池中被厭氧分解，是巨大的CH4排放源。新建居民區的排水系統還要不要建化糞池？已經建了的要不要拆除？行業已經討論了許多年，迄今依然沒有一個明確的態度。福建省多年前就發文取消化糞池，但未堅持到底；上海也曾研究取消，后來沒了下文；同為蘇南地區兩個相鄰的城市，一個明確建，另一個明確不建；山東某沿海城市還成立了一個化糞池管理處，專司化糞池建設與管理，而同為山東沿海城市的青島，全市沒有一個化糞池。城市排水系統設置化糞池，既產生碳排放，又導致污水處理廠碳氮比失調，外加碳源則又產生間接排放。另外，農村改廁戶戶建設化糞池，每戶兩三個人的黑水排入一個超大化糞池，實質上成了個大停留時間的厭氧反應器，導致大量CH4的逸散性排放，而出水很稀還導致后續處理設施無法運行。需要反思，取消化糞池會有后果嗎？會造成下水道堵塞嗎？如果堵塞有沒有維護手段補救？西方國家的城市排水系統普遍不建或拆除了化糞池，青島市沒有一個化糞池，他們的排水系統照常運行。

為了碳減排，是時候研究取消化糞池了。

第二，研究污水處理過程N2O的釋放、檢測及控制要加大力度。目前，N2O在污水處理過程的釋放機制及其影響因素還不清楚。研究發現，反硝化過程存在N2O釋放，碳源種類和水平對釋放量有顯著影響；硝化過程也存在N2O釋放，DO水平對釋放量有影響；亞硝酸鹽與羥胺發生化學反應可能直接生成N2O排放。由于N2O釋放機制不清晰，檢測及在線監測手段不成熟，相應的評估方法、控制對策也必然是空白，尤其是如何實現控制N2O和提高脫氮率之間的平衡，并進而達到協同，都亟需研究。

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編輯：趙凡

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