污水处理系统碳排放规律研究与量化评价

摘要

温室气体增加导致的全球气候变化正在对人类社会产生巨大的影响，减少温室气体排放已成为国际社会的共识。污水处理厂在运行过程中会直接或间接释放大量的CO2、CH4和N2O，被认为是主要的人为温室气体释放源之一。随着我国污水处理量大幅增加，污水厂节能减排的压力不断增大，如何针对城镇污水处理厂运行过程中碳释放状况，提出可行的减排措施，对于促进低碳城市建设具有重要意义。
　　本论文以污水处理厂有机迁移转化为核心，釆用碳质量平衡原理，确定了碳元素在系统中不同工艺环节之间的转化规律以及CO2、CH4和N2O释放的量化计算方法，并以西安市第四污水处理厂为例，进行了碳排放估算，提出了碳减排的措施，主要研究结论如下：
　　（1）釆用总有机碳（TOC）作为污水处理厂生物处理过程碳元素循环转化的监测手段，利用碳元素质量平衡原理，构建了不同生物处理工艺碳元素转化方程和CO2、CH4和N2O释放量的测算方法。
　　（2）通过测定西安市第四污水厂不同生物处理工艺段的TOC，结合生物处理过程反应方程式，计算出生物处理过程中产生的CO2、CH4和N2O分别占到直接排放量的69.7％、27.9%、2.4%。根据碳元素平衡方程，计算得出全年的温室气体直接排放系数为0.230kgCO2/t水，全年直接排放量为38130.3tCO2；依据污水厂设备耗电量，核算出温室气体的间接排放系数为0.268kgCO2/t水，全年排放量为44501.6tCO2。西安市第四污水处理厂2016年温室气体排放量为8.26万吨CO2，其中直接排放量占45.9%，间接排放量占53.8%。在间接排放中水泵类设备和鼓风曝气系统排放的温室气体分别占总排放量的22.1%和25。7%，是减排的重点。可通过变频控制和精准曝气的方式减少温室气体的排放。
　　（3）对污水处理厂碳排放进行了模型建立与网页软件开发。可计算一定周期内的污水处理厂碳排放水平，在输入污水处理厂处理规模、水质等数据及运行参数后可计算出该污水处理厂在计算周期内的碳排放直接排放、间接排放及其他排放。为污水处理厂制定减排管理措施提供参考。

目录

1绪论

1.1课题研究背景

1.2污水处理厂温室气体排放核算方法研究进展

1.3研究内容与技术路线

2 污水处理系统碳排放规律研究

2.1污水处理系统碳直接排放核算方法研究

2.2污水处理系统碳间接排放核算方法研究

2.3 污水处理系统其他排放类碳排放研究

2.4 污水处理系统碳回收类核算方法研究

2.5污水处理系统碳汇类碳排放研究

2.6污水处理厂温室气体排放清单编制

2.7本章小结

3 污水处理厂碳排放核算方法应用及分析

3.1西安市第四污水处理厂简介

3.2 温室气体直接排放量化计算

3.2 温室气体间接排放量化计算

3.3 温室气体其他排放量化计算

3.5污泥不同利用途径的碳排放量化分析

3.6设备诊断分析及污水处理厂低碳运行策略分析

3.6 本章小结

4 污水处理厂碳排放量化方法模型建立和应用软件开发

4.1 污水处理厂碳排放量化模型构建

4.2污水处理厂碳排放量化系统开发

4.3污水处理厂碳排放量化软件模拟应用

4.4本章小结

5结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

附录1 西安市第四污水处理厂设备统计表