北極星水處理網訊: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計算方法。本研究直接引用該方法，對汙泥處理處置不同工藝及環節的碳排放進行計算。除此之外，還通過查閱其它資料，對生物源排放、能量源排放、替代源排放進行劃分和計算。
通過計算汙泥厭氧消化伴隨沼氣回用和沼渣土地利用的CO2排放當量為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、沼渣利用對於整體工藝產生的碳減排效果較為明顯。
1 研究假設
不同工藝的碳足跡與處理廠的規模、實際工藝、設備選型等都直接相關，本研究不考慮處理規模因素的影響，計算單位質量（1Gg DM）汙泥採用汙泥濃縮+厭氧消化+脫水+土地利用技術路線時的碳排放量，由於各個汙水廠與汙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汙泥運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：
①產生的沼氣被100%的收集利用，收集的沼氣通過燃燒轉化為CO2排放；
②汙泥厭氧消化中VS的降解率為40%~50%（本研究選取40%）；
③汙泥中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汙泥厭氧消化後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。
2 結果分析
在此技術路線中，假設汙泥通過重力濃縮後進入厭氧消化池中反應（中溫消化），產生的沼氣全部用於內燃機燃燒產電和發熱回用，沼渣脫水後進行土地利用。該處理工藝碳平衡示意圖如圖1所示。
汙泥厭氧消化伴隨沼氣回用和沼渣土地利用的CO2排放當量為253.4 tCO2/Gg幹汙泥。工藝排放當量示意圖如圖2所示，在此技術路線中汙泥消化環節排放量最大為100.2 tCO2e，其次為濃縮環節其碳排放量為69.6 tCO2e、汙泥脫水環節其碳排放量為43.0tCO2e，最後為土地利用環節其碳排放量為40.6 tCO2e。
3 CO2排放源分析
從各環節排放清單入手，對不同排放源進行討論分析，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節及土地利用環節中，其排放總量為371.0 tCO2e.
消化環節：主要包括甲烷焚燒產生的CO2以及汙泥消化產氣過程中產生的CO2，其排放量分別為208.4 tCO2e和112.2 tCO2e，總計320.6 tCO2e。
土地利用環節：汙泥土地利用中有機物的厭氧分解主要發生在汙泥施用後，汙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。此環節甲烷的排放量為2.4 t，其排放當量為50.4 tCO2e。
（2）能量源排放
能量源排放存在於整條技術路線的所有環節中，其排放總量為294.5.tCO2e，其中汙泥消化環節所佔比例最高，接近能量源排放總量的一半（如圖4所示）。
濃縮環節：本研究假設採用帶式濃縮機，其加藥量非常少，CO2排放主要來自濃縮機運行時本身的電能消耗，其值為69.6 tCO2e。
消化環節：消化過程中能量消耗主要來自系統加熱和攪拌，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。
脫水環節：為了提高汙泥脫水效率，降低脫水能耗，一般會在脫水環節加入藥劑進行調理，因此本研究在考慮電能消耗的同時還考慮了藥劑製備所帶來的能源消耗及間能耗，其值為43.0 tCO2e。
土地利用環節：汙泥土地利用時，只有春秋兩季施用，但是汙泥每天都在摻燒，所以汙泥有時需要儲存幾個月後再利用。汙泥儲存、運輸、施用過程都需要消耗能量。本研究將這些都考慮在內，其值為43.0 tCO2e。
（3）替代類排放
替代類排放存在於消化環節和土地利用環節，其產生的碳匯總量為412.1 tCO2e。
消化環節：此次研究中，假設產生的沼氣30%用於發電，這些用於代替電能消耗，還有約70%的沼氣直接熱能利用，這些熱能用於代替柴油的消耗。綜上，汙泥厭氧消化中沼氣的利用可以替代的碳排放值為-359.3 tCO2e。
土地利用環節：汙泥土地利用替代了肥料的使用，從而減少了生產肥料的能耗。假設化肥生產中消耗的能量是電能，則土地利用產生的替代碳排放值為-52.8 tCO2e。
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