張辰：再談城鎮污水系統碳排放研究

時間： 2021-10-13 09:22

來源：中國水網

作者：張辰

早在十年前的“2010上海熱點論壇”上，上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司總工、全國工程勘察設計大師張辰就指出：排水系統具有廣闊的減碳空間。應該在規劃理念、工藝選擇、運行管理的方案比選中引入“碳尺”概念，污水收集、輸送、處理、處置全方位采用低碳技術，削減“碳源”，增加“碳匯”。

“如今碳減排已經成為行業熱點中的熱點，可以說熱得發燙，但是城鎮污水系統的工程如何建設?如何面對一系列復雜的工程措施?仍然有許多問題值得行業思考。”在“2021(第十三屆)上海水業熱點論壇”上，張辰大師再談城鎮污水系統碳排放研究。他指出，一定要緊跟國家的戰略決策，才能使方向不偏，同時要在自身研究的基礎上，廣泛借鑒國際的案例。

張辰

碳達峰碳中和目標

在第75屆聯合國大會上，習近平總書記提出中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030 年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。

在氣候雄心峰會上，國家將“30·60”計劃進行量化，提出到2030 年，中國單位國內生產總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費比重將達到25%左右，森林蓄積量將比2005年增加60億立方米，風電、太陽能發電總裝機容量將達到12億千瓦以上。

下圖為世界資源研究所(WRI)統計的2018年全球碳排放現狀，其中黃色部分代表中國。數據顯示，近三十年來，中國的碳排放漲速很快。2018年全球碳排放總量476億噸，中國碳排放量123.6億噸，占全球總排放量的26%。張辰指出，這或許與我國近些年的生活水平提高、用電用水量逐年加大不無關系，中國仍需為地球的減排做出貢獻和努力。

全球碳排放現狀數據來源：WRI(世界資源研究所)CAIT數據(不包括LULUCF)

關于廢水與固廢處理碳排放量占全社會總量的占比，各個國家統計的數據不盡相同。歐洲統計局Eurostat2016年數據顯示，廢水與固廢處理碳排放量占全社會總量的3.2%;美國EPA2017年數據顯示，廢水與固廢處理碳排放量占全社會總量的2.0%，其中廢水CH4和N2O排放分別占CH4和N2O排放總量的2.2%和1.4%。

我國氣候變化第二次兩年更新報告(2014)顯示，廢水與固廢處理碳排放量占全社會總量1.6%，其中廢水CH4和N2O排放分別占CH4和N2O排放總量的5.1%和5.6%。張辰指出，目前我國水處理行業還在使用能源，把一系列的有機氮變成氮氧化物，這樣的現狀值得行業思考。

城鎮污水系統碳排放研究

在“2010上海熱點論壇”上，張辰指出，污水處理設施建設消耗大量高能源高碳密度原材料產品，污水輸送和處理運行過程，直接或間接造成溫室氣體的排放，因此應該樹立低碳規劃理念，選擇低碳水處理技術，同時關注污泥處理處置能源回收。

全流程系統碳排放構成與研究

張辰表示，多年來，許多高校和學者都對于污水處理的碳排放進行了深入的探討，然而對于碳足跡算法、固廢碳排放占比等問題仍然沒有規范的系統性的研究。如有機氮如何更好的加以利用?如在碳排放的直接排放和間接排放中，涉及到污水收集、污水處理及污泥處理，其中直接排放的CO2屬于生物成因，IPCC(聯合國政府間氣候變化專門委員會)指南未將其納入碳排放計算。這些問題都值得行業思考。

在污水處理領域。污水處理的出水水質標準提升，通常會引起碳排放增加。在對上海某污水處理廠不同排放標準下運行過程的碳排放進行檢測后得出，一級B標準的碳排放量較二級增加21.2%;一級A較二級增加達64.8%，值得行業思考的是，為了從一級B到一級A，COD從60降到50mg/L，這樣的碳排放代價值得還是不值得?

在污泥領域。在所有處理方法中，厭氧消化碳排放最低，在有機質含量較高的情況下，可實現負碳排放，好氧發酵次之，干化焚燒和深度脫水碳排放水平基本相當。同時張辰指出，用填埋的方法去處置污泥，排放量遠高于土地利用，從碳排放的角度也應盡量避免污泥填埋處置。

全生命周期碳排放構成與研究

張辰指出，項目的建設、運行、拆除等各個階段構成了碳排放的全生命周期，每個階段都有碳排放的足跡，因此行業更應該重視全生命周期碳排放研究。

在項目建設階段，材料生產、材料運輸、施工建設都會產生碳足跡，張辰團隊對于某水廠建設階段碳排放量進行了計算，得出下表：

在污水處理廠運營階段碳排放比例最高，約占整個生命周期的90%以上，因此運行過程中的減碳、低碳尤為重要。城鎮污水系統的碳排放包括直接排放和間接排放兩類，直接排放主要源于污水、污泥處理過程中產生的CH4等溫室氣體，間接排放是處理過程中消耗的電能、燃料和化學物質在生產和運輸過程中排放的CH4和CO2等溫室氣體。

污水處理廠拆除期碳排放主要包含設施拆除中的施工過程碳排放和拆除后的廢棄物碳排放兩部分，拆除處置階段的碳排放占建筑生命周期碳排放總量的比例很小，可以用以下公式進行計算。