(1. 摘要污水處理廠CH4排放因子主要取決于處理工藝。根據(jù)污水處理廠處理工藝及其對(duì)CH4排放的影響,污水處理工藝可分為厭氧工藝、好氧為主處理工藝和非生物處理工藝。經(jīng)調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析,中國(guó)污水處理廠78.48%的COD是經(jīng)過(guò)好氧為主處理工藝去除,9.78%是經(jīng)過(guò)非生物過(guò)程去除,僅11.74%的COD經(jīng)過(guò)完全厭氧工藝處理。因而,針對(duì)不同處理類型建立適合中國(guó)的排放因子非常重要。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和理論分析,建立中國(guó)污水處理廠不同處理類型的排放因子,其相比IPCC專家經(jīng)驗(yàn)建立的排放因子整體偏低。生活和工業(yè)的好氧為主處理工藝的排放因子基本都在IPCC缺省范圍的低值區(qū)間內(nèi)。厭氧工藝排放因子要明顯低于IPCC的缺省值,但和國(guó)內(nèi)國(guó)際的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)更加接近,主要原因是IPCC的排放因子基于專家經(jīng)驗(yàn),基本接近最大產(chǎn)CH4能力,而實(shí)際情況很難達(dá)到。根據(jù)不同工藝排放因子及該工藝在全國(guó)COD去除量比例,加權(quán)得到中國(guó)全國(guó)平均排放因子,分別為生活污水處理廠排放因子為0.007 8 kg CH4/kg COD,工業(yè)廢(污)水處理廠排放因子為0.035 4 kg CH4/kg COD。同時(shí)根據(jù)各省不同處理工藝COD去除比例,建立中國(guó)各省污水處理廠CH4排放因子體系,從而便于各省和國(guó)家直接采用COD去除量得到相對(duì)準(zhǔn)確的CH4排放水平。對(duì)于生活污水處理廠,西藏、湖北等省較高,主要是西藏的生活污水處理廠全部采用厭氧工藝,而湖北的生活污水的厭氧工藝處理比例達(dá)到了41%。遼寧、福建的工業(yè)污水處理廠排放因子較高,因?yàn)檫|寧工業(yè)污水處理廠都采用了厭氧工藝,而福建的工業(yè)污水的厭氧工藝處理比例達(dá)到了93%。
關(guān)鍵詞污水處理廠;CH4;排放因子
中圖分類號(hào)X321文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1002-2104(2015)04-0118-07doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2015.04.015
甲烷(CH4)是全球第二大溫室氣體,也是最重要的短壽命氣候污染物(Shortlived climate pollutants)。IPCC第五次評(píng)估報(bào)告第一工作組認(rèn)為其100年的增溫潛勢(shì)是CO2的28倍[1],2010年CH4排放占全球溫室氣體排放的16%[2]。
污水處理和垃圾填埋作為廢棄物處理部門(mén)是全球重要的CH4排放源,CH4排放也是廢棄物處理部門(mén)絕對(duì)主要(占90%[2])的溫室氣體排放。IPCC第五次評(píng)估報(bào)告認(rèn)為,2000-2009年期間,全球平均每年垃圾填埋和污水處理的CH4排放量為7 500萬(wàn) t(基于自下而上的方法),占人為活動(dòng)CH4排放的22.66%[1]。污水處理和垃圾填埋在廢棄物處理部門(mén)的CH4排放貢獻(xiàn)基本相當(dāng)[3-4]。根據(jù)PBL& JRC[3]研究,全球2010年CH4排放3.73億t,污水處理CH4排放為3 180萬(wàn)t,占全球CH4排放的851%;美國(guó)EPA認(rèn)為全球2010年污水處理CH4排放為5億tCO2當(dāng)量(2 437萬(wàn)t CH4)[5]。
污水處理部門(mén)不僅是全球CH4的重要排放源,也是全球CH4排放增長(zhǎng)最快的排放源之一,同時(shí)也具有很大的減排潛力[2,5-8]。因而,精準(zhǔn)核算和計(jì)量污水處理部門(mén)的CH4排放水平,對(duì)于全球和中國(guó)的廢棄物處理部門(mén)溫室氣體排放控制和減排具有重要意義。由于污水處理部門(mén)的活動(dòng)水平(COD去除量等)數(shù)據(jù)相對(duì)比較可靠,因而,排放因子成為決定污水處理部門(mén)CH4排放的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。中國(guó)關(guān)于污水處理部門(mén)的CH4排放因子研究相對(duì)薄弱,當(dāng)前主要是基于IPCC的缺省排放因子。本研究基于全國(guó)污水處理廠數(shù)據(jù),結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)、監(jiān)測(cè)與理論分析,建立中國(guó)污水處理廠CH4排放因子和省級(jí)排放因子,為中國(guó)污水處理部門(mén)CH4排放清單和減排實(shí)踐提供借鑒和參考。
1國(guó)內(nèi)外污水處理廠CH4排放因子研究
盡管IPCC [9]2006年溫室氣體清單指南中的污水處理廠CH4排放因子是基于專家的經(jīng)驗(yàn)判斷,但基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的研究方法一直是國(guó)際上污水處理廠排放因子獲取的重要途徑。Czepiel等[10]研究了美國(guó)Durham污水廠(進(jìn)水平均COD濃度約為250 mg/L,普通活性污泥法工藝),得到其排放因子為0.000 6 kg CH4/kg COD(基于BOD換算);Yacob等[11]基于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)獲取了Serting Hilir棕櫚油場(chǎng)的污水處理廠(厭氧消化+A/O)的CH4排放因子為0109 kg CH4/kg COD;Daelman等[12]監(jiān)測(cè)了Kralingseveer污水廠(A/O+氧化溝)的CH4排放,得到排放因子為0015 kg CH4/kg COD;Toprak實(shí)測(cè)了塞辛布拉的厭氧池CH4排放因子為010 kg CH4/kg COD[6,13]。Cakir和Stenstrom比較不同處理工藝溫室氣體排放水平,針對(duì)厭氧反應(yīng)器采用的排放因子是025 kg CH4/kg BOD(010 kg CH4/kg COD)[14]。GWRC(全球水研究聯(lián)盟)研究認(rèn)為全球污水處理由于工藝技術(shù)的差異,其排放因子變化很大,變化范圍從近乎于0(<0000 4 kg CH4/kg COD)到0048 kg CH4/kg COD[15]。IPCC的2006年國(guó)家清單指南中給出了缺省排放因子EF=B0·MCF,其中B0為最大產(chǎn)CH4潛力,MCF為CH4修正因子(IPCC認(rèn)為B0相對(duì)穩(wěn)定,所以推薦MCF的缺省值),但其是基于指南作者的專家判斷[9];美國(guó)EPA計(jì)算國(guó)家溫室氣體清單時(shí),在污水處理部門(mén)采用了IPCC 2006年指南中的排放因子,未良好管理的好氧處理和厭氧處理分別為018 kg CH4/kg BOD和048 kg CH4/kg BOD,按照IPCC的折算系數(shù),相當(dāng)于0075 kg CH4/kg COD和02 kg CH4/kg COD[16]。
國(guó)內(nèi)針對(duì)污水處理廠CH4排放也開(kāi)展了相關(guān)實(shí)測(cè)研究。王金鶴實(shí)測(cè)了濟(jì)南A2/O一廠(A/A/O),濟(jì)南A2/O三廠(A/A/O),濟(jì)南A2/O四廠(A/A/O),光大水務(wù)濟(jì)南水質(zhì)凈化二廠(厭氧+氧化溝),青島團(tuán)島污水處理廠(預(yù)缺氧+A/A/O)和青島海泊河污水處理廠(倒置A/A/O),得到的CH4排放因子分別為0001 3 kg CH4/kg COD,0001 6 kg CH4/kg COD,0001 0 kg CH4/kg COD,0007 9 kg CH4/kg COD,0009 4 kg CH4/kg COD和0000 78 kg CH4/kg COD[17]。國(guó)家發(fā)改委編制的《省級(jí)溫室氣體清單編制指南》中的污水處理排放因子推薦值基本沿用了IPCC的2006年指南的缺省排放因子[18]。中國(guó)國(guó)內(nèi)計(jì)算區(qū)域或者全國(guó)污水處理CH4排放時(shí),絕大多數(shù)采用的是IPCC缺省排放因子或者是省級(jí)清單指南中推薦排放因子[19-23],僅有極少數(shù)是基于監(jiān)測(cè)[24]和物質(zhì)平衡[25]計(jì)算排放。
蔡博峰等:中國(guó)城市污水處理廠甲烷排放因子研究中國(guó)人口·資源與環(huán)境2015年第4期2研究方法與數(shù)據(jù)
本研究主要針對(duì)中國(guó)的污水處理廠(包括生活污水處理廠和工業(yè)廢(污)水處理廠,不包括企業(yè)自身的污水處理設(shè)施),基于統(tǒng)計(jì)和調(diào)研數(shù)據(jù)分析、文獻(xiàn)研究和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),建立中國(guó)不同污水處理工藝類型和各省污水處理CH4排放因子。IPCC[9]的2006年指南中將污水處理廠產(chǎn)生的污泥,但自身并不處理的污泥導(dǎo)致的CH4排放,不計(jì)入污水處理廠的CH4排放。但污水處理廠自身處置污泥產(chǎn)生的CH4要計(jì)入污水處理廠,例如污泥厭氧消化池,本研究遵從這一原則。
污水處理廠數(shù)據(jù)來(lái)自環(huán)境統(tǒng)計(jì)和環(huán)境規(guī)劃院與清華大學(xué)的調(diào)研。2012年全國(guó)共有城鎮(zhèn)污水處理廠4 628個(gè),其中城鎮(zhèn)生活污水處理廠4 180個(gè),工業(yè)廢(污)水集中處理廠448個(gè)。獲取數(shù)據(jù)包括污水處理廠經(jīng)緯度、污水處理級(jí)別、污水處理方法、污泥產(chǎn)生量、污泥處置量(不同處置方式)、進(jìn)出口COD濃度、COD去除量等?;谏鲜龅臄?shù)據(jù),分析中國(guó)污水處理廠進(jìn)出口濃度特征及處理工藝特征。
現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)工作由清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院完成,實(shí)測(cè)中國(guó)3個(gè)典型污水處理廠2012年的CH4排放數(shù)據(jù)。采用通量法實(shí)測(cè)1家大型城市生活污水廠(年平均COD濃度為462 mg/L,A/A/O工藝,有污泥厭氧消化,處理水量40萬(wàn)t/d以上)、1家小型城市生活污水廠(年平均COD濃度為268 mg/L,A/A/O+深度處理工藝,處理水量2萬(wàn)t/d)和1家工業(yè)廢(污)水處理廠(平均進(jìn)水COD為9 562 mg/L,厭氧膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器(EGSB)+A/A/O工藝,處理水量1.6萬(wàn)t/d)。在三家污水廠主要構(gòu)筑物表面(污水水面或污泥液面)各設(shè)置21、17和13個(gè)采樣點(diǎn)采集氣體樣品。采樣點(diǎn)選擇使其能代表構(gòu)筑物排放的位置,對(duì)于表面面積大以及CH4排放變化劇烈的構(gòu)筑物,如曝氣池等,考慮增加采樣點(diǎn)密度。對(duì)每一采樣點(diǎn)按早、中、晚分別采三次樣,取平均值作為該采樣點(diǎn)的CH4排放量。對(duì)于高通量構(gòu)筑物(包括:格柵、沉砂池、配水井、曝氣池)采用圓柱筒采樣器采樣,對(duì)于低通量構(gòu)筑物(其它構(gòu)筑物)采用漂浮型氣體通量罩采樣。測(cè)量?jī)x器選擇安捷倫6 890 N(美國(guó))。實(shí)測(cè)污水處理廠選擇考慮:①根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,中國(guó)大部分城市生活污水處理廠目前多采用一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn),大部分工藝采用A/A/O工藝(氧化溝和SBR也按A/A/O工藝在運(yùn)行),因而實(shí)測(cè)的生活污水處理廠也以此工藝為主;②考慮不同規(guī)模對(duì)排放因子的影響;③根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,中國(guó)生活污水處理廠進(jìn)口COD濃度主要分布在200 mg/L左右和400-500 mg/L區(qū)間內(nèi),因而,在這兩個(gè)區(qū)間內(nèi)各選一個(gè)生活污水處理廠。
3結(jié)果與分析3.1中國(guó)污水處理廠進(jìn)口COD特征根據(jù)全國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào),2012年全國(guó)工業(yè)污水的COD產(chǎn)生量為2 430.59萬(wàn) t,排放量為338.5萬(wàn) t;城鎮(zhèn)生活COD產(chǎn)生量為1 732.52萬(wàn) t,排放量為912.75萬(wàn) t,全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理COD去除量達(dá)到1 013.07萬(wàn) t[26]。
由于污水處理設(shè)施工藝與其進(jìn)口COD濃度有很大關(guān)系。因而基于每個(gè)處理設(shè)施統(tǒng)計(jì)分析各省內(nèi)不同污水處理廠COD進(jìn)口濃度情況,見(jiàn)圖1??梢钥闯?,各省生活污水處理廠進(jìn)口COD濃度除山西省外,波動(dòng)不是很大,平均值最高為424.22 mg/L(新疆),最低為104.50 mg/L(西藏);而各省城鎮(zhèn)工業(yè)廢(污)水處理廠平均進(jìn)口COD濃度則波動(dòng)較大(見(jiàn)圖2),有13個(gè)省份存在進(jìn)口COD濃度超過(guò)1 000 mg/L的處理廠,其中福建工業(yè)廢(污)水處理廠的平均進(jìn)口濃度最高,達(dá)到1 121.84 mg/L;陜西省最低,為8583 mg/L。
3.2中國(guó)污水處理廠處理工藝特征
由于中國(guó)各省經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、生活習(xí)慣和工業(yè)結(jié)構(gòu)等差異,導(dǎo)致不同省份污水處理廠平均進(jìn)口COD濃度存在很大差異,同一省份內(nèi)部的不同污水處理廠的進(jìn)口COD同樣存在較大差異,從而影響到中國(guó)污水處理廠工藝選擇。根據(jù)本研究調(diào)研,當(dāng)前污水處理廠的主要處理工藝可以分為物理處理法、化學(xué)處理法、物理化學(xué)處理法和生物處理法,涉及到三十多種具體工藝。根據(jù)污水處理廠處理工藝及其對(duì)CH4排放的影響,結(jié)合IPCC對(duì)于污水處理工藝分類,本研究將中國(guó)主要的污水處理工藝分為厭氧工藝、好氧為主處理工藝和非生物處理工藝(見(jiàn)表1),其中非生物處理工藝過(guò)程中基本沒(méi)有CH4排放。
盡管A/O工藝、A2/O工藝、A/O2工藝等存在厭氧或者缺氧環(huán)節(jié),但其僅是整個(gè)工藝中的一個(gè)環(huán)節(jié),且主要功能是除磷、脫氮,其處理過(guò)程中的CH4排放量與好氧工藝
Ratio厭氧生物接觸氧化法、厭氧濾器工藝、上流式厭氧污泥床工藝、厭氧折流板反應(yīng)器工藝11.74好氧為主活性污泥法、普通活性污泥法、高濃度活性污泥法、接觸穩(wěn)定法、氧化溝、SBR、生物膜法、普通生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤(pán)、兩段好氧生物處理工藝、A/O工藝、A2/O工藝、A/O2工藝78.48非生物過(guò)濾、離心、沉淀分離、上浮分離、化學(xué)混凝法、化學(xué)混凝沉淀法、化學(xué)混凝氣浮法、中和法、化學(xué)沉淀法、氧化還原法、吸附、離子交換、電滲析、反滲透、超過(guò)濾9.78
相當(dāng),這與在無(wú)氧條件下,由主要是厭氧菌(包括兼性菌)組成的厭氧微生物(包括兼性微生物)降解有機(jī)物,最終產(chǎn)物是CO2和CH4(或稱污泥氣、消化氣),主要用于高濃度有機(jī)廢水處理的厭氧處理工藝有很大區(qū)別。因而將這類工藝都?xì)w為好氧為主處理工藝。根據(jù)Yacob等[11]的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),在嚴(yán)格厭氧消化環(huán)節(jié),CH4排放因子為0.11 kg CH4/kg COD,而在厭氧池環(huán)節(jié)(A2/O的第一個(gè)厭氧環(huán)節(jié)),雖然根據(jù)觀察到的冒泡而估計(jì)仍有CH4排放,但是CH4釋放量非常小以至于使用濕式氣體流量計(jì)(2 L/h-600 L/h)無(wú)法檢測(cè)到。國(guó)內(nèi)的實(shí)測(cè)研究與Yacob等一致,即A2/O等工藝的CH4排放因子位于一個(gè)很低的水平(0001 kg CH4/kg COD水平)[17,24],本研究的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)也支持這一結(jié)論。
根據(jù)前述的中國(guó)污水處理工藝分類,得到中國(guó)2012年污水處理廠不同工藝類型處理COD的比例(見(jiàn)表1),可以看出中國(guó)污水處理廠絕大部分(78.48%)的COD是經(jīng)過(guò)好氧為主處理工藝處理,僅有11.74%的COD是經(jīng)過(guò)完全厭氧工藝處理。因而,在區(qū)分中國(guó)及各省比較詳盡的污水處理工藝及COD去除量的情況下,簡(jiǎn)單套用IPCC的排放因子核算污水處理廠CH4排放,就很可能產(chǎn)生較大誤差。
3.3CH4排放因子及對(duì)比分析
實(shí)測(cè)結(jié)果顯示,大型城市生活污水廠CH4排放水平為970.27 kg/d,排放因子為0.003 kg CH4/kg COD。小型城市生活污水廠的CH4排放量為9.5 kg/d,排放因子為0.001 kg CH4/kg COD。工業(yè)廢(污)水處理廠的CH4排放為7 801.04 kg/d,排放因子為0.16 kg CH4/kg COD。IPCC指南認(rèn)為封閉的下水道不是CH4的重要排放源,因而在排放清單中未考慮。根據(jù)本研究的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),格柵的CH4排放通量較高,基本都是從下水道帶出來(lái)的,國(guó)內(nèi)一些研究也發(fā)現(xiàn)同樣現(xiàn)象[27]。因而,本研究所建立的排放因子,實(shí)質(zhì)上包括了部分下水道產(chǎn)生的CH4排放。
基于理論分析、文獻(xiàn)研究和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),最終得到中國(guó)污水處理廠不同處理工藝的CH4排放因子。表2分析比較了本研究構(gòu)建的排放因子與IPCC排放因子體系的差異。IPCC分類中包括污泥厭氧消化池(Anaerobic digester for sludge)和厭氧反應(yīng)器(Anaerobic reactor)兩類,但兩者實(shí)質(zhì)處理工藝和CH4排放水平一樣,都是厭氧消化工藝,其排放因子也相同,所以在本研究中,將其歸并為一類。同時(shí),IPCC指南中的好氧工藝考慮了管理情況的影響(區(qū)分管理完善和管理不完善)。根據(jù)本研究的現(xiàn)場(chǎng)及專家調(diào)研,中國(guó)同一工藝的污水處理廠影響CH4產(chǎn)生和排放的管理?xiàng)l件主要在于好氧曝氣環(huán)節(jié),而中國(guó)污水處理廠基本都能做到供氧充足,CH4釋放量均比較低,因而本研究對(duì)于好氧工藝,都認(rèn)為是管理完善情況。
本研究的排放因子和IPCC相比,整體上處于較低水平。本研究生活和工業(yè)的好氧為主處理工藝的排放因子基本都在IPCC缺省范圍的低值區(qū)間內(nèi)。Czepie[10]實(shí)測(cè)的Durnham城市污水廠(管理完善的采用好氧工藝的處理廠)排放因子為0.000 6,接近本研究(0.004);王金鶴[17]實(shí)測(cè)的6個(gè)污水處理廠都屬于管理完善的采用好氧工藝的處理廠,其排放因子介于0.000 78-0.009 4,都位于一個(gè)較低數(shù)據(jù)區(qū)間。本研究的厭氧工藝排放因子要明顯低于IPCC的缺省值,但和國(guó)內(nèi)國(guó)際的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)更加接近。例如Yacob[11]的實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)工業(yè)廢水處理(未回收CH4的厭氧反應(yīng)器)的排放因子為0.11 kg CH4/kg COD),和本研究的排放因子(0.14)很接近,但小于IPCC的缺省值(0.2-0.25);Cakir和Stenstrom[14]的取值也和本研究更接近。此外,IPCC沒(méi)有考慮CH4回收情況,本研究考慮了CH4回收利用的情況,這樣排放因子會(huì)低很多,但會(huì)覆蓋更加全面的情況和污水處理類型。
根據(jù)理論分析和數(shù)據(jù)比對(duì),本研究建立的排放因子和國(guó)內(nèi)外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)更加接近,很大程度上說(shuō)明IPCC的缺省排放因子對(duì)于中國(guó)屬于偏高估計(jì)。主要原因是:①中國(guó)城市污水COD含量低,導(dǎo)致污泥中有機(jī)物含量明顯低于發(fā)達(dá)國(guó)家,所以CH4產(chǎn)率也低于發(fā)達(dá)國(guó)家污水處理廠;②對(duì)于厭氧工藝,IPCC推薦的未回收CH4的排放因子(0.2-0.25)已經(jīng)接近最大CH4產(chǎn)生能力B0(0.25 kg CH4/kg COD),是專家判斷的CH4排放的理論最大值,而實(shí)際情況中很難達(dá)到最大產(chǎn)CH4條件。③IPCC的缺省排放因子主要來(lái)自專家經(jīng)驗(yàn),主要基于發(fā)達(dá)國(guó)家污水處理廠運(yùn)行情況。根據(jù)不同工藝排放因子及其在全國(guó)水平的COD去除量比例,加權(quán)得到中國(guó)全國(guó)的平均排放因子,分別為生活污水處理廠排放因子為0.007 8 kg CH4/kg COD,工業(yè)廢(污)水處理廠排放因子為0.035 4 kg CH4/kg COD。
3.4中國(guó)分省污水處理廠CH4排放因子推薦
影響污水處理廠CH4排放核算的關(guān)鍵因素是排放因子和活動(dòng)水平,而排放因子受工藝類型影響較大,表2顯示,不同工藝類型的排放因子往往差異很大。但中國(guó)全國(guó)以及各省都非常缺乏不同處理工藝COD去除量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),一般只有區(qū)域和全國(guó)COD總?cè)コ康慕y(tǒng)計(jì),從而導(dǎo)致區(qū)域乃至全國(guó)的污水處理廠CH4排放因子的選擇存在很大不確定性,導(dǎo)致最終核算結(jié)果存在較大誤差。但針對(duì)每個(gè)污水處理廠逐一核算又不現(xiàn)實(shí),而各省及全國(guó)污水處理廠每年的COD去除量都有較為可靠和可獲取的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。因而,本研究基于所獲取的較為詳盡可靠的全國(guó)污水處理廠數(shù)據(jù),建立中國(guó)不同省份的排放因子,其實(shí)質(zhì)是基于不同省份污水處理工藝的COD去除比例,建立各省加權(quán)計(jì)算后的排放因子,從而便于各省可以直接采用污水處理廠COD去除量作為活動(dòng)水平數(shù)據(jù),結(jié)合本研究加權(quán)計(jì)算的排放因子計(jì)算CH4排放量,從而最大限度的降低核算的不確定性。
從表3中可以看出,各省污水處理廠由于COD去除工藝的比例不同,加權(quán)得到的各省整體生活和工業(yè)污水處理廠的排放因子差異也較大。對(duì)于生活污水處理廠,西藏、湖北等省較高,主要是西藏的生活污水處理廠全部采用厭氧工藝,而湖北的生活污水的厭氧工藝處理比例達(dá)到了41%。遼寧、福建的工業(yè)污水處理廠排放因子較高,因?yàn)檫|寧工業(yè)污水處理廠都采用了厭氧工藝,而福建的工業(yè)污水的厭氧工藝處理比例達(dá)到了93%。
4結(jié)論與討論
排放因子是制約中國(guó)污水處理廠CH4排放核算和評(píng)估的重要因素。中國(guó)污水處理工藝多且差異較大,因而不同處理工藝的排放因子也差異很大。本研究基于理論分析、文獻(xiàn)研究和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),建立中國(guó)污水處理廠不同處理工藝的CH4排放因子,并與IPCC的分類體系和排放因子進(jìn)行了比較分析,結(jié)果表明:
(1)中國(guó)不同省份、不同污水處理廠的進(jìn)口COD濃度差異較大。以CH4排放特征對(duì)中國(guó)污水處理工藝分類,中國(guó)污水處理廠78.48%的COD是經(jīng)過(guò)好氧為主處理工藝處理,僅有11.74%的COD是經(jīng)過(guò)完全厭氧工藝處理。
(2)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和理論分析,本研究建立中國(guó)不同處理類型的排放因子,其相比IPCC專家經(jīng)驗(yàn)建立的排放因子整體偏低,但與國(guó)際國(guó)內(nèi)的研究結(jié)論更加一致,并且更適合中國(guó)國(guó)內(nèi)的污水處理廠的實(shí)際情況。此外,建立中國(guó)各省污水處理廠CH4排放因子體系,從而便于各省和國(guó)家直接采用COD去除量得到相對(duì)準(zhǔn)確的CH4排放水平。理論上,只有基于不同處理工藝的排放因子和活動(dòng)水平(COD去除量)才能較為科學(xué)和準(zhǔn)確地評(píng)估CH4排放水平。但事實(shí)上當(dāng)前中國(guó)尚無(wú)法公開(kāi)獲取全國(guó)和區(qū)域?qū)用娌煌幚砉に嚨腃OD去除量,即無(wú)法獲取不同工藝所對(duì)應(yīng)的活動(dòng)水平,因而基于本研究的排放因子和公開(kāi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),可以相對(duì)準(zhǔn)確地評(píng)估區(qū)域和全國(guó)污水處理廠CH4排放。
(3)盡管根據(jù)專家訪談和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研,污水處理廠所在區(qū)域等因素對(duì)排放因子并無(wú)顯著影響,但本研究實(shí)測(cè)的污水處理廠仍有待完善,下一步研究繼續(xù)增加實(shí)測(cè)污水處理廠和延續(xù)監(jiān)測(cè)時(shí)間,從而更加完善排放因子體系。
(編輯:劉照勝)
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