張志淵 孫冀壚

摘 要：本文以北京城市排水集團小紅門污水處理廠厭氧消化系統(tǒng)2013年運行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計算消化系統(tǒng)運行當年碳減排量，并提出優(yōu)化建議。小紅門廠厭氧消化系統(tǒng)2013年累計進泥量551437t，沼氣產(chǎn)量6304530m3，根據(jù)IPCC計算方法進行計算，最終得出2013年小紅門厭氧消化系統(tǒng)碳減排量為6991tCO2，消化系統(tǒng)處理單位干泥碳減排量為0.409tCO2/tDS。

關(guān)鍵詞：污泥；厭氧；消化；碳減排

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.033

0 引言

隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，人口的不斷增加，人類正在消耗巨大的能源，同時，人們也發(fā)現(xiàn)如果繼續(xù)無節(jié)制的向大氣排放二氧化碳等溫室氣體，將會對整個生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不可挽回的影響。因此，溫室氣體減排工作也是各行各業(yè)都要面臨的一個重大問題。

近年來，我國污水處理行業(yè)正在飛速發(fā)展，與此同時，污水處理過程中會產(chǎn)生大量污泥。截至2014年3月，我國共建設(shè)污水處理廠3600余座，污水處理能力約1.53億立方米/日，年產(chǎn)污泥量也達到3500多萬噸（含水率80%）。但是這些污泥中有80%左右沒有得到妥善處理，其中絕大部分都是經(jīng)過簡單脫水后直接進行填埋，這個過程中污泥厭氧分解出的CH4，CO2氣體均直接排放至大氣，導致溫室氣體排放加劇。如果我們采用厭氧消化、好氧發(fā)酵、焚燒、干化等方法處置污泥，可以有效減少污泥處理過程中的碳排放量。

本文主要參考IPCC[1]計算方法和CDM[2]（清潔發(fā)展機制）方法學，對小紅門污水處理廠厭氧消化系統(tǒng)進行碳減排計算，并對影響消化系統(tǒng)碳減排量的關(guān)鍵因素進行分析。

1 小紅門污水處理廠厭氧消化系統(tǒng)簡介

北京城市排水集團有限責任公司小紅門污水處理廠設(shè)計日處理污水60萬噸，主要承擔北京市區(qū)西部、西南部、南部大部分地區(qū)污水處理任務，污水處理采用A2/O除磷脫氮工藝，污泥處理采用一級中溫厭氧消化工藝，消化后污泥經(jīng)脫水形成泥餅外運進行后續(xù)處置。

小紅門污水處理廠污泥消化系統(tǒng)，共有5座卵形消化池 （單池容積12300 立方米）。采用一級中溫厭氧消化工藝，控制溫度35攝氏度，消化池進泥為初沉污泥（含水率97%左右，有機份60%左右），單池滿負荷進泥量為600立方米/日，24小時連續(xù)進泥，排泥方式為底部排泥，攪拌采用沼氣攪拌方式，熱交換器采用套管形式[3]。

消化系統(tǒng)產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過脫硫后，進入氣柜存儲，用于鍋爐燃燒和沼氣拖動鼓風機運行，多余沼氣通過廢氣燃燒器進行燃燒。小紅門污水處理廠消化系統(tǒng)工藝流程圖見圖1。

2 計算方法概述

根據(jù)小紅門廠污泥厭氧消化系統(tǒng)工藝流程及CDM方法學，可以總結(jié)出小紅門廠厭氧消化系統(tǒng)碳減排量計算方法為：消化系統(tǒng)運行過程碳減排量=沼氣利用產(chǎn)生的碳減排量+消化過程污泥有機質(zhì)減少產(chǎn)生的碳減排量-消化系統(tǒng)運行耗能的碳排放量[4]，計算范圍可歸納為圖2。

小紅門污水處理廠污泥厭氧消化系統(tǒng)碳減排計算條件為[5]：計算內(nèi)容包括污泥厭氧消化過程中電能和其他能源的消耗產(chǎn)生的碳排放量，沼氣利用帶來的碳減排量，消化過程污泥有機質(zhì)減少產(chǎn)生的碳減排量，污泥外運及處置過程中產(chǎn)生的能耗不計，厭氧消化系統(tǒng)運行參數(shù)采用2013年小紅門污水處理廠污泥厭氧消化系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)。

3 小紅門厭氧消化系統(tǒng)碳減排計算

3.1 小紅門污水處理廠厭氧消化系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)

小紅門廠消化系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)見表1：

小紅門廠消化系統(tǒng)產(chǎn)生的沼氣主要用于三個方面，第一，部分沼氣作為燃料拖動鼓風機，代替原有電拖動鼓風機對曝氣池進行曝氣，沼氣拖動鼓風機運行過程中產(chǎn)生的熱能通過冷卻循環(huán)水為消化系統(tǒng)加熱；第二，部分沼氣代替天然氣用于鍋爐燃燒，產(chǎn)生的熱能可用于消化池加熱和廠區(qū)供暖；最后，剩余的沼氣會通過廢氣燃燒器直接進行燃燒[6]。我們在計算中直接使用小紅門廠2013年運行數(shù)據(jù)。

2013年小紅門廠消化系統(tǒng)累積進泥量551437m?，進泥含水率96.9%，累積沼氣產(chǎn)量為6304530m3，其中601815m3用于鍋爐燃燒，5342941 m3用于沼氣拖動鼓風機，其余沼氣用于廢氣燃燒器燃燒。沼氣甲烷平均含量為66.17%。