污水污泥处理的碳排放及其低碳化策略

　　摘要：在污水污泥的处理过程中碳的排放是造成大气温室效应中温室气体的重要来源。低碳化处理作为当今中国污水污泥处理的最新策略，务必要与中国具体的区域经济，文化，技术，社会背景相联系结合，以便能够更好的转变我国污水处理的方式方法，从卫生无害化到低碳排放。
　　关键词：污水污泥，碳排放，低碳化
　　引言：党的十七大以来，党中央，国务院一再要求各地转变经济发展模式，减少资源消耗，减少碳排放量。这里强调的发展模式正是走节能减排的道路，而低碳化的发展方式又是其间的必由之路。
　　为应对中国城镇化进程加快，污水污泥的排放量不断的提高，与之配套的处理技术也应该不断地提高。但是，由于中国的污水污泥处理事业起步较晚，技术较为落后，目前还有相当一部分污水污泥采用较为简单的处理方式处理，如简易式堆放、填埋等处理方式，在污泥厌氧发酵过程中释放出的大数量甲烷，就是中国当下温室气体的重要来源部分。
　　为了实现污泥的低碳化处理目标，我有关研究人员发展了城市污水污泥处理厂的碳排放量评估方式，分析了特定污泥处理过程的碳排放，例如堆肥，厌氧消化，热氧化处理和土地利用等，并通过对不同技术的分析，筛选最佳的低碳排放处理方法。该文将针对常用的污水污泥处理技术，系统分析其碳排放和减少排放情况结合无害化，减量化，资源化原则，以及当前中国的不同区域经济技术条件，建立起污水污泥的低碳化排放策略。
　　第一、 转变思想，贯彻落实低碳化策略
　　在污水污泥的处理排放过程中，低碳化已不是一个陌生的词语，但我们
　　在实际应用与工作中是否就能贯彻落实呢，与之前的粗放型经济发展方式相对比，究其原因归根于每个人的思想观念。只有思想得到转变，观念得以深化，个人的行为才能得到新的指导。对此，我们应该建立运用低碳化思维去考虑问题，运用该思想来指导我们的研究实践。同时运用较为先进的管理技术切实落实好，研究好。将污水污泥处理过程中的碳的排放标准量，当作是一项硬性指标，只有实现低碳化策略才可以算是完成工作。
　　第二、 完善领导体制，加强管理
　　污水污泥的排碳过程中，有一个较强较完善的领导体制是至关重要的，
　　一个好的工作团队，需要一个更加完善的领导机构、体制。只有强将手下才会不断涌现悍兵。可见领导体制是否完善重将影响整个团队，及至低碳化策略。同时，到位的管理技术也将影响整个研究过程，对于污水污泥处理的碳排放及其低碳化策略来说，完善的分工，细致入微的研究方法，以及诸多因素的分析都需要合理的管理来完成的。这就要求在探究的过程中有较强的管理。
　　第三、 研究方法
　　清洁发展机制的低碳排放核算机制是基于长期的全球碳平衡，因此其不计入污泥污水等生物降解火燃烧而产生的二氧化碳中。而生物焚烧所产生的二氧化碳需要经过十年或上百年的时间才能重新汇集到生物体内，而堆肥处理却使得大量碳元素仍然保留在原来的堆肥产品中，经过试用后大部分仍人保存着生物质谈状态，因此课件污水污泥焚烧和堆肥的实际碳排放效果并不相同。
　　为了方便与对不同的污水污泥处理过程的碳排放量进行比较，在核算碳排放量的基础上，参考资源化处理率等指标，定义处理过程的低碳化程度D为
　　D=（EM–E）/EM，其间E=EC-ER
　　该式中E为最大碳排放量，取厌氧填埋情况下的碳排放值，作为比较基准；E为某项处理过程的总碳排放量，E为处理过程的碳排放量，E为处理过程的碳排放效应。
　　第四、 常用污泥处理技术的碳排放分析
　　污泥卫生填埋：采用联合国政府间气候变化专门委员会的质量平衡方法，算碳排放。污泥厌氧的填埋过程中的CH4和CO2的产生量分别为：
　　ECH4=W*DOC*DOCf*MCF*F*16/12（1）
　　ECO2=W*DOC*DOCf*(1–MCF*F)*44/12（2）
　　该式中W为污泥的质量；DOC是可降解的有机碳，污水污泥中DOC取决于产生该污泥的废水来、处理工艺，DOCf是实际降解的可降解有机碳比率；MCF是甲烷修正因子，对于在厌氧填埋中，可以选择是100%；F是填埋气体中的CH4体积比率，可按50%计算；16/12是CH4/C分子量比率；44/12是CO2/C分子量比率。将（1）和（2）相加，1吨CH4的全球变暖趋势按21吨CO2计算，所以厌氧填埋的碳排放是
　　ECH4=0.033W，ECO2=0.092W
　　EM~0.792W
　　根据CJT—249—2007城镇污水处理厂污泥处理含水率要降至60%一下才能进入填埋场，因此脱水无你需要进一步干化，假如采用热干化法，将进一步增加处理过程中的碳排放量。
　　污泥干化焚烧发电：污泥中有机燃烧最终形成的碳排放量是
　　ECO2=W*CF*OF*44/12=0.312W(3)
　　其间CF是污泥碳含量，取湿污泥的10%；OF是氧化因子，取85%。污泥焚烧前一般需干化不同的干化方法消耗的能源也不同。1千克的标准大气压下的汽化潜热是2512千焦/千克，1千克80%汗水污泥干化至30%最少需要1793千焦/千克。统一用无烟煤供热，燃煤及干化机综合热效率按50%算，干化系统耗电按35千瓦时/吨湿污泥计。污泥的焚烧发电效率与污泥热值有关，污泥的热值差异也较大，也是6000~24000千焦/千克干污泥之间。考虑热损失，燃烧效率和发电效率按30%热量进行发电，则1136千焦用于发电，发电量为0.315千瓦时，焚烧厂本身耗电占发电量的20%~30%。
　　污泥好氧堆肥：污泥好氧堆肥过程中的大部分DOC转换化为CO2和微生物有机质，和少量CH4产生于堆体的厌氧部分，但是其很大程度上在堆体的有氧部分产生氧化。释放到大气的CH4大概是干材料中的碳含量低于1%至几。以此，堆肥处理过程中产生的碳排量为
　　ECO2=W*DOC*DOCf*44/12=0.238W(4)
　　其中，DOCf是好氧堆肥条件下分解的可降解有机碳的百分比，考虑到堆肥完全腐化后DOC转化率超过99.5%，碳在堆肥过程中有大约2/3转化为CO2其余1/3用于细胞合成，以此该值可取0.65。
　　污泥混烧处理：应用工业窑炉比如水泥窑，用电厂的燃烧器混烧污泥，可以节约污泥焚烧设施的建设，介于投资费用和用地，于是在近年来发展很快。以下就简单介绍几种电厂混烧方法，如湿污泥直接混烧法，污泥干化后混烧法等。根据不同的技术要求使用不同的混烧方法，也可以起到减少碳排放的效果。
　　不同处理技术低碳化程度比较：
　　
　　表污泥处理过程的碳排放和低碳化过程
　　ECH4/kg/kg污泥ECO2/kg/kg污泥EC/kg/kg污泥ER/kg/kg污泥DLC
　　厌氧填埋0.0330.0920.792
　　干化+焚烧0.6910.6910.18436.0%
　　利用余热干化+焚烧0.3400.3400.18480.3%
　　好氧堆肥0.2460.24668.9%
　　消化产沼发电0.2150.2150.13389.6%
　　湿污泥混烧0.4900.49038.1%
　　余热干化后混烧0.3400.3400.15276.6%
　　第五、污泥的低碳化处理策略
　　在中国地区差异显得相当大，对此不同的地区对污泥的处理需求不同，从仅仅满足地区卫生需求到实现低碳化，需要付出的努力也有和大的差异。所以，低碳化仅仅是持续减量化、去害化，资源化等污泥处理决策的新部分他和其他的经济，社会，技术因素共同决定着污泥处理的策略。根据对污泥处理技术的评估结果，和中国社会现状，要实现低碳化处理，首先要调查研究生物质能利用的可能性，再根据结果充分利用各种污泥处理技术。从以上分析不难看出，污水污泥的低碳化处理策略原则概括为以下几点：
　　1）通过脱水，消化和利用余热的干化达到污泥量减的效果
　　2）应用厌氧消化产沼回收生物能
　　3）用余热干化后在电厂混烧
　　4）余热干化后焚烧发电
　　5）好氧堆肥
　　6）应用稳定化热处理减少填埋过程中的甲烷排放
　　7）降低处理过程的能耗
　　
　　结束语：
　　污水污泥的低碳化处理不仅仅是利国利民的大计，更是一种顺应时代潮流，按照国家节能减排政策的需求。做好污泥低碳化处理的领导管理工作，也是人力所能及的事情。所以应该不断深化研究，切实做好指导性工作，加强管理，争取以优异的成绩完成低碳化建设。
　　
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