重庆市城镇污水处理系统碳排放研究

【摘要】：在全球气温逐渐升高的大环境下,为应对气候变化,各国政府都开始采取措施,减少温室气体排放。在各类碳排放行业中,城市水处理系统虽然是很小的一个行业,但由于城镇水系统与人类生活密切相关,产生的碳排放也越来越受到重视。目前有关城市尺度上污水处理及污泥处理处置过程温室气体排放研究很少,更缺乏重庆地区污水处理系统的碳排放研究。根据联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)国家温室气体清单指南、优良作法指南和中国温室气体清单研究成果,结合重庆地区污水处理系统特点,以污水处理系统产生的CH_4、N_2O、生物成因产生的CO_2和能源消耗产生的CO_2为研究对象,系统总结完善了城镇污水处理、污泥处理处置碳排放核算方法和模型。核算和研究了重庆市2000-2009年污水处理碳排放和2005-2009年污泥处理处置碳排放情况和碳排放水平。预测了重庆市污水处理系统碳排放潜势,探讨污水处理系统低碳运行策略。主要研究内容与结论如下: ①在城市尺度上总结完善了污水处理和污泥处理处置碳排放核算方法和模型。参考IPCC计算方法和相关资料,总结了生活污水和工业废水处理CH_4、N_2O和CO_2排放核算方法,以及污泥生物处理、填埋、焚烧碳排放核算方法;完善了污泥输送、浓缩和脱水、稳定、干化、热解、土地利用和建材利用等处理处置碳排放核算方法和模型,同时探讨了生物成因的CO_2核算方法和模型。 ②结合重庆市相关统计资料,对2000-2009年重庆市生活污水、工业废水处理碳排放进行了核算和研究。2000-2009年,重庆市污水处理碳排放总量为338.4万吨。其中,能源消耗间接产生的CO_2是污水处理碳排放的主要贡献者,占87.87%;CH_4排放量占9.6%,N_2O排放量占0.1%,生物成因的CO_2占2.43%。工业废水处理碳排放量高于生活污水处理的碳排放,碳排放百分比分别为:工业废水占77.6%,生活污水占22.4%。重庆市污水处理平均碳排放水平为0.2823 kg GHG/t水(CO_2当量排放水平为0.9307 kg CO_2/t水)。生活污水处理碳排放水平大于工业废水。 ③结合重庆市污泥处理处置统计数据,对2005-2009年各种污泥处理处置碳排放进行了核算。污泥运输间接产生的碳排放量为59.06万吨,污泥处理处置碳排放量为25.29万吨。在污泥处理处置中,生物成因产生的CO_2是污泥处理处置碳排放的主要贡献者,占47.25%,能源消耗产生的CO_2占14.71%,CH_4排放量占15.26%,碳储存量占22.77%,N_2O排放量所占百分比不到0.01%。重庆市污泥处理处置平均碳排放水平为0.3239 t GHG/t污泥(CO_2当量碳排放水平为0.6324 t CO_2/t污泥)。重庆市污泥处理处置平均碳排放水平为0.3239 t GHG/t污泥(CO_2当量碳排放水平为0.6324 t CO_2/t污泥)。重庆目前的几种污泥处理处置方式中,污泥消化后综合利用和污泥堆肥后土地利用的碳排放水平相对较低,污泥填埋处置碳排放水平较高。 ④对重庆市2009年各区县生活污水处理碳排放和各行业工业废水处理碳排放进行了核算和研究。污水处理系统产生的碳排放共70.71万吨(CO_2当量为190.42万吨)。其中,能源消耗间接产生的CO_2是主要碳排放源,占碳排放总量的85.08%,其次是生物成因的CO_2,占6.04%,CH_4排放量占5.05%,碳储存量为3.8%,N_2O排放量最小,仅占0.03%。重庆市各区域(按区县划分)生活污水处理碳排放量顺序为:主城区(经济发达区)一小时经济圈渝东北翼渝东南翼。重庆市各行业工业废水处理碳排放量大小顺序为:制造业电力、燃气及水的生产与供应业采矿业。 ⑤若不采取有效的碳减排措施,2015年,重庆市污水处理系统产生碳排放将达到106.97万吨,CO_2当量为256.07万吨。其中,能源消耗间接产生的CO_2占84.91%,具有较大的减排空间;CH_4占6.29%,也具有一定减排潜力。 ⑥重庆市城镇污水处理系统建设在合理规划排水管网、提高污水管道输送效率的同时,还需选择合适的污水处理技术和污泥处理处置方式、降低污水处理能耗,探索废水处理系统CDM机制,减少碳排放,促进城镇污水处理系统低碳运行。 【关键词】：重庆 污水处理系统 碳排放 温室气体 排放因子
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：X703
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 绪论10-24
• 1.1 应对气候变化及碳减排现状10-13
• 1.1.1 气候变化对环境的影响10-11
• 1.1.2 我国城镇化与能耗分析11-12
• 1.1.3 碳减排政策与措施12-13
• 1.2 国家温室气体排放清单13-17
• 1.2.1 国外温室气体排放情况13-15
• 1.2.2 我国温室气体排放清单研究15-16
• 1.2.3 城市尺度温室气体排放清单现状16
• 1.2.4 废弃物部门温室气体清单现状16-17
• 1.3 碳排放评估与研究现状17-18
• 1.4 城镇水系统节能减排研究18-20
• 1.5 城镇污水处理、污泥处理处置情况20-22
• 1.5.1 全国污水处理、污泥处理处置现状20-21
• 1.5.2 重庆污水处理、污泥处理处置情况21-22
• 1.6 课题的提出22-24
• 1.6.1 研究目的与意义22
• 1.6.2 研究内容22-24
• 2 污水处理系统碳排放核算方法研究24-48
• 2.1 城镇污水处理系统碳排放计算方法学24-25
• 2.2 排放源的界定25
• 2.3 污水处理系统碳排放潜势25-26
• 2.4 污水处理碳排放核算方法26-33
• 2.4.1 生活污水处理CH_4 直接排放26-28
• 2.4.2 工业废水处理CH_4 直接排放28-31
• 2.4.3 污水处理N_2O 排放31-32
• 2.4.4 生活污水处理CO_2 间接排放32
• 2.4.5 工业废水处理CO_2 间接排放32
• 2.4.6 污水处理CO_2 直接排放32-33
• 2.5 污泥处理处置碳排放核算方法33-41
• 2.5.1 污泥输送33-34
• 2.5.2 污泥浓缩和脱水34-35
• 2.5.3 污泥稳定35
• 2.5.4 污泥热解35-36
• 2.5.5 污泥干化36-37
• 2.5.6 污泥好氧堆肥37-39
• 2.5.7 污泥厌氧消化39-41
• 2.6 污泥处置方式碳排放核算41-47
• 2.6.1 污泥填埋41-43
• 2.6.2 污泥焚烧43-45
• 2.6.3 污泥土地利用45-46
• 2.6.4 污泥建材利用46-47
• 2.7 本章小结47-48
• 3 重庆市污水处理碳排放研究48-74
• 3.1 重庆市污水处理情况48-49
• 3.2 重庆市污水处理碳排放研究49-65
• 3.2.1 污水处理CH_4 排放量49-56
• 3.2.2 污水处理N_2O 排放量56
• 3.2.3 污水处理CO_2 间接排放量56-62
• 3.2.4 污水处理CO_2 直接排放量62-65
• 3.3 重庆市污水处理碳排放量分析65-68
• 3.4 重庆市污水处理碳排放水平分析68-69
• 3.5 2009 年重庆市污水处理碳排放分析69-71
• 3.6 重庆市污水处理碳排放预测71-72
• 3.7 不确定性分析72
• 3.8 本章小结72-74
• 4 重庆市污泥处理处置碳排放研究74-100
• 4.1 重庆市污泥处理处置情况74-77
• 4.2 重庆市污泥处理处置碳排放研究77-91
• 4.2.1 污泥输送碳排放77-78
• 4.2.2 污泥浓缩—脱水—填埋处理碳排放78-81
• 4.2.3 污泥浓缩—消化—脱水—利用或填埋碳排放81-84
• 4.2.4 污泥浓缩—脱水—堆肥—土地利用碳排放84-86
• 4.2.5 污泥浓缩—脱水—水泥窑协同处置碳排放86-89
• 4.2.6 污泥浓缩—消化—脱水—热干化—填埋处理碳排放89-91
• 4.3 重庆市2005-2009 年污泥处理处置碳排放分析91-96
• 4.3.1 各类温室气体排放情况93-95
• 4.3.2 碳排放水平分析95-96
• 4.4 重庆市污泥处理处置碳排放预测96-97
• 4.5 不确定性分析97-98
• 4.6 本章小结98-100
• 5 重庆市污水处理系统低碳运行策略100-110
• 5.1 重庆市污水处理系统碳排放潜势分析100-101
• 5.2 重庆市污水处理系统低碳运行策略101-108
• 5.2.1 合理规划排水管网、提高污水管道输送效率101-102
• 5.2.2 降低污水处理能耗102-105
• 5.2.3 回收利用有机质能105
• 5.2.4 选择合适的污水处理技术105-106
• 5.2.5 选择合适的污泥处理处置方式106-107
• 5.2.6 探索废水处理系统 CDM 机制107-108
• 5.3 本章小结108-110
• 6 结论和建议110-112
• 6.1 主要结论110-111
• 6.2 建议和展望111-112
• 致谢112-114
• 参考文献114-122
• 附录122
• A. 作者在攻读博士学位期间发表的论文122
• B. 作者在攻读博士学位期间参加的相关科研项目122
• C. 作者在攻读博士学位期间参编的著作122

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