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不同污泥处理与处置工艺的碳排放分析
时间:2016-2-10 关键字: 来自:给水排水杂志 作者:

    对我国现行的主流污泥处理与处置技术路线:生物干化/土地利用工艺和热干化/焚烧工艺的碳排放进行了计算和收支分析。结果表明,生物干化工艺的CO2直接排放量和碳足迹量均较低,而热干化/焚烧工艺的CO2排放量和碳足迹量分别为生物干化的5.33和4.94倍。将干化污泥用作草坪基质具有一定的碳减排和碳汇增加功能,CO2减排量和吸收量分别达到68.7和648 kg/t。从碳净排放量看,热干化/焚烧工艺表现为高碳排放特征(372.9 kg/t),而生物干化/土地利用工艺具有碳减排效应(-643.6 kg/t),符合当前的政策背景与产业导向。

    笔者对现阶段我国污泥行业普遍采用的生物干化/土地利用与热干化/焚烧两种工艺路线的碳排放情况进行比较分析,以期为全面了解我国各种污泥处理与处置途径的碳排放情况提供参考。

    (1)生物干化和热干化的碳足迹统计

    污泥生物干化处理过程中直接产生并排放的CO2量仅为42.6kg/t,此部分主要为中性CO2,源于光合固定的已排放态CO2,对碳排放总量影响不大。污泥热干化直接产生并排放的CO2量较大,为生物干化的5.33倍。在碳足迹消耗项上,生物干化工艺为29.5 kg/t,而热干化/焚烧工艺由于需外加热源,燃料消耗量较高,所以其污泥的碳足迹量达到了145.7kg/t,为生物干化的4.94倍。

    (2)土地利用的碳足迹、碳减排与碳汇增加量

    污泥经生物干化后,达到高温灭菌和腐殖化效果,可作为有机肥或基质进行土地利用,每吨污泥的油耗相应增加至0.3kg,折算后CO2排放量为0.95kg/t。干化污泥可替代草坪用化肥75%的养分供应量,污泥养分含量和化肥养分含量分别按5%和35%计,则每吨湿污泥可减少2.14 kg的化肥投入量。由干化污泥作为基质替代化肥施用,则每吨湿污泥引起的CO2减排量为68.7 kg。人工草坪是一种优质的碳汇系统,其CO2吸收速率约为360kg/(hm2˙d),每吨污泥基质增加的CO2吸收量为648 kg。

    (3)污泥焚烧灰渣填埋处置的碳足迹

    污泥经热干化/焚烧处理后,灰渣体积约为处理前污泥的10%,则每吨污泥焚烧灰渣填埋处置折算的CO2排放量为0.15kg。

    结论:生物干化污泥作为基质或肥料在农田、林地、草坪绿化等领域进行土地利用,具有较大的碳足迹减排空间,主要源于污泥可替代化肥施用;同时,干化污泥开展土地利用还具有较强的碳汇增加功能,两项合计可大幅抵消处理过程造成的CO2排放量,其净排放量甚至为负值(-643.6 kg/t)。这说明,污泥经过生物干化处理后回用于土地的处置路线,对CO2总量的贡献是减排而非净排放。而热干化/焚烧工艺的CO2净排放量为372.9 kg/t。因此,从碳减排角度分析,生物干化/土地利用是符合政策背景导向和行业发展趋势的污泥处理与处置的有效途径之一。

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