城镇污水处理厂碳排放核算标准现状分析与比较
发布时间:2024-10-10 17:23:11 来源:给水排水 作者:本站编辑 浏览次数:

对国家温室气体排放核算方法标准和指南进行了系统梳理,发现国家层面缺乏城镇污水处理厂碳排放核算标准。对比了现行的6项涉及城镇污水处理厂的碳排放核算标准核算边界及核算因子存在的差异。目前的标准存在核算边界不统一、核算因子差异大等问题,建议下一步可进行行业统一的标准、规范的编制,并进行污水处理厂直接温室气体的监测,促进行业统一标准,此外,还需加强低碳技术的研发,促进行业低碳发展。


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考虑了污水处理厂全生命周期,而其他的几项主要针对污水运行阶段进行规定。


在对象边界方面,“IPCC指南”和“省级指南”主要包含了污水处理直接排放的CH4和N2O和污泥处置过程中的化石性CO2。“水务指南”考虑了污水和污泥处理处置化石性CO2、CH4和N2O以及电耗、药耗、能耗的间接排放和热泵、太阳能光伏的碳减排。“协同控制指南”主要考虑污水处理过程的CH4和N2O,以及电耗的间接排放。“低碳运行规范”考虑了污水处理的CH4和N2O直接排放和电耗、药耗、物耗的间接排放。“评估标准”考虑了直接排放化石性CO2、CH4和N2O,电耗、药耗、物耗、能耗的间接排放以及热泵、太阳能光伏、再生水回用、污泥厌氧消化、肥料利用等多途径减排。


2.2 核算因子对比

现行标准碳排放核算因子如表2和表3所示。对于直接排放因子,污水处理过程中的CH4和N2O研究较多,故“水务指南”中将排放因子进行工艺分类,“评估标准”中将排放因子进行系统研究并结合模型后提出。相对于“IPCC指南”和“省级指南”这2项标准中提出的排放因子更低,更符合我国国情。污水处理过程中化石性CO2的排放因子,仅“评估标准”中提及。对于污泥处理过程中的直接排放因子研究相对较少,但“水务指南”和“评估标准”也给出了推荐值。这些值基本是基于文献研究,并参考了“IPCC指南”,相对还较为缺乏我国相关方面的数据。


对于间接排放因子,可以看出电耗、药耗等差异均较大。关于电耗排放因子,“水务指南”和“低碳运行规范”采用《2019年年度减排项目中国区域电网基准线排放因子》,“协同控制指南”和“评估标准”采用《2012年中国区域电网平均二氧化碳排放因子》。《2019年年度减排项目中国区域电网基准线排放因子》主要是用于自愿减排项目相关可交易的碳排放核算,而《2012年中国区域电网平均二氧化碳排放因子》是进行碳排放计算的,故认为《2012年中国区域电网平均二氧化碳排放因子》相对更符合城镇污水进行碳排放核算的需求。另外,近期生态环境部


表2 直接碳排放因子

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注:①“水务指南”中提出光伏发电潜力为21.312 kWh/m³;并未给出具体计算公式;②“评估标准”中再生水回用的因子根据回用规模来,本研究选取最大规模,其排放因子最小,为0.3 kg/m³。此外,本标准还考虑了土地利用肥料替代的碳减排,在后续结果中分析;③电耗排放因子选取华中区域数值。


环境规划院碳达峰碳中和研究中心牵头编制并发布了《中国电网区域二氧化碳排放因子研究(2023)》,该报告对电网排放因子进行省级分类,相对来说是更为准确的排放因子。对于药耗的排放因子,可以看出“评估指南”中的排放因子普遍高于其他标准,其主要原因是“评估标准”中的排放因子大多数均是以活性物质的含量计,如PAC的排放因子6.19是采用Al3+含量计算的,FeCl3是以Fe3+含量计算,因此在进行碳排放计算时收集到厂区药耗数据后需进行活性物质的量的换算后再乘以排放因子。


2.4 存在问题

2.4.1 核算范围不统一

在污水处理碳排放核算时,需根据核算目标合理选择正确的核算范围,如是进行全生命周期的碳排放,则需考虑建设、运行和拆除全过程。若是仅针对运行阶段,则需考虑是否将污泥纳入考虑。现行标准中,“IPCC指南”、“水务指南”和“评估指南”均将污泥处理处置碳排放纳入考虑范围。“IPCC指南”为地域性的碳排放标准,“水务指南”和“评估指南”为全生命周期的碳排放标准,故在进行地域性或全生命周期碳排放核算时,将污泥纳入考虑。而“省级指南”也是针对地域性的,由于发布较早,在“IPCC指南”修订后未进行修订,故没有考虑污泥碳排放。“低碳运行规范”未考虑污泥处理处置碳排放,在仅仅针对污水处理厂进行运行评价时,可不考虑污泥碳排放。


2.4.2 核算因子差异大

对于排放因子,6项标准对于污水处理直接排放均进行了规定,“IPCC指南”、“省级指南”、“协同控制指南”和“低碳运行规范”相对较为统一。而“水务指南”和“评估指南”对于污水直接排放的排放因子参考国内的文献并结合工艺情况,相对是较为符合我国实际情况的,若能结合实际监测数据,结果更为可靠。间接排放的排放因子主要是“低碳运行规范”、“水务指南”和“评估指南”3个团标中体现。然而,令人意外的是这3项标准中关于排放因子的规定差异也较大,一方面是因为有些标准给出的核算因子是根据活性物质进行计算有些标准是根据物质整体进行换算,另一方面是因为不同的标准参考的不同文献来源。这就需要在计算污水处理厂碳排放时审慎的查询相关因子的来源,分析差异原因,并合理的进行因子取值。


03

结论及展望

本文梳理了现有城镇污水处理厂碳排放核算标准规范,发现国家层面还未出台城镇污水处理厂处理行业的碳排放核算标准。对比了现有团体标准的核算边界及核算因子存在的差异。


现有标准中,核算边界有的包含建设、运行、拆除阶段碳排放,有的不包含;对于运行阶段有的考虑污泥处置过程有的不考虑;此外对于核算对象中是否将化石性CO2纳入核算也需要进一步明确。若是进行行业相关碳排放核算统计工作,建议可进行建设、运行(包含污泥处置)、拆除全生命周期碳排放核算,并将污泥处置纳入核算范围;若是针对污水运营企业,可考虑仅将污水处理厂运行所需的电耗、药耗、能耗和直接排放纳入考虑,不考虑污泥处置过程产生的碳排放。对于污水及污泥处理处置过程中化石性CO2,建议暂时不纳入核算范围,一方面是因为其排放因子相对缺乏,另一方面“IPCC指南”中并未纳入核算,与国际保持统一。


核算因子是碳排放核算的关键因素。现有标准中,对于污水处理和污泥处理处置过程直接排放的CH4、N2O排放因子差异较大,可参考我国相关标准推荐值进行选取,或进行直接实测获得。间接排放因子中药剂排放因子差异较大,建议进行标准中参考资料溯源后,判断使用。电力排放因子推荐根据排放企业所在地,优先选用当地排放因子进行碳排放核算。


基于上述现状,建议后续污水处理厂碳排放方面可开展如下工作:①在团标的基础上,进一步完成行业或国家标准的编制,统一碳排放核算因子,为行业开展相关工作提供指导;②开展污水处理厂温室气体监测,获取更契合各个项目一手碳排放数据。


进行碳排放核算的目的,依然是减碳降碳,贯彻落实国家实现“双碳”目标。因此,在碳核算的基础上,更需要进行低碳技术研究、开发,促进污水处理低碳技术进步。


微信对原文有修改。原文标题:城镇污水处理厂碳排放核算标准现状分析与比较;作者:贺珊珊、陈红芳、刘海燕、万年红、邹磊;作者单位:中国市政工程中南设计研究总院有限公司。刊登在《给水排水》2024年第7期。

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