水处理温室气体排放核算及其时空特征分析-第2页-北极星水处理网

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图2是2007~2016年我国城镇污水排放总量、处理水量、COD及TN削减量的增长趋势。在这10年间，城镇污水处理总量增长了2倍，温室气体排放总量增长了2.7倍，温室气体总排放量的增长幅度大于总处理水量的增长幅度。这主要是由于我国城镇污水处理要求不断提高，具体来看，过去10年间COD削减量以及TN削减量分别增长了1.5倍以及4.8倍。

图3是2007~2016年全国城镇污水处理行业温室气体直接排放及间接排放的比例分布。从排放的组成来看，直接排放的比例在10年间不断增长，从2007年的52%增长至2016年的68%。这其中，氧化亚氮排放的增长是主要的驱动因素。对于间接排放来说，比例不断降低，但是污水处理行业的总电耗在10年间依旧在不断增加，如图4所示，只是由于直接排放增长幅度更大，因此导致间接排放的比例逐年降低。图5是2007~2016年全国以及其他国家城镇污水处理行业温室气体单位排放强度。10年间，我国的单位排放从0.470 kg/m3增长至0.581 kg/m3，增长了23.6%。通过比较可以发现，中国与发达国家在单位排放强度上的差距并不大。部分数据差距较大的原因来源于系统边界设定以及核算方法的差异，例如Koutsou等将污泥处置的排放纳入核算范围，Singh等在计算甲烷排放时，采用了IPCC指南来估算排放因子，最后计算得出的排放因子约为本研究的10倍。

3.2 行业排放总量及排放强度的空间变化特征

图6是我国城镇污水处理温室气体排放总量的分布地图。从中可以发现，起初我国的排放量主要集中在几大城市群，如环渤海、长三角、珠三角等。2010年开始，腾冲-黑河线以东的其他地区排放总量也有了明显的增加。2012年之后，部分中西部地区的总排放量也开始增长。总的来说，我国城镇污水处理温室气体排放总量的空间分布特征基本符合我国城镇污水处理设施的发展历程，黑河-腾冲线明显区分了高排放地区和低排放地区。

图7是我国城镇污水处理温室气体排放单位排放强度地图。可以看出，南北方的排放强度存在显著差异，北方地区的排放强度显著高于南方地区，且在10年中一直保持这一趋势。北方地区的排放强度较高的原因可能有如下两点：一是北方地区污水处理厂进水污染物浓度相对较高，主要由于北方地区排水系统中雨水、地下水等外来水较少；二是北方地区污水处理厂的单位水电耗相对较高，因此间接排放也较高，这主要由于北方地区平均温度较低，尤其到了冬季，部分地区需要通过增加曝气、保温等措施来保证微生物效率，因此导致了电耗及温室气体排放的增加。

3.3 污水处理规模与技术对温室气体排放的影响

本文以2016年4 298座城镇污水处理厂作为研究对象，分析厂级温室气体排放的情况。结果表明，2016年我国城镇污水处理厂厂级温室气体排放总量平均为0.007 Mt CO2-eq，其中50%的厂排放总量分布在0.001 Mt CO2-eq至0.008 Mt CO2-eq之间（图8a）。从单位水排放量来看，2016年我国城镇污水处理厂厂级温室气体排放强度平均为0612 kg/m3，其中50%的厂排放强度分布在0.300~0.800 kg/m3（图8b）。

图9及表3均给出了不同规模污水处理厂温室气体排放强度的差异。为了检验不同规模的污水处理厂在排放强度上是否存在差异，本研究进行了非参数Kolmogorov-Smirnov检验以及Mann-Whitney检验。检验结果表明，不同规模污水处理厂的温室气体排放强度不存在统计学上的显著差异。但是，从均值的计算结果来看，规模越大的污水处理厂，温室气体排放强度越低。

除规模外，技术也是影响温室气体排放强度的一个重要因素。图10及表4给出了氧化沟、传统活性污泥法、SBR、AO、AAO以及曝气生物滤池与生物膜法六类技术的温室气体排放情况。通过统计检验发现，在0.05的显著性水平下，氧化沟与SBR、AO、AAO的温室气体排放强度，曝气生物滤池和生物膜法与AO、AAO的温室气体排放强度均存在统计学上的差异。其中，氧化沟以及曝气生物滤池和生物膜法都较AO以及AAO具有较低的排放强度。

4 结论与建议

（1）本研究核算了2007~2016年我国城镇污水处理厂的温室气体排放总量及排放强度。结果表明，温室气体排放总量中以氧化亚氮的直接排放为主；空间分布上，总排放量以及排放强度都呈现出明显的地域特征；根据统计学检验，污水处理厂的规模对于排放强度的影响不显著，而处理工艺对排放强度存在显著影响。

（2）和发达国家相比，我国城镇污水处理行业温室气体的排放量占全社会排放总量的比例相对较低，但排放强度则较为接近。系统边界的设定以及核算方法的统一将是未来进行行业排放国际比较的重要前提和基础。

（3）未来对于污水处理厂的温室气体排放管理应趋于精细化，对于氧化亚氮、甲烷的排放因子可以进一步按照技术、地区等因素做更为详细的核算。此外，由于影响各个地区以及各个污水处理厂的排放因素存在差异，更为详尽的因素分析和情景分析也是未来应当关注的方向。这些研究将有助于在未来因地制宜，制定适合地方的行业减排政策。

原标题：给水排水 |污水处理温室气体排放核算及其时空特征分析

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