重慶市城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)碳排放研究

【摘要】：在全球氣溫逐漸升高的大環(huán)境下,為應(yīng)對氣候變化,各國政府都開始采取措施,減少溫室氣體排放。在各類碳排放行業(yè)中,城市水處理系統(tǒng)雖然是很小的一個行業(yè),但由于城鎮(zhèn)水系統(tǒng)與人類生活密切相關(guān),產(chǎn)生的碳排放也越來越受到重視。目前有關(guān)城市尺度上污水處理及污泥處理處置過程溫室氣體排放研究很少,更缺乏重慶地區(qū)污水處理系統(tǒng)的碳排放研究。根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)國家溫室氣體清單指南、優(yōu)良作法指南和中國溫室氣體清單研究成果,結(jié)合重慶地區(qū)污水處理系統(tǒng)特點,以污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的CH_4、N_2O、生物成因產(chǎn)生的CO_2和能源消耗產(chǎn)生的CO_2為研究對象,系統(tǒng)總結(jié)完善了城鎮(zhèn)污水處理、污泥處理處置碳排放核算方法和模型。核算和研究了重慶市2000-2009年污水處理碳排放和2005-2009年污泥處理處置碳排放情況和碳排放水平。預(yù)測了重慶市污水處理系統(tǒng)碳排放潛勢,探討污水處理系統(tǒng)低碳運行策略。主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下: ①在城市尺度上總結(jié)完善了污水處理和污泥處理處置碳排放核算方法和模型。參考IPCC計算方法和相關(guān)資料,總結(jié)了生活污水和工業(yè)廢水處理CH_4、N_2O和CO_2排放核算方法,以及污泥生物處理、填埋、焚燒碳排放核算方法;完善了污泥輸送、濃縮和脫水、穩(wěn)定、干化、熱解、土地利用和建材利用等處理處置碳排放核算方法和模型,同時探討了生物成因的CO_2核算方法和模型。 ②結(jié)合重慶市相關(guān)統(tǒng)計資料,對2000-2009年重慶市生活污水、工業(yè)廢水處理碳排放進(jìn)行了核算和研究。2000-2009年,重慶市污水處理碳排放總量為338.4萬噸。其中,能源消耗間接產(chǎn)生的CO_2是污水處理碳排放的主要貢獻(xiàn)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%。工業(yè)廢水處理碳排放量高于生活污水處理的碳排放,碳排放百分比分別為:工業(yè)廢水占77.6%,生活污水占22.4%。重慶市污水處理平均碳排放水平為0.2823 kg GHG/t水(CO_2當(dāng)量排放水平為0.9307 kg CO_2/t水)。生活污水處理碳排放水平大于工業(yè)廢水。 ③結(jié)合重慶市污泥處理處置統(tǒng)計數(shù)據(jù),對2005-2009年各種污泥處理處置碳排放進(jìn)行了核算。污泥運輸間接產(chǎn)生的碳排放量為59.06萬噸,污泥處理處置碳排放量為25.29萬噸。在污泥處理處置中,生物成因產(chǎn)生的CO_2是污泥處理處置碳排放的主要貢獻(xiàn)者,占47.25%,能源消耗產(chǎn)生的CO_2占14.71%,CH_4排放量占15.26%,碳儲存量占22.77%,N_2O排放量所占百分比不到0.01%。重慶市污泥處理處置平均碳排放水平為0.3239 t GHG/t污泥(CO_2當(dāng)量碳排放水平為0.6324 t CO_2/t污泥)。重慶市污泥處理處置平均碳排放水平為0.3239 t GHG/t污泥(CO_2當(dāng)量碳排放水平為0.6324 t CO_2/t污泥)。重慶目前的幾種污泥處理處置方式中,污泥消化后綜合利用和污泥堆肥后土地利用的碳排放水平相對較低,污泥填埋處置碳排放水平較高。 ④對重慶市2009年各區(qū)縣生活污水處理碳排放和各行業(yè)工業(yè)廢水處理碳排放進(jìn)行了核算和研究。污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的碳排放共70.71萬噸(CO_2當(dāng)量為190.42萬噸)。其中,能源消耗間接產(chǎn)生的CO_2是主要碳排放源,占碳排放總量的85.08%,其次是生物成因的CO_2,占6.04%,CH_4排放量占5.05%,碳儲存量為3.8%,N_2O排放量最小,僅占0.03%。重慶市各區(qū)域(按區(qū)縣劃分)生活污水處理碳排放量順序為:主城區(qū)(經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū))一小時經(jīng)濟(jì)圈渝東北翼渝東南翼。重慶市各行業(yè)工業(yè)廢水處理碳排放量大小順序為:制造業(yè)電力、燃?xì)饧八纳a(chǎn)與供應(yīng)業(yè)采礦業(yè)。 ⑤若不采取有效的碳減排措施,2015年,重慶市污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生碳排放將達(dá)到106.97萬噸,CO_2當(dāng)量為256.07萬噸。其中,能源消耗間接產(chǎn)生的CO_2占84.91%,具有較大的減排空間;CH_4占6.29%,也具有一定減排潛力。 ⑥重慶市城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)建設(shè)在合理規(guī)劃排水管網(wǎng)、提高污水管道輸送效率的同時,還需選擇合適的污水處理技術(shù)和污泥處理處置方式、降低污水處理能耗,探索廢水處理系統(tǒng)CDM機(jī)制,減少碳排放,促進(jìn)城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)低碳運行。 【關(guān)鍵詞】：重慶 污水處理系統(tǒng) 碳排放 溫室氣體 排放因子
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：X703
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-24
• 1.1 應(yīng)對氣候變化及碳減排現(xiàn)狀10-13
• 1.1.1 氣候變化對環(huán)境的影響10-11
• 1.1.2 我國城鎮(zhèn)化與能耗分析11-12
• 1.1.3 碳減排政策與措施12-13
• 1.2 國家溫室氣體排放清單13-17
• 1.2.1 國外溫室氣體排放情況13-15
• 1.2.2 我國溫室氣體排放清單研究15-16
• 1.2.3 城市尺度溫室氣體排放清單現(xiàn)狀16
• 1.2.4 廢棄物部門溫室氣體清單現(xiàn)狀16-17
• 1.3 碳排放評估與研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 城鎮(zhèn)水系統(tǒng)節(jié)能減排研究18-20
• 1.5 城鎮(zhèn)污水處理、污泥處理處置情況20-22
• 1.5.1 全國污水處理、污泥處理處置現(xiàn)狀20-21
• 1.5.2 重慶污水處理、污泥處理處置情況21-22
• 1.6 課題的提出22-24
• 1.6.1 研究目的與意義22
• 1.6.2 研究內(nèi)容22-24
• 2 污水處理系統(tǒng)碳排放核算方法研究24-48
• 2.1 城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)碳排放計算方法學(xué)24-25
• 2.2 排放源的界定25
• 2.3 污水處理系統(tǒng)碳排放潛勢25-26
• 2.4 污水處理碳排放核算方法26-33
• 2.4.1 生活污水處理CH_4 直接排放26-28
• 2.4.2 工業(yè)廢水處理CH_4 直接排放28-31
• 2.4.3 污水處理N_2O 排放31-32
• 2.4.4 生活污水處理CO_2 間接排放32
• 2.4.5 工業(yè)廢水處理CO_2 間接排放32
• 2.4.6 污水處理CO_2 直接排放32-33
• 2.5 污泥處理處置碳排放核算方法33-41
• 2.5.1 污泥輸送33-34
• 2.5.2 污泥濃縮和脫水34-35
• 2.5.3 污泥穩(wěn)定35
• 2.5.4 污泥熱解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 污泥厭氧消化39-41
• 2.6 污泥處置方式碳排放核算41-47
• 2.6.1 污泥填埋41-43
• 2.6.2 污泥焚燒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 本章小結(jié)47-48
• 3 重慶市污水處理碳排放研究48-74
• 3.1 重慶市污水處理情況48-49
• 3.2 重慶市污水處理碳排放研究49-65
• 3.2.1 污水處理CH_4 排放量49-56
• 3.2.2 污水處理N_2O 排放量56
• 3.2.3 污水處理CO_2 間接排放量56-62
• 3.2.4 污水處理CO_2 直接排放量62-65
• 3.3 重慶市污水處理碳排放量分析65-68
• 3.4 重慶市污水處理碳排放水平分析68-69
• 3.5 2009 年重慶市污水處理碳排放分析69-71
• 3.6 重慶市污水處理碳排放預(yù)測71-72
• 3.7 不確定性分析72
• 3.8 本章小結(jié)72-74
• 4 重慶市污泥處理處置碳排放研究74-100
• 4.1 重慶市污泥處理處置情況74-77
• 4.2 重慶市污泥處理處置碳排放研究77-91
• 4.2.1 污泥輸送碳排放77-78
• 4.2.2 污泥濃縮—脫水—填埋處理碳排放78-81
• 4.2.3 污泥濃縮—消化—脫水—利用或填埋碳排放81-84
• 4.2.4 污泥濃縮—脫水—堆肥—土地利用碳排放84-86
• 4.2.5 污泥濃縮—脫水—水泥窯協(xié)同處置碳排放86-89
• 4.2.6 污泥濃縮—消化—脫水—熱干化—填埋處理碳排放89-91
• 4.3 重慶市2005-2009 年污泥處理處置碳排放分析91-96
• 4.3.1 各類溫室氣體排放情況93-95
• 4.3.2 碳排放水平分析95-96
• 4.4 重慶市污泥處理處置碳排放預(yù)測96-97
• 4.5 不確定性分析97-98
• 4.6 本章小結(jié)98-100
• 5 重慶市污水處理系統(tǒng)低碳運行策略100-110
• 5.1 重慶市污水處理系統(tǒng)碳排放潛勢分析100-101
• 5.2 重慶市污水處理系統(tǒng)低碳運行策略101-108
• 5.2.1 合理規(guī)劃排水管網(wǎng)、提高污水管道輸送效率101-102
• 5.2.2 降低污水處理能耗102-105
• 5.2.3 回收利用有機(jī)質(zhì)能105
• 5.2.4 選擇合適的污水處理技術(shù)105-106
• 5.2.5 選擇合適的污泥處理處置方式106-107
• 5.2.6 探索廢水處理系統(tǒng) CDM 機(jī)制107-108
• 5.3 本章小結(jié)108-110
• 6 結(jié)論和建議110-112
• 6.1 主要結(jié)論110-111
• 6.2 建議和展望111-112
• 致謝112-114
• 參考文獻(xiàn)114-122
• 附錄122
• A. 作者在攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文122
• B. 作者在攻讀博士學(xué)位期間參加的相關(guān)科研項目122
• C. 作者在攻讀博士學(xué)位期間參編的著作122

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