一种城镇污水处理系统的碳排放评估方法

本发明涉及污水处理碳排放核算，特别涉及一种城镇污水处理系统的碳排放评估方法。

背景技术：

1、污水处理行业是减少城镇水环境污染程度的有效途径，也是保护生态环境的重要举措。城镇污水处理行业发展十分迅猛，低碳城市与低碳水行业也被高度重视。近年来，中国城镇污水处理设施建设快速发展,我国城镇污水处理厂的座数逐年增多，日处理能力逐渐增强，污水处理标准逐渐严格，但我国监测设备不完善，数据获取难度大、成本较高。面对碳达峰碳中和等战略需求，城镇废水处理亟需探索低碳可持续发展路径，目前缺乏科学合理的城镇污水处理厂碳排放评价指标体系的构建方法，用于对污水处理厂的碳排放水平进行动态、准确的评价。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种城镇污水处理系统碳排放评估方法，旨在为城镇污水处理系统提供可靠可行的碳排放核算与评估路径。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种城镇污水处理系统碳排放评估方法，包括如下步骤：

4、s1、按照城镇污水处理厂碳排放的主要来源，对污水管道、污水处理、污泥处置三部分进行细化分析；

5、s2、确定城镇污水处理系统的核算边界，并确定各核算边界对应的碳排放活动；所述核算边界包括污水管道自进水至出水以及污水输送、污水处理、污泥处置三个环节，时间边界仅包括污水处理正常运行阶段；

6、s3、基于核算边界对应的工艺路线，根据排放因子法建立城镇污水处理系统碳核算模型；所述城镇污水处理系统碳核算模型包括碳排放总强度计算模型和碳排放总量计算模型；这里的排放因子法参考《ipcc 2006年国家温室气体清单指南2019修订版》、《城镇水务系统碳核算与减排路径技术指南》和《城镇污水处理厂污染物去除协同控制温室气体核算技术指南(试行)》三种指南。

7、s4、基于城镇污水处理系统碳核算模型进行碳排放评估。

8、进一步的，所述污水处理厂内城镇污水处理中主要碳排放活动包括：污水管道直接排放；污水处理过程直接排放；污水处理过程间接排放；污泥处理处置过程的直接排放。

9、进一步的，污水处理过程间接排放指资源和能源消耗间接排放，包括电力消耗间接排放、药剂消耗间接排放、运输过程间接排放。

10、进一步的，污水管道碳排放和污水处理直接排放包括化石源co2、ch4、n2o。

11、进一步的，污泥处置碳排放按照污泥处置方式分为卫生填埋碳排放、土地利用碳排放、污泥焚烧碳排放、污泥建材碳排放、好氧堆肥碳排放。

12、进一步的，所述碳排放总强度计算模型表达式为:

13、ces＝ces污水管道+ces污水处理间接+ces污水处理直接+ces污泥处置

14、所述碳排放总量计算模型表达式为：

15、ce＝ces·q·t·365

16、其中，ces为碳排放总强度，ces污水管道为污水管道直接碳排放强度，ces污水处理间接为污水处理间接碳排放强度，ces污水处理直接污水处理直接碳排放强度，ces污泥处置为污泥处置阶段碳排放强度，ce为碳排放总量，q为平均日处理水量，t为服务年限。

17、进一步的，所述污水管道直接碳排放强度ces污水管道计算公式为

18、

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20、

21、

22、其中，为从污水管道化石源co2排放强度，为污水管道ch4碳排放强度，为污水管道n2o碳排放强度，fcf为化石源co2排放比例，为污水管道系统co2排放因子，c为污水管道内污水有机物平均浓度，β为cod降解系数，为污水管道ch4排放因子，为人均综合n2o排放因子，qpe为人均污水排放量。

23、进一步的，所述污水处理间接碳排放强度ces污水处理间接计算公式为：

24、ces污水处理间接＝cesd+cescl+cesys

25、

26、co2emissions＝w×se×efd

27、

28、

29、其中，cesd为消耗购入电力产生的碳排放强度，cescl为消耗的药剂产生的间接碳排放强度，cesys为运输材料使用所产生的碳排放强度，ed为评价年内总耗电量，efd为该地区电力排放因子，q为评价年内总处理水量，co2emissions为污水处理环节电耗间接排放的co2，w为污水处理量，se为污水处理过程的比能耗，mcl,为评价年内第i种药剂总消耗量，efcl,为第i种药剂的排放因子，n为总计使用n种药剂，mys,,为评价年内第i次运输中，使用第j种方式的运输材料总量，lys,,为评价年内第i次运输中，使用第j种方式的运输距离，efys,为第j种运输方式排放因子，n为评价年内，总计进行n次运输，l为第i次运输中，总计采用了l种运输方式。

30、进一步的，所述污水处理直接碳排放强度ces污水处理直接计算公式为：

31、

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38、其中，为污水处理化石源co2排放强度，为污水处理单元ch4排放强度，为受纳水体ch4排放强度，为污水处理n2o排放强度，为受纳水体n2o排放强度，mfcf为化石源co2排放比例，bin为污水处理厂平均进水bod5浓度，bex为运行过程中人为投加的额外碳源，beff为污水处理厂平均出水bod5浓度，kd为衰减系数，srt为生物固体平均停留时间，hrt为生物反应池水力停留时间，mlvss为生物池混合液挥发性悬浮固体平均浓度，tknin为污水处理厂平均进水总凯氏氮浓度，tkneff为污水处理厂平均出水总凯氏氮浓度，fcf为污水处理厂进水中化石源有机物比例，tb为水温，为污水处理单元ch4排放因子，为回收或处理去除的ch4气体量，b″in为排人受纳水体的平均处理出水bod5浓度，为受纳水体中ch4排放因子，tnin为污水处理厂平均进水总氮浓度，为生物处理污水过程中n2o排放因子，为回收或处理去除的n2o气体量，tn″eff为排人受纳水体的平均处理出水总氮浓度，为受纳水体中n2o排放因子。

39、进一步的，所述为污泥处置阶段碳排放强度ces污泥处置按照不同污泥处理工艺，计算公式为：

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41、

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43、

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48、

49、

50、其中为污泥采用卫生填埋处理化石源co2排放强度，mfce为化石源co2排放比例，mss为进行处理的污泥干重(以ss计)，doc为污泥中可降解有机碳含量，docf为可分解的doc比例，mcf为ch4修正因子，f为填埋气中ch4比例，q为评价年内总处理水量，为为污泥采用卫生填埋处理ch4排放强度，mcf为ch4修正因子，f为填埋气中ch4比例，ox为ch4释放前被氧化比例，q为评价年内总处理水量，为污泥采用土地利用处理ch4排放强度，为污泥土地利用中ch4排放因子，为污泥采用焚烧处理化石源co2排放强度，cf为干物质中含碳比例，of为氧化因子，为污泥采用焚烧处理n2o排放强度，为污泥焚烧中n2o排放因子，co2emissions为污泥制水泥或制砖生物源co2排放量，w为处理的干污泥重，doc为污泥中可降解有机碳的含量，n2oemissions为污泥制水泥或制砖过程n2o排放量，dm为处理的干污泥重，为污泥建材中n2o排放因子，为污泥采取好氧堆肥化石源co2排放强度，为污泥采取好氧堆一种城镇污水处理系统的碳排放评估方法肥n2o排放强度，为堆肥中n2o排放因子。

51、本发明提供的城镇污水处理系统的碳排放评估方法及系统，通过构建的城镇污水处理系统碳核算模型能够准确核算城镇污水处理系统碳排放量，从而能够提出相应城镇污水处理系统碳减排优化措施。与现有技术相比，本发明针对城镇污水处理系统碳排放来源，对污水管道、污水处理、污泥处置三部分进行细化分析，确定城镇污水处理系统的核算边界，并确定各核算边界对应的工艺路线；根据排放因子法建立城镇污水处理系统碳核算模型；城镇污水处理系统碳核算模型包括碳排放总强度计算模型和碳排放总量计算模型；基于城镇污水处理系统碳核算模型进行碳排放评估，实现了对城镇污水处理系统碳排放准确评估。