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文章简介
废水处理厂(WWTPs)是能源密集型产业之一；据报道，仅废水行业就占全球用电量的3-5%，并贡献了一个国家温室气体(GHG)排放量的1-5%。与此同时，在全球减缓气候变化努力的背景下，近年来对量化废水处理过程中温室气体排放的研究有所增加。研究结果指出，城市污水中有机碳总量的4-15%来自于化石燃料，将化石燃料燃料直接CO2排放量纳入核算对于正确估计污水处理厂的直接温室气体排放量非常重要。此外，由于近年来排放标准和相关管理政策的快速变化，需要连续多年的数据才能更好地反映不同政策下污水处理厂温室气体排放的变化。
近日，Ji et al (2024) 在Environmental Pollution上发表论文"Analyzing the variation of greenhouse gas emissions from typical municipal wastewater treatment plants in Beijing during 2007–2021"。本研究采用污染物参数归一化方法(PPNM)、180个月厂级监测数据和定位参数，进一步分析2007-2021年北京市不同处理工艺污水处理厂温室气体排放特征及其影响因素。
本研究分析了各变量与温室气体排放的相关性，揭示季节、严格排放标准、运行参数和使用清洁能源对不同工艺污水处理厂温室气体排放的关键影响。此外，本研究通过情景分析，探讨了污水处理厂温室气体排放的减排措施和减排潜力，为设计科学的污水处理厂碳减排策略提供准确的基础数据和参考。
下图为本研究所展现结果和机理的摘要图：
主要内容
表1 北京8个污水处理厂的处理过程、设计容量、服务人口和电力消耗
表2 北京8个污水处理厂不同处理工艺的温室气体排放因子
图1 污水处理厂温室气体核算的系统边界
图2 (a) 2007-2021年温室气体总排放强度; (b) CH4、N2O和CO2排放占直接温室气体排放的比例
图3 去除单位污染物的温室气体排放量
(a) 2007-2022年去除单位COD的温室气体排放量；(b) 污水处理厂去除单位COD的温室气体排放量的箱线图；(c) 2007-2022年去除单位TN的温室气体排放量；(d) 污水处理厂去除单位TN的温室气体排放量箱线图
图4 (a) 8个典型污水处理厂单位污水除污量与温室气体排放强度的Spearman相关性分析; (b) 污水处理厂在不同升级和碳抵消措施前后的变化
A: 升级标准前；B: 升级标准但未采取碳抵消措施；C: 升级标准且采取碳抵消措施
表3 污水处理厂DB11/890-2012标准升至B级时的温室气体排放量和出水浓度变化
图5 2007-2021年1-12月温室气体排放强度
(a) 温室气体直接排放强度; (b) 温室气体间接排放强度
图6 (a)-(d) 不同进水TN、COD、BOD5及负荷率的温室气体排放强度; (e) 污水处理厂不同情景下的温室气体排放; (f) 8个污水处理厂污泥产生量、耗电量和总排放强度
主要结论
本研究基于2007-2021年北京典型污水处理厂180个月监测数据，采用污染物参数归一化方法(PPNM)，分析了季节、提高标准、运行参数和处理工艺对温室气体排放的影响，指出计算直接CO2排放量和使用监测数据（如进水浓度、出水浓度和EF值）对于评估污水处理厂温室气体排放的重要性。结果表明：
（1）处理工艺和不同操作参数对温室气体排放有不同程度的影响。MBR过程的温室气体排放强度相对较高，而AAO和A-AAO过程的温室气体排放强度较低。
（2）在严格的排放标准下，E-1、E-2、E-3、E-4和E-5的总排放强度分别增长了67.4%、46.6%、35.9%、73.1%和57.1%；污水处理厂温室气体排放强度存在时间异质性，最低值出现在夏季和秋季，15℃以上环境温度对污水处理厂温室气体排放强度降低的贡献率为15.0%。
（3）情景分析表明，随着标准升级，污水处理厂的温室气体排放量有所增加。到2050年，能源回收和清洁能源利用预计分别能提供64%和48%的减缓潜力。
文章来源：
Meichen Ji, Haiqing Liao, Zhibo Lu, et al. Analyzing the variation of greenhouse gas emissions from typical municipal wastewater treatment plants in Beijing during 2007-2021, Environmental Pollution, Volume 360, 2024,124655,ISSN 0269-7491.
https://doi.org/10.1016/j.envpol.2024.124655.
编辑：须歆
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