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污水處理單位不僅是全球甲烷的重要排放源，也是全球甲烷排放增長最快的排放源之一，同時也具有很大的減排潛力。夏天為什么越來越熱了。大數(shù)據(jù)顯示，甲烷（CH4）在全球變暖中的作用正在呈加速上升勢態(tài)，它的全球增溫潛勢是二氧化碳的21倍！ 

更令人驚訝的是，污水處理廠被看作是導(dǎo)致氣溫上升的“罪魁禍?zhǔn)住敝?！研究發(fā)現(xiàn)，污水處理單位不僅是全球甲烷的重要排放源，也是全球甲烷排放增長最快的排放源之一。為此，生態(tài)環(huán)境部及各省市區(qū)不得不對污水處理廠的甲烷排放采取“限制”措施。

一、發(fā)布5年行動方案，有效控制污水處理領(lǐng)域甲烷排放

近日，北京市印發(fā)實施《北京市甲烷排放控制行動方案》，系首個按照國家《甲烷排放控制行動方案》（環(huán)氣候〔2023〕67號）要求印發(fā)實施《方案》的地區(qū)。

《方案》提到，到2030年，污水處理、固體廢棄物處置、能源活動、農(nóng)業(yè)活動等4大重點領(lǐng)域甲烷排放得到有效控制，甲烷資源化利用取得較大進(jìn)展，打造一批試點示范工程，甲烷排放總量保持下降趨勢。

其中在污水處理領(lǐng)域，減少污水管網(wǎng)和污水處理廠甲烷排放，持續(xù)提升污水處理設(shè)施運行管理能力，到2030年，污水處理領(lǐng)域甲烷排放保持總體穩(wěn)定，力爭進(jìn)入下降通道。

值得一提的是，早在前兩年生態(tài)環(huán)境部等11部門就對污水處理廠“甲烷控制”提出要求和指導(dǎo)意見：

全面提升城鎮(zhèn)生活污水收集處理效能，穩(wěn)步提高污泥無害化、資源化利用水平。鼓勵有條件的污水處理項目，采用污泥厭氧消化等方式產(chǎn)生沼氣并加強回收利用。

全面落實城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，加強甲烷排放數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)管，探索利用衛(wèi)星遙感等技術(shù)開展甲烷異常排放監(jiān)管。保障甲烷排放監(jiān)管工作經(jīng)費，持續(xù)提升專業(yè)化監(jiān)管能力。

推動污水處理廠定期報告甲烷排放數(shù)據(jù)，組織開展數(shù)據(jù)核查、抽查和現(xiàn)場檢查工作，穩(wěn)步提升甲烷排放數(shù)據(jù)質(zhì)量。

強化污染物與甲烷協(xié)同控制措施，鼓勵對廢水有機物含量高、可生化性較好的行業(yè)依法依規(guī)與城鎮(zhèn)污水處理廠協(xié)商水污染物納管濃度，減少甲烷產(chǎn)生。

二、8個污水廠甲烷排放控制措施，重點關(guān)注DO、COD、水溫等參數(shù)

據(jù)了解，污水處理過程甲烷等溫室氣體排放包括直接排放和間接排放。

直接排放是指在污水處理過程中，通過氣液界面，直接逸散到大氣中的溫室氣體，主要是甲烷和氧化亞氮，兩種氣體的產(chǎn)生量僅次于二氧化碳。間接排放是指污水處理過程中由于曝氣、攪拌等所消耗的電能及碳源等藥劑投加。

以黑龍江省某污水處理廠為研究對象，實際工作中發(fā)現(xiàn)，影響甲烷釋放量的因素有化學(xué)需氧量濃度、溶解氧、水溫、pH等。

溶解氧（DO）的影響。由于水中溶解性甲烷會隨著曝氣溢出，溶解氧越高曝氣強度越大，溢出的溶解性甲烷越多。因此，甲烷的釋放量隨著溶解氧濃度的升高而增大。

溫度（水溫）的影響。由于產(chǎn)甲烷菌的活性隨著基質(zhì)溫度的升高而增加，因此甲烷釋放量隨溫度升高而升高，甲烷夏季的釋放量明顯大于冬季。

化學(xué)需氧量（COD）的影響。研究發(fā)現(xiàn)，甲烷的產(chǎn)生需要嚴(yán)格的厭氧環(huán)境，厭氧區(qū)的COD在100～400mg /L的范圍內(nèi)，COD越高越有利于釋放出大量的甲烷。

根據(jù)上述對污水廠甲烷的來源以及影響因素的分析，再結(jié)合眾多水處理從業(yè)者的實際經(jīng)驗，總結(jié)出了4個污水處理甲烷排放的控制對策。

措施1）準(zhǔn)確選擇低碳水處理技術(shù)

選擇生物處理，減少藥劑用量，較化學(xué)處理方法降低了藥劑、藥劑制備和運輸過程產(chǎn)生的溫室氣體。生物處理選擇節(jié)碳工藝，減少外加碳源。采用厭氧工藝處理高濃度污水，進(jìn)水有機物濃度越高，所回收的沼氣越多，經(jīng)過收集利用后削減溫室氣體排放的貢獻(xiàn)越大。

措施2）采用合理厭氧發(fā)酵工藝和裝置

采用合理厭氧發(fā)酵工藝和裝置，全面提高厭氧消化設(shè)備的沼氣產(chǎn)氣率和去污率，增加沼氣的產(chǎn)出。從廢水厭氧處理階段直接回收的沼氣可用于廠內(nèi)供電、生產(chǎn)過程燃料消耗等，不僅完成了污水處理、實現(xiàn)了能源回收利用，同時還削減了處理運行管理費用，降低了后續(xù)的好氧投入，縮短了工程投資回收年限。

措施3）加強污水處理水的回用

加強經(jīng)城市污水處理廠處理后排放的污水的回收再生利用，降低其以處理水的形式進(jìn)入到海洋、河流或湖泊等自然水體中所產(chǎn)生的甲烷及其它溫室氣體排放量，削減其環(huán)境風(fēng)險。

措施4）降低污水廠運行能耗

采用高效能的總體設(shè)計、新工藝、新設(shè)備的選用、優(yōu)化總體工藝設(shè)計，選擇高效的設(shè)備和裝置，有效降低污水處理廠運行能耗，直接減少城市污水處理廠的溫室氣體的排放。

三、污水廠甲烷綜合利用途徑；沼氣發(fā)電技術(shù)，每年節(jié)約電費500萬

在《甲烷排放控制行動方案》之前，《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》等一系列基于“雙碳”目標(biāo)出臺的政策文件，都在支持或強調(diào)對甲烷（沼氣）這一可再生能源開展綜合利用。

事實上，通過沼氣的回收利用，不僅可以降低污水處理廠的碳排放量，還可以給污水處理廠帶來一年百萬元的收入。

目前，污水處理廠氣回收再利用的形式較多， 常規(guī)的有沼氣發(fā)電、沼氣鍋爐、 沼氣提純、 沼氣拖動鼓風(fēng)機等。其中，沼氣發(fā)電技術(shù)是目前最為典型的沼氣回收再利用技術(shù)路線之一，已應(yīng)用在較多實際工程中。

沼氣內(nèi)燃機發(fā)電技術(shù)，主要分為三部分：沼氣預(yù)處理系統(tǒng)、沼氣發(fā)電系統(tǒng)、尾部煙氣余熱回收系統(tǒng)。 沼氣先后經(jīng)阻火器、脫水罐、脫硫罐預(yù)處理后進(jìn)入儲罐，再由增壓風(fēng)機送入沼氣發(fā)電機組進(jìn)行燃燒，燃燒所得的熱量主要用于發(fā)電，產(chǎn)生的電力并網(wǎng)后用于廠區(qū)生產(chǎn)。

一座日處理量為40萬噸的污水處理廠日產(chǎn)污泥量約為120噸，日產(chǎn)沼氣量約為5000立方米，依據(jù)沼氣發(fā)電的氣耗率，日產(chǎn)沼氣5000立方米可滿足興建一個規(guī)模為2.5MW的沼氣電站。 

假設(shè)沼氣發(fā)電機組在氣源穩(wěn)定的情況下可以長時間穩(wěn)定運行，平均功率為額定功率的80%，年運行時間按300天計算，一座2.5MW沼氣電站在去掉自用電后，每年可外供電量為1396.8萬 kWh。

而一座40萬噸/d的污水處理廠年用電量大約為700萬kWh，因此僅廠內(nèi)用電一項每年即可為污水處理廠節(jié)約開支約550萬元，沼肥收入約為50萬元。

此外，除了滿足污水處理廠自身用電，沼氣發(fā)電廠每年還可向輸電管網(wǎng)供電696.8萬kWh，供電收入約為166.74萬元，減去160萬元的運營成本后， 每年還能凈收入6.74萬元。

需要特別指出的是，利用沼氣發(fā)電需要符合下列要求，才可以將沼氣作為發(fā)電機組的燃料：

1）甲烷含量不低于40%的體積百分比；2）沼氣溫度不高于50 ℃；3）沼氣中甲烷體積含量≥60%，且硫化氫≤300mg/Nm3、氯氟化物≤150mg/Nm3、氨≤30mg/Nm3，粉塵粒度≤5μm、含量≤30mg/Nm3，且無液體成分、濕度低于80%。