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污泥處理處置碳排放研究系列——干化工藝碳足跡研究
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 0前言
  不同工藝的碳足跡與處理廠的規(guī)模、實(shí)際工藝、設(shè)備選型等都直接相關(guān),本研究不考慮處理規(guī)模因素的影響,計(jì)算單位質(zhì)量(1Gg DM)污泥采用污泥濃縮+脫水+干化+焚燒+灰渣填埋技術(shù)路線時(shí)的碳排放量,并以CO2當(dāng)量表示,考慮生物源排放、能源類排放和替代類排放。
  1碳平衡分析
  在此技術(shù)路線中,假設(shè)污泥經(jīng)過帶式濃縮、帶式壓濾脫水、流化床干燥后,污泥被送入焚燒爐。焚燒產(chǎn)生的灰渣采用填埋處置,產(chǎn)生的熱用于加熱焚燒系統(tǒng)。煙氣將通過濕式煙氣凈化系統(tǒng)和選擇性非催化降解組成的煙氣凈化系統(tǒng)得到凈化。
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  圖1 污泥濃縮+脫水+干化+焚燒+灰渣填埋工藝碳平衡示意圖
  2研究假設(shè)
  本研究做如下假設(shè):
  ①硫元素氧化率為100%;
 ?、诹蛟睾繛?%;
 ?、?硫化物去除率為98%;
  ④ 污泥焚燒煙氣凈化系統(tǒng)采用半濕式煙氣凈化系統(tǒng)+SNCR+CaCO3脫硫工藝;
 ?、菸勰囡w灰占干污泥總量的40%;
 ?、尢盥襁^程使用的能源未計(jì)入本研究。
  3計(jì)算結(jié)果
  如表1所示,污泥干化焚燒工藝的CO2排放當(dāng)量為1154.3 tCO2/Gg干污泥。
  表1 污泥濃縮+脫水+干化+焚燒+灰渣填埋工藝GHG排放量
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 4.CO2排放源分析
  從各環(huán)節(jié)排放清單入手,對(duì)不同排放源進(jìn)行討論分析,本工藝CO2排放清單如圖2所示。
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  圖2 不同處理環(huán)節(jié)碳排放源分析
  ①生物源排放
  ? 焚燒環(huán)節(jié):生物源排放主要包括焚燒環(huán)節(jié)產(chǎn)生的CO2、CH4、N2O,其排放量分為1140.2tCO2e、0.5tCO2e、和306.9tCO2e。國家發(fā)改委發(fā)布的《省級(jí)溫室氣體清單編制指南》(簡稱《清單》)中規(guī)定,只有廢棄物中的礦物碳(如塑料、某些紡織物、橡膠、液體溶劑和廢油)在焚化期間氧化過程產(chǎn)生的二氧化碳排放,被視為凈排放,應(yīng)當(dāng)納入清單總量中。廢棄物中所含的生物質(zhì)材料(如紙張、食品和木材廢棄物)燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放,是生物成因的排放,不應(yīng)當(dāng)納入清單總量中,應(yīng)當(dāng)作為信息項(xiàng)記錄。本研究中污泥焚燒產(chǎn)生二氧化碳排放不納入項(xiàng)目排放總量中,當(dāng)不計(jì)入生物源排放時(shí),焚燒環(huán)節(jié)可以產(chǎn)生碳匯-1531.0 t CO2e。
  ②能量源排放
  能量源排放存在于整條技術(shù)路線的所有環(huán)節(jié)中,其排放總量為1332.9tCO2e,其中污泥干化環(huán)節(jié)所占比例最高,超過能量源排放總量的85%(如圖3所示)。
  ? 濃縮環(huán)節(jié):本研究假設(shè)采用帶式濃縮機(jī),其加藥量非常少,CO2排放主要來自濃縮機(jī)運(yùn)行時(shí)本身的電能消耗,其值為69.6 t CO2e。
  ? 脫水環(huán)節(jié):為了提高污泥脫水效率,降低脫水能耗,一般會(huì)在脫水環(huán)節(jié)加入藥劑進(jìn)行調(diào)理,因此本研究在考慮電能消耗的同時(shí)還考慮了藥劑制備所帶來的能源消耗及間能耗,其值為56.6 t CO2e。
  ? 污泥干化:采用流化床干燥方式對(duì)污泥進(jìn)行干化,干化過程所帶來的CO2排放來自電能及天然氣的消耗,當(dāng)污泥的含水率由80%降至10%,碳排放為1140.2t CO2e。
  ? 焚燒環(huán)節(jié):焚燒過程中CO2排放來自三個(gè)部分,第一部分來自焚燒過程中的助燃燃料,在本研究中污泥已通過干化環(huán)節(jié)將污泥的含水率降至10%,可以自持燃燒,因此第一部分不予計(jì)入;第二部分來自污泥焚燒煙氣凈化系統(tǒng)所帶來的CO2排放,本研究中采用濕式煙氣凈化系統(tǒng)和SNCR對(duì)煙氣進(jìn)行凈化;第三部分來自煙氣脫硫所帶來的CO2排放,本研究采用石灰法作為吸附劑。綜上所述,焚燒環(huán)節(jié)CO2排放為66.5 t CO2e。
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 圖3 不同環(huán)節(jié)能量源CO2排放所占比例
 ?、厶娲惻欧?br>  ? 焚燒環(huán)節(jié):污泥焚燒把污泥的熱值以熱能的方式釋放出來。污泥能量的利用率約為70%。如圖4.8所示,其產(chǎn)生的碳匯總量為1531.0 t CO2e。
來源:城建水業(yè)
  作者: 紀(jì)莎莎