应对气候变化与污泥处置钟丽锦博士

2015年11月21日武汉应对气候变化与污泥处置钟丽锦博士，世界资源研究所，中国水项目主任城市水系统中的能源：能源消耗与温室气体排放原水湖泊、水库、海洋抽水、输水水处理配水抽水、输水抽水、输水达标污水排放污水处理污水收集能源恢复：沼气、N2O下游城市终端用户：农业、能源生产、工业、商业、居民生活蒸发、降雨排放渗漏直接利用（灌溉、能源制造、工业用水等）渗漏原水自来水再生水污水污泥排放渗漏渗漏渗漏随着用水需求和水质要求的提高，城市水系统的能源密集属性愈发强烈，随之而来的温室气体排放的增加对气候变化带来直接影响填埋CO2CH4（逸散）堆肥CO2CH4（逸散，GWP=25）N2O（逸散，GWP=298）焚烧CO2N2O（逸散）高浓度厌氧消化CO2CH4（收集利用）污泥处置中的温室气体应对气候变化与污泥处置：英国厌氧消化战略与行动计划英国政府提出，到2020年可再生能源在能源消费结构中所占比例至少达到15%，通过厌氧消化从废弃物中回收能源是实现这一目标的主要手段英国政府提出，在污泥和餐厨垃圾的产生不可避免的情况下，厌氧消化由于具有减少填埋、产生可再生能源、沼渣可作为肥料等三大优点，是“最佳环境选择”2013年6月发布“应对气候变化行动计划”，提出制定一个系统的、跨部门的战略以降低甲烷排放美国农业部、能源部、环境保护署联合制定了“沼气路线图”（BiogasRoadmap）以进一步降低甲烷的排放美国鼓励污水处理厂污泥和餐厨垃圾、畜禽废物的协同消化，一方面减少由于填埋带来的温室气体排放，以及餐厨废物对市政管网可能带来的堵塞，另一方面，协同消化将显著提高沼气产气率，带来更加显著的能源效益。应对气候变化与污泥处置：美国应对气候变化行动计划与沼气路线图发达国家污泥处理处置路线选择：从填埋到厌氧消化国家年份厌氧消化装置产生能源进料为污泥进料为餐厨垃圾/农场废物/或混合消化座数座数吉瓦时/年美国2010NA1624530美国2013NA239NA英国20131461431509瑞典20134651471118德国20131400822027730韩国201338442578巴西20135137637法国201385251NA丹麦20135797912发达国家污泥资源化处理实践：美国奥兰多RCID案例技术两段厌氧，停留时间28天进料污泥+餐厨（包括餐厨和油脂）运营商Harvestpower处理能力（吨干污泥/日）360沼气利用用途3.2MW（电）+2.2MW（热）沼气热电联产产气量（万立方米/日）1.5沼渣利用用途肥料产量（吨/日）18（每年约6600吨）营养物质回收采用鸟粪石法和厌氧氨氧化回收N、P发达国家污泥资源化处理实践：美国华盛顿BluePlain案例技术热水解（96摄氏度+165摄氏度，22分钟）+厌氧消化（37摄氏度，2周）进料污水处理厂污泥运营商Cambi处理能力（吨干污泥/日）420（约合1600吨含水率70-80%的污泥）沼气利用用途14MW沼气热电联产产气量（万立方米/日）3.4沼渣利用用途肥料产量（吨/日）600投资（亿元人民币）2.82减碳效果（万吨CO2e/年）6污泥处置中的碳核算：襄阳案例（数据来源：世界资源研究所）进料：污泥、餐厨垃圾处理能力：300吨/日处理技术：热水解+厌氧消化污泥产品：车用压缩天然气（6000立方米/日）、生物炭土（55-60吨/日）、苗木种植运营模式：BOO，23年特许经营期（含2年建设期）襄阳项目碳平衡图厌氧消化沼气替代化石能源为热水解环节提供热量污泥供热运输热干化填埋运输热干化+焚烧污泥污泥鱼梁州项目污泥填埋污泥焚烧沼渣启动燃煤碳汇替代肥料减少N2O排放热水解替代车用汽油CNG启动燃煤温室气体排放（CO2）种树肥料车用汽油车用汽油温室气体排放（CO2）化石能源车用汽油化石能源物质过程化石能源边界替代效应图例填埋温室气体排放（CH4）车用汽油温室气体排放（CO2）化石能源温室气体排放（CO2）化石能源温室气体排放（CO2）襄阳案例碳效益比较：温室气体核算边界襄阳案例碳效益比较：C流桑基图襄阳案例碳效益比较：替代化石能源和温室气体减排（21年运行期）青岛污泥处置路线建议与碳效益比较分析青岛建议路线的碳效益比较：温室气体核算边界物质过程化石能源边界替代效应图例堆肥污泥好氧发酵温室气体排放（CH4+N2O）替代化肥减少温室气体排放肥料运输车用汽油车用汽油温室气体排放（CO2）厌氧消化厌氧消化沼气替代化石能源为热水解环节提供热量污泥供热沼渣启动燃煤替代肥料减少温室气体排放热水解替代车用汽油或发电CNG启动燃煤温室气体排放（CO2）肥料路线3运输车用汽油车用汽油温室气体排放（CO2）焚烧污泥路线2焚烧过程温室气体排放（N2O）替代化石燃料电温室气体排放发电运输车用汽油车用汽油温室气体排放（CO2）厌氧消化热干化化石能源化石能源温室气体排放（CO2）路线1启动燃煤启动燃煤温室气体排放（CO2）启动燃煤启动燃煤温室气体排放（CO2）青岛建议路线的碳效益比较：C流桑基图情景设置左上：传统厌氧消化+堆肥左下：传统厌氧消化+焚烧右上：热水解+厌氧消化青岛建议路线的碳效益比较：温室气体减排和能源回收情景设置不同污泥处置路线的温室气体排放比较不同污泥处置路线的能源回收能力比较污泥厌氧消化后的生物炭土与森林碳汇襄阳项目每天产生生物炭土55～60吨，则每年需要种植21.6万株树苗进行消纳，若按2年出苗销售，需要80万平方米（1200亩）一棵树平均每年吸收18.3公斤二氧化碳计算，则在该项目21年的运行周期中所配置的树木固碳能力可以达到75万吨污泥处置与应对气候变化：节能以外的新思路付晓天研究员中国水项目世界资源研究所(86)[e-mail]钟丽锦博士中国水项目主任高级研究员世界资源研究所(86)[e-mail]联系人资助方