污水处理过程中的“碳中和”技术

2017年4月污水处理过程中的“碳中和”技术225污水处理过程中的“碳中和”技术程艮凤张婧颜康康(南昌大学，江西南昌330031)摘要:全球变暖愈演愈烈，其主要原因在于大量的温室气体二氧化碳的排放。为此低碳生产、生活势在必行，于是近年来许多学者提出了碳中和理念。在污水处理过程中水中的COD被微生物消耗，却产生了温室气体二氧化碳并排人了空气当中,与此同时曝气等过程中的动力消耗也产生了许多温室气体。水污染解决了却将污染转移到了空气当中。为实现碳中和的概念，污水厂首先剖析污水处理与碳排放之间的关系，明确发掘污7JC/污泥中有机能源对C02的综合减排效果，再据此提出细化的低碳技术。关键词:污水处理碳中和污泥消化引言近几十年来，由于工业生产的急剧发展和人类生活的质量的快速提高，化石能源的开发和使用急剧增加，与此同时大量的二氧化碳排放量也激增。以我国为例，1994年（：02排放量为30.7亿t,到2004年已增长到50.7亿t。而大气二氧化碳含量从1000年前的280x10上升至2000年前后的360x10_6,升幅高达28.6%,2014年则达到385xlO—V1]大量的二氧化碳排放造成了全球气候变暖，冰川融化,海平面上升。极地物种面临着巨大的威胁，沿海城市也面临着沉人海底的风险。介此，联合国发起了多项倡导和协定，《巴黎协定》于2016年11月4日正式生效，中国作为世界最大的碳排放量国也加人了该协定，中国明确了二氧化碳排放2030年左右达到峰值并努力尽早达峰等一系列行动目标。工业革命后，人类的生活质量逐步提升，工业生产量也日新月异，人均用水量也与日俱增，产生的污水量便随之增加，污水中的污染物也日益复杂，伴随着第二次工业革命，污水处理应运而生。污水处理实质是通过人工各种复杂技术手段，不惜消耗资源与能量,来分离、降解、转化污水中污染物(绝大多数为有机污染物）的复杂过程。从某种程度讲这是一种“以能消能”“污染转移”的非绿色手段。[1]换而言之，这就是一种以消耗能源的碳排放过程，或者是一种从水污染向大气污染的逐渐演变过程。现如今的污水处理手段显然与碳中和目标相悖。碳中和是指通过计算企业二氧化碳的排放总量，然后通过植树造林，研究可再生能源、增加温室气体吸收等方式把这些排放量抵消掉，已达到生态文明的目的。在解决污水的问题上，人们的固化思维是“节流”，但是“开源”也是一种十分有效的途径。污水实际上是一种资源与能源的载体[2]，污水中含有大量的有机物，有机物是一种含能物质，每克COD含约1.4xl04J的代谢热。污水中还含有大量的植物营养素（氮、磷、钾）。传统的污水处理手段是利用细菌代谢污水中的有机物，为了使之工作效率提高，人们还需大量的动力来曝气，增加水中的DO,细菌代谢会产生大量的二氧化碳，为提供曝气所用的动力也会产生大量的二氧化碳。从能量利用与控制温室气体排放的角度综合衡量，这种方式有悖于可持续发展的战略。[4]可持续发展新型水处理方式，利用细菌和藻类互利共生,细菌为藻类提供碳源——的受氢体——〇2。C02，而藻类可以利用污水中的植物营养素生长代谢为好氧细菌提供必要为了从真正意义上的利用水中的能量，我们需要资源型藻类与细菌共生，例如可以产单胞蛋白，或者是油脂等人类所需要的资源的藻类。此种方式，藻类可以固定太阳能，最终我们所获得能量或许将会大于污水中有机物本身所含的能量，但是从理论上却无法实现利用资源型细菌，因为污水中的污染物质十分复杂，需要多种细菌协同作用，无法利用单一或者是几种类型的细菌将污水净化。此种方式也只是在理论上行得通，在实际运用中还有许多难题要克服。首先,难以寻找到可以在污染复杂的污水中高效生长的资源型藻类；其次，以现在的技术手段难以从污水中分离出藻作者简介:程艮凤（1996-),籍贯:江西鄱阳，工作单位:南昌大学，电子邮箱:[e-mail]