污泥處理處置碳排放研究系列——干化工藝碳足跡研究
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。
2 研究假設(shè)
本研究做如下假設(shè)：
①硫元素氧化率為100%；
②硫元素含量為1%；
③ 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；
⑤污泥飛灰占干污泥總量的40%；
⑥填埋過程使用的能源未計(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。
4 CO2排放源分析
從各環(huán)節(jié)排放清單入手，對不同排放源進(jìn)行討論分析，本工藝CO2排放清單如圖2所示。
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。
③替代類排放
? 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。
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