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2024年 第42卷 第11期
2024, 42(11): 1-12.
doi: 10.13205/j.hjgc.202411001
摘要:
市政排水管网非二氧化碳温室气体是市政排水系统直接碳排放的核心组成,在推进碳达峰、碳中和目标背景下,减少市政排水管网非二氧化碳温室气体排放,有助于推动市政排水系统的绿色发展与低碳转型。明晰排水管网非二氧化碳温室气体排放现状与产生机制、构建相应排放控制策略,是降低非二氧化碳温室气体排放的关键。通过总结近年来排水管网非二氧化碳温室气体排放与控制相关研究,调研分析了排水管网非二氧化碳温室气体实际产生及排放现状,明晰了排水管网非二氧化碳温室气体的微观产生机理及关键影响因素,总结了非二氧化碳温室气体排放的预测方法与数学模型,探讨了现有排水管网非二氧化碳温室气体控制方法,最后对该领域未来重点研究方向进行了展望。
市政排水管网非二氧化碳温室气体是市政排水系统直接碳排放的核心组成,在推进碳达峰、碳中和目标背景下,减少市政排水管网非二氧化碳温室气体排放,有助于推动市政排水系统的绿色发展与低碳转型。明晰排水管网非二氧化碳温室气体排放现状与产生机制、构建相应排放控制策略,是降低非二氧化碳温室气体排放的关键。通过总结近年来排水管网非二氧化碳温室气体排放与控制相关研究,调研分析了排水管网非二氧化碳温室气体实际产生及排放现状,明晰了排水管网非二氧化碳温室气体的微观产生机理及关键影响因素,总结了非二氧化碳温室气体排放的预测方法与数学模型,探讨了现有排水管网非二氧化碳温室气体控制方法,最后对该领域未来重点研究方向进行了展望。
2024, 42(11): 13-21.
doi: 10.13205/j.hjgc.202411002
摘要:
城镇污水收集系统承担着将污水输送至污水处理厂的重要任务,其组成包括化粪池、污水管网、污水提升泵站等主要单元。现有研究指出,在运行过程中,污水收集系统各单元存在甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)和氧化亚氮(N2O)等温室气体(GHGs)排放的现象。在研究污水收集系统的碳排放过程中,高效准确地监测GHGs的排放将有助于全面了解碳排放的情况,并为制定有效的减排措施提供依据。根据现有的研究成果,综述了城镇污水收集系统直接碳排放的监测方法,提出了城镇污水收集系统碳排放监测的建议和展望,为污水收集系统碳排放研究提供支持。
城镇污水收集系统承担着将污水输送至污水处理厂的重要任务,其组成包括化粪池、污水管网、污水提升泵站等主要单元。现有研究指出,在运行过程中,污水收集系统各单元存在甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)和氧化亚氮(N2O)等温室气体(GHGs)排放的现象。在研究污水收集系统的碳排放过程中,高效准确地监测GHGs的排放将有助于全面了解碳排放的情况,并为制定有效的减排措施提供依据。根据现有的研究成果,综述了城镇污水收集系统直接碳排放的监测方法,提出了城镇污水收集系统碳排放监测的建议和展望,为污水收集系统碳排放研究提供支持。
2024, 42(11): 22-28.
doi: 10.13205/j.hjgc.202411003
摘要:
以东部沿海汕头市的东海岸新城为目标区域,通过长期观察记录、水力水质在线监测以及现场水质采样等方法,分析探讨了滨海城市区域排水系统及水环境特点。结果显示:在研究区域内,雨水管道水位受潮汐水位逆流影响,呈现与潮汐周期一致的变化,防倒灌设施并不能完全阻挡潮汐通过浅层地下渗透进入排水管网。由潮汐带来的高盐外来水易因雨污混接倒灌或管道渗漏进入污水管道系统。降雨带来面源污染通过管道排入受纳水体,水体具备一定消纳能力,全年水环境优良占比86.6%。劣等水环境主要出现在降雨较少的季节,占比3.8%。在春、秋、冬季节,以骨条藻和舟形藻为优势种的硅藻易形成藻华漂浮在内河涌,水环境直接观感变差。研究成果可为滨海城市区域的排水系统设计和优化,以及制定相应的城市内涝、污染控制、管网维护运营、水环境管理策略等方面提供参考。
以东部沿海汕头市的东海岸新城为目标区域,通过长期观察记录、水力水质在线监测以及现场水质采样等方法,分析探讨了滨海城市区域排水系统及水环境特点。结果显示:在研究区域内,雨水管道水位受潮汐水位逆流影响,呈现与潮汐周期一致的变化,防倒灌设施并不能完全阻挡潮汐通过浅层地下渗透进入排水管网。由潮汐带来的高盐外来水易因雨污混接倒灌或管道渗漏进入污水管道系统。降雨带来面源污染通过管道排入受纳水体,水体具备一定消纳能力,全年水环境优良占比86.6%。劣等水环境主要出现在降雨较少的季节,占比3.8%。在春、秋、冬季节,以骨条藻和舟形藻为优势种的硅藻易形成藻华漂浮在内河涌,水环境直接观感变差。研究成果可为滨海城市区域的排水系统设计和优化,以及制定相应的城市内涝、污染控制、管网维护运营、水环境管理策略等方面提供参考。
2024, 42(11): 29-39.
doi: 10.13205/j.hjgc.202411004
摘要:
污水处理行业是全球十大温室气体排放行业之一,近年来城市污水系统甲烷的排放问题受到了广泛关注。归纳了城市污水系统甲烷排放现状,包括溶解性、逸散性甲烷监测方法与排放规律,总结了城市污水系统内甲烷生成和逸散机制,讨论其在污水管网和污水处理厂内不同的影响因素,为城市污水系统甲烷的监测、甲烷排放评价体系的建立、甲烷控制技术的提出,乃至未来城市污水系统的低碳设计与管理提供依据与思路。
污水处理行业是全球十大温室气体排放行业之一,近年来城市污水系统甲烷的排放问题受到了广泛关注。归纳了城市污水系统甲烷排放现状,包括溶解性、逸散性甲烷监测方法与排放规律,总结了城市污水系统内甲烷生成和逸散机制,讨论其在污水管网和污水处理厂内不同的影响因素,为城市污水系统甲烷的监测、甲烷排放评价体系的建立、甲烷控制技术的提出,乃至未来城市污水系统的低碳设计与管理提供依据与思路。
2024, 42(11): 40-49.
doi: 10.13205/j.hjgc.202411005
摘要:
目前我国市级污水系统碳排放研究还比较缺乏,准确掌握其排放特征及影响因素是因地制宜制定减排政策的前提。基于排放因子法核算了西安市城市污水系统各单元碳排放量,分析了其排放结构和时空分布,并结合市政设施建设和活动水平,使用SPSS软件分析其影响因素。结果表明:1)化学品消耗和电耗是污水处理单元碳排放的主要来源,而污泥处置单元直接排放的CH4和N2O占比较大;2)2018年开始中心城区在生物处理和污泥处置过程的人均碳排放逐渐减少,周边区县除鄠邑和长安区外人均排放均小幅提升;而2020年鄠邑和长安区人均排放增长较多;3)西安市碳排放量与A2/O工艺处理水量占比呈极显著正相关(P＜0.01),与人口规模、吨水电耗、污泥填埋量也呈显著正相关(P＜0.01),与污水集中处理率的相关性略低(P＜0.05)。中心城区减排应侧重于现有污水厂的升级改造,而周边区县污水处理设施建设应充分考虑人口因素,长安区需完善污水处理设施建设;可从源头减量和开发新型污泥处置技术2个角度来减少中心区污泥处置过程中的碳排放;周边区县应减少污泥土地填埋量。
目前我国市级污水系统碳排放研究还比较缺乏,准确掌握其排放特征及影响因素是因地制宜制定减排政策的前提。基于排放因子法核算了西安市城市污水系统各单元碳排放量,分析了其排放结构和时空分布,并结合市政设施建设和活动水平,使用SPSS软件分析其影响因素。结果表明:1)化学品消耗和电耗是污水处理单元碳排放的主要来源,而污泥处置单元直接排放的CH4和N2O占比较大;2)2018年开始中心城区在生物处理和污泥处置过程的人均碳排放逐渐减少,周边区县除鄠邑和长安区外人均排放均小幅提升;而2020年鄠邑和长安区人均排放增长较多;3)西安市碳排放量与A2/O工艺处理水量占比呈极显著正相关(P＜0.01),与人口规模、吨水电耗、污泥填埋量也呈显著正相关(P＜0.01),与污水集中处理率的相关性略低(P＜0.05)。中心城区减排应侧重于现有污水厂的升级改造,而周边区县污水处理设施建设应充分考虑人口因素,长安区需完善污水处理设施建设;可从源头减量和开发新型污泥处置技术2个角度来减少中心区污泥处置过程中的碳排放;周边区县应减少污泥土地填埋量。
2024, 42(11): 50-60.
doi: 10.13205/j.hjgc.202411006
摘要:
调蓄池是城市水环境治理的重要设施。目前,截流式合流制调蓄池在工程应用中主要关注截污效果、造价和用地等方面,较少涉及碳排放和整体效益分析。为进一步探究调蓄池截污效果和碳产排情况及其之间的关系,以苏中某市为例,通过实地监测溢流污水,利用SWMM建立溢流污染计算模型,模拟不同规模的末端集中式和沿线分散式调蓄池的污染物控制效果,并在此基础上计算各方案下全生命周期的碳排放。结果表明:尽管分散调蓄截污效果较好,但总碳排放量更大,且随着调蓄池规模增加,分散调蓄的碳排放增量相比集中调蓄进一步扩大。该结果为城市水务系统的绿色发展和碳减排目标的实现提供了参考,建议在未来城市截污调蓄池设计建设时,要综合考量节能减排与提高效能,以实现整体效益最大化。
调蓄池是城市水环境治理的重要设施。目前,截流式合流制调蓄池在工程应用中主要关注截污效果、造价和用地等方面,较少涉及碳排放和整体效益分析。为进一步探究调蓄池截污效果和碳产排情况及其之间的关系,以苏中某市为例,通过实地监测溢流污水,利用SWMM建立溢流污染计算模型,模拟不同规模的末端集中式和沿线分散式调蓄池的污染物控制效果,并在此基础上计算各方案下全生命周期的碳排放。结果表明:尽管分散调蓄截污效果较好,但总碳排放量更大,且随着调蓄池规模增加,分散调蓄的碳排放增量相比集中调蓄进一步扩大。该结果为城市水务系统的绿色发展和碳减排目标的实现提供了参考,建议在未来城市截污调蓄池设计建设时,要综合考量节能减排与提高效能,以实现整体效益最大化。
2024, 42(11): 61-71.
doi: 10.13205/j.hjgc.202411007
摘要:
为评估污水收集系统典型单元直接碳排放能力,以江苏省南京市鼓楼区凤凰西街污水收集单元为研究对象,利用有机物分子结构和微生物群落结构推定系统发生的厌氧反应,并通过不同种类有机物浓度变化和反应方程式系数核算碳排放。结果表明,不同排水功能区污水管道、化粪池和污水泵站有机物种类和微生物群落结构存在显著差异,导致系统碳排放能力存在显著差异。核算发现化粪池碳排放量最大,其次是污水管道,污水泵站最小,平均CO2排放量分别为169.0,11.6,5.1 mg/m3,平均CH4排放量分别为18.9,7.5,2.0 mg/m3。该研究成果可为污水收集处理行业控制温室气体排放、分析碳减排能力、设置碳强度削减目标、分解落实考核指标提供更为科学的技术手段参考。
为评估污水收集系统典型单元直接碳排放能力,以江苏省南京市鼓楼区凤凰西街污水收集单元为研究对象,利用有机物分子结构和微生物群落结构推定系统发生的厌氧反应,并通过不同种类有机物浓度变化和反应方程式系数核算碳排放。结果表明,不同排水功能区污水管道、化粪池和污水泵站有机物种类和微生物群落结构存在显著差异,导致系统碳排放能力存在显著差异。核算发现化粪池碳排放量最大,其次是污水管道,污水泵站最小,平均CO2排放量分别为169.0,11.6,5.1 mg/m3,平均CH4排放量分别为18.9,7.5,2.0 mg/m3。该研究成果可为污水收集处理行业控制温室气体排放、分析碳减排能力、设置碳强度削减目标、分解落实考核指标提供更为科学的技术手段参考。
2024, 42(11): 72-80.
doi: 10.13205/j.hjgc.202411008
摘要:
在当前全球气候变化的大背景下,城镇生活污水处理厂作为城镇供排水系统的组成部分,是重要的温室气体排放源之一。基于排放因子法,对中国东南沿海某省会城市4座不同工艺的生活污水处理厂进行了碳排放核算,分析了不同工艺之间的碳排放特征和强度的差异。研究对象包括采用卡鲁塞尔氧化沟(OD)、厌氧-缺氧-好氧(A2/O)、厌氧-缺氧-好氧与膜生物反应器结合(A2/O+MBR)以及循环式活性污泥法(CASS)工艺的污水处理厂。结果表明,4座污水处理厂的碳排放总量和结构存在显著差异。A2/O+MBR工艺因其高能耗和药剂使用导致碳排放强度最高,平均为0.403 kg CO2-eq/m3;CASS工艺由于其周期性运行模式,N2O排放占比显著,但其电力和药剂消耗有明显优势。OD和A2/O工艺运行稳定,碳排放强度波动较小。研究发现,处理水量和进水TN浓度是影响碳排放强度的关键因素,其中,A2/O+MBR工艺表现出显著的规模效应。基于上述分析,提出了南方地区污水处理厂的碳削减对策,包括低碳规划、工艺选择、运行优化和因子本地化等方面。通过这些策略,可以有效减少污水处理过程中的碳排放,推动污水处理向低碳高效方向发展。
在当前全球气候变化的大背景下,城镇生活污水处理厂作为城镇供排水系统的组成部分,是重要的温室气体排放源之一。基于排放因子法,对中国东南沿海某省会城市4座不同工艺的生活污水处理厂进行了碳排放核算,分析了不同工艺之间的碳排放特征和强度的差异。研究对象包括采用卡鲁塞尔氧化沟(OD)、厌氧-缺氧-好氧(A2/O)、厌氧-缺氧-好氧与膜生物反应器结合(A2/O+MBR)以及循环式活性污泥法(CASS)工艺的污水处理厂。结果表明,4座污水处理厂的碳排放总量和结构存在显著差异。A2/O+MBR工艺因其高能耗和药剂使用导致碳排放强度最高,平均为0.403 kg CO2-eq/m3;CASS工艺由于其周期性运行模式,N2O排放占比显著,但其电力和药剂消耗有明显优势。OD和A2/O工艺运行稳定,碳排放强度波动较小。研究发现,处理水量和进水TN浓度是影响碳排放强度的关键因素,其中,A2/O+MBR工艺表现出显著的规模效应。基于上述分析,提出了南方地区污水处理厂的碳削减对策,包括低碳规划、工艺选择、运行优化和因子本地化等方面。通过这些策略,可以有效减少污水处理过程中的碳排放,推动污水处理向低碳高效方向发展。
2024, 42(11): 81-89.
doi: 10.13205/j.hjgc.202411009
摘要:
东方市污水处理厂采用奥贝尔氧化沟工艺,设计能力为25000 m3/d,现有工艺存在设备故障率高、能耗高、药剂投加量大的问题。在《海南省碳达峰实施方案》《海南省减污降碳协同增效实施方案》文件指导下,将现有工艺更新改造为AAO工艺,采用空气悬浮鼓风机替换了转碟曝气机,将表面曝气方式改为底部曝气方式。在未新增生化处理构筑物的前提下,将该厂的污水处理负荷率提高了28%,改造后该厂的处理能力为30250 m3/d,有效节省了污水处理厂扩容的投资;通过更新改造,将该厂的平均能耗下降了24%,改造后的平均能耗为0.292 kW·h/m3,年节约电能为1026836 kW·h,电源消耗方面的降碳量为813356.8 kg CO2,改造后该厂的碳排放强度为0.4634 kg CO2-eq/m3,年碳排放量为0.5117万t CO2-eq,碳排放强度降低了18.5%;更新改造降低了该厂的平均药耗,PAC的平均消耗量为158.30 g/m3,降低了12.4%;乙酸钠的平均消耗量为13.99 g/m3,降低了9.0%。污水处理厂的减污降碳协同增效以智慧控制系统作支撑,可使得污水处理厂运行更节能、更低碳、更高效。
东方市污水处理厂采用奥贝尔氧化沟工艺,设计能力为25000 m3/d,现有工艺存在设备故障率高、能耗高、药剂投加量大的问题。在《海南省碳达峰实施方案》《海南省减污降碳协同增效实施方案》文件指导下,将现有工艺更新改造为AAO工艺,采用空气悬浮鼓风机替换了转碟曝气机,将表面曝气方式改为底部曝气方式。在未新增生化处理构筑物的前提下,将该厂的污水处理负荷率提高了28%,改造后该厂的处理能力为30250 m3/d,有效节省了污水处理厂扩容的投资;通过更新改造,将该厂的平均能耗下降了24%,改造后的平均能耗为0.292 kW·h/m3,年节约电能为1026836 kW·h,电源消耗方面的降碳量为813356.8 kg CO2,改造后该厂的碳排放强度为0.4634 kg CO2-eq/m3,年碳排放量为0.5117万t CO2-eq,碳排放强度降低了18.5%;更新改造降低了该厂的平均药耗,PAC的平均消耗量为158.30 g/m3,降低了12.4%;乙酸钠的平均消耗量为13.99 g/m3,降低了9.0%。污水处理厂的减污降碳协同增效以智慧控制系统作支撑,可使得污水处理厂运行更节能、更低碳、更高效。
2024, 42(11): 90-98.
doi: 10.13205/j.hjgc.202411010
摘要:
在我国积极推进碳中和的背景下,厨余垃圾(FW)与污泥共消化是一项具有潜力的低碳处理模式。然而,针对共消化对污水厂潜在环境影响的相关研究较为匮乏。此外,共消化上清液中氮含量较高,低碳工艺短程硝化厌氧氨氧化(PN/A)可实现低能耗和自养脱氮。因此,利用Biowin软件模拟了FW和污泥共消化,并采用侧流PN/A处理上清液的处理方式,重点探究了FW与污泥共消化的碳中和潜力和可持续性。结果表明:共消化的产甲烷量比FW单独消化高109.5%,系统整体能量回收提高1.3倍,碳中和率可达132.2%。敏感性分析显示,FW与污水厂结合实现碳中和的重要发展方向在于低能耗运行、高效能源资源回收。该研究旨在为构建面向碳中和的协同处理方式提供参考,为FW和污水污泥的可持续处理提供理论依据和实践支撑。
在我国积极推进碳中和的背景下,厨余垃圾(FW)与污泥共消化是一项具有潜力的低碳处理模式。然而,针对共消化对污水厂潜在环境影响的相关研究较为匮乏。此外,共消化上清液中氮含量较高,低碳工艺短程硝化厌氧氨氧化(PN/A)可实现低能耗和自养脱氮。因此,利用Biowin软件模拟了FW和污泥共消化,并采用侧流PN/A处理上清液的处理方式,重点探究了FW与污泥共消化的碳中和潜力和可持续性。结果表明:共消化的产甲烷量比FW单独消化高109.5%,系统整体能量回收提高1.3倍,碳中和率可达132.2%。敏感性分析显示,FW与污水厂结合实现碳中和的重要发展方向在于低能耗运行、高效能源资源回收。该研究旨在为构建面向碳中和的协同处理方式提供参考,为FW和污水污泥的可持续处理提供理论依据和实践支撑。
2024, 42(11): 99-105.
doi: 10.13205/j.hjgc.202411011
摘要:
城市有机固体废弃物处理是我国无废城市建设的重点和难点。针对厨余垃圾(350t/d)、粪渣(50 t/d)、园林绿化垃圾(80 t/d)、污泥(300 t/d)的处理需求,设计了5种可在污水厂有限预留用地上进行水固协同处理的技术方案,所采用的技术包括高温好氧干化/发酵+制备RDF/有机肥、定向发酵提取商品碳源、湿式空气氧化技术,并从能耗、经济性、碳减排和污水厂承载能力4个方面进行了综合评估。研究表明:采用反应器式高温好氧干化/发酵+制备RDF/有机肥技术处理厨余垃圾和粪渣虽然加热电耗较高,但在经济上可行,且具有碳减排效应,如果通过水源热泵回收污水厂中水或尾水的热量,则总电耗可降低25%~30%,运行成本可降低3%~5%,碳排放可降低10%~18%,体现了水固协同方案的节能优势;结合定向发酵制备碳源技术可进一步降低运行成本,增加碳减排效应;在引入绿化垃圾的处理后,运行成本可降至403元/t,碳减排量可增至98.5 t CO2 eq/d,是目前可采用的最优方案。湿式氧化技术方案在运行成本和碳减排效应方面显著优于其他方案,可作为未来的替代技术进行研究。
城市有机固体废弃物处理是我国无废城市建设的重点和难点。针对厨余垃圾(350t/d)、粪渣(50 t/d)、园林绿化垃圾(80 t/d)、污泥(300 t/d)的处理需求,设计了5种可在污水厂有限预留用地上进行水固协同处理的技术方案,所采用的技术包括高温好氧干化/发酵+制备RDF/有机肥、定向发酵提取商品碳源、湿式空气氧化技术,并从能耗、经济性、碳减排和污水厂承载能力4个方面进行了综合评估。研究表明:采用反应器式高温好氧干化/发酵+制备RDF/有机肥技术处理厨余垃圾和粪渣虽然加热电耗较高,但在经济上可行,且具有碳减排效应,如果通过水源热泵回收污水厂中水或尾水的热量,则总电耗可降低25%~30%,运行成本可降低3%~5%,碳排放可降低10%~18%,体现了水固协同方案的节能优势;结合定向发酵制备碳源技术可进一步降低运行成本,增加碳减排效应;在引入绿化垃圾的处理后,运行成本可降至403元/t,碳减排量可增至98.5 t CO2 eq/d,是目前可采用的最优方案。湿式氧化技术方案在运行成本和碳减排效应方面显著优于其他方案,可作为未来的替代技术进行研究。
2024, 42(11): 106-114.
doi: 10.13205/j.hjgc.202411012
摘要:
城市污水处理厂作为人类温室气体的主要来源之一,其碳排放量逐渐受到关注,以贵阳市4座下沉式再生水厂为例,核算其碳排放强度和影响因素。4座再生水厂均为倒置A2/O(厌氧段-缺氧段-好氧段)脱氮除磷处理工艺。将再生水厂运行阶段碳排放分为直接碳排放[主要包括甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)直接排放]和间接碳排放(能耗碳排放及物耗碳排放)。根据混合的碳排放系数,核算出2022年碳排放强度为0.579~0.781 kg CO2/m3,碳排放贡献变化顺序为能耗(62%~69%)>去除TN产N2O(15%~23%)>物耗(12%~16%)>去除COD产CH4(2%~3%)。影响再生水厂碳排放的因素包括处理规模、实际污水处理量、进出水水质、能源消耗类型、运行工况等,因此,管理人员应对污水处理厂实行精细化管理,根据进水水质水量调整污水处理厂大功率耗电设备的使用及药剂的投加,推动污水处理厂节水节能和碳减排协同的低碳管理。
城市污水处理厂作为人类温室气体的主要来源之一,其碳排放量逐渐受到关注,以贵阳市4座下沉式再生水厂为例,核算其碳排放强度和影响因素。4座再生水厂均为倒置A2/O(厌氧段-缺氧段-好氧段)脱氮除磷处理工艺。将再生水厂运行阶段碳排放分为直接碳排放[主要包括甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)直接排放]和间接碳排放(能耗碳排放及物耗碳排放)。根据混合的碳排放系数,核算出2022年碳排放强度为0.579~0.781 kg CO2/m3,碳排放贡献变化顺序为能耗(62%~69%)>去除TN产N2O(15%~23%)>物耗(12%~16%)>去除COD产CH4(2%~3%)。影响再生水厂碳排放的因素包括处理规模、实际污水处理量、进出水水质、能源消耗类型、运行工况等,因此,管理人员应对污水处理厂实行精细化管理,根据进水水质水量调整污水处理厂大功率耗电设备的使用及药剂的投加,推动污水处理厂节水节能和碳减排协同的低碳管理。
2024, 42(11): 115-130.
doi: 10.13205/j.hjgc.202411013
摘要:
在满足年径流总量控制率的目标下,不同LID设施组合的全生命周期碳排放量不相同。为获得小区LID设施的低碳组合布置方案,将LID设施全生命周期的碳排放量和径流总量控制量的比值定义为径流总量控制量碳排放强度,构建了LID设施组合优化布置模型,以甘肃省天水市某居住区为研究对象,对单一LID设施的碳排放强度进行研究,并采用响应面法优化了小区LID设施组合方案。单一LID设施研究表明:绿色屋顶的碳排放强度最小,为-0.85~-3.38 kg CO2/m3,透水铺装的最大,为0.26~0.77 kg CO2/m3。组合方案的优化结果表明:绿色屋顶占屋面面积54.93%、透水铺装占路面面积66.90%、雨水花园占绿地面积36.30%时,小区LID设施碳排放强度最小,为-1.58 kg CO2/m3,年径流总量控制率为91.85%。从低碳建设的角度出发,应优先布置最大面积比例的绿色屋顶,在年径流总量控制量达不到要求时,再优先考虑增加适当面积的雨水花园,透水铺装最后考虑。研究成果为低影响开发设施的低碳布置提供了理论基础和技术支撑。
在满足年径流总量控制率的目标下,不同LID设施组合的全生命周期碳排放量不相同。为获得小区LID设施的低碳组合布置方案,将LID设施全生命周期的碳排放量和径流总量控制量的比值定义为径流总量控制量碳排放强度,构建了LID设施组合优化布置模型,以甘肃省天水市某居住区为研究对象,对单一LID设施的碳排放强度进行研究,并采用响应面法优化了小区LID设施组合方案。单一LID设施研究表明:绿色屋顶的碳排放强度最小,为-0.85~-3.38 kg CO2/m3,透水铺装的最大,为0.26~0.77 kg CO2/m3。组合方案的优化结果表明:绿色屋顶占屋面面积54.93%、透水铺装占路面面积66.90%、雨水花园占绿地面积36.30%时,小区LID设施碳排放强度最小,为-1.58 kg CO2/m3,年径流总量控制率为91.85%。从低碳建设的角度出发,应优先布置最大面积比例的绿色屋顶,在年径流总量控制量达不到要求时,再优先考虑增加适当面积的雨水花园,透水铺装最后考虑。研究成果为低影响开发设施的低碳布置提供了理论基础和技术支撑。
2024, 42(11): 131-139.
doi: 10.13205/j.hjgc.202411014
摘要:
基于上海某典型深度处理给水厂2020—2023年间每月监测和运行管理数据,采用排放因子法对水厂碳排放进行系统的碳核算,揭示了给水厂的碳排放组成和变化趋势。结果表明:从2020到2023年,水厂取供水量逐年上升,碳排放总量逐年增加,年均碳排放总量为14972.84 t CO2-eq,碳排放强度为0.2240 kg CO2-eq/m3。从组成上看,取水泵房、常规处理和药剂使用3个环节是碳排放的主要来源,分别占比29.02%、36.69%和17.40%。从变化上看,电力碳排放强度在全年相对稳定,药剂碳排放强度在全年呈显著的季节性波动,碳排放强度高峰主要出现在第1季度和第3季度。结合气候、水质指标对碳排放强度进行回归分析和相对重要性分析,回归模型对电力和混凝剂碳排放强度的变化差异解释性较好,其中原水量是影响电力碳排放强度的显著因素,混凝剂碳排放强度受原水量和水温的显著影响。给水厂可以结合碳排放关键节点的组成和月度变化特征,制定相应的节能减碳方案。
基于上海某典型深度处理给水厂2020—2023年间每月监测和运行管理数据,采用排放因子法对水厂碳排放进行系统的碳核算,揭示了给水厂的碳排放组成和变化趋势。结果表明:从2020到2023年,水厂取供水量逐年上升,碳排放总量逐年增加,年均碳排放总量为14972.84 t CO2-eq,碳排放强度为0.2240 kg CO2-eq/m3。从组成上看,取水泵房、常规处理和药剂使用3个环节是碳排放的主要来源,分别占比29.02%、36.69%和17.40%。从变化上看,电力碳排放强度在全年相对稳定,药剂碳排放强度在全年呈显著的季节性波动,碳排放强度高峰主要出现在第1季度和第3季度。结合气候、水质指标对碳排放强度进行回归分析和相对重要性分析,回归模型对电力和混凝剂碳排放强度的变化差异解释性较好,其中原水量是影响电力碳排放强度的显著因素,混凝剂碳排放强度受原水量和水温的显著影响。给水厂可以结合碳排放关键节点的组成和月度变化特征,制定相应的节能减碳方案。
2024, 42(11): 140-145.
doi: 10.13205/j.hjgc.202411015
摘要:
随着水资源稀缺和能源环保压力的增加,水泵系统在供水领域的能效优化变得尤为重要,通过优化水泵组合及运行策略,提高供水系统的能源利用效率,降低运营成本,实现绿色、可持续的水资源管理,具有显著的经济和环境效益。提出了一种基于梯度算法的并联水泵曲线参数优化方法,并构建了并联水泵运行效率评估及组合优化调度系统框架。以杭州临平区宏畔水厂供水泵站为例,验证该技术的有效性和可行性,校正后的水泵特性曲线98%时间内的绝对百分比误差在3%以内,优化后的水泵组合效率相比原调度方案提升了4~6个百分点。该研究成果有助于降低供水泵站的能耗、提高供水泵站的运行效率,为供水泵站的优化调度提供了一定的参考和借鉴意义。
随着水资源稀缺和能源环保压力的增加,水泵系统在供水领域的能效优化变得尤为重要,通过优化水泵组合及运行策略,提高供水系统的能源利用效率,降低运营成本,实现绿色、可持续的水资源管理,具有显著的经济和环境效益。提出了一种基于梯度算法的并联水泵曲线参数优化方法,并构建了并联水泵运行效率评估及组合优化调度系统框架。以杭州临平区宏畔水厂供水泵站为例,验证该技术的有效性和可行性,校正后的水泵特性曲线98%时间内的绝对百分比误差在3%以内,优化后的水泵组合效率相比原调度方案提升了4~6个百分点。该研究成果有助于降低供水泵站的能耗、提高供水泵站的运行效率,为供水泵站的优化调度提供了一定的参考和借鉴意义。
2024, 42(11): 146-152.
doi: 10.13205/j.hjgc.202411016
摘要:
在“碳达峰”“碳中和”目标导向下,市政供排水系统作为城乡建设领域的重要组成部分,也亟需绿色低碳转型。梳理了国家及行业主管部门对市政供排水系统提出的新要求,分析了城乡建设领域碳排放标准编制情况,明确了市政供排水系统碳排放核算边界及核算范围。通过分析碳排放领域现行的3项团体标准,发现当前存在标准仅包括污水及污泥处理阶段、碳排放因子取值不同等问题,基于此,建议在国家或者行业层面编制市政供排水系统碳排放标准,覆盖规划建设、运行维护、拆除3个阶段,包括给水系统、污水系统、再生水系统及雨水系统4个系统。在碳排放计量核算基础上,提出节水优先、加强城市供水管网漏损控制、研究化粪池对污水系统碳排放量的影响、提高污水管网的收集率、发展低能耗的脱氮技术等碳减排路径,并针对每一个碳减排路径提出相关标准修制订建议,可为我国市政供排水行业绿色低碳发展提供参考。
在“碳达峰”“碳中和”目标导向下,市政供排水系统作为城乡建设领域的重要组成部分,也亟需绿色低碳转型。梳理了国家及行业主管部门对市政供排水系统提出的新要求,分析了城乡建设领域碳排放标准编制情况,明确了市政供排水系统碳排放核算边界及核算范围。通过分析碳排放领域现行的3项团体标准,发现当前存在标准仅包括污水及污泥处理阶段、碳排放因子取值不同等问题,基于此,建议在国家或者行业层面编制市政供排水系统碳排放标准,覆盖规划建设、运行维护、拆除3个阶段,包括给水系统、污水系统、再生水系统及雨水系统4个系统。在碳排放计量核算基础上,提出节水优先、加强城市供水管网漏损控制、研究化粪池对污水系统碳排放量的影响、提高污水管网的收集率、发展低能耗的脱氮技术等碳减排路径,并针对每一个碳减排路径提出相关标准修制订建议,可为我国市政供排水行业绿色低碳发展提供参考。
2024, 42(11): 153-161.
doi: 10.13205/j.hjgc.202411017
摘要:
探索高新产业园区的绿色发展模式对于引领全国高新技术产业的转型至关重要,污水低碳近零排放是在碳达峰碳中和新形势下,推动高新产业园区能源结构转型的有效措施。然而,现阶段高新产业园区污水低碳近零排放的研究多关注局部单元的减排和改进,忽略了园区尺度上水系统中各单元的水循环利用和碳排放过程的协同,缺少园区整体低碳近零排放的实践。因此,研究以江苏省某高新产业园区整体为研究对象,在系统解析园区典型产业的水系统用水、排水特征和碳排放现状的基础上,开展了面向低碳约束的高新产业园区水网络优化研究,进一步提出了根据产业发展现状和水资源禀赋,灵活组合应用分质利用-源头减碳、资源回收-强化减碳、节能减排-能源再生、深度净化-生态回用、再生利用-综合控碳的"五级处理-五级减碳"园区污水低碳近零排放的新模式,为高新产业园区绿色可持续发展提供了行之有效的实践路径。
探索高新产业园区的绿色发展模式对于引领全国高新技术产业的转型至关重要,污水低碳近零排放是在碳达峰碳中和新形势下,推动高新产业园区能源结构转型的有效措施。然而,现阶段高新产业园区污水低碳近零排放的研究多关注局部单元的减排和改进,忽略了园区尺度上水系统中各单元的水循环利用和碳排放过程的协同,缺少园区整体低碳近零排放的实践。因此,研究以江苏省某高新产业园区整体为研究对象,在系统解析园区典型产业的水系统用水、排水特征和碳排放现状的基础上,开展了面向低碳约束的高新产业园区水网络优化研究,进一步提出了根据产业发展现状和水资源禀赋,灵活组合应用分质利用-源头减碳、资源回收-强化减碳、节能减排-能源再生、深度净化-生态回用、再生利用-综合控碳的"五级处理-五级减碳"园区污水低碳近零排放的新模式,为高新产业园区绿色可持续发展提供了行之有效的实践路径。
