鄭思偉，唐偉，徐海嵐，谷雨，閆蘭玲

（杭州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，浙江杭州310014）

BOD/COD選取對(duì)污水處理廠甲烷排放量估算的影響
——以杭州市為例

鄭思偉，唐偉，徐海嵐，谷雨，閆蘭玲

（杭州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，浙江杭州310014）

簡(jiǎn)述了采用不同BOD/COD模式估算污水處理廠污水處理中甲烷的排放量，對(duì)于污水處理廠甲烷排放的研究以及總的溫室氣體排放研究、全球氣候變化的研究具有重要的意義。運(yùn)用IPCC估算模式，分別采用BOD/COD的指南推薦值和實(shí)測(cè)值進(jìn)行了2011—2014年杭州市污水處理廠污水處理中甲烷排放量的估算，分析了排放狀況，對(duì)比了排放結(jié)果，為污水處理廠甲烷排放量估算中排放因子的采用提供了參考依據(jù)。

污水處理；溫室氣體；甲烷；BOD/COD

1 溫室氣體排放估算的意義

《中國(guó)氣候變化國(guó)家信息通報(bào)》顯示，2005年中國(guó)溫室氣體凈排放量為7.046×109t二氧化碳當(dāng)量，比1994年增長(zhǎng)了164.29%［1-2］。其中，廢棄物處理溫室氣體排放量（固廢處理和污水處理）為1.62×108t二氧化碳當(dāng)量，約占溫室氣體總排放量的5.3%［1-2］。IPCC（聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)Intergovernmental Panel on Climate Change）資料顯示，全球城市廢棄物處理（固體廢棄物處理和廢水處理）溫室氣體排放只對(duì)溫室氣體總排放做出了很小的貢獻(xiàn)（<5%），但是其中污水處理中的甲烷是第2排放源［3］。

雖然污水處理溫室氣體排放比重不高，但污水處理中甲烷的控制與回收利用不僅有助于降低溫室氣體排放，還可用于供電供熱、能源消耗使用，具有較好的環(huán)境和社會(huì)效益。其次，我國(guó)廢棄物處理起步晚、起點(diǎn)低，溫室氣體減排項(xiàng)目缺乏。由于經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等因素的制約，廢水處理廠的CH4收集利用項(xiàng)目也有限。廢水若經(jīng)無氧處理會(huì)造成甲烷排放。甲烷產(chǎn)生量主要取決于廢水中的可降解有機(jī)材料量、溫度以及處理系統(tǒng)的類型。用于測(cè)量廢水中有機(jī)成分的常見參數(shù)有生化需氧量和化學(xué)需養(yǎng)量。因此，通過BOD/COD比值研究城市污水處理廠甲烷的排放情況，對(duì)溫室氣體排放情況的研究以及污水廠甲烷回用和排放控制起到重要的支撐作用。

2 杭州市污水處理廠污水處理甲烷排放現(xiàn)狀

《杭州市環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》顯示，截至2014年杭州市共有污水處理廠42座，其中處理能力5 000 t/d以上污水廠26座，污水總處理能力2.97×106t/d，2014年污水處理量為9.43×108t，主要集中在主城區(qū)、蕭山區(qū)和富陽(yáng)區(qū)，3個(gè)地區(qū)污水處理量占了總污水處理量的83.11%。其中，主城區(qū)污水廠以處理生活污水為主，生活污水處理量比例達(dá)80%。富陽(yáng)區(qū)造紙工業(yè)園區(qū)內(nèi)有4座集中式污水處理廠以處理造紙工業(yè)廢水為主，處理水量較大，因此全區(qū)的工業(yè)廢水處理量比例達(dá)83%以上。其余區(qū)、縣、市污水廠除蕭山區(qū)和余杭區(qū)工業(yè)廢水處理量略高外均以處理生活污水為主。2010—2014年，杭州市污水處理量除2013年有小幅下降外均呈平穩(wěn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，2014年比2010年增長(zhǎng)12.39%。

2.1 計(jì)算方法

筆者采用《2006年IPCC國(guó)家溫室氣候清單指南》［4］（以下簡(jiǎn)稱《IPCC指南》）和《浙江省市縣溫室氣體清單編制指南》（以下簡(jiǎn)稱《市縣指南》）推薦的估算生活污水處理甲烷排放量方法，對(duì)2011—2014年杭州市污水廠污水處理甲烷排放量進(jìn)行估算。

式中：ECH4為清單年份的生活污水處理甲烷排放總量（104t/a）；TOW為清單年份的生活污水中有機(jī)物總量（kg/a）；EF為排放因子（kg/kg）；R為清單年份的甲烷回收量（kg/a）。

其中排放因子（EF）的估算公式為：

式中：Bo為甲烷最大產(chǎn)生能力；MCF為甲烷修正因子。

2.2 活動(dòng)水平和排放因子的選擇

污水處理甲烷排放時(shí)的主要活動(dòng)水平數(shù)據(jù)是污水中有機(jī)物的總量（TOW），主要以生化需氧量（BOD）作為重要的指標(biāo)，包括污水處理廠處理系統(tǒng)中去除的BOD和排入到海洋、河流或湖泊等自然環(huán)境中的BOD 2部分。在計(jì)算中，采用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)COD去除量和COD排放量以及BOD/COD比值計(jì)算得出BOD去除量和BOD排放量。

筆者首先采用《杭州市環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》中各區(qū)縣市污水廠COD去除量和COD排放量作為活動(dòng)水平數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，其中全市COD去除量和COD排放量具體見表1。

表1 2011—2014年杭州市污水廠COD去除量和COD排放量t

采用《市縣指南》和《IPCC指南》中生活污水處理甲烷排放量計(jì)算的排放因子推薦值進(jìn)行全市甲烷排放量計(jì)算。具體見表2。

表2 排放因子選取

2.3 排放現(xiàn)狀

根據(jù)公式（1）和（2）估算得出杭州市2011—2014年污水廠污水處理甲烷排放量，見表3。

表3 2011—2014年杭州市污水廠污水處理甲烷排放現(xiàn)狀

結(jié)果顯示，杭州市污水處理量逐年增長(zhǎng)，污水處理甲烷排放量?jī)H在2013年呈現(xiàn)小幅下降趨勢(shì)，隨污水處理量的增長(zhǎng)呈現(xiàn)總體增長(zhǎng)趨勢(shì)，2014年排放量比2010年增長(zhǎng)8.44%。其中，污水處理廠甲烷排放量的主要排放源是處理系統(tǒng)的甲烷排放量，占總排放量的95%左右。

3 采用不同BOD/COD模式下的甲烷排放量比較

筆者同時(shí)采用杭州市日處理能力5 000 t以上污水廠進(jìn)水和出水BOC/COD實(shí)測(cè)值計(jì)算得出各區(qū)縣市BOD/COD平均值（地方特征值），具體見表4和表5。

表4 2011—2014年各區(qū)縣市污水廠進(jìn)水BOD/COD均值

表5 2011—2014年各區(qū)縣市污水廠出水BOD/COD均值

按區(qū)域分別進(jìn)行甲烷排放量計(jì)算，得出全市污水廠污水處理甲烷排放總量（見表6），并與2.3中推薦值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。

表6 2011—2014年杭州市污水廠污水處理甲烷排放量

結(jié)果顯示，2014年采用杭州市污水廠BOD/COD實(shí)測(cè)值計(jì)算的甲烷排放量較2011年增長(zhǎng)10.1%。與采用《縣市指南》推薦值計(jì)算的結(jié)果相比，排放量偏低，約為推薦值計(jì)算的75%左右，兩者年度排放量呈現(xiàn)相同變化趨勢(shì)，均在2013年后呈現(xiàn)小幅下降趨勢(shì)。同時(shí)，采用BOD/COD實(shí)測(cè)值計(jì)算得污水處理廠甲烷主要排放源也為污水系統(tǒng)處理中的甲烷排放，但系統(tǒng)處理甲烷排放量占總排放量比例比采用《縣市指南》推薦值計(jì)算結(jié)果略高，為97%左右。

［1］中國(guó)發(fā)展和改革委員會(huì).中國(guó)氣候變化初始國(guó)家信息通報(bào)［M］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2004.

［2］中國(guó)發(fā)展和改革委員會(huì).中國(guó)氣候變化第二次國(guó)家信息通報(bào)［Z/OL］.2013-07-17.http://qhs.ndrc.gov.cn/zcfg/201404/t201404 15_606980.html.

［3］IPCC.政府間氣候變化專門委員會(huì)第四次評(píng)估報(bào)告［R/OL］. 2013-07-13.http://www.ipcc.ch/publications_and_data/publications_and_data_reports.shtml.

［4］IPCC.2006 IPCC國(guó)家溫室氣體清單指南［M］.日本：全球環(huán)境戰(zhàn)略研究所，2006.

Effect of BOD/COD Selection on Methane Emission Estimation from Wastewater Treatment Plant:A Case Study in Hangzhou

Zheng Siwei，Tang Wei，Xu Hailan，Gu Yu，Yan Lanling
（Hangzhou Academy of Environmental Science，HangzhouZhejiang310014）

Using different BOD/COD models to do methane emission calculation in wastewater treatment plant is significant to the research on methane emission in wastewater treatment plant，the estimation of total greenhouse gas emissions and the future climate change.Based on the IPCC estimation model，we used the recommended values and measured values of BOD/COD to estimate the methane emission from wastewater treatment of Hangzhou Sewage Treatment Plant in 2011—2014，analyzed the emission status，compared the emission result，and provided a reference for the selection of emission factors in the estimation ofmethane emission from wastewater treatment plants.

wastewater treatment；greenhouse gas；methane；BOD/COD

X703

B

1005-8206（2017）03-0066-03

鄭思偉（1985—），工程師。主要從事低碳城市建設(shè)、溫室氣體排放及控制、主要污染物減排控制等相關(guān)研究。

2016-10-26