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浅谈污泥焚烧与碳减排关系

碳排放是指建设项目在生产运行阶段煤炭、石油、天然气等化石燃料(包括自产和外购)燃烧活动和工业生产过程等活动产生的二氧化碳排放,以及因使用外购的电力和热力等所导致的二氧化碳排放。碳排放评价因子为二氧化碳(CO2),也可纳入甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)和六氟化硫(SF6)等其他种类温室气体。

2020年9月22日,习近平总书记在第75届联合国大会宣布中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。自从双碳”目标确定后,每一个行业都密切关注,也激发了各行各业的升级改造和产业转型,虽然污水处理厂本身是属于污染治理行业,但是并不能置身事外。据相关报告研究表明,2022年中国碳排放量约为110亿吨,我国碳排放量占全球总量的25%以上,其中污水处理行业碳排放量占总排放量的1%~2%,而污泥处理又是影响污水处理行业碳排放的重要环节。

从碳排放角度看,高效低碳的污泥处置方式将是大势所趋,目前国内主推技术是污泥焚烧技术,但不少业内外人士认为污泥焚烧是高能耗高碳排放高成本的工艺,与双碳目标冲突,这一观点是有失偏颇的。不可否认污泥焚烧一定会直接产生碳排放,但污泥本身热能的得以利用,灰渣的回收、建材化再利用等碳补偿和碳减排也不容小觑。

从全过程处置的角度上看,污泥焚烧无疑在干化焚烧环节使用电能、热力是产碳环节,但焚烧后的污泥渣料得以资源化利用又是实现碳减排的过程。这点是深度脱水后填埋等无法比拟的,先抛开现在填埋已经不是主流技术路线,各地方出台的政策都要求压减填埋比例这点,填埋后产生大量甲烷和二氧化碳,占比达到填埋气总量80%以上,甲烷也是温室效应评价因子,其温室效应是二氧化碳的21倍,即排放1吨的甲烷折算成二氧化碳当量至少是21吨以上。若相同质量和含水率的污泥同时采用深度脱水+填埋和干化焚烧两种技术,深度脱水+填埋产气折算成碳排放加和后总量不小于污泥干化和焚烧环节的碳排放量的5倍以上。同时填埋还占用大量的土地资源,会在一定程度上减少地球上植被盖度、生物量、生产力,反而是减少了植被的固碳能力,从正反两方面对比深度脱水+填埋的碳排放体量都比焚烧技术远远大的多。

最后再从污泥焚烧后建材利用的碳减排角度看,根据李淑珍的论文《水泥行业碳达峰形势分析和建议》,目前我国每生产1吨水泥熟料产生CO2860kg。现依据此单位熟料碳排放量平均值半定量分析污泥渣料制作水泥熟料的碳减排量。假设将含水率80%的污泥处置至含水率10%后用于水泥熟料生产,每吨可产生污泥渣料200kg。根据水泥熟料制造行业工程数据,常规的水泥熟料由石灰石、粘土、铁矿粉等组成,粘土添加比例为15%-20%,本次取值15%,原料与产量比例为2:1,则每吨含水率80%的污泥处理后替代粘土可生产水泥熟料666.7kg,但由于生产水泥熟料过程中也需添加其他的原辅料,也会产生碳排放,不能将每生产1吨水泥熟料的碳排放全部归于污泥渣料替代原料所形成的碳减排,按添加比例15%计,最终得出每吨含水率80%的污泥处理至含水率10%后,用于水泥熟料生产可减少86kg二氧化碳的排放,同时这也在一定意义相当于碳捕集与封存。

综上所述,在全球气候变化的背景下,双碳目标代表着我们将进入全面构建绿色低碳转型的时代,也成为我们共同的责任和使命。如何节能减污降耗,如何做到固废节能的低碳化处置是身处行业的你我都需深入思考和实践的。