BOD/COD选取对污水处理厂甲烷排放量估算的影响——以杭州市为例

郑思伟，唐伟，徐海岚，谷雨，闫兰玲

（杭州市环境保护科学研究院，浙江杭州310014）

BOD/COD选取对污水处理厂甲烷排放量估算的影响
——以杭州市为例

郑思伟，唐伟，徐海岚，谷雨，闫兰玲

（杭州市环境保护科学研究院，浙江杭州310014）

简述了采用不同BOD/COD模式估算污水处理厂污水处理中甲烷的排放量，对于污水处理厂甲烷排放的研究以及总的温室气体排放研究、全球气候变化的研究具有重要的意义。运用IPCC估算模式，分别采用BOD/COD的指南推荐值和实测值进行了2011—2014年杭州市污水处理厂污水处理中甲烷排放量的估算，分析了排放状况，对比了排放结果，为污水处理厂甲烷排放量估算中排放因子的采用提供了参考依据。

污水处理；温室气体；甲烷；BOD/COD

1 温室气体排放估算的意义

《中国气候变化国家信息通报》显示，2005年中国温室气体净排放量为7.046×109t二氧化碳当量，比1994年增长了164.29%［1-2］。其中，废弃物处理温室气体排放量（固废处理和污水处理）为1.62×108t二氧化碳当量，约占温室气体总排放量的5.3%［1-2］。IPCC（联合国政府间气候变化专门委员会Intergovernmental Panel on Climate Change）资料显示，全球城市废弃物处理（固体废弃物处理和废水处理）温室气体排放只对温室气体总排放做出了很小的贡献（<5%），但是其中污水处理中的甲烷是第2排放源［3］。

虽然污水处理温室气体排放比重不高，但污水处理中甲烷的控制与回收利用不仅有助于降低温室气体排放，还可用于供电供热、能源消耗使用，具有较好的环境和社会效益。其次，我国废弃物处理起步晚、起点低，温室气体减排项目缺乏。由于经济、技术等因素的制约，废水处理厂的CH4收集利用项目也有限。废水若经无氧处理会造成甲烷排放。甲烷产生量主要取决于废水中的可降解有机材料量、温度以及处理系统的类型。用于测量废水中有机成分的常见参数有生化需氧量和化学需养量。因此，通过BOD/COD比值研究城市污水处理厂甲烷的排放情况，对温室气体排放情况的研究以及污水厂甲烷回用和排放控制起到重要的支撑作用。

2 杭州市污水处理厂污水处理甲烷排放现状

《杭州市环境统计年鉴》显示，截至2014年杭州市共有污水处理厂42座，其中处理能力5 000 t/d以上污水厂26座，污水总处理能力2.97×106t/d，2014年污水处理量为9.43×108t，主要集中在主城区、萧山区和富阳区，3个地区污水处理量占了总污水处理量的83.11%。其中，主城区污水厂以处理生活污水为主，生活污水处理量比例达80%。富阳区造纸工业园区内有4座集中式污水处理厂以处理造纸工业废水为主，处理水量较大，因此全区的工业废水处理量比例达83%以上。其余区、县、市污水厂除萧山区和余杭区工业废水处理量略高外均以处理生活污水为主。2010—2014年，杭州市污水处理量除2013年有小幅下降外均呈平稳增长趋势，2014年比2010年增长12.39%。

2.1 计算方法

笔者采用《2006年IPCC国家温室气候清单指南》［4］（以下简称《IPCC指南》）和《浙江省市县温室气体清单编制指南》（以下简称《市县指南》）推荐的估算生活污水处理甲烷排放量方法，对2011—2014年杭州市污水厂污水处理甲烷排放量进行估算。

式中：ECH4为清单年份的生活污水处理甲烷排放总量（104t/a）；TOW为清单年份的生活污水中有机物总量（kg/a）；EF为排放因子（kg/kg）；R为清单年份的甲烷回收量（kg/a）。

其中排放因子（EF）的估算公式为：

式中：Bo为甲烷最大产生能力；MCF为甲烷修正因子。

2.2 活动水平和排放因子的选择

污水处理甲烷排放时的主要活动水平数据是污水中有机物的总量（TOW），主要以生化需氧量（BOD）作为重要的指标，包括污水处理厂处理系统中去除的BOD和排入到海洋、河流或湖泊等自然环境中的BOD 2部分。在计算中，采用统计数据COD去除量和COD排放量以及BOD/COD比值计算得出BOD去除量和BOD排放量。

笔者首先采用《杭州市环境统计年鉴》中各区县市污水厂COD去除量和COD排放量作为活动水平数据进行计算，其中全市COD去除量和COD排放量具体见表1。

表1 2011—2014年杭州市污水厂COD去除量和COD排放量t

采用《市县指南》和《IPCC指南》中生活污水处理甲烷排放量计算的排放因子推荐值进行全市甲烷排放量计算。具体见表2。

表2 排放因子选取

2.3 排放现状

根据公式（1）和（2）估算得出杭州市2011—2014年污水厂污水处理甲烷排放量，见表3。

表3 2011—2014年杭州市污水厂污水处理甲烷排放现状

结果显示，杭州市污水处理量逐年增长，污水处理甲烷排放量仅在2013年呈现小幅下降趋势，随污水处理量的增长呈现总体增长趋势，2014年排放量比2010年增长8.44%。其中，污水处理厂甲烷排放量的主要排放源是处理系统的甲烷排放量，占总排放量的95%左右。

3 采用不同BOD/COD模式下的甲烷排放量比较

笔者同时采用杭州市日处理能力5 000 t以上污水厂进水和出水BOC/COD实测值计算得出各区县市BOD/COD平均值（地方特征值），具体见表4和表5。

表4 2011—2014年各区县市污水厂进水BOD/COD均值

表5 2011—2014年各区县市污水厂出水BOD/COD均值

按区域分别进行甲烷排放量计算，得出全市污水厂污水处理甲烷排放总量（见表6），并与2.3中推荐值计算结果进行比较。

表6 2011—2014年杭州市污水厂污水处理甲烷排放量

结果显示，2014年采用杭州市污水厂BOD/COD实测值计算的甲烷排放量较2011年增长10.1%。与采用《县市指南》推荐值计算的结果相比，排放量偏低，约为推荐值计算的75%左右，两者年度排放量呈现相同变化趋势，均在2013年后呈现小幅下降趋势。同时，采用BOD/COD实测值计算得污水处理厂甲烷主要排放源也为污水系统处理中的甲烷排放，但系统处理甲烷排放量占总排放量比例比采用《县市指南》推荐值计算结果略高，为97%左右。

［1］中国发展和改革委员会.中国气候变化初始国家信息通报［M］.北京：中国计划出版社，2004.

［2］中国发展和改革委员会.中国气候变化第二次国家信息通报［Z/OL］.2013-07-17.http://qhs.ndrc.gov.cn/zcfg/201404/t201404 15_606980.html.

［3］IPCC.政府间气候变化专门委员会第四次评估报告［R/OL］. 2013-07-13.http://www.ipcc.ch/publications_and_data/publications_and_data_reports.shtml.

［4］IPCC.2006 IPCC国家温室气体清单指南［M］.日本：全球环境战略研究所，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

郑思伟（1985—），工程师。主要从事低碳城市建设、温室气体排放及控制、主要污染物减排控制等相关研究。

2016-10-26