導語

在近日召開的未來新水務（深圳）高峰論壇中，城鎮污水系統“雙碳”是與會嘉賓最熱議的話題。隨著城鎮化進程不斷推進，我國“雙碳”戰略面臨持續挑戰和不確定性。在城鎮污水系統需要制定自身減碳、乃至碳中和路線圖之前，有必要對系統整體進行梳理分析。

本公號基于嘉賓研討內容，區分集水輸水、水處理前端預處理（物化）、水處理工藝優化管理（生化），探討城鎮污水系統各子系統碳放排及其對策。此為第一篇——城鎮污水系統碳減排重點，并不局限于行業所熟悉的污水處理廠。從全流程角度看，污水在進入處理廠之前，已經排放了一大半溫室氣體。

化糞池中的甲烷

長期以來，化糞池產生的溫室氣體排放，如同“房間里的大象”難以看得見。在水務行業躍躍欲試謀劃“零碳路線圖”時，化糞池通常并不在重點關注之列；生態環境部等11部門印發的《甲烷排放控制行動方案》雖然涉及了污水處理廠，但并未包含對化糞池甲烷/CH4排放控制的行動內容。

實際上，化糞池所排放的溫室氣體城鎮污水系統中的大頭。在未來新水務發布的《城鎮污水碳中和路線圖》中，課題研究組采用了三種核算取平均值的方法（法1：參考《中國沼氣行業雙碳貢獻》物料平衡法；法2a：采用排放當量121CO2-eq/(ca·a)；法2b：采用排放當量85 kgCO2-eq/(ca·a)），計算了化糞池碳排放量。以2017年為例，在城鎮污水系統中所排放的128 Mt CO2-eq/a 碳排放量中，化糞池CH4排放量竟占到58.4%，是污水系統最大的碳排放源。

從產生的溫室氣體成分來看，化糞池產生的主要是CH4，其在整個污水系統CH4排放中占比81.5%。

化糞池是城鎮污水集中處理設施誕生前的簡易污水處理設施，一直被沿用至今天。通過簡易沉淀，化糞池可截留50-60%污水中懸浮物（SS）；沉淀后的有機物厭氧發酵而產生CH4。“當然，作為農村簡易污水處理裝置，化糞池似乎還有它的存在必要，以至于到2020年，我國僅農村化糞池數量便多達2億個。”未來新水務專家組專家、北京建筑大學二級教授郝曉地表示：“但在污水處理設施已完善的城鎮中，化糞池已經不再被需要，甚至是個累贅！”

在污水處理設施覆蓋面漸廣的背景下，關于“取消化糞池”的呼聲常有，且爭議不斷。從溫室氣體減排角度來看，化糞池取消會帶來水務系統將近60%的碳減排；另一方面，也有人擔心化糞池取消后，對于排水管網及污水處理設施的沖擊。

2021年發布的《室外排水設計標準》（GB 50014—2021）規定，“城鎮已建有污水收集和集中處理設施時，分流制排水系統不應設置化糞池”；此外國內部分省市相關規范或指導意見也對取消化糞池作了明確要求。但由于種種原因，化糞池改造尚未大面積展開。

未來新水務專家組專家、中國人民大學環境學院教授王洪臣在接受媒體采訪時表示，應該逐步拆除化糞池，減少污水處理領域CH4排放。“有人認為拆除化糞池容易造成排水管道堵塞，這是個偽命題。導致我國化糞池堵塞的原因是多方面的。首先，我國很多地方一年才清理一次化糞池，頻率較低，導致沉積物較多；其次，我國通常是一棟樓一個化糞池，人口密度大，導致污水中的渣子比較多等。目前，我國排水管網自動化清理水平在逐步提高，也有助于解決排水管道堵塞問題。”

從“水務碳減排”的角度，郝曉地給出的結論是：“化糞池的溫室氣體排放量被嚴重低估和忽略，政府部門應將取消化糞池納入國家CH4排放控制行動計劃以及國家減排重點任務。在城市集中式污水處理廠普遍建設的情況下，不僅新規劃城區不應再設計化糞池，即使是對已存在化糞池的老城，也應考慮取消化糞池，將其廢棄或改作它用。”他認為，目前造成取消化糞池難以實施的主要原因是由于設計規范的內容嚴重滯后于城市發展速度和規模。有關方面應對此問題展開全面地論證，在規范中修正化糞池設置的有關規定。

管網中的甲烷

排水管網絕大部分都是重力流管道，受管道設計坡度、充滿度、管道材料等影響，在流量較小時，管道內流速較為緩慢，導致沉積物集聚在管底，生長大量厭氧微生物，導致CH4產生和逸散。

隨污水收集率、處理率提高，排水系統規模也在迅速擴張，并悄無聲息地向大氣排放有害氣體和溫室氣體。而這一部分排放長期被忽略：在IPCC 2006年的報告中，管網中產生的CH4可以忽略不計；而在2019年的報告中，注意到了這一問題，但目前尚未形成會計準則。

當前，污水管網碳排放尚屬無組織排放，但其總量在水務系統中的占比不菲。在《城鎮污水碳中和路線圖》中，通過分析2017年污水系統碳排放量，可發現污水管網產生碳排放約占比13.2%，占比僅次于化糞池（58.40%）和污水處理廠（18.8%）。

碳排放核算結果—污水系統（化糞池、管網、處理廠與污泥處置）

在澳大利亞技術科學與工程院院士、香港城市大學講座教授袁志國團隊基于澳洲水務系統的檢測調查中，認為管網CH4對于碳足跡貢獻度約為3-40%。這一數據根據管網的情況而變化，波動幅度較大。清華大學深圳國際研究生院副院長、環境學院教授左劍惡提到的數據是：“美國俄亥俄州某研究表明，管道碳排放占到污水處理系統直接排放總量的1/3。”

與化糞池類似，污水管網碳排放量實際監測數據較為缺乏，且存在一定的監測難度。在《城鎮污水碳中和路線圖》中，采用文獻調研方式并取平均值；在袁志國團隊的研究中，采用壓力管并在尾端檢測了溶解CH4的濃度。袁志國解釋：“由于CH4在重力管中溶解度很低，只要有水和空氣的界面，CH4就會從水相轉移到氣相。因此，想要計量CH4在管網的產量，靠測是很難的，需要依賴建模。”

這部分CH4的影響因素眾多，包括溫度與pH、溶解氧、有機質、水力條件等。其中，水力條件是可控條件。因此，對于管網CH4減排，在《城鎮污水碳中和路線圖》中給出的應對方案是“優化管網水力條件，優化減少沉積物的產生”。郝曉地提到：“住房和城鄉建設部宣布了‘將每年改造10萬公里以上地下管線’計劃，因而管網通過水力優化減少碳排，具備現實基礎。”

聲明：本文轉自碳達峰碳中和碳足跡，本文版權歸原作者所有，不代表本網站觀點，僅供學習交流之用，不做商業用途。如文中的內容、圖片、音頻、視頻等存在第三方的在先知識產權，請及時聯系我們刪除。