導(dao)語

在近日召開(kai)的未來新水務(wu)（深(shen)圳）高峰論壇中(zhong)，城(cheng)鎮污水系統“雙碳”是與(yu)會(hui)嘉賓最熱議的話題。隨著城(cheng)鎮化進程不斷推(tui)進，我國(guo)“雙碳”戰(zhan)略面臨持續(xu)挑戰(zhan)和(he)不確定(ding)性。在城(cheng)鎮污水系統需要(yao)制(zhi)定(ding)自身減碳、乃(nai)至碳中(zhong)和(he)路線(xian)圖(tu)之前，有必要(yao)對(dui)系統整體進行(xing)梳理分析。

本公號基于(yu)嘉賓研討內容，區分集水(shui)輸水(shui)、水(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)前端(duan)預處(chu)(chu)(chu)理(li)（物化(hua)）、水(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)工藝優化(hua)管理(li)（生化(hua)），探討城鎮污(wu)水(shui)系(xi)(xi)統各(ge)子系(xi)(xi)統碳(tan)放排及(ji)其對策(ce)。此為(wei)第一(yi)篇——城鎮污(wu)水(shui)系(xi)(xi)統碳(tan)減(jian)排重(zhong)點，并(bing)不(bu)局限(xian)于(yu)行(xing)業(ye)所熟悉的(de)污(wu)水(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)廠。從全流程角度看(kan)，污(wu)水(shui)在進入處(chu)(chu)(chu)理(li)廠之前，已(yi)經(jing)排放了(le)一(yi)大半溫室氣體。

化糞池中的甲(jia)烷

長(chang)期以來，化糞池(chi)(chi)產生的(de)溫室氣(qi)體排(pai)放，如同“房(fang)間里(li)的(de)大象(xiang)”難以看得見(jian)。在水(shui)務行(xing)業(ye)躍躍欲試謀劃(hua)“零碳路線圖”時，化糞池(chi)(chi)通(tong)常并(bing)不在重點關注(zhu)之(zhi)列；生態環境部等11部門印發的(de)《甲(jia)烷排(pai)放控制(zhi)(zhi)行(xing)動方案》雖然涉及(ji)了污(wu)水(shui)處(chu)理廠(chang)，但(dan)并(bing)未包含對化糞池(chi)(chi)甲(jia)烷/CH4排(pai)放控制(zhi)(zhi)的(de)行(xing)動內(nei)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(chan)生的(de)溫室(shi)氣體成分來看，化糞(fen)池產(chan)生的(de)主要是CH4，其在整個污(wu)水系統CH4排(pai)放中(zhong)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(shui)處(chu)(chu)理設施覆蓋(gai)面漸廣的(de)(de)背景(jing)下，關(guan)于“取消化(hua)糞(fen)池(chi)”的(de)(de)呼(hu)聲常有，且爭(zheng)議(yi)不斷。從(cong)溫室(shi)氣體減(jian)(jian)排角(jiao)度來(lai)看，化(hua)糞(fen)池(chi)取消會帶來(lai)水(shui)務系統將近60%的(de)(de)碳減(jian)(jian)排；另一方(fang)面，也有人擔心化(hua)糞(fen)池(chi)取消后(hou)，對于排水(shui)管網及污水(shui)處(chu)(chu)理設施的(de)(de)沖(chong)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(shui)(shui)務專家組專家、中(zhong)國人民(min)大學環(huan)境學院教(jiao)授王洪臣在(zai)接受媒體(ti)采(cai)訪時表示，應該逐步拆除化(hua)糞池(chi)(chi)，減少污(wu)水(shui)(shui)處理領域CH4排(pai)放。“有人認為拆除化(hua)糞池(chi)(chi)容易(yi)造成排(pai)水(shui)(shui)管道堵(du)(du)塞，這(zhe)是(shi)個(ge)偽命題。導(dao)致我(wo)(wo)國化(hua)糞池(chi)(chi)堵(du)(du)塞的(de)原因是(shi)多方(fang)(fang)面(mian)的(de)。首先，我(wo)(wo)國很(hen)多地方(fang)(fang)一(yi)(yi)年才(cai)清理一(yi)(yi)次(ci)(ci)化(hua)糞池(chi)(chi)，頻率較低，導(dao)致沉積(ji)物較多；其次(ci)(ci)，我(wo)(wo)國通常是(shi)一(yi)(yi)棟樓一(yi)(yi)個(ge)化(hua)糞池(chi)(chi)，人口密度大，導(dao)致污(wu)水(shui)(shui)中(zhong)的(de)渣子(zi)比(bi)較多等。目前，我(wo)(wo)國排(pai)水(shui)(shui)管網自動化(hua)清理水(shui)(shui)平在(zai)逐步提高，也有助于解決排(pai)水(shui)(shui)管道堵(du)(du)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(zhong)的甲烷

排水管(guan)網(wang)絕大(da)部分都是重力流管(guan)道，受管(guan)道設計坡度、充(chong)滿度、管(guan)道材料(liao)等影響，在流量(liang)較小時(shi)，管(guan)道內流速較為緩慢，導(dao)致(zhi)沉積物(wu)集聚在管(guan)底，生長(chang)大(da)量(liang)厭(yan)氧微生物(wu)，導(dao)致(zhi)CH4產生和逸散。

隨污水收集率(lv)、處理率(lv)提高，排(pai)水系統規模也在(zai)迅速擴張，并悄(qiao)無聲息地向(xiang)大氣排(pai)放有害(hai)氣體和溫室氣體。而這一部分排(pai)放長期被忽(hu)略：在(zai)IPCC 2006年(nian)的報告中(zhong)，管網(wang)中(zhong)產(chan)生(sheng)的CH4可以忽(hu)略不計；而在(zai)2019年(nian)的報告中(zhong)，注意到了這一問題，但目前(qian)尚未(wei)形成會(hui)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(suan)結果—污水系統（化糞池(chi)、管網(wang)、處(chu)理(li)廠與污泥處(chu)置）

在澳大利(li)亞技術(shu)科學(xue)與(yu)工(gong)程院(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)院(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)士、香港城市大學(xue)講座教(jiao)授袁志國(guo)(guo)團(tuan)隊基于澳洲水務系統的檢(jian)測調(diao)查中，認為管(guan)網CH4對(dui)于碳(tan)足跡貢(gong)獻度約(yue)為3-40%。這一(yi)數據(ju)根(gen)據(ju)管(guan)網的情(qing)況而變(bian)化(hua)，波動幅度較大。清華大學(xue)深圳國(guo)(guo)際研究生院(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)副院(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)長(chang)、環境學(xue)院(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)教(jiao)授左劍惡提到的數據(ju)是(shi)：“美國(guo)(guo)俄(e)亥(hai)俄(e)州某(mou)研究表明，管(guan)道碳(tan)排放(fang)占到污水處理系統直(zhi)接排放(fang)總量(liang)的1/3。”

與化糞池類似(si)，污(wu)水(shui)管(guan)(guan)網(wang)碳排放量實(shi)際監測(ce)數據較為缺乏(fa)，且存(cun)在一定的(de)(de)(de)監測(ce)難(nan)度(du)(du)。在《城鎮(zhen)污(wu)水(shui)碳中(zhong)和路線圖(tu)》中(zhong)，采用文獻調研方式并取平均值(zhi)；在袁志國團(tuan)隊的(de)(de)(de)研究中(zhong)，采用壓(ya)力(li)管(guan)(guan)并在尾端檢測(ce)了溶解(jie)CH4的(de)(de)(de)濃度(du)(du)。袁志國解(jie)釋：“由于CH4在重力(li)管(guan)(guan)中(zhong)溶解(jie)度(du)(du)很低，只要(yao)有水(shui)和空(kong)氣(qi)的(de)(de)(de)界面，CH4就會從水(shui)相轉移到氣(qi)相。因(yin)此，想要(yao)計(ji)量CH4在管(guan)(guan)網(wang)的(de)(de)(de)產量，靠測(ce)是很難(nan)的(de)(de)(de)，需要(yao)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。”

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