BOD/COD選取對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

（杭州市環境保護科學研究院，浙江杭州310014）

BOD/COD選取對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

（杭州市環境保護科學研究院，浙江杭州310014）

簡述了采用不同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。運用IPCC估算模式，分別采用BOD/COD的指南推薦值和實測值進行了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，對比了排放結果，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。

污水處理；溫室氣體；甲烷；BOD/COD

1 溫室氣體排放估算的意義

《中國氣候變化國家信息通報》顯示，2005年中國溫室氣體凈排放量為7.046×109t二氧化碳當量，比1994年增長了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二氧化碳當量，約占溫室氣體總排放量的5.3%［1-2］。IPCC（聯合國政府間氣候變化專門委員會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）溫室氣體排放只對溫室氣體總排放做出了很小的貢獻（<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，具有較好的環境和社會效益。其次，我國廢棄物處理起步晚、起點低，溫室氣體減排項目缺乏。由于經濟、技術等因素的制約，廢水處理廠的CH4收集利用項目也有限。廢水若經無氧處理會造成甲烷排放。甲烷產生量主要取決于廢水中的可降解有機材料量、溫度以及處理系統的類型。用于測量廢水中有機成分的常見參數有生化需氧量和化學需養量。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狀

《杭州市環境統計年鑒》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、蕭山區和富陽區，3個地區污水處理量占了總污水處理量的83.11%。其中，主城區污水廠以處理生活污水為主，生活污水處理量比例達80%。富陽區造紙工業園區內有4座集中式污水處理廠以處理造紙工業廢水為主，處理水量較大，因此全區的工業廢水處理量比例達83%以上。其余區、縣、市污水廠除蕭山區和余杭區工業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增長趨勢，2014年比2010年增長12.39%。

2.1 計算方法

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

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為甲烷最大產生能力；MCF為甲烷修正因子。

2.2 活動水平和排放因子的選擇

污水處理甲烷排放時的主要活動水平數據是污水中有機物的總量（TOW），主要以生化需氧量（BOD）作為重要的指標，包括污水處理廠處理系統中去除的BOD和排入到海洋、河流或湖泊等自然環境中的BOD 2部分。在計算中，采用統計數據COD去除量和COD排放量以及BOD/COD比值計算得出BOD去除量和BOD排放量。

筆者首先采用《杭州市環境統計年鑒》中各區縣市污水廠COD去除量和COD排放量作為活動水平數據進行計算，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算的排放因子推薦值進行全市甲烷排放量計算。具體見表2。

表2 排放因子選取

2.3 排放現狀

根據公式（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狀

結果顯示，杭州市污水處理量逐年增長，污水處理甲烷排放量僅在2013年呈現小幅下降趨勢，隨污水處理量的增長呈現總體增長趨勢，2014年排放量比2010年增長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

筆者同時采用杭州市日處理能力5 000 t以上污水廠進水和出水BOC/COD實測值計算得出各區縣市BOD/COD平均值（地方特征值），具體見表4和表5。

表4 2011—2014年各區縣市污水廠進水BOD/COD均值

表5 2011—2014年各區縣市污水廠出水BOD/COD均值

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

表6 2011—2014年杭州市污水廠污水處理甲烷排放量

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

［1］中國發展和改革委員會.中國氣候變化初始國家信息通報［M］.北京：中國計劃出版社，2004.

［2］中國發展和改革委員會.中國氣候變化第二次國家信息通報［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第四次評估報告［R/OL］. 2013-07-13.http://www.ipcc.ch/publications_and_data/publications_and_data_reports.shtml.

［4］IPCC.2006 IPCC國家溫室氣體清單指南［M］.日本：全球環境戰略研究所，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、溫室氣體排放及控制、主要污染物減排控制等相關研究。

2016-10-26