發(fā)布時(shí)間：2020-03-27 01:01

【摘要】：如何共同應(yīng)對(duì)全球氣候變化已經(jīng)成為國(guó)際社會(huì)的主要議題和挑戰(zhàn)之一。自下而上和自上而下的研究均表明,未來(lái)幾十年,減緩全球溫室氣體的排放有著相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)潛力,這一潛力能夠抵銷(xiāo)預(yù)估的全球排放的增長(zhǎng)或?qū)⑴欧沤抵廉?dāng)前水平以下。2005年全球污水處理領(lǐng)域直接排放約6.4億噸二氧化碳當(dāng)量的溫室氣體。由于人口基數(shù)大,以及快速城市化地區(qū)和農(nóng)村地區(qū)的污水處理設(shè)施不完善,中國(guó)污水處理領(lǐng)域甲烷溫室氣體排放量居全世界第一,占排放總量的21%。 在城鄉(xiāng)未普及管網(wǎng)的地區(qū),大力發(fā)展低能耗、分散式人工濕地處理污水方法,可以避免集中污水治理模式“大管網(wǎng)高耗能”的弊端。人工濕地在消減環(huán)境污染物的同時(shí),是否也減少污水處理過(guò)程的溫室氣體排放?本文針對(duì)這一主要問(wèn)題展開(kāi)研究。 本文總結(jié)當(dāng)前的研究進(jìn)展,梳理人工濕地溫室氣體排放相關(guān)的機(jī)理研究�；�于污水生化處理和濕地生態(tài)復(fù)合系統(tǒng)特征,構(gòu)建碳質(zhì)量平衡模型和碳排放估算公式。根據(jù)人工濕地設(shè)計(jì)、構(gòu)造和運(yùn)行模式,進(jìn)行邊界條件和參數(shù)的設(shè)定,估算甲烷排放占總碳負(fù)荷比例(潛在排放系數(shù)K)在0到0.36之間。結(jié)合濕地內(nèi)部的氧化還原電位(Eh)區(qū)間及其長(zhǎng)期水處理效果,可以快速估算人工濕地溫室氣體排放量。 采用2006IPCC溫室氣體清單指南為方法學(xué),結(jié)合案例城市常州特征,估算城鄉(xiāng)污水處理過(guò)程的溫室氣體排放基準(zhǔn)線(xiàn)。采用生命周期分析法(LCA),對(duì)比常州市集中污水處理和通江小區(qū)垂直流人工濕地全過(guò)程排放。比較結(jié)果表明,兩者在污水收集、處理過(guò)程、以及污泥處置等全過(guò)程排放都有很大不同。集中污水處理廠處理模式的人均碳足跡為116.1 kg二氧化碳當(dāng)量,其中污泥處理不當(dāng)造成排放占37%,A20厭氧段甲烷排放占33%,能耗間接排放占28%,N20排放僅占2%。垂直流人工濕地處理系統(tǒng)的全過(guò)程人均溫室氣體排放為15.1 kg二氧化碳當(dāng)量,僅分別相當(dāng)于城市集中污水處理系統(tǒng)的13%,以及鄉(xiāng)村現(xiàn)狀排放的14.4%。溫室氣體減排效應(yīng)明顯。研究發(fā)現(xiàn)城市污泥填埋處置不當(dāng)和鄉(xiāng)村生活污水處理設(shè)施的缺失,不僅帶來(lái)嚴(yán)重環(huán)境污染,而且造成大量溫室氣體排放。即使提高城市集中污水處理率,如果沒(méi)有污泥消化處置系統(tǒng),甲烷氣得不到收集利用,污水排放甲烷量仍然得不到減少。 本文對(duì)人工濕地工程建設(shè)和運(yùn)行成本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。以常州市為例的三種不同情景分析結(jié)果表明,大力建設(shè)以垂直流人工濕地為代表的低能耗好氧型污水處理設(shè)施,到2030年前,鄉(xiāng)村污水處理率達(dá)到70%的目標(biāo)是環(huán)境和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)的。實(shí)施城市污泥深度處置和鄉(xiāng)村生活污水處理這兩項(xiàng)措施,2030年我國(guó)年減排潛力5560萬(wàn)噸二氧化碳當(dāng)量,約占當(dāng)前(2005基準(zhǔn)年)全球污水處理領(lǐng)域溫室氣體總排放的8.7%,將是中國(guó)對(duì)全球氣候變化減緩做出的巨大貢獻(xiàn)。
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類(lèi)號(hào)】：X703

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本文編號(hào)：2602217