黄灵芝

摘要：在当前节能减排的背景下，关于污泥处理处置工艺碳减排量核算成为社会关注的重点内容。在本次研究中，将结合质量平衡法，在了解该方法基本技术内容的基础上，详细阐述了该方法在污泥处理处置工艺碳减排量核算中的运用，希望为节能减排的实现奠定基础。

关键词：质量平衡法;污泥处置工艺;碳减排量;核算方法

前言：目前温室效应已成为全球各国共同面对的严峻问题，如何减少二氧化碳等温室气体的排放深受社会关注。与其他行业相同，污水污泥处置环节同样会释放大量的二氧化碳气体，为贯彻国家可持续发展的理念，就需要对污泥处理处置工艺碳减排量进行核算并寻找新的工艺，这也是本文研究的主要目的。

1.质量平衡法分析

质量平衡法属于一种综合方法，是通过多种分析技术的基础上完成物质核算，主要可分为两个部分，其中第一部分是计算物质的总质量;第二部分则是分析样品中的各种杂质，如水分、挥发性溶剂、无机离子等物质的含量，最后通过公式运算来计算出物质含量[1]。从当前学术界的研究结果可知，质量平衡法属于一种高精准度的计算方法，可以有效预测物质的某些成分的含量，具有深远影响[2]。

而结合污泥处理处置工艺碳减排量核算的实际情况，根据IPCC（政府间气候变化专门委员会）的经验，污泥处置各环节所产生的二氧化碳不仅要使用计算模型，也需要综合考虑到污泥处理环节中所产生的直接排放、间接排放以及最终碳汇等，这就要求在使用质量平衡法期间需要考虑到能量守恒的要求，并遵照污泥处置中全部投入、产出的变化，最终对任意一个环节的二氧化碳排放量做出分析。期间为确保数据处理的精准性，在计算节能减排情况中应以一种成熟、完整的处理工艺为对比对象，通过对比、验算等方法可以进一步提高数据处理结果的精准性。

2.质量平衡法的运用研究

2.1应用背景

结合当前我国的污泥处理工艺来看，污泥脱水-卫生填埋是一种常见的工艺，具有代表性，其中从碳排放角度来看，卫生填埋属于高碳排放生产工艺，在将该工艺作为标准进行计算后，则可以更好的了解各种二氧化碳的排放情况。并且在数据计算过程中，为确保计算结果的精准度，本次研究中借鉴IPCC提出的质量平衡法经验模型做验算。

2.2分析方法的构建

在本次研究中，以特定时间范围内的污泥处理二氧化碳排放情况做验算，并且本次研究中所确定的边界条件为：（1）根据污泥处理工艺中的二氧化碳直接排放量要求，并分析任何环节的间接二氧化碳排放。（2）将污泥卫生填埋作为对比对象，借助IPCC的经验模型计算污泥处理环节的二氧化碳产生量，并兼顾各个环节的电能耗等[3]。（3）本次研究中所涉及的对比处理工艺为臭氧微气泡工艺，该技术以新型TMO技术为基础，来源于上海市中央引导地方科技发展专项项目，经微纳米臭氧气泡完成污泥处理。（4）在计算减排量期间，按照公式①展开验算。

公式①

在公式①中，为减排量;、、分别代表脱水、运输以及填埋环节的二氧化碳排放量，单位为“t/d”;代表工艺处理环节的二氧化碳排放量，单位为“t/d”;为上清液稀释过程中的二氧化碳排放量，单位为“t/d”;代表残留在固体位置中的二氧化碳数量，单位为“t/d”;代表上清液中液体中二氧化碳的残留量，单位为“t/d”;代表上清液作为碳源回用后二氧化碳的减少排放量，单位为“t/d”;代表传统生产工艺下的二氧化碳排放量，单位为“t/d”。

2.3二氧化碳减排量研究

为方便计算，本次研究中选择处理规模为1万m3/天的污水处理厂为研究对象，该处理厂的绝干泥产出量为1.1-1.2t/d，其中沉淀池剩余污泥量约为240m3/d，含水率约为99.6%，共计1.096-1.195t/d。根据质量平衡法的技术内容，案例处理流程如图1所示。

根据IPCC质量平衡法经验模型，则有计算模型，如公式②所示。

公式②

在公式②中，W为日处理污泥总量;DOC为可降解的有机碳含量，一般取值为10%;为实际可降解的有机碳比重，根据IPCC的建议取值为50%;MCF为甲烷修正因子，根据IPCC的意见本次取值为1;F为甲烷在填埋中所占的体积分数;为二氧化碳与碳分子的比率值。

同时根据图1所介绍的工艺流程再计算该方法的二氧化碳减排情况，将相关数据代入到公式①中，最终计算显示：与传统的污泥脱水-卫生填埋处理工艺相比，臭氧微气泡技术的减排量约为0.40-0.42t/d，具有先进性。

2.4結果分析

在通过对上述验算后可以发现，在污泥处理处置工艺中，臭氧微气泡减量稳定处理工艺是一种科学的生产工艺，与传统技术相比该方法可以更好的降低二氧化碳排放量。并且作为一种先进方法，臭氧微气泡减量稳定处理工艺能够保证稳定的生产过程，确保污泥在脱水环节后最大程度上实现稳定，方便在运输、填埋与脱水等诸多环节减少二氧化碳的排放。反观传统的污泥脱水-卫生填埋处理工艺，该工艺所产生的填埋气体不稳定，存在较高难度，导致很多填埋场无法对填埋气做进一步的收集与利用，不满足可持续发展的战略目标，因此在未来污泥处置环节，可以用臭氧微气泡减量稳定处理工艺来取代传统的生产工艺。

3.应用结果与建议

结合上文研究可以发现，在质量平衡法的支持下，二氧化碳减排量能够得到直接计算，臭氧微气泡减量稳定处理效果可由此明确，通过相应对比，各类污泥处理处置工艺的二氧化碳减排量均可以顺利获取。对于采用不同工艺的污水处理厂来说，碳减排情况的计算均可应用质量平衡法，但这需要结合各处置环节的碳汇和碳源。相对于传统的污泥卫生填埋方法，各类污泥处理处置工艺的二氧化碳减排情况能够基于质量平衡法计算得出，科学、直观地比较可在各类污泥处理处置工艺间开展，各类工艺在污水处理厂污泥处理方面具备的节能减排性能可顺利明确，以此提供的环境方面参考依据可为污水处理厂的污泥处理工艺选择提供有力支持。

围绕占地面积进行分析不难发现，臭氧微气泡减量稳定工艺在该方面的优势极为显著，相较于传统的厌氧消化技术，其占地面积仅为其10%左右，这种新型工艺的应用能够大幅降低建设设施的用地面积，工艺在性能方面的优势也能够实现污泥的无害化和减量化处理，因此污泥填埋处置所占用的土地资源也能够同时有效降低。通过污泥与臭氧的充分反应，同时有效控制反应过程，在先进的污泥微气泡臭氧稳定化装置支持下，工艺的应用可实现较低成本、较小臭氧投加量、稳定运行、更高臭氧利用率，堵塞等问题的出现几率也能够大幅下降，臭氧微气泡减量稳定工艺的优势可由此更为充分发挥。结合上文核算内容，本文研究工艺具备的较高实践价值也得到直观证明。

结束语：在本次研究中，本文借助质量平衡法，以某处理厂为研究对象，对污泥脱水-卫生填埋处理工艺与臭氧微气泡减量稳定处理工艺做对比分析，最终分析的结果证实臭氧微气泡减量稳定处理工艺满足可持续发展要求，提示质量平衡法具有先进性，也为臭氧微气泡减量稳定处理工艺的推广提供了支持，值得关注。

参考文献：

[1]郑子繁，刘卫晓，金芜军，等.质量平衡法及其在标准物质定值中的应用进展[J].生物技术进展，2020，10（06）：623-629.

[2]张庆合，杨吉双，焦慧，等.基于质量平衡法的有机物纯度测量技术进展[J].化学试剂，2020，42（08）：931-939.

[3]杨晋瑶，袁艳红，李阳.考虑回收质量不确定的闭环供应链碳减排与定价策略研究[J].生态经济，2020，36（03）：38-44+98.