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污水廠是城市生活污水處理的重要設(shè)施，在城市污染防治中發(fā)揮著重要作用。然而，污水處理過程中也會產(chǎn)生溫室氣體排放，其中甲烷是主要的溫室氣體。
城鎮(zhèn)居民日常生活所排放的廢棄物中中含有大量有機(jī)物，這些有機(jī)物大部分進(jìn)入到家庭的生活污水中，并通過生活污水的排放的方式帶離家庭，城鎮(zhèn)家庭產(chǎn)生的生活污水通過城鎮(zhèn)地下的污水管網(wǎng)匯流到城鎮(zhèn)污水處理廠中去。城鎮(zhèn)污水處理廠的將這些污染后的水進(jìn)行生物化學(xué)物理等處理后，達(dá)到相關(guān)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后再排入到自然水體中，為自然創(chuàng)造一個潔凈的水環(huán)境。
從城鎮(zhèn)污水匯流的途徑來看，在城市地下管網(wǎng)就是一個完全的厭氧環(huán)境，這個環(huán)境中，城鎮(zhèn)污水中的有機(jī)物在污水管底部的厭氧污泥中的產(chǎn)甲烷菌的作用下分解生成甲烷，這部分甲烷一部分會在各個檢查井處溢出進(jìn)入大氣，一部分會隨著污水進(jìn)入到污水廠中，污水廠的對污水進(jìn)行提升，預(yù)處理過程中形成的跌水和揚(yáng)水的過程中，這部分甲烷會釋放到空氣中，這是城鎮(zhèn)污水所排放的甲烷的一個來源。這部分甲烷氣體的監(jiān)測非常難以實(shí)施，受到多種現(xiàn)場因素的影響，地下管網(wǎng)，雨污合流，化糞池的使用等等，因此也沒有確切的計(jì)算方法來對其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
作為處理污水過程中，城鎮(zhèn)居民家庭所產(chǎn)生的有機(jī)污染物質(zhì)中的碳是被微生物所消耗和轉(zhuǎn)化的，在厭氧條件這些有機(jī)物質(zhì)就會轉(zhuǎn)化為甲烷，這就是城鎮(zhèn)污水廠中甲烷的來源。污水廠中甲烷的生成過程可能發(fā)生在處理流程中的不同環(huán)節(jié)。它可以是調(diào)節(jié)池，水解酸化池、初沉池、可以是污泥儲池，也可以是消化池等。污水廠中這些具備污水的厭氧條件的環(huán)節(jié)或者構(gòu)筑物，在運(yùn)行的狀態(tài)下，都會不同程度在處理過程中釋放出甲烷，如果這些構(gòu)筑物中存在底部有污泥淤積的情況，產(chǎn)生甲烷的幾率會更大。
從現(xiàn)有的工藝來說，污水廠中甲烷排放主要來源于以下幾個方面：
1、進(jìn)水調(diào)節(jié)池，進(jìn)水井，污水提升泵房等。城鎮(zhèn)污水廠采用的合流制體系，污水廠為了應(yīng)對政府部門要求的不同天氣下的污水井水位的控制要求，一般會維持污水廠的恒定水位運(yùn)行，來保證市政管網(wǎng)內(nèi)的水位穩(wěn)定。這樣會在進(jìn)水井，或者污水提升泵房內(nèi)形成長期穩(wěn)定的液位，在井內(nèi)或者污水提升泵房內(nèi)形成水力死區(qū)，生成了厭氧環(huán)境，這導(dǎo)致了產(chǎn)甲烷菌的分解有機(jī)物的過程。建有調(diào)節(jié)池的污水廠，調(diào)節(jié)池是一個天然的厭氧環(huán)境，污水管網(wǎng)內(nèi)的產(chǎn)甲烷菌進(jìn)入到調(diào)節(jié)池中，會在這個環(huán)境中進(jìn)行甲烷的生成，因此在污水廠中要對前端預(yù)處理構(gòu)筑物的進(jìn)水井，污水提升泵房，調(diào)節(jié)池的甲烷要進(jìn)行監(jiān)測，可以通過現(xiàn)場實(shí)際收集監(jiān)測進(jìn)行預(yù)處理段構(gòu)筑物內(nèi)甲烷氣體的排放情況。
2、厭氧區(qū)。污水廠的生物處理采用了脫氮除磷工藝中設(shè)置了厭氧，缺氧，好氧階段，其中厭氧區(qū)域是生物除磷反應(yīng)進(jìn)行釋磷的過程，在這個過程中是嚴(yán)格厭氧的環(huán)境，在這個環(huán)境中，產(chǎn)甲烷菌也會進(jìn)行有機(jī)物的厭氧分解，生成甲烷氣體，溶解在混合液中，并在混合液中進(jìn)入到好氧區(qū)域后被底部曝氣產(chǎn)生的氣泡攪動并結(jié)合到氣泡中帶入到大氣中，形成污水廠的甲烷氣體排放來源之一。
3、污泥處理段。污水廠的污泥處理段一般會設(shè)置有污泥儲池或者污泥濃縮池，這些構(gòu)筑物將生化段的剩余活性污泥儲存或者重力濃縮，這個過程所需要的時間根據(jù)脫水機(jī)的運(yùn)行工況要求來確定，但是都會有暫存的一段時間，暫存的這段時間內(nèi)，產(chǎn)甲烷菌又處于在厭氧環(huán)境中，產(chǎn)生甲烷，由于剩余污泥中聚集了大量的生物質(zhì)的有機(jī)物，這里產(chǎn)甲烷菌所產(chǎn)生的甲烷量是最多的。如果污水廠采用了厭氧消化的污泥處理過程，厭氧消化過程會產(chǎn)生大量的甲烷，如果不加以嚴(yán)格收集控制，會產(chǎn)生大量的溫室氣體。
在《城鎮(zhèn)污水廠碳減排評估標(biāo)準(zhǔn)(征求意見稿)》中對污水處理段的甲烷排放的二氧化碳當(dāng)量按下面的公式計(jì)算：
??????−????4,??=??????,?? × (??????????,?? − ????????????,??) ×??????−????4 × ??????4 × 10−3 + +??????????−????4,?? × ??????4
公式中：
??????−????4,??：污水廠污水處理段第??天 CH4排放的二氧化碳當(dāng)量，kg CO2-eq；
??????,??：污水廠第??天的進(jìn)水量，m3；
??????????,??：污水廠第??天的平均進(jìn)水 COD 濃度，mg/L；
????????????,??：污水廠第??天的平均出水 COD 濃度，mg/L；
??????−????4：污水處理中CH4的排放因子，kg CH4/kg COD；常規(guī)推薦值 0.0040~0.0075，當(dāng)構(gòu)筑物內(nèi)存在污泥淤積時取大值；
??????????−????4,??：提升泵和格柵間第??天逸散的 CH4 量，kg；建議實(shí)測，沒有 、實(shí)測條件的按照處理過程的排放量20%計(jì)算；
??????4：CH4 的全球變暖潛能，根據(jù)IPCC(政府間氣候變化專門委員會：Intergovernmental Panel on Climate Change的縮寫。)第五次評估報(bào)告確定為28。該數(shù)值隨IPCC官方數(shù)據(jù)更新。
