人工湿地减排温室气体估算研究

发布时间：2020-03-27 01:01

【摘要】：如何共同应对全球气候变化已经成为国际社会的主要议题和挑战之一。自下而上和自上而下的研究均表明,未来几十年,减缓全球温室气体的排放有着相当大的经济潜力,这一潜力能够抵销预估的全球排放的增长或将排放降至当前水平以下。2005年全球污水处理领域直接排放约6.4亿吨二氧化碳当量的温室气体。由于人口基数大,以及快速城市化地区和农村地区的污水处理设施不完善,中国污水处理领域甲烷温室气体排放量居全世界第一,占排放总量的21%。 在城乡未普及管网的地区,大力发展低能耗、分散式人工湿地处理污水方法,可以避免集中污水治理模式“大管网高耗能”的弊端。人工湿地在消减环境污染物的同时,是否也减少污水处理过程的温室气体排放?本文针对这一主要问题展开研究。 本文总结当前的研究进展,梳理人工湿地温室气体排放相关的机理研究。基于污水生化处理和湿地生态复合系统特征,构建碳质量平衡模型和碳排放估算公式。根据人工湿地设计、构造和运行模式,进行边界条件和参数的设定,估算甲烷排放占总碳负荷比例(潜在排放系数K)在0到0.36之间。结合湿地内部的氧化还原电位(Eh)区间及其长期水处理效果,可以快速估算人工湿地温室气体排放量。 采用2006IPCC温室气体清单指南为方法学,结合案例城市常州特征,估算城乡污水处理过程的温室气体排放基准线。采用生命周期分析法(LCA),对比常州市集中污水处理和通江小区垂直流人工湿地全过程排放。比较结果表明,两者在污水收集、处理过程、以及污泥处置等全过程排放都有很大不同。集中污水处理厂处理模式的人均碳足迹为116.1 kg二氧化碳当量,其中污泥处理不当造成排放占37%,A20厌氧段甲烷排放占33%,能耗间接排放占28%,N20排放仅占2%。垂直流人工湿地处理系统的全过程人均温室气体排放为15.1 kg二氧化碳当量,仅分别相当于城市集中污水处理系统的13%,以及乡村现状排放的14.4%。温室气体减排效应明显。研究发现城市污泥填埋处置不当和乡村生活污水处理设施的缺失,不仅带来严重环境污染,而且造成大量温室气体排放。即使提高城市集中污水处理率,如果没有污泥消化处置系统,甲烷气得不到收集利用,污水排放甲烷量仍然得不到减少。 本文对人工湿地工程建设和运行成本进行统计分析。以常州市为例的三种不同情景分析结果表明,大力建设以垂直流人工湿地为代表的低能耗好氧型污水处理设施,到2030年前,乡村污水处理率达到70%的目标是环境和经济可持续的。实施城市污泥深度处置和乡村生活污水处理这两项措施,2030年我国年减排潜力5560万吨二氧化碳当量,约占当前(2005基准年)全球污水处理领域温室气体总排放的8.7%,将是中国对全球气候变化减缓做出的巨大贡献。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：X703

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 宋铁红,林英姿,彭举威,崔玉波,韩相奎,王翠兰;潜流人工湿地处理污水特性[J];吉林建筑工程学院学报;2003年04期

2 尹连庆,张建平,董树军,何凤鸣;粉煤灰基质人工湿地系统净化污水的研究[J];华北电力大学学报;1999年04期

3 李志刚;蒋越华;陈海凤;黄海连;李素丽;;人工湿地污水处理对三种植物幼苗叶绿素荧光特性的影响(英文)[J];广西农业科学;2009年01期

4 刘春常,夏汉平,简曙光,任海,张倩媚,刘家宝,郁向东;人工湿地处理生活污水研究——以深圳石岩河人工湿地为例[J];生态环境;2005年04期

5 肖恩荣;梁威;吴振斌;;污水处理中的人工湿地强化技术研究[J];环境污染治理技术与设备;2006年07期

6 吴梅生;文屹;张啸楚;;人工湿地在高校污水中水回用处理中的应用[J];山西建筑;2010年30期

7 王红强;张列宇;朱慧杰;余海静;张奎;史乐君;;人工湿地在城市建设中的作用[J];安徽农业科学;2011年12期

8 于宏兵,张万友;水解酸化/活性污泥法/人工湿地处理污水[J];中国给水排水;2004年12期

9 吴春英;胡庆余;;关于吉林市人工湿地生态环境规划的设想[J];安徽农业科学;2008年06期

10 吴春英;胡庆余;;吉林市人工湿地生态环境规划的设想[J];环境科学与管理;2008年05期

相关会议论文 前10条

1 左文涛;康苏花;;人工湿地污水处理技术及其应用[A];《河北环境科学》-华北五省市环境科学学会第十七届年会论文集[C];2011年

2 王黄金;乔亮亮;;人工湿地污水处理技术及应用前景[A];土木建筑学术文库(第11卷)[C];2009年

3 常高峰;;人工湿地水处理技术生态价值的研究[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)[C];2010年

4 余杰;田宁宁;钱靖华;李燕林;高成杰;;人工湿地在回用水中的应用及须考虑的问题[A];2009水业高级技术论坛论文集[C];2009年

5 张欢欢;黄玉明;;表面活性剂对人工湿地污泥挥发性有机硫化物产生的影响[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年

6 周文敏;肖华;喻曼;许育新;符建荣;;人工湿地技术在农村生活污水处理中的研究进展[A];十一五农业环境研究回顾与展望——第四届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2011年

7 ;水循环处理与园林景观的融合——以郑州市郑东新区人工湿地公园为例[A];中国公园协会2009年论文集[C];2009年

8 马建国;刘月敏;陆明;;人工湿地中氮代谢微生物的共存策略及机理[A];十一五农业环境研究回顾与展望——第四届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2011年

9 李德斌;李建;刘正实;段秋宴;;基于人工湿地的组合式无能耗污水处理技术及工程示范[A];2011中国可持续发展论坛2011年专刊（二）[C];2011年

10 李杰;徐竟成;李光明;黄翔峰;;人工湿地深度处理焦化废水的毒性消减试验研究[A];上海市化学化工学会2011年度学术年会论文集[C];2011年

相关重要报纸文章 前10条

1 本报记者　 高丽;澄海盐鸿建人工湿地[N];广东建设报;2006年

2 记者 蒋贵有 通讯员 夏德喜;玉溪人工湿地建设全国领先[N];云南日报;2004年

3 本报记者 宗宝泉　通讯员 姜宝泉;人工湿地处理生活污水作用有多大？(下)[N];科技日报;2011年

4 王威克;经营管理及生态系恢复成交流重点[N];中国渔业报;2009年

5 胡崇良;昆阳磷矿人工湿地处理污水效果好[N];中国化工报;2010年

6 记者　吴剑林;人工湿地每天可处理污水4万吨[N];深圳特区报;2006年

7 记者 邓建华;我省开始推行城镇人工湿地技术[N];海南日报;2007年

8 桐庐记者站 程大鹏邋记者 陈玮 桐庐记者站 裘一琳;上面养花种草 下面过滤污水[N];杭州日报;2007年

9 董仁杰;人工湿地净化机理[N];中国水利报;2010年

10 记者 苏晓梅;获国家千万元资金支持[N];天津日报;2010年

相关博士学位论文 前10条

1 潘涛;人工湿地减排温室气体估算研究[D];南京大学;2011年

2 司万童;人工湿地构建及其对污染的黄河灌溉水处理效应[D];兰州大学;2011年

3 修春海;人工湿地预处理引黄水库水的试验研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

4 肖海文;城市径流特征与人工湿地处理技术研究[D];重庆大学;2010年

5 练建军;人工湿地基质植物除钼机理与效能研究[D];大连理工大学;2012年

6 陈明辉;人工湿地系统氯离子分布特征及其综合生态效益研究[D];吉林大学;2012年

7 刘冬;人类—自然耦合系统中生产和分解子系统功能强化研究[D];浙江大学;2011年

8 王昊;北方都市生态人工湿地深度处理污水厂二级出水的研究[D];中国矿业大学（北京）;2011年

9 张一丁;水田氮磷运移规律及排水净化再利用研究[D];东北农业大学;2012年

10 李淑兰;人工湿地处理城镇污水和猪场废水研究[D];中南林业科技大学;2007年

相关硕士学位论文 前10条

1 卢守波;微电场—人工湿地耦合系统处理重金属废水初探[D];东华大学;2011年

2 杨帆;应用人工湿地处理城镇生活污水[D];吉林大学;2011年

3 温小鹏;污水厂升级改造人工湿地深度处理技术研究[D];武汉理工大学;2010年

4 肖婷;寒冷地区人工湿地基质的筛选及净化效能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

5 刘峰;复合式人工湿地处理小城镇生活污水的研究[D];北京林业大学;2011年

6 刘波;农田径流人工湿地处理中磷的去除研究[D];西南大学;2010年

7 曾永刚;人工湿地对微污染水中污染物去除特征研究[D];重庆大学;2010年

8 张键;人工湿地处理源水中两种典型POPs物质的效果研究[D];扬州大学;2010年

9 张蔚;修复富营养化水体的植物筛选与人工湿地基质净化性能比较[D];东北师范大学;2010年

10 安丽娜;厌氧发酵与人工湿地组合处理小城镇污水的效能研究[D];重庆大学;2010年

，

本文编号：2602217