导读：
2016年1月17日，由全国污泥处理处置促进会、中国自然资源学会、中科院地理资源所主办、北京百望德环保科技有限公司承办的“污泥处理处置领域碳排放与碳交易”研讨会落下帷幕。1、引言
近年来，全球气候变暖的趋势引起了政府部门和学术界的普通关注。CO2、CH4是重要的温室气体，且CH4的温室效应为CO2的25倍。我国的城市污泥产生量巨大，截止2009年底，年产出量已达到3200万吨（湿污泥)。污泥处理和处置工艺主要包括好氧发酵、厌氧消化、干化、填埋、土地利用、污泥焚烧等，而这些工艺在实施过程中均存在一定的碳排放问题。本文总结了污泥好氧堆肥、厌氧消化、干化（生物干化、热干化）、填埋、土地利用、焚烧处理处置工艺的碳排放情景及其影响因素。2、污泥处理过程碳排放
2.1 污泥好氧堆肥
污泥好氧堆肥过程的碳主要以CO2的形式损失。但是当堆体局部厌氧时，在产甲烷菌的作用下，碳还以CH4的形式排放。由于CH4性质不稳定性，厌氧部分产生的CH4在好氧区域又可被氧化为CO2。CO2和CH4的排放主要发生在污泥堆肥高温期，这与污泥有机质性质及其碳含量、通气状况等因素有关。堆体氧气状况直接影响堆肥微生物的活性，从而影响碳的转化形式。通风和堆肥调理剂的添加会影响堆肥过程CO2和CH4的排放。根据测算，每吨湿污泥通风好氧堆肥的CO2平均排放量约为45.21kg，CH4排放量约为0.01~0.38kg，电力消耗为14kWh，以产生1 kWh电产生0.997kg的CO2计，则好氧堆肥过程的碳足迹强度为59~69 kgCO2当量。
2.2 厌氧消化
厌氧消化的气体产物主要有CH4（65~70%）、 CO2（30~35%）及少量的H2S和NH3。其中CH4是重要的能源气体，可代替化石燃料进行发电或热源。据估计，厌氧消化每吨湿污泥，释放CO2 180kg，消耗电能89 kWh，产生的废热及沼气可转化29 kWh的电能。因此，以1 kWh产生0.997 kgCO2计，厌氧消化每吨湿污泥释放CO2当量温室气体240 kg。预处理是提高厌氧消化效率的有效途径，可增加12%~120%的CH4产量，这主要因为预处理可促进水解阶段微生物细胞溶解、不溶性有机化合物及大分子聚合物向小分子可溶性物质的转化。
2.3 热干化
污泥干化包括生物干化与热干化，其主要气体产物为CO2。生物干化是利用有机质好氧分解产生的热量干化污泥的过程，其CO2的直接产生途径为氨基酸的水解和重碳酸盐的分解；通风耗电及热量消耗会造成CO2的间接排放。据计算，生物干化每吨湿污泥，CO2的直接和间接排放量分别为42.6kg、30.5kg。
3、污泥处置过程碳排放3.1 填埋
目前，我国污泥的规范化填埋量占污泥产生总量的31%，多数是与生活垃圾混合填埋。填埋过程中，CH4主要在产甲烷阶段产。据估算，填埋每吨湿污泥可排放500kg CO2当量温室气体。有机覆盖法是减少CH4排放的一种有效途径，但CH4的氧化率受覆盖物料的含水率、环境温度。
3.2 土地利用
土地利用是污泥实现资源化利用的重要途径。土壤中存在大量的CH4氧化细菌，是重要的大气CH4汇，每年可从大气中吸收30 Tg CH4。土地利用碳排放量与土壤质地、污泥种类等有关。虽然污泥的土地利用可增加碳汇量，但是污泥直接施用的风险较大，易造成烧苗、病虫卵及杂草种子传播等危害。而堆肥是实现污泥无害化的有效措施。因此，建议以污泥堆肥代替原污泥进行土地利用。3.3 焚烧
污泥焚烧过程中83%的碳以气体形式损失，其最终气体产物主要为CO2。污泥焚烧的CO2直接排放量主要与焚烧温度有关，受污泥种类、水分含量的影响较小。焚烧温度越高，碳排放量越大。污泥液化温度从500℃增加到700℃时，CO2气体含量可从40~60%增加到70~80%。
4、结论
好氧堆肥、干化、土地利用、焚烧的碳主要以CO2的形式排放；厌氧消化、填埋的碳排放以CH4为主。因此，仅考虑CH4的直接排放和能耗导致的CO2间接排放，好氧堆肥的CO2排放当量较低，填埋的CO2排放当量较高。
好氧堆肥、厌氧消化、填埋工艺分别可以通过改善通风状况、前处理和多类型污泥联合处理、有机材料覆盖等措施促进微生物的新陈代谢来控制碳排放。而干化、焚烧工艺可通过降低能耗等方法减少碳排放。土地利用在短期内增加了碳排放，但在长时间范围内，可通过增加生物量增加土壤碳汇。然而，污泥直接土地利用风险较大，建议以污泥堆肥代替原污泥进行土地利用。
原标题：不同污泥处理与处置工艺的碳排放
郭瑞1，陈同斌1*，张悦2，刘洪涛1，沈玉君1，，高定1，郑国砥1，程志鹏3
1.中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心，北京 100101
2.住房和城乡建设部城市建设司，北京 100835
3.重庆水务集团渝水环保有限公司，重庆400015
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