污水处理碳足迹与环境影响应用软件研发成功

早在2018年，中—荷未来污水处理技术研发中心便着手开始“摸底”污水处理碳排放（碳足迹）情况，并从全生命周期（LCA）角度建立评价污水处理对总环境影响的模型方法。这与目前国内强调的“碳达峰”、“碳中和”战略目标不谋而合。日前，污水处理碳足迹模型与全生命周期环境影响评价模型已完成构建，并以应用软件方式呈现于北京首创股份有限公司服务器。

研发目的

通过建立适用于国内水务企业碳排放核算方法，可以规范运营企业碳足迹核算方法，体现环保企业的社会责任感与对国家政治抱负的主动担当。同时，碳足迹核算方法也能增加企业在项目执行过程中对碳排放与环境影响方面的透明度，从而提高项目方案竞争能力。此外，这也能促进国内水务企业积极参与碳税、碳配额、碳交易等过程，不仅让自己从中获益，也能对整个社会碳减排做出必要贡献。环境影响LCA评价模型则可系统评价污水处理厂对总环境产生的影响，同时，亦可评价藉资源与能源回收方式帮助污水处理在总环境方面“扭亏为盈”的可行性及其完成程度。

模型构建

碳足迹模型：选取华北、华东、华中、华南与西南共6座污水处理厂采集水样，主要进行有机物（COD）中化石碳含量（9~21%）检测，以区分于生源碳（不计入CO2排放核算）为我国污水进水化石碳比例提供参考。在碳足迹模型中补充化石碳系数，构建全流程污水处理碳足迹核算模型。核算分为已建运行污水厂（大部分参数由实际数据获得）和新建未运行污水厂（部分参数无法实际获得）两种情景，按“生物处理”、“厌氧消化”、“污泥处置”、“电力消耗”、“化学药剂消耗”五大单元予以核算温室气体（CO2、CH4与NxO）。

延伸阅读

化石碳指的是进水有机物中来源于石油化工产品（如洗涤剂、化妆品等）的部分，其降解释放的温室气体应计入污水厂导致的净碳排放中。相对而言，生源碳则是指来源于动植物的那部分碳，该部分碳来源于大气中的碳且处于动态循环中，因此不对大气温室气体总量形成贡献。IPCC（政府间气候变化专门委员会）虽然已在报告中提到了化石碳的存在和比例，但目前仍未计入到污水处理的净碳排放中。

全生命周期环境影响评价模型：根据《中国统计年鉴》、《中国矿产资源报告》、《污染源普查报告》等数据来源，进行环境影响因子本地化、区域化。考虑全球变暖潜能（GWP）、水体富营养化潜能（EP）、大气酸化潜能（AP）、非生物资源枯竭潜能（ADP）、人体毒性潜能（HTP）、黑臭水体潜能（BOP）、填埋空间消耗（LSD）、淡水资源消耗潜能（FWU）等8项影响指标。建立全生命周期评价与多目标数学规划法相耦合（LCA-MOP）模型，建立污水处理厂全生命周期环境综合效益评价模型，并利用实际污水/污泥处理处置过程数据完善模型。

软件开发

应用软件基于北京首创股份有限公司服务器，登录使用简便，输入操作明晰，计算结果可以图、表、PDF报告等形式导出，实现了数据可视化。

图1、图2分别为碳足迹软件界面图，内置化石碳因子等参数默认值，亦可随时更新。

图3、图4分别为环境影响评价软件界面图，包括建设、运行、拆除三个阶段，参数输入界面简洁，计算方便。

成果应用

目前，项目研发成果已达到工程技术成熟度评价标准第五级（共九级），即，已形成行业碳排放评估手册、模型及软件。研发成果已达到推广应用水平（图5），包括企业内部污水厂应用，以及外部与地方政府及其它企业合作。同时，也呼吁全行业能共同建立和完善我国污水处理行业碳足迹背景数据清单、区域化环境影响因子等，使评价结果更符合我国实际情况。

碳交易额潜力估算

以北京市污水处理量和北京市碳交易成交单价进行碳交易额潜力估算（2020年），结果如图6所示。如果平均碳减排10%，则潜在碳交易额度是934万元/年；若实现出水余温热能回收，污水厂不仅可轻松实现“碳中和”运行，而且可以实现的潜在碳交易额高达0.93亿元/年。