为了比较每种固体废物处理过程中温室气体的排放,针对每种情形要依次列出下面几点:
*确定生物质中可回收的二氧化碳气体的量。
*比较不可再生温室气体的产生,包括发电和石化燃料燃烧产生的温室气体。
*确定可用于碳补偿的信用额度,比如那些利用沼气发电产生的二氧化碳。
*比较净的温室气体排放结果。
结论
可再利用的温室气体
从生物质燃料中释放出的温室气体的量取决干生物质燃料中挥发性固体的含量。在消化和干燥过程中,45%的挥发性固体被转化成了沼气。沼气在燃烧过程中会产生温室气体。如果不将沼气燃烧,其在空气中将最终被氧化为二氧化碳。剩余55%的挥发性固体将在土地利用或者固体干燥过程中释放出来。而对于焚烧法,在挥发性物质燃烧过程中,所有的气体都会从焚烧炉中释放出来。
对于土地利用和填埋,转化时间可能会很长,可能要数十年,这取决于土地运作。由于该项目的原因,我们假定60%的挥发性固体进入填埋场能够在较短时间内转化为沼气,而剩余物质要在一个相对较长的时间内被完全氧化。
不可再生温室气体
在能源处理、传输或作为原材料时会产生不可再利用温室气体。这包括电力能源使用、辅助或补充燃料、化学品或聚合物生产、运输用柴油燃料。用电产生的温室气体计算基于燃煤发电站排放的温室气体。
从此项分析中可以得出以下几点:
*土地利用生成不可再生温室气体的潜在可能性最小,而热干燥最多。这可能有些出人意料,因为即使是土地利用,运输用燃料的影响也相对较小。
*对干热干燥,辅助燃料是产生温室气体的最大来源,占温室气体排放量的62%。对于干燥,使用的辅助燃料的价值远大于土地利用和焚烧。
*用电是温室气体的最大产生者,占焚烧温室气体释放量的85%,占土地利用释放量的69 %
温室气体排放权
如果生物质的生物能源价值更够抵消燃煤电厂的电能,我们还确定了潜在的“排放配额”。对于土地利用和干燥,这包括利用沼气通过发动机一发电机发电。对于热干燥,这包括利用沼气进行干燥以抵消对辅助燃料的需求。对于焚烧炉,可以收集垃圾填埋气,用发动机一发电机来发电。
消化比焚烧的排放配额高,因为引擎比涡轮机在将能源转换成电能方面效率高。引擎发电的效率大约是35%,而涡轮蒸汽机的效率仅有25%。
对于烘干机,大多数污水处理厂采用沼气来提供50%一100%干燥所需的能源,以减少不可再生燃料的使用。
我们注意到土地利用的消化配额大于沼气抵消的热干燥。从一个大的视角来看,对于污水处理厂来说沼气发电比购买燃料用于干燥要有利得多。然而仍然存在的问题是:使用沼气是不是真正能带来益处?回答是:发动机一发电机比燃煤电厂要高效得多,使用电能减少了温室气体的排放。
填埋和土地利用对温室气体排放的影响最小,热干燥影响最大,焚烧居中。
污水处理厂可以采取的步骤
研究结果有些出人意料:除干燥之外,用电带来的温室气体排放量在所有选项中最大。如果其他因素—比如商用氮肥或者热干燥生产的燃料产品带来的偏移可能会影响分析结果。干燥的燃料产品可以计入商业发电站补偿煤的消耗。类似地,干燃料有时被用作水泥厂的原料。
有焚烧炉的污水处理厂可能想考虑具体行动。最好的减少温室气体排放的方法是减少用于干燥的电能和辅助燃料的消耗。如果温室气体减排是最主要的目标,价钱、操作的难易程度和维修问题是次要目标,那么建议进行以下的操作:
*优化运行,使设备在效率最高点附近运转,设备运转负荷只有一半时应将设备关掉。
*优化脱水过程,因为该过程占据了整个排放量的一大部分。用电及聚合物的排放量远远高于拖运和土地利用。
*收集沼气或垃圾填埋气。电动机一发电机发电的效率大约是35%,涡轮蒸汽机的发电效率仅有25 %。这些数据说明消化一部分废水固渣再进行焚烧,只要焚烧炉能够进行自燃,便可提供最多的温室气体排放份额。然而,我们要牢记,增加使用沼气会增加污水处理厂的气体排放量,可能会对清洁空气法案第五条或其他空气法规产生影响。
对于消化和垃圾填埋气系统取得清洁系统操作成功非常重要。气体清洁系统将去除湿气、二氧化硫和硅氧烷。然而,一些市政污水处理厂发现难以达到严格的运作和维修要求。
我们仅仅评估了各种固体废物处理方法对温室气体排放的影响,但这不能作为选择固体处理方法的唯一标谁。还应该考虑:资本开支和运营成本;可供使用的土地利用场地或者填埋空间;公众对交通、噪音、气味和废气排放的关注;任何天气状况下运行的可靠性;排放的其他气体比如氮氧化物、硫氧化物和颗粒物对环境的影响;整个系统的复杂性和可维护性。