基于生命周期评估的规模化养猪场废水处理系统温室气体排放季节性变化研究

时间:2025年10月24日
来源:Process Safety and Environmental Protection

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本综述通过生命周期评估(LCA)方法,系统揭示了典型规模化养猪场废水处理系统(WWTS)温室气体(GHG)排放的季节性动态。研究发现直接排放(主要为N2O和CH4)占总排放量95.61%,其中两级缺氧-好氧(A/O/A/O)单元是N2O主要排放源(秋季达峰),而沼气池是CH4主要排放源(夏季达峰)。研究强调了沼气能源回收可有效降低净排放量(155.72 kg CO2-eq/m³),为农业领域碳减排策略提供了单元级优化依据。

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典型规模化养猪场A/O/A/O废水处理系统的单元描述
本研究评估了位于广东惠州的一个具有代表性的规模化养猪场废水处理系统(WWTS),其日处理能力超过400立方米,且出水符合排放标准。废水处理单元主要包括固液分离器、沼气池、集水池、曝气池、两级缺氧-好氧(A/O/A/O)单元、沉淀池、超滤膜生物反应器(UF-MBR)、反渗透(RO)单元和人工湿地(图1)。简而言之,这套系统展现了处理流程的复杂性。
WWTS对废水的处理效率
空气和水温的季节性变化与中国南方典型的亚热带气候特征一致(图3a)。水温通常高于环境温度,尤其是在冬季,这可能有助于维持微生物活性和处理性能。pH值表现出有限的季节性波动,并在整个WWTS中呈现先升高后降低的趋势(图3b)。这种趋势可能反映了系统内部复杂的生物化学过程。
结论
本研究基于生命周期评估(LCA),评估了一个代表性规模化养猪场A/O/A/O废水处理系统的季节性温室气体(GHG)排放,重点关注了直接排放、间接排放和减排效益。WWTS的温室气体排放主要为直接排放(95.61%, 189.60 kg CO2-eq),其中氧化亚氮(N2O, 79.13%)是主要贡献者。A/O/A/O单元是N2O排放的主要来源(93.09%),其排放量在秋季达到峰值(207.99 kg CO2-eq),而甲烷(CH4)排放量在夏季最高(51.96 kg CO2-eq),在冬季最低。

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