本發(fā)明屬于環(huán)保管控領(lǐng)域，具體涉及一種適用于管道修復(fù)場(chǎng)景下的城市排水系統(tǒng)碳減排核算方法。

背景技術(shù)：

1、

2、

3、目前研究尚未針對(duì)排水管網(wǎng)缺陷對(duì)于城市排水系統(tǒng)的碳排放影響做出評(píng)估。因此亟需開發(fā)一種基于管道修復(fù)場(chǎng)景的城市排水系統(tǒng)碳減排預(yù)測(cè)方法，促進(jìn)城市基礎(chǔ)設(shè)施更新規(guī)劃與城市碳減排規(guī)劃相契合。

4、cn?115392757a公開了一種城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施碳排放量化評(píng)價(jià)方法及裝置。該方法通過采集管網(wǎng)原始數(shù)據(jù)和污水處理廠院士數(shù)據(jù)，確定城市排水系統(tǒng)中排水管網(wǎng)和污水處理廠的碳排放量。然而，該方法未考慮城市排水管網(wǎng)缺陷對(duì)于排水管網(wǎng)和污水處理廠碳排放量的影響，因此，該方法對(duì)于城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施的碳減排潛力評(píng)價(jià)可能不準(zhǔn)確。

5、cn?115641026a公開了一種核算污水處理廠碳排放量的方法，該方法通過全生命周期評(píng)價(jià)法評(píng)估了不同減排技術(shù)對(duì)于污水處理廠碳排放潛力的影響。然而，該方法所采用的碳足跡評(píng)估參數(shù)主要來源于各類數(shù)據(jù)清單，數(shù)據(jù)質(zhì)量難以保證，具有較大不確定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種解決現(xiàn)有排水系統(tǒng)碳減排量核算結(jié)果未考慮城市排水管網(wǎng)缺陷影響的問題的基于蒙特卡洛模擬的管道修復(fù)場(chǎng)景下城市排水系統(tǒng)碳減排量核算方法。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

3、一種適用于管道修復(fù)場(chǎng)景下的城市排水系統(tǒng)碳減排核算方法，包括如下步驟：

4、s1-搜集核算區(qū)域內(nèi)供水?dāng)?shù)據(jù)、排水水質(zhì)本底值、產(chǎn)污系數(shù)和污水處理廠的運(yùn)行數(shù)據(jù)，計(jì)算城市排水系統(tǒng)的污水直排量和外水入侵量以評(píng)估城市排水系統(tǒng)管網(wǎng)缺陷；s2-搜集城市排水系統(tǒng)中相關(guān)碳足跡評(píng)估參數(shù)，將所述碳足跡評(píng)估參數(shù)輸入蒙特卡洛模擬模型，得到不同碳足跡評(píng)估參數(shù)的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)結(jié)果；s3-根據(jù)城市建設(shè)規(guī)劃中的污水收集率和外水入侵率的控制目標(biāo)，設(shè)定管網(wǎng)修復(fù)場(chǎng)景；s4-計(jì)算城市排水系統(tǒng)中排水管道、污水處理廠和受納水體在基準(zhǔn)情景和管網(wǎng)修復(fù)情景下的碳排放量，通過在基準(zhǔn)情景和管網(wǎng)修復(fù)情景下的碳排放量進(jìn)行對(duì)比，得到城市排水系統(tǒng)管網(wǎng)修復(fù)場(chǎng)景下碳減排量。

5、優(yōu)選地，步驟s1中所述搜集的供水?dāng)?shù)據(jù)包括居民家庭用水量、公共服務(wù)用水量和生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)用水量，數(shù)據(jù)來源有當(dāng)?shù)爻青l(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒和水務(wù)企業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)；所述排水水質(zhì)本底值包括化學(xué)需氧量(cod)、總氮(tn)、總磷(tp)三個(gè)指標(biāo)，包括生活污水本底值和工業(yè)廢水本底值，用于計(jì)算；所述生活污水本底值按照全國(guó)污染源普查中生活污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)或?qū)嵉貦z測(cè)確定，工業(yè)廢水本底值按照各地方規(guī)定的工業(yè)廢水納管濃度標(biāo)準(zhǔn)或?qū)嵉貦z測(cè)確定；所述產(chǎn)污系數(shù)按照全國(guó)污染源普查中生活污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)或根據(jù)工業(yè)企業(yè)用水?dāng)?shù)據(jù)確定；所述污水處理廠運(yùn)行數(shù)據(jù)包括污水處理廠進(jìn)出水水質(zhì)和水量數(shù)據(jù)、污泥處置數(shù)據(jù)、資源、能源消耗數(shù)據(jù)，來源有當(dāng)?shù)爻青l(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒和水務(wù)企業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)。

6、優(yōu)選地，步驟s1中利用城市污水處理廠進(jìn)水污染負(fù)荷平衡，計(jì)算城市排水系統(tǒng)的污水直排量和外水入侵量，計(jì)算公式如下：

7、q排水,i＝q供水,i×fi

8、

9、q污水直排＝∑q納管,i-∑q排水,i

10、q外水入侵＝∑q進(jìn)水,i-σq納管,i

11、上式中，i表示用水戶的類型(居民家庭、公共建筑、工業(yè)企業(yè))；fi表示不同污水排放源的折污系數(shù)；q排水,i表示不同用水戶的排水量；q進(jìn)水,i表示污水處理廠進(jìn)水水量；c進(jìn)水,i表示污水處理廠的污染物進(jìn)水濃度，可以采用cod、tn或tp指標(biāo)；c本底表示不同污水的排水本底值；q納管,i表示實(shí)際收入污水管道的污水量；q污水直排和q外水入侵表示核算區(qū)域內(nèi)城市排水系統(tǒng)的污水直排量和外水入侵量。

12、優(yōu)選地，步驟s2中的搜集城市排水系統(tǒng)中相關(guān)碳足跡評(píng)估參數(shù)，包括搜集所述排水系統(tǒng)中排水管道、污水處理廠以及受納水體中受到排水管網(wǎng)缺陷影響的相關(guān)碳排放活動(dòng)的碳排放因；所述排水管道中具體為重力流管道和壓力流管道中電力消耗的間接碳排放因子；所述污水處理廠中具體為污水生化處理工藝和污泥處理處置工藝的直接碳排放因子，污水脫氮除磷所投加的額外碳源和絮凝劑的間接碳排放因子以及污水和污泥處置中消耗電能/熱能的間接碳排放因子；所述受納水體中具體為污水排河后生物降解產(chǎn)溫室氣體的直接碳排放因子。

13、優(yōu)選地，步驟s2中的蒙特卡洛模擬通過crystallball軟件進(jìn)行，對(duì)同一碳排放活動(dòng)的不同碳排放因子數(shù)據(jù)集設(shè)定分布類型，并進(jìn)行100000次模擬，對(duì)新獲取的數(shù)據(jù)集取平均值，獲得某一碳排放活動(dòng)的排放因子范圍。

14、優(yōu)選地，步驟s3中的污水直排率和外水入侵率計(jì)公式如下：

15、

16、優(yōu)選地，步驟s4中所述城市排水系統(tǒng)中排水管道、污水處理廠和受納水體的歷史碳排放量采用碳排放因子法計(jì)算，計(jì)算碳排放為產(chǎn)生甲烷(ch4)、一氧化二氮(n2o)和二氧化碳(co2)的直接碳排放量以及消耗能源和藥劑的間接碳排放量，計(jì)算公式如下：

17、em,j＝adj×efj

18、上式中，j表示城市排水系統(tǒng)中不同的碳排放活動(dòng)；em,j為不同碳排放活動(dòng)的溫室氣體排放量；adj為不同碳排放活動(dòng)的活動(dòng)水平數(shù)據(jù)；efj為不同碳排放活動(dòng)的排放因子，可以通過ipcc或者文獻(xiàn)推薦值確定。

19、優(yōu)選地，步驟s4中管網(wǎng)修復(fù)場(chǎng)景下，污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)(c’進(jìn)水,i)和水量(q’進(jìn)水,i)應(yīng)根據(jù)所設(shè)定管網(wǎng)修復(fù)場(chǎng)景做調(diào)整，公式如下：

20、q′進(jìn)水,i＝(1-污水直排率)×q排水,i×(1+外水入侵率)

21、

22、上式中，c’進(jìn)水,i和q’進(jìn)水,i分別為管網(wǎng)修復(fù)場(chǎng)景下所估計(jì)的污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)(cod、tn和tp)和進(jìn)水水量。

23、優(yōu)選地，步驟s4中將管網(wǎng)修復(fù)場(chǎng)景下排水系統(tǒng)的碳排放量重新核算后，與基準(zhǔn)情景相對(duì)比，核算管網(wǎng)修復(fù)場(chǎng)景下的排水系統(tǒng)碳減排量。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備以下有益效果：

25、1、本發(fā)明在排水管網(wǎng)缺陷導(dǎo)致的污水直排和外水入侵量化評(píng)估基礎(chǔ)上，進(jìn)一步量化評(píng)估了排水管網(wǎng)修復(fù)情景下城市排水系統(tǒng)碳減排量。該方法能夠更加系統(tǒng)全面認(rèn)識(shí)排水管網(wǎng)缺陷對(duì)于城市排水系統(tǒng)運(yùn)行期間碳排放的影響，并明確城市排水系統(tǒng)中排水管網(wǎng)修復(fù)后碳減排潛力最大的場(chǎng)景，為政策制定者選擇合理的城市碳減排路徑提供參考依據(jù)。

26、2、本發(fā)明基于蒙特卡洛模擬的數(shù)據(jù)處理方法可以以區(qū)間參數(shù)值代替單一的碳排放因子參數(shù)值，最終進(jìn)行多次抽樣擬合得到輸出數(shù)據(jù)的分布情況。在一定程度上降低了數(shù)據(jù)庫(kù)以及參考文獻(xiàn)中碳排放因子數(shù)據(jù)質(zhì)量的主觀性，考慮到了全局?jǐn)?shù)據(jù)的不確定性，使計(jì)算結(jié)果更為可靠。

27、綜上所述，本發(fā)明考慮了排水管網(wǎng)修復(fù)政策導(dǎo)向?qū)Τ鞘信潘到y(tǒng)碳排放的影響，可以快速確定不同管網(wǎng)缺陷對(duì)于排水系統(tǒng)污水/雨水收集、輸送、處理及排放場(chǎng)景中碳排放的影響程度，從而輔助城市排水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)。

技術(shù)特征：

1.一種適用于管道修復(fù)場(chǎng)景下的城市排水系統(tǒng)碳減排核算方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種適用于管道修復(fù)場(chǎng)景下的城市排水系統(tǒng)碳減排核算方法，其特征在于：步驟s1中所述搜集的供水?dāng)?shù)據(jù)包括居民家庭用水量、公共服務(wù)用水量和生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)用水量，數(shù)據(jù)來源有當(dāng)?shù)爻青l(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒和水務(wù)企業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)；所述排水水質(zhì)本底值包括化學(xué)需氧量(cod)、總氮(tn)、總磷(tp)三個(gè)指標(biāo)，包括生活污水本底值和工業(yè)廢水本底值，用于計(jì)算；所述生活污水本底值按照全國(guó)污染源普查中生活污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)或?qū)嵉貦z測(cè)確定，工業(yè)廢水本底值按照各地方規(guī)定的工業(yè)廢水納管濃度標(biāo)準(zhǔn)或?qū)嵉貦z測(cè)確定；所述產(chǎn)污系數(shù)按照全國(guó)污染源普查中生活污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)或根據(jù)工業(yè)企業(yè)用水?dāng)?shù)據(jù)確定；所述污水處理廠運(yùn)行數(shù)據(jù)包括污水處理廠進(jìn)出水水質(zhì)和水量數(shù)據(jù)、污泥處置數(shù)據(jù)、資源、能源消耗數(shù)據(jù)，來源有當(dāng)?shù)爻青l(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒和水務(wù)企業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種適用于管道修復(fù)場(chǎng)景下的城市排水系統(tǒng)碳減排核算方法，其特征在于：步驟s1中利用城市污水處理廠進(jìn)水污染負(fù)荷平衡，計(jì)算城市排水系統(tǒng)的污水直排量和外水入侵量，計(jì)算公式如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種適用于管道修復(fù)場(chǎng)景下的城市排水系統(tǒng)碳減排核算方法，其特征在于：步驟s2中的搜集城市排水系統(tǒng)中相關(guān)碳足跡評(píng)估參數(shù)，包括搜集所述排水系統(tǒng)中排水管道、污水處理廠以及受納水體中受到排水管網(wǎng)缺陷影響的相關(guān)碳排放活動(dòng)的碳排放因；

5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種適用于管道修復(fù)場(chǎng)景下的城市排水系統(tǒng)碳減排核算方法，其特征在于：步驟s2中的蒙特卡洛模擬通過crystallball軟件進(jìn)行，對(duì)同一碳排放活動(dòng)的不同碳排放因子數(shù)據(jù)集設(shè)定分布類型，并進(jìn)行100000次模擬，對(duì)新獲取的數(shù)據(jù)集取平均值，獲得某一碳排放活動(dòng)的排放因子范圍。

6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種適用于管道修復(fù)場(chǎng)景下的城市排水系統(tǒng)碳減排核算方法，其特征在于：步驟s3中的污水直排率和外水入侵率計(jì)公式如下：

7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種適用于管道修復(fù)場(chǎng)景下的城市排水系統(tǒng)碳減排核算方法，其特征在于：步驟s4中所述城市排水系統(tǒng)中排水管道、污水處理廠和受納水體的歷史碳排放量采用碳排放因子法計(jì)算，計(jì)算碳排放為產(chǎn)生甲烷(ch4)、一氧化二氮(n2o)和二氧化碳(co2)的直接碳排放量以及消耗能源和藥劑的間接碳排放量，計(jì)算公式如下：

8.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種適用于管道修復(fù)場(chǎng)景下的城市排水系統(tǒng)碳減排核算方法，其特征在于：步驟s4中管網(wǎng)修復(fù)場(chǎng)景下，污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)(c’進(jìn)水,i)和水量(q’進(jìn)水,i)應(yīng)根據(jù)所設(shè)定管網(wǎng)修復(fù)場(chǎng)景做調(diào)整，公式如下：

9.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種適用于管道修復(fù)場(chǎng)景下的城市排水系統(tǒng)碳減排核算方法，其特征在于：步驟s4中將管網(wǎng)修復(fù)場(chǎng)景下排水系統(tǒng)的碳排放量重新核算后，與基準(zhǔn)情景相對(duì)比，核算管網(wǎng)修復(fù)場(chǎng)景下的排水系統(tǒng)碳減排量。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種適用于管道修復(fù)場(chǎng)景下的城市排水系統(tǒng)碳減排核算方法，包括以下步驟：(1)搜集核算區(qū)域內(nèi)供水?dāng)?shù)據(jù)、排水水質(zhì)本底值和污水處理廠的運(yùn)行數(shù)據(jù)，計(jì)算并評(píng)估城市排水系統(tǒng)管網(wǎng)缺陷；(2)搜集城市排水系統(tǒng)中相關(guān)碳足跡評(píng)估參數(shù)，計(jì)算城市排水系統(tǒng)中排水管道、污水處理廠和受納水體的歷史碳排放量；(3)根據(jù)污水收集率和外水入侵率的控制目標(biāo)，設(shè)定管網(wǎng)修復(fù)場(chǎng)景；(4)將城市排水系統(tǒng)的碳足跡評(píng)估參數(shù)輸入蒙特卡洛模擬模型，得到不同情景下城市排水系統(tǒng)碳排放動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)結(jié)果。本發(fā)明快速確定不同管網(wǎng)缺陷對(duì)于排水系統(tǒng)污水/雨水收集、輸送、處理及排放場(chǎng)景中碳排放的影響程度，輔助城市排水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)。

技術(shù)研發(fā)人員：楚文海,葉程,徐藝林,徐祖信
受保護(hù)的技術(shù)使用者：同濟(jì)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2