Emissioni di gas serra provenienti dagli impianti di trattamento delle acque reflue municipali in Cina dal 2006 al 2019

Dati scientifici volume 9, numero articolo: 317 (2022) Citare questo articolo

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Gli impianti di trattamento delle acque reflue (WWTP) alleviano l’inquinamento idrico ma inducono anche il consumo di risorse e impatti ambientali, in particolare le emissioni di gas serra (GHG). La mitigazione delle emissioni di gas serra degli impianti di depurazione può contribuire a raggiungere la neutralità del carbonio in Cina. Ma mancano ancora inventari ad alta risoluzione e serie temporali delle emissioni di gas serra degli impianti di depurazione in Cina. In questo studio, costruiamo un inventario delle emissioni a livello aziendale degli impianti di depurazione per le emissioni di CH4, N2O e CO2 provenienti da diversi processi di trattamento delle acque reflue, consumo di energia e scarico di effluenti per il periodo di tempo dal 2006 al 2019. Il nostro obiettivo è sviluppare un quadro trasparente e verificabile e un inventario comparabile delle emissioni di gas serra degli impianti di depurazione per supportare la mitigazione dei gas serra degli impianti di depurazione in Cina.

Misurazione(i)

emissioni di metano, protossido di azoto e anidride carbonica dagli impianti di trattamento delle acque reflue municipali

Tipi di tecnologia

tecnica di modellazione computazionale

Tipi di fattori

massa della domanda chimica di ossigeno (COD) influente ed effluente • massa di azoto totale (TN) influente ed effluente • COD rimosso • consumo di elettricità • fattori di emissione • tecnologia di trattamento delle acque reflue

Caratteristica del campione: organismo

Nessuno

Caratteristica del campione - Ambiente

impianti di trattamento delle acque reflue • processo di trattamento fisico • processo di trattamento chimico • processo di trattamento fisico-chimico • fanghi attivi convenzionali • processo potenziato a fanghi attivi • processo di trattamento del biofilm • processo di trattamento biologico anaerobico • bacino di stabilizzazione, trattamento delle zone umide artificiali e del terreno • bioreattore a membrana

Caratteristica del campione: posizione

Cina

Gli impianti municipali di trattamento delle acque reflue rappresentano la principale soluzione tecnica per mitigare l’inquinamento idrico. Ma la purificazione delle acque reflue negli impianti di trattamento delle acque reflue e in altri impianti di trattamento avviene sempre a scapito del consumo di energia, dell’uso di sostanze chimiche e degli impatti ambientali1,2, tra i quali le emissioni di gas serra sono le più preoccupanti3,4. Anche se le emissioni di gas serra provenienti dalle acque reflue forniscono solo un piccolo contributo alle emissioni globali di gas serra di origine antropica, è comunque importante mappare le emissioni di gas serra provenienti dai sistemi di trattamento delle acque reflue e fissare obiettivi ragionevoli per la mitigazione delle emissioni di gas serra5,6. Per raggiungere questi obiettivi, un prerequisito è un inventario completo dei gas serra. Sono stati condotti numerosi studi che stabiliscono i conti dei gas serra degli impianti di depurazione7,8,9,10,11,12,13, ma esistono ancora sfide e problemi.

Gli attuali conti dei gas serra spesso non tengono conto delle differenze nei processi/tecnologie di trattamento. La contabilizzazione delle emissioni di gas serra degli impianti di depurazione a livello regionale utilizza principalmente fattori di emissione IPCC, dove i processi di trattamento biologico centralizzato sono classificati solo in processi aerobici e anaerobici ma trascurano la differenziazione delle sottocategorie di tecnologie aerobiche o anaerobiche7,10,11,12 ,13,14, portando a grandi incertezze sui fattori di emissione di gas serra. Per contabilizzare accuratamente le emissioni di gas serra negli impianti di depurazione, dovrebbero essere considerati e analizzati processi/tecnologie dettagliati.

Spesso vengono presi in considerazione solo CH4 e/o N2O, escludendo le emissioni di CO2 dei processi di trattamento biologico poiché "questi sono generalmente derivati ​​da materia organica moderna (biogenica) presente negli escrementi umani o nei rifiuti alimentari e non dovrebbero essere inclusi nelle emissioni totali nazionali (IPCC 2019 , Volume 5, Capitolo 6, Pagina 7)'15. Ma un’intensa ricerca ha dimostrato che una quantità significativa di CO2 fossile viene emessa direttamente dagli impianti di trattamento delle acque, e supporre che tutte le emissioni dirette di CO2 siano biogene può sottostimare le emissioni di gas serra16,17,18,19,20.

I gas serra disciolti negli stessi effluenti trattati hanno il potenziale per essere rilasciati. Inoltre, molti corsi d’acqua si trovano in condizioni eutrofiche o ricche di nutrienti, che possono ulteriormente indurre le acque reflue scaricate ad aumentare le emissioni di gas serra15. Tuttavia, le emissioni di gas serra provenienti dalle acque riceventi vengono raramente contabilizzate, a causa della mancanza di dati sulla qualità dell’acqua del corpo idrico ricevente e sui percorsi di scarico a valle. Anche se alcuni studi hanno preso in considerazione le emissioni fuori sito derivanti dagli effluenti trattati, è stato ipotizzato un solo percorso di scarico che immetta nei fiumi, nei laghi o negli oceani7,8,9. Tenere conto delle emissioni provenienti da diversi percorsi di scarico (come lo scarico diretto in fiumi, laghi, bacini idrici, mari, suolo e terreni agricoli irrigati dalle acque reflue) è essenziale per identificare le principali fonti di emissione, la composizione dei gas serra e il loro contributo all’intero sistema di trattamento delle acque reflue.