面向未来的污水处理厂关键技术研发与工程实践专栏序言

污水处理行业碳排放水平约占全社会碳排放水平的1%～2%,为实现行业碳达峰、碳中和目标以及满足建设面向未来污水处理厂的需要,污水处理行业碳减排技术的开发及碳中和路线图的搭建迫在眉睫.本文是国家水专项“面向未来污水处理厂关键技术研发与工程示范”课题近年来科研成果的总结,致力于构建面向未来污水处理技术体系,从污水处理厂“碳减排”和“碳中和”角度出发,在污水“碳转向”、污水处理过程“碳减排”、基于大数据和云平台的智慧水务3个关键技术的研究以及对面向未来污水处理厂工程实践等方面进行了总结凝练,以期为我国污水处理行业的“碳减排”及“碳中和”提供技术支撑.     

中国民航业中长期碳排放预测与技术减排潜力分析

基于LEAP构建自下而上的中国民航业能源系统模型,设置冻结、现有政策、力度、替代和革命五组情景,深入分析民航业的驱动因子和发展趋势,探讨中国民航业中长期低碳发展的技术路径.结果显示,预计2060年左右人均乘机次数翻两番,突破2人次,冻结情景下2060年会带来高达6.9亿t的碳排放.力度情景下,民航业碳排放有望在2044年左右达峰,峰值水平控制在3亿t左右,40年累积减排近50%,仅需增加约1万亿人民币的成本.稳步推进机队更新换代,加快基础设施提升和运营操作改进,发展可持续航空燃料是民航业必须依赖的减排手段,分别能带来44.1%、29.5%和26.4%的减排量.因此,民航业要尽早制定行业"双碳"目标和实施路径计划,中短期统筹推进空域改革、空中交通管理和航司精细化管理,大力支持国产大飞机的发展,长期推动可持续航空燃料全产业链商业化和市场化.     

中国秸秆资源的时空分布、利用现状与碳减排潜力

为了解中国农作物秸秆资源量近40年的变化趋势及当前的空间分布特征和主要利用方式,估算秸秆利用碳减排潜力,采用草谷比法对1981～2020年间全国农作物秸秆资源量进行了科学估算,分析了秸秆资源密度和人均资源量的时空分布特征,并估算了秸秆制备生物炭基肥的碳减排潜力.结果表明：(1) 1981～2020年我国农作物秸秆总量增长了4.39×10⁸ t,且总体呈不断增长的趋势.(2) 2020年全国作物秸秆理论资源总量约7.72×10⁸ t;水稻、小麦和玉米秸秆仍旧是主要的农作物秸秆种类,约占秸秆资源总量的84%.东北和华北地区秸秆资源量最丰富,东北地区人均资源占有量最高,约1.46 t;华北地区秸秆资源密度最高,达5.42 t·hm^-2.(3)我国农作物秸秆综合利用率逐年提高,目前主要以肥料化和饲料化利用方式为主,约占所有秸秆利用方式的77.5%.(4) 2020年我国可收集农作物秸秆资源可制备成生物炭2.04×10⁸ t,制备生物炭过程中可更新能源代替化石燃料可减少二氧化碳当量(CO_2e     

基于液氮冷凝的VOCs深冷回收技术研究

挥发性有机物（VOCs）是大气污染控制的重点控制污染物之一,是形成臭氧污染和PM2.5的主要 前体物。VOCs排放的控制治理对于人类健康、环境保护以及经济发展具有重要意义。冷凝法是一种可以直接 实现废气资源化的回收方式,主要有机械冷凝法和液氮冷凝法。前者受限于制冷温度,难以达到－120℃以下。而液氮冷凝法的制冷温度可低达－180℃,能够满足日趋严格的排放标准。文章针对一种三级液氮冷凝的VOCs回收系统流程及装置开展了分析研究。计算结果表明,系统的经济效益比与处理气量呈弱相关性,而与废气浓度、废气类型密切相关。当浓度从3.8％增加至19.0％时,经济效益比从0.38增长至0.59,年碳减排量从1489t增加至7484t。进一步开展了罐区“甲醇＋甲叔基丁基醚（MTBE）”、装车台“柴油＋汽油＋石脑油” 以及罐区“柴油＋汽油＋石脑油”VOCs气体冷凝回收装置工程样机的研制,三者VOCs冷凝液年回收量分别达到69.88,135.41,692.69m3;对应的年碳减排量分别为127,299,1534t;后两者的年总液氮消耗量大约为2300t,经济效益比在0.27左右。     

空间关联网络结构特征的减排效应:基于城市群视角

基于社会网络分析及回归分析方法,选取珠三角城市群2001~2019年地级市数据,考察珠三角城市群碳排放空间关联网络特征的减排效应.结果表明：①珠三角城市群内各城市间的碳排放联系程度较为疏松,从属结构变动频繁,城市间的碳排放交流与合作亟待增强.②碳排放空间关联网络的中心-边缘结构产生一定程度的松动,中心城市对于整体网络结构的控制能力在减弱,边缘城市有逐渐由被控制向控制角色转变的趋势.③碳排放空间关联的整体网络紧密程度及稳定性的提升、网络等级结构的破除能显著降低地区碳排放量,而个体网络中心性的提高对于城市碳减排具有显著的促进作用.以上分析将有助于为协调二氧化碳减排和低碳城市发展政策的提出提供借鉴.     

杭州市某典型建筑垃圾资源化处理项目的技术过程碳减排效益分析

采用生命周期评价方法对杭州市某年处理10万t的典型建筑垃圾资源化处理项目进行技术过程的碳减排效益分析,主要包括破碎分选、高值外售、再生利用、除尘系统和最终处置5个工艺单元.结果显示,建筑垃圾资源化处理项目的技术过程具有明显的碳减排效益,处理1.00 t建筑垃圾的碳排放量为-423.85 kg(以CO2当量计),主要得益...     

“双碳”目标下江西省农业碳排放量测算、影响因素分析与预测研究

农业是中国的立国之本,也是重要的碳排放源,发展低碳农业有助于中国总体碳减排目标的实现。选择农资投入、农田利用、畜禽养殖及秸秆焚烧4类碳源,利用IPCC碳排放模型对江西省2000—2020年的农业碳排放量予以测算,利用LMDI模型进行影响因素分解,并运用XGBoost模型预测2021—2050年碳排放量。结果表明：(1)2000—2020年江西省农业碳排放总量呈现先下降后上升再下降的波动趋势,总体呈上升趋势,但农业碳排放强度逐年降低。农业碳排放源中农田土壤利用贡献率最高,其次为畜禽养殖、农资投入和秸秆焚烧。2000—2020年江西省11个地级市农业碳排放量及排放强度均呈现明显的区域差异,且差异不断扩大,其中宜春市的农业碳排放量和平均碳排放强度均居于首位。(2)地区经济发展水平的提高和城镇化率的增加是导致农业碳排放量增加的主要因素,而农业生产效率、农业产业结构、地区产业结构和劳动力对碳减排的作用比较有限。(3)预测结果显示,2030年前江西省农业碳排放总量及11个地级市农业碳排放量已达到峰值。其中,新余市在2005年最早达到峰值,景德镇市和赣州市在2016年最晚达到峰值。2020年后,江西...     

碳交易机制下政府与重污染企业碳减排演化博弈分析

为探寻碳交易机制下重污染企业碳减排影响因素，研究政府和重污染企业博弈互动机理，以公众和企业意愿为约束，引入碳交易、碳补贴及碳惩罚手段，构建政府与重污染企业演化博弈理论模型，确定不同情形下的系统稳定演化策略，并选取相关数据模拟仿真。研究表明：(1)碳惩罚、碳补贴和碳交易规制手段组合使用为最优监管策略，碳交易机制通过碳交易收入可有效抑制成本因素的负向作用，促进双方积极参与碳减排；(2)受交易价格和碳配额联动影响的碳交易收入，突破一定阈值对博弈双方起正向作用，但存在波动效应；(3)政府和重污染企业碳减排演化博弈系统受双方初始策略比例、成本收益、公众意愿、企业意愿和碳交易市场作用共同驱动，尤其是企业对政府的意愿约束作用显著，可有效推动博弈双方采取积极行为。     

“双碳”目标下：中国CCUS发展现状、存在问题及建议

在全球变暖，气候变化日趋严重的背景下，碳捕集、利用和封存(CCUS)技术逐渐被世界各国公认为是最具潜力的一种碳减排技术.在详细阐述CCUS技术的起源、概念、定位和演变过程的基础上，通过对比国内外CCUS技术的政策法规、示范工程和碳排放交易系统发展现状，系统总结了中国自2016年加入《巴黎协定》后，推动CCUS技术发展所做出的巨大努力，并结合生态文明建设及“碳达峰”“碳中和”目标分析中国CCUS技术现存问题，为进一步推动该技术发展提出相关参考意见.