本發(fā)明涉及一種農(nóng)村污水碳排放評估方法，屬于碳排放測算。

背景技術(shù)：

1、在全球氣候變化的大背景下，碳排放的準(zhǔn)確測算與有效控制成為了環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵任務(wù)。隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和居民生活水平的提高，農(nóng)村污水的產(chǎn)生量也日益增加。然而，對于農(nóng)村污水處理過程中的碳排放，目前尚缺乏精確和有效的測算方法。

2、傳統(tǒng)的碳排放測算主要集中在工業(yè)和城市領(lǐng)域，對于農(nóng)村污水這一特定領(lǐng)域的關(guān)注相對較少。農(nóng)村污水的來源多樣，包括居民生活污水、小型養(yǎng)殖廢水和農(nóng)業(yè)面源污染等，其成分和處理方式與城市污水存在顯著差異?，F(xiàn)有的一些測算方法未能跟上需求，未能充分考慮農(nóng)村污水的特點(diǎn)和處理過程中的復(fù)雜因素。例如，在農(nóng)村地區(qū)，由于地理?xiàng)l件和經(jīng)濟(jì)因素的限制，污水處理設(shè)施通常規(guī)模較小、工藝較為簡單，但運(yùn)行模式和能源消耗卻具有獨(dú)特性。同時(shí)，不同季節(jié)和氣候條件對污水產(chǎn)生量和處理效果的影響也不容忽視。

3、因此，迫切需要一種專門針對農(nóng)村污水的碳排放測算方法和技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)對農(nóng)村地區(qū)碳排放的準(zhǔn)確評估和有效控制，為農(nóng)村的生態(tài)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展提供有力的技術(shù)支持。

4、申請?zhí)枮閏n202310433425.0的中國專利申請《農(nóng)村雨污水低碳處理及高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田資源化綜合循環(huán)系統(tǒng)》，包括農(nóng)村分散式污水處理裝置、雨污水收集管渠、農(nóng)田儲水管罐系統(tǒng)、農(nóng)田水肥一體化自動(dòng)灌溉系統(tǒng)和黑水消化罐；農(nóng)村分散式污水處理裝置由多個(gè)污水處理單元構(gòu)成，所述污水處理單元包括凈化槽、灰水收集管道、太陽能光伏系統(tǒng)、雨水匯集口、雨水收集管道、化糞池、黑水收集管道和吸糞車；農(nóng)田水肥一體化自動(dòng)灌溉系統(tǒng)包括水泵、吸肥管道、水肥一體機(jī)和肥料儲罐。將灌溉和施肥結(jié)合在一起實(shí)行同步管理，合理利用了有效資源，雨水和處理后的灰水統(tǒng)一通過雨污水收集管渠收集，水量供給較穩(wěn)定，應(yīng)用價(jià)值更高。但并未涉及到不同地區(qū)的農(nóng)村污水處理方式的差異及碳排放量的測算。

5、申請?zhí)枮閏n202311135291.0的中國專利申請《一種農(nóng)田碳排放分析方法及系統(tǒng)》，通過獲取目標(biāo)農(nóng)田的地區(qū)基礎(chǔ)信息，基于所述地區(qū)基礎(chǔ)信息構(gòu)建基于三維的農(nóng)田模型；獲取目標(biāo)農(nóng)田的監(jiān)測圖像與遙感圖像，基于微觀與宏觀維度，結(jié)合農(nóng)田圖像大數(shù)據(jù)進(jìn)行對比對目標(biāo)農(nóng)田中農(nóng)作物進(jìn)行識別與分析，得到農(nóng)作物種植信息；基于農(nóng)作物種植信息與施肥信息，結(jié)合農(nóng)田模型進(jìn)行區(qū)域性的碳排放預(yù)測分析，得到碳排放預(yù)測數(shù)據(jù)；基于碳排放預(yù)測數(shù)據(jù)，對目標(biāo)農(nóng)田進(jìn)行區(qū)域性的碳排放分布分析，并生成碳排放監(jiān)測方案。通過本發(fā)明，能夠充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域數(shù)據(jù)，精確評估農(nóng)田的碳排放情況，實(shí)現(xiàn)碳排放的精準(zhǔn)分析與預(yù)測，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境影響評估提供可靠依據(jù)。但該專利僅涉及到對農(nóng)田碳排放量的計(jì)算，并未涉及到對于農(nóng)村污水管網(wǎng)碳排放量的計(jì)算。

6、申請?zhí)枮閏n202311459992.x的中國專利申請《一種協(xié)同減污降碳的污水處理裝置》，包括污水處理機(jī)構(gòu)，所述污水處理機(jī)構(gòu)包括曝氣池和托管底座，曝氣池開設(shè)在地面上，托管底座固定連接在地面上，托管底座的數(shù)量為兩個(gè)；通過堵塞監(jiān)測機(jī)構(gòu)，使該協(xié)同減污降碳的污水處理裝置能夠?qū)苁狡貧馄鞯耐ㄍ感赃M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，在管式曝氣器堵塞嚴(yán)重時(shí)，堵塞監(jiān)測機(jī)構(gòu)會(huì)將定位機(jī)構(gòu)觸發(fā)，通過觸發(fā)的定位機(jī)構(gòu)能夠?qū)惭b云臺釋放掉，通過出水機(jī)構(gòu)能夠?yàn)榘惭b云臺施加向上的提升力，使安裝云臺能夠帶著發(fā)生堵塞的管式曝氣器從污水中移動(dòng)出來，進(jìn)而使工作人員能夠及時(shí)且準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)是哪個(gè)管式曝氣器發(fā)生堵塞，不需要對管式曝氣器進(jìn)行排查，省時(shí)省力，提高了該協(xié)同減污降碳的污水處理裝置的實(shí)用性。但該專利僅關(guān)注減污降碳措施，并未涉及到對農(nóng)村地區(qū)碳排放量的計(jì)算。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：針對目前現(xiàn)有的方法未能充分考慮農(nóng)村污水的特點(diǎn)和處理過程中的復(fù)雜因素的問題，本發(fā)明提供了一種農(nóng)村污水碳排放評估方法，主要包括：確定農(nóng)村污水處理方式，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)；構(gòu)建農(nóng)村污水碳排放評估模型；根據(jù)不同的污水處理方式計(jì)算農(nóng)村污水碳排放量。從而能夠針對農(nóng)村地區(qū)多樣化的排水方式，進(jìn)行精準(zhǔn)的碳排放評估。

2、技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

3、一種農(nóng)村污水管網(wǎng)碳排放評估方法，包括以下步驟：

4、步驟一：確定農(nóng)村污水處理方式，為集中式或分散式；

5、所述的集中式處理是將農(nóng)村居民生活污水、農(nóng)業(yè)廢水收集起來，指通過污水管道或溝渠輸送至污水處理站；其碳排放量為污水管網(wǎng)中產(chǎn)生的碳排放及污水廠集中處理過程中所產(chǎn)生的碳排放。所述的分散式處理是指在農(nóng)村地區(qū)借助建設(shè)的小型、獨(dú)立的處理設(shè)備和系統(tǒng)處理單個(gè)或多個(gè)農(nóng)戶產(chǎn)生的污水；選自小型人工濕地或化糞池。

6、步驟二：獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，包括污水管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、管道長度、管徑、起止點(diǎn)埋深、起止點(diǎn)編號、節(jié)點(diǎn)編號、節(jié)點(diǎn)埋深、地面高程、流向、坡度、污水處理方式；

7、步驟三：根據(jù)不同處理方式，構(gòu)建農(nóng)村地區(qū)碳排放評估模型；

8、農(nóng)村地區(qū)污水管網(wǎng)碳排放計(jì)算模型構(gòu)建步驟如下：

9、1、①計(jì)算污水管道橫截面處固、液、氣三相面積：

10、對于管網(wǎng)中氣體，

11、

12、其中，a氣i為污水管道i橫截面處氣體面積，m2；

13、di為污水管道i的管徑，m；

14、hi為污水管道i的設(shè)計(jì)水深，m；

15、對于管網(wǎng)中液體，

16、

17、其中，hi為沉積物在管道i中的厚度，m；

18、對于管網(wǎng)中固體，

19、

20、②計(jì)算污水管網(wǎng)中固、液、氣三相體積：

21、對于管網(wǎng)中氣體，

22、v氣＝v管道+v檢查井

23、

24、其中，v氣為管網(wǎng)系統(tǒng)中氣體體積，m3；

25、v管道為管網(wǎng)系統(tǒng)中污水管道氣體總體積，m3；v檢查井為管網(wǎng)系統(tǒng)中檢查井氣體總體積，m3；rj為檢查井j的半徑，m；

26、hwj為檢查井j的深度，m；

27、對于管網(wǎng)中液體，

28、

29、其中，v液為管網(wǎng)系統(tǒng)中液體體積，m3；

30、對于管網(wǎng)中固體，

31、

32、其中，v固為管網(wǎng)系統(tǒng)中固體體積，m3；

33、③計(jì)算污水管網(wǎng)系統(tǒng)碳排放量：

34、

35、其中，為污水管網(wǎng)co2排放強(qiáng)度，kg?co2-eq/m3；

36、

37、其中，為污水管網(wǎng)ch4排放強(qiáng)度，kg?co2-eq/m3；

38、

39、其中，為污水管網(wǎng)n2o排放強(qiáng)度，kg?co2-eq/m3；

40、則

41、2、集中式處理，污水廠碳排放量計(jì)算步驟如下：

42、對于co2排放：

43、

44、其中，為污水處理化石源co2排放強(qiáng)度，kg?co2-eq/m3；mfcf為化石源co2排放比例，％；

45、bin為污水處理站平均進(jìn)水bod5濃度，mg?bod5/l；

46、bex為運(yùn)行過程中人為投加的額外碳源，mg?bod5/l；

47、kd為衰減系數(shù)，d-1；

48、srt為生物固體平均停留時(shí)間，d；

49、hrt為生物反應(yīng)池水力停留時(shí)間，d；

50、mlvss為生物池混合液揮發(fā)性懸浮固體平均濃度，mg?mlvss/l；

51、tknin為污水處理站平均進(jìn)水總凱式氮濃度，mg?n/l；

52、tknef為污水處理站平均出水總凱式氮濃度，mg?n/l；

53、fcf為污水處理站進(jìn)水中化石源有機(jī)物比例，％，可取5％～20％，一般取10％；tb為水溫，℃。

54、對于ch4排放：

55、

56、其中，為污水處理化石源ch4排放強(qiáng)度，kg?co2-eq/m3；

57、為污水處理單元ch4排放因子，通常取0.000336～0.0117；

58、為回收或處理去除的ch4氣體量，kg?ch4/m3；

59、對于n2o排放：

60、

61、其中，為污水處理化石源n2o排放強(qiáng)度，kg?co2-eq/m3；

62、tnin為污水處理站平均進(jìn)水總氮濃度，mg?n/l；

63、為生物處理污水過程中n2o排放因子，通常取0～0.0093；

64、為回收或處理去除的n2o氣體量，kg?ch4/m3；

65、則其中，cesww為污水處理站碳排放強(qiáng)度，kg?co2-eq/m3；

66、3、分散式處理的污水廠碳排放量計(jì)算步驟如下：

67、(1).小型人工濕地

68、對于co2排放：

69、

70、其中，為人工濕地化石源co2排放強(qiáng)度，kg?co2-eq/m3；

71、bin′為人工濕地平均進(jìn)水bod5濃度，mg?bod5/l；

72、對于ch4排放：

73、

74、其中，為人工濕地化石源ch4排放強(qiáng)度，kg?co2-eq/m3；

75、為人工濕地中ch4排放因子，通常取0.042～0.078；

76、對于n2o排放：

77、

78、其中，為人工濕地化石源n2o排放強(qiáng)度，kg?co2-eq/m3；

79、tneff′為人工濕地平均進(jìn)水總氮濃度，mg?n/l；

80、為人工濕地n2o排放因子，通常取0.0079～0.00023；

81、則

82、其中，ceswl為人工濕地碳排放強(qiáng)度，kg?co2-eq/m3；

83、(2)化糞池

84、對于ch4排放：

85、

86、其中，為化糞池ch4碳排放強(qiáng)度，kg?co2-eq/m3；

87、efpe為化糞池ch4排放當(dāng)量，kg?co2-eq/(人·a)，取85kg?co2-eq/(人·a)；

88、qpe為人均污水排放量，m3/(人·d)，建議根據(jù)城鎮(zhèn)規(guī)模取值，可參考《給水排水設(shè)計(jì)手冊》；

89、對于co2排放：

90、co2的產(chǎn)生量為ch4產(chǎn)生量的5～20倍。

91、

92、其中，為化糞池co2碳排放強(qiáng)度，kg?co2-eq/m3；

93、對于n2o排放：

94、通常n2o的產(chǎn)生量可能僅為ch4產(chǎn)生量的0.01～0.1倍。

95、

96、其中，為化糞池n2o碳排放強(qiáng)度，kg?co2-eq/m3；

97、則

98、其中，ceshfc為化糞池碳排放強(qiáng)度，kg?co2-eq/m3；

99、步驟四：將數(shù)據(jù)輸入至農(nóng)村地區(qū)碳排放計(jì)算公式中，計(jì)算得出農(nóng)村地區(qū)碳排放強(qiáng)度；

100、集中式處理碳排放量為cesgw+cesww；

101、分散式處理根據(jù)其處理方式的不同分別有不同的算法：

102、當(dāng)為人工濕地處理時(shí)，其碳排放量為cesgw+ceswl；

103、當(dāng)為化糞池處理時(shí)，其碳排放量為cesgw+ceshfc；

104、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

105、(1)精確評估：能夠針對農(nóng)村地區(qū)多樣化的排水方式，進(jìn)行精準(zhǔn)的碳排放評估?？紤]到不同污水處理方式在污水收集、運(yùn)輸和處理過程中的差異，從而提供更準(zhǔn)確、細(xì)致的碳排放數(shù)據(jù)，避免了以往評估的籠統(tǒng)和不準(zhǔn)確。

106、(2)全面考量：系統(tǒng)的考慮了污水排放到處理的整個(gè)周期，包括污水收集、處理工藝等環(huán)節(jié)，從而為優(yōu)化整個(gè)污水處理系統(tǒng)提供全面的視角。

107、(3)適用范圍廣：能夠適應(yīng)農(nóng)村地區(qū)不斷變化的發(fā)展?fàn)顩r和排水方式的調(diào)整。隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施的改善，排水方式可能會(huì)發(fā)生變化，該系統(tǒng)和方法可以及時(shí)更新和調(diào)整評估參數(shù)，保證評估結(jié)果的時(shí)效性和有效性。