1. 研究背景

在当今世界，温室气体排放量每年都在增加，致使全球变暖等环境问题日趋严峻。在全球性气候变暖的严峻形势下，中国作为世界最大的能源消费国，承诺在2020年要实现单位GDP碳排放量较2005年下降40%~45%^[1]。然而污水水在处理过程中直接产生甲烷和氧化亚氮等温室气体，也因消耗大量能源、药品而间接产生温室气体，因而污水处理厂被认为是主要的碳排放源之一^[2]。而且污水处理行业的碳排放量已被公认为是前十大碳排放行业之一，是不可忽视的减排领域^[3]。因此，污水处理厂当中碳排放和能源的核算二者缺一不可。

碳排放核算的目的是要达到碳中和，要通过各种途径来吸收污水处理厂的运行当中各个系统环节所排放出的温室气体。碳中和是一个很难以达到的目标，但碳排放核算和能源核算是无限逼近于这个目标的必经之路。通过碳排放的核算，我们不仅可以确切地知道一个污水处理厂在运行当中预计会产生的碳排放量，同时也为污水处理厂的低碳环保运行提供了充足的前提条件。而能源核算其最终目的也是通过对污水处理厂能量消耗的计算来推导开采相应能源所会产生的碳排放量，同时也为污水处理厂的节能减排提供保障。

2.1 国内外污水处理碳排放研究进展

根据国内外研究的进展，碳排放的方式大体上分为两类，即直接排放和间接排放。直接排放指的是污水处理系统处理污水过程中，各个处理环节直接排放到周边环境当中的甲烷、一氧化二氮、二氧化碳等温室气体。

间接排放则指的是由于污水处理系统当中各个环节设备运行所需要的能源消耗（大部分为电能）以及一部分药物消耗所产生的温室气体排放。对于典型的污水处理厂,间接排放主要为电耗^[4]。为达到清洁生产以及碳中和的最终目的，碳排放的直接和间接两种排放方式对污水处理厂的碳排放核算来说都必不可少。当前关于碳排放核算的研究主要有三类，即IPCC清单法、物料衡算法、生命周期法等。

2.2 IPCC清单法

IPCC清单法主要是针对于国家或者地区而提出的碳排放核算方法，得到了各国的高度肯定，即《IPCC2006年国家温室气体排放清单指南》。中国对碳排放核算方法的研究中主要是采用IPCC清单法。

根据IPCC排放指南概述介绍，清单编制法主要是从六个方面进行了碳排放量的核算，这六个方面分别是能源，农业，林业，工业过程和产品使用，废弃物和其他土地利用。其中能源部门通常是温室气体排放清单中最重要的部门，能源部分的碳排放主要是燃烧过程中所产生的二氧化碳和甲烷。王洪臣^[5]参考了IPCC清单法中甲烷和一氧化二氮直接排放的计算过程，从而计算出污水处理过程中碳排放甲烷和一氧化二氮的量；张成,易建婷等人^[6]采用IPCC清单法及我国相关方法研究了重庆市污水处理部门的碳排放情况，主要对2000-2009年城镇生活污水处理过程产生的甲烷和一氧化二氮，以及由能源消耗间接产生的二氧化碳进行了初步估算；柏茜，徐冰峰^[7]采用IPCC清单法，对污水处理系统的碳排放量进行计算；蔡博峰，高庆先等人^[8]结合IPCC清单法对我国城市污水处理厂甲烷排放因子进行了深入的研究;周兴，郑有飞等^[9]采用IPCC清单法中所提供的方法估算了2003#8212;2009年我国源自污水处理部门的温室气体排放量，并对污水处理部门人均温室气体排放量进行分析；Poulsen等^[10]参考IPCC清单法提供的计算方法通过能耗折算来估算丹麦奥尔堡在1970和2005年的废污水处理温室气体排放量。

2.3 物料衡算法