污水处理厂排放甲烷先前认为的两倍

城市污水处理厂排放的近两倍的甲烷进入大气科学家先前认为,根据普林斯顿大学的新研究。由于甲烷使地球变暖的超过80倍的强力比二氧化碳20多年,这可能是一个大问题。

“废部门是一个世界上最大的人为甲烷的来源,”说马克Zondlo教授土木与环境工程和相关的教师的Andlinger能源和环境中心。“城市继续城市化和发展零计划,他们不能忽略液体污水处理部门。”

Zondlo领导两个新的研究课题,发表于《科学》杂志上的论文中报道环境科学与技术。一项研究进行实地测量甲烷排放在63年美国污水处理厂;另一个使用机器学习的方法来分析发表文献数据从甲烷监测的研究在全球各种污水收集和处理过程。

不是很多人研究过相关的甲烷排放污水基础设施,尽管我们知道它是甲烷生产的热点,”说 z杰森任 领导的第二个研究。任土木与环境工程教授和Andlinger中心对能源和环境问题。

政府间气候变化专门委员会(IPCC)制定了指导方针,允许研究人员和机构如美国环境保护署(EPA)来估算甲烷排放的污水处理厂根据他们特定的治疗过程。然而,这些指南是由有限的测量相对较少的污水处理厂。

当研究人员使用普林斯顿大学大气化学实验(速度)移动实验室量化整厂排放的羽毛通过测量63处理厂在东海岸,在加州,他们发现,政府间气候变化专门委员会指南都低估了各种规模的污水处理厂和治疗过程。

如果结果与63年植物代表实际甲烷排放的污水处理设施在美国大约是1.9倍环保署排放估计,使用现有的政府间气候变化专门委员会和指导原则,这意味着这些指南低估甲烷排放量相当于530万吨的二氧化碳。

有趣的是,该研究小组执行第二个独立研究分析文学甲烷排放数据得出了类似的结论:估计甲烷排放量市政污水处理美国现有准则预测的两倍左右。

“我们,都不能显示噪音,使用两种不同的方法,甲烷排放是一个更大的问题比此前认为的废水领域,“任说。

通常的嫌疑人在废水甲烷排放

研究人员认为,因为IPCC指南是由有限的测量在少量的污水处理厂,他们可能不能准确地代表的变化之间存在排放设施。

“指导方针认为一定程度的效率在这些污水处理系统在植株的基础上可能不存在,”丹尼尔·摩尔说,直接测量研究的第一作者,在土木与环境工程研究生。他指出泄漏和低效的设备可能不被发现在废水处理厂,但可能会导致显著的温室气体排放。

Cuihong歌曲,第一作者的评论和一个博士后研究员在普林斯顿大学土木与环境工程,说处理厂配备了厌氧消化器最大的甲烷泄密者。

厌氧消化器是密闭容器含有厌氧微生物工作无氧分解废水污泥或固体废物和生产过程中富含甲烷的沼气。甲烷可以用来产生电力热或其他方面的治疗过程。

但当厌氧消化器运行效率低下、泄漏和代谢产物可以使甲烷逃逸逃犯排放的压力。“如果蒸煮器不是不透气的,你可以用高甲烷排放,最终“歌说。研究人员发现,植物与厌氧消化器释放甲烷三倍多比植物没有消化器。

高排放的厌氧消化器可能是一个严重的问题:当污水处理厂配备厌氧消化器占不到10%的植物在美国治疗大部分的植物是大型设施,结合、治疗大约55%的废水。

“很多钱去减少排放量实现这些消化器,因为,从理论上讲,他们的封闭系统。当他们工作正常,甲烷可以集中到一个位置,”摩尔说。“这是低效和泄漏引起的许多问题。”

随着厌氧消化器,评论发现,甲烷排放量排水系统对全国范围内的甲烷排放作出了重大贡献。然而,当前的指导方针在很大程度上并不占甲烷排放的下水道,研究者称是重要的在未来温室气体占库存。

“我们有超过一百万英里的下水道在美国,充满了丰富的有机物质,可能导致甲烷排放,但我们很少认识的范围,”任说。

更好的监控,更好的指导方针

研究人员正在与合作伙伴建立一个库存和方法论允许经理容易监控甲烷排放。通过识别来源在废水处理过程中释放甲烷排放,他们的工作也可以通知努力减轻逃亡的排放。

“甲烷在大气中的寿命很短,所以如果我们能够切断全国排放的壶嘴,甲烷对全球变暖的贡献将迅速减少,”摩尔说。“十年后,我们不需要担心很多关于甲烷。”

任还说,等流程的厌氧消化产生的沼气也作为宝贵的能源。“通过识别和减轻逃亡的甲烷排放,我们会看到双重好处,”他说。“我们将在短期内减少温室气体排放,我们会最大化甲烷的数量我们可以从废水处理过程中恢复过来。”

不过,需要更多的工作来监控甲烷排放在不同时间尺度从处理厂和污水不同大小和治疗过程的网络。

例如,很少有研究进行长期、持续的监控甲烷排放的污水处理厂,即使每天排放速度可以改变甚至是季节性的,通常是在春季和夏季高于冬季。“最终,我们需要一个完整的会计的排放从植物在许多时间尺度,“Zondlo说。他补充说,初步分析后续测量从其他植物在不同时期的突出了理解排放季节变化的重要性。

同时,研究人员将需要开发更好的抽样方法了解偏远地区像下水道排放,因为下水道网络的扩散性质以及高湿度很难捕捉准确的排放与现有方法。

通过克服这些障碍,并继续监测的努力,研究人员可能导致更广泛的努力更新的指导方针,更好地估计甲烷排放的废水。

“许多机构认识到废水甲烷排放量部门是重要的研究,”任说。“这项研究不仅是报告自己的发现。我们与更广泛的社区研究观察和确认为一种重要的知识的差距。”

引用:

1。摩尔DP,李NP,比LP et al .低估美国污水处理的整个行业的甲烷排放量。环境科学工艺。2023年。doi:10.1021 / acs.est.2c05373

2。朱歌C, JJ,威利斯JL摩尔DP, Zondlo妈,任正非ZJ。甲烷排放量城市污水收集和处理系统。环境科学工艺。57 2023;(6):2248 - 2261。doi:10.1021 / acs.est.2c04388

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