دانشگاه تهران محیط شناسی 1025-8620 مقالات آماده انتشار 2026 04 19 Calculation of Carbon Footprint and Energy Consumption in Sari Wastewater Treatment Plant محاسبه ردپای کربن و مصرف انرژی در تصفیه خانه فاضلاب شهری ساری 106589 10.22059/jes.2025.389452.1008580 FA مجتبی احمدی نژاد گروه مهندسی محیط زیست، پردیس بین المللی ارس، دانشگاه تهران، جلفا، ایران. ناصر مهرداری گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران. غلامرضا نبی بیدهندی گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران. 0000-0001-9930-9080 محمد جواد امیری دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران. احسان مهردادی گروه مهندسی محیط زیست، پردیس بین المللی ارس، دانشگاه تهران، جلفا، ایران. Journal Article 2025 08 07 The development of low-carbon wastewater treatment plants (WWTPs) plays a crucial role in achieving peak carbon and carbon neutrality goals. This study aims to calculate the carbon footprint, energy consumption, and greenhouse gas (GHG) emissions, as well as to provide effective methods for reducing these emissions at the Sari City Wastewater Treatment Plant. This study examined data from the Sari City Wastewater Treatment Plant for the years 1400 to 1402 (Solar Hijri calendar, approximately 2021-2023). The treatment system is an activated sludge type utilizing the modified Ludzack-Ettinger (MLE) process, which is considered an advanced biological process for the removal of carbonaceous organic matter and nitrates. Carbon emissions from WWTPs are divided into two categories: direct emissions and indirect emissions.<br />Direct emissions include carbon dioxide (CO2 ) resulting from aerobic decomposition and the conversion of organic matter in biological treatment processes; CO2 and methane (CH4) from anaerobic digestion processes; and dinitrogen monoxide (nitrous oxide, N2O) from nitrification and denitrification processes.Indirect emissions relate to the consumption of purchased electricity for blowers, pumps, and other equipment within the WWTP, and also include emissions from the transportation of fuel consumed at the plant and other internal activities. Based on the annual electricity consumption, an average of <br />0.61 kWh of electricity is consumed per cubic meter (M3) of treated wastewater. The total CO2 equivalent CO2eq emissions from the Sari WWTP from 1400 to 1402 are as follows: Off-site emissions (including electricity consumption, diesel fuel, residual biological matter decomposition, sludge disposal, residual degradable matter, and dinitrogen monoxide N2O 48113.7 tons of CO2eq On-site emissions (including endogenous biomass decomposition, removal of carbonaceous biological matter, nitrification, and dinitrogen monoxide (N2O) : 1934.26 tons of CO2eq. The GHG emission rate per cubic meter of treated wastewater at the Sari WWTP was calculated as follows:Year 1400: 0.071 Kg CO2eq, Year 1401: 0.078 kg CO2eq , Year 1401: 0.078 kg CO2eq. These results indicate an increase in emissions from 0.071 to 0.078 kg CO2eq<br />from the year 1400 to 1402. High energy consumption and inadequate sludge management are the primary sources of indirect emissions, while the incoming organic load and biological processes, including nitrification and denitrification, are the most significant factors contributing to direct GHG emissions. To mitigate emissions, it is essential to optimize electricity consumption, utilize renewable energies, upgrade primary sedimentation, and improve sludge management. In summary, process modifications, energy optimization, and macro-level policies can contribute to a meaningful reduction in greenhouse gas emissions. مقدمه: توسعه تصفیه‌خانه‌های فاضلاب با کربن پایین نقش مهمی در دستیابی به اهداف اوج کربن و کربن خنثی ایفا می‌کند.این مطالعه با هدف محاسبه ردپای کربن، میزان مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌ای و همچنین ارائه روش‌های مؤثر برای کاهش انتشار این گازها در تصفیه‌خانه فاضلاب شهر ساری انجام شده است. <br />روش تحقیق: این مطالعه اطلاعات مربوط به تصفیه‌خانه فاضلاب شهر ساری از سال 1400 الی 1402 را مورد بررسی قرار داده است که سیستم تصفیه آن از نوع لجن فعال با فرآیند اصلاح‌شده لودزاک-اتینگر بوده که یک فرآیند بیولوژیکی پیشرفته برای حذف مواد آلی کربنی و نیترات‌ها محسوب می‌شود انتشار کربن از تصفیه‌خانه‌های فاضلاب به دو دسته تقسیم می‌شود: انتشار مستقیم و انتشار غیرمستقیم. انتشار مستقیم شامل کربن‌دی‌اکسید ناشی از تجزیه هوازی و تبدیل مواد آلی در فرآیندهای بیولوژیکی تصفیه، کربن‌دی‌اکسید و متان ناشی از فرآیندهای هضم بی‌هوازی و دی‌نیتروژن مونوکسید (نتیروس اکسید) ناشی از فرآیندهای نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون است. انتشار غیرمستقیم مربوط به مصرف برق خریداری‌شده برای دمنده‌ها، پمپ‌ها و سایر تجهیزات موجود در تصفیه‌خانه فاضلاب است، همچنین شامل انتشار ناشی از حمل‌ونقل سوخت مصرفی در تصفیه‌خانه و سایر فعالیت‌های داخلی می‌شود.<br />نتایج: براساس میزان مصرف سالانه برق، به ‌طور میانگین 0.61کیلووات ‌ساعت برق به ازای هر متر مکعب فاضلاب تصفیه شده مصرف می‌شود. میزان کل انتشار معادل کرین‌دی‌اکسید از تصفیه‌خانه فاضلاب ساری از سال 1400 الی 1402 به شرح زیر است: انتشار خارج از محل شامل مصرف برق، سوخت دیزل، تجزیه مواد بیولوژیکی باقی‌مانده، دفع لجن، مواد تجزیه‌پذیر باقی‌مانده و دی‌نیتروژن مونوکسید: 48113.7 تن معادل کربن‌دی‌اکسید. انتشار در محل شامل تجزیه زیست‌توده درون‌زاد، حذف مواد بیولوژیکی کربن‌دار، نیتریفیکاسیون و دی‌نیتروژن مونوکسید: 1934.26 تن معادل کربن‌دی‌اکسید. میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای در تصفیه‌‌خانه ساری به ازای هر متر مکعب فاضلاب تصفیه ‌شده به شرح زیر محاسبه شده است: سال 1400؛ 0.071 کیلوگرم معادل کربن‌دی‌اکسید. سال 1401؛ 0.078 کیلوگرم معادل کربن‌دی‌اکسید. سال 1402؛ 0.078 کیلوگرم معادل کربن‌دی‌اکسید. این نتایج نشان‌دهنده افزایش میزان انتشار از 0.071 به 0.078 کیلوگرم معادل کربن‌دی‌اکسید از سال‌ 1400 الی 1402 است.<br />نتیجه‌گیری: مصرف بالای انرژی و مدیریت ناکافی لجن اصلی‌ترین منابع انتشار غیرمستقیم و بار آلی ورودی و فرآیندهای بیولوژیکی شامل نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون، مهم‌ترین عوامل انتشار مستقیم گازهای گلخانه‌ای هستند.برای کاهش انتشار، بهینه‌سازی مصرف برق، استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، ارتقای ته‌نشینی اولیه و مدیریت بهتر لجن ضروری است. در مجموع، اصلاحات فرآیندی، بهینه‌سازی انرژی و سیاست‌گذاری‌های کلان، می‌توانند به کاهش معنادار انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک کنند.