歡迎您訪問“合肥市科柏盛環(huán)保科技有限公司”企業(yè)官網(wǎng)！
12年專注環(huán)境污染治理
設(shè)計、生產(chǎn)、安裝、售后一站式服務(wù)
全國免費咨詢熱線：
150-5515-7685
當前位置： 網(wǎng)站首頁 > 新聞動態(tài)
聯(lián)系我們
公司名稱： 合肥市科柏盛環(huán)�？萍加邢薰�
官方網(wǎng)址： www.kaifu111.com
聯(lián)系電話：150-5515-7685
企業(yè)固話：0551-64388109
電子郵箱：Keposhine@163.com
公司地址：合肥市新站區(qū)緯二路北嘉臣科技園科研樓二樓
行業(yè)資訊
當前位置： 網(wǎng)站首頁 > 新聞動態(tài) > 行業(yè)資訊
專家解惑丨如何構(gòu)建低碳時代污水處理新格局？
來源：科柏盛環(huán)保 發(fā)布時間：2021-03-16
上世紀末起，受氣候變化、全球性能源危機與資源匱乏影響，迫使人們不得不尋求可持續(xù)發(fā)展之路。進入二十一世紀二十年代之際，在后疫情時代，低碳發(fā)展課題被迅速放大。2020年12月12日，我國在氣候雄心峰會上承諾到2030年，中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，實現(xiàn)“碳達峰”，努力爭取2060年前實現(xiàn)“碳中和”。于是，一時間“碳達峰”、“碳中和”驟然走熱，低碳發(fā)展、低碳社會昭然而為這個時代的主旋律和熱點。
我國自污染防治攻堅戰(zhàn)以來，污水處理建設(shè)迅猛發(fā)展，遍地開花且投資力度逐年加大，到2020年，全國城市污水處理率達到95%(“十三五”規(guī)劃目標)，農(nóng)村污水處理率達到25.5%(2021年全國生態(tài)環(huán)境保護大會透露)。逐漸完備的、龐大的污水處理行業(yè)在低碳時代的挑戰(zhàn)在哪里?機遇幾何?這已是這個行業(yè)進入2021年的一個重大課題。
污水處理被認為是一個高耗能行業(yè)，傳統(tǒng)污水處理實際上是停留時間、處理空間、投入能源、物耗資源四個維度上的調(diào)整與組合，甚至可以說高標準的出水水質(zhì)，是以能耗、物耗的形式實施的污染形態(tài)轉(zhuǎn)移來實現(xiàn)的，有人認為：碧水的同時未必是藍天，耗能導致的水污染物轉(zhuǎn)為CO2、CH4、N2O、NH3、H2S等溫室氣體，特別是對污水處理標準一再提高，能耗越來越高，這樣的轉(zhuǎn)換也越來突出(目前針對污水廠的提標升級方案目前主要包括：針對現(xiàn)有工藝的優(yōu)化;增加投藥，如增加化學除磷和外加碳源;增加后續(xù)物化處理單元如高效沉淀和砂濾池、增加生化單元如后置反硝化濾池及膜工藝，但優(yōu)質(zhì)的出水帶來的是更多的能耗和物耗)。聯(lián)合國數(shù)據(jù)顯示，全球污水處理等水處理行業(yè)碳排放量大約占全球碳排放量2%左右。美國2017年能源消耗量中約2% 用于飲用水和污水處理系統(tǒng)，產(chǎn)生約4100萬噸溫室氣體。
我國污水處理行業(yè)在許多地方存在其建設(shè)先天不足，其發(fā)展后天失調(diào)。以快速地大幅提高污水處理率，補環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施短板為責任導向的污水處理建設(shè)模式，面臨了規(guī)劃的盲目性、技術(shù)的混雜性、管網(wǎng)的滯后性諸多問題，以污染物總量減排、流域水環(huán)境質(zhì)量達標為目標導向的污水處理運行模式，又面臨著水質(zhì)提標、進水濃度偏低、污水溢流、污泥無出路等問題。目前，如何消化這些先天不足與后天失調(diào)，符合各類環(huán)保督察要求，已讓各地污水處理廠殫精竭力，在這樣的基礎(chǔ)上，在這樣的時間節(jié)點上，我們又迎來了低碳旋風，進入了低碳綠色發(fā)展時代。無論是站位或跟風綠色低碳發(fā)展的外力，還是節(jié)能降耗提升企業(yè)核心競爭力的內(nèi)需，污水處理行業(yè)的新格局調(diào)整已不可回避。
什么是污水處理新格局?在攻占山頭之后，我們回到原來的問題，我們處理的對象是什么?污水是一個污染物，我們就轉(zhuǎn)化它，讓它達標。污水是一個范疇，我們就將其放入水平衡系統(tǒng)，讓水環(huán)境與水生態(tài)、水資源協(xié)調(diào)。污水是一個載體，我們就需要將污水處理廠逐漸演變?yōu)椤盃I養(yǎng)物Nutrient工廠”、“能源Energy工廠”、“再生水Water廠”(即，荷蘭提出的污水處理NEWs概念)。這三個過程，我們可以將其分別視為污水處理的1.0、2.0、3.0版本(為比較表述，非定義)，我們剛完成了1.0，正在2.0中探索時，就要面向或升入3.0，這就是我們面臨的污水處理新格局。
從全球可持續(xù)性發(fā)展的角度而言，污水處理的目標不僅僅是緩解水污染問題，而應(yīng)該是多目標綜合考慮，可持續(xù)地利用或回收能源和資源，以此立足，方可實現(xiàn)環(huán)境社會的可持續(xù)性與污水處理企業(yè)的可持續(xù)性。污水處理既是重要的公共事業(yè)，又是一個被政策驅(qū)動的行業(yè)，誰提早開啟低碳變革，誰將贏得更大的主動權(quán)和更廣闊的發(fā)展空間。
幸福的模樣?
污水處理3.0的幸福模樣：內(nèi)外兼修，討好了社會的面子，做足了企業(yè)的里子。
城市污水處理技術(shù)的研究與應(yīng)用經(jīng)歷了100 多年的發(fā)展歷程，逐漸形成了一級處理、二級處理和深度處理等處理模式，發(fā)展了多種物理、物化和生物等處理技術(shù)。物化+生物的二級處理是城市污水處理廠通行的處理模式，而生物處理技術(shù)是國內(nèi)外普遍采用的城市污水處理方法。
在活性污泥法誕生100年后，人們開始重新總結(jié)與回顧污水處理技術(shù)的發(fā)展方向歷程，從節(jié)能降耗角度審視污水處理過程的高能耗，從物質(zhì)的角度審視污水處理的高“碳足跡”，這是至今以常規(guī)活性污泥工藝為主流的污水處理技術(shù)缺欠，于是，一些耦合資源和能源回收的概念路線不斷涌現(xiàn)。目前*范圍內(nèi)，對“污水”的認知已經(jīng)從“廢物處理”對象轉(zhuǎn)向“資源及能源回收”的載體，基于資源回收、能源開發(fā)與利用與碳平衡理念的未來污水處理廠在一些發(fā)達*、*范圍內(nèi)*的環(huán)境公司已經(jīng)開始實踐。奧地利斯特拉斯(Strass)污水處理廠以主流傳統(tǒng)工藝(AB法)與側(cè)流現(xiàn)代工藝(厭氧氨氧化)相結(jié)合方式實現(xiàn)剩余污泥產(chǎn)量*大化，早在2005年通過厭氧消化產(chǎn)甲烷并熱電聯(lián)產(chǎn)實現(xiàn)了能源自給率，達到碳中和運行目標。目前，該廠利用剩余污泥與廠外廚余垃圾厭氧共消化，使得能源自給率高達200%，不僅實現(xiàn)能源自給自足，而且還有一半所產(chǎn)生的能量可以向廠外供應(yīng)，已成為名副其實的“能源工廠”。作為美國碳中和運行的榜樣，Sheboygan污水處理廠通過開源與節(jié)流并舉的技術(shù)措施不僅向美國而且也向*展示了其污水處理能耗基本可以實現(xiàn)自給自足。2013年，該廠已實現(xiàn)了產(chǎn)電量與耗電量比值達90%~115%、產(chǎn)熱量與耗熱量比值達85%~90%的佳績，基本實現(xiàn)了碳中和運行目標。2020年4月動工的江蘇宜興城市水資源概念廠正在探索中國的污水處理新概念，除了污染物削減基本功能，還具有城市能源工廠、水源工廠、肥料工廠等新功能，基于碳中和的新型環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施。
在此基礎(chǔ)上，許多*制定了應(yīng)對氣候變化的污水廠能耗自給或碳中和技術(shù)路線。美國水環(huán)境研究基金(WERF)提出 “Carbon-free Water”，更是制定出至2030年所有污水處理廠均要實現(xiàn)碳中和運行的目標。荷蘭制定了2030年NEWs技術(shù)路線圖。新加坡提出了從Brownfield(棕色水廠)到Greenfield(綠色水廠)的時間表與路線圖。日本有關(guān)部門發(fā)布“Sewerage Vision 2100”，指出到本世紀末將完全實現(xiàn)污水處理能源自給自足。中國提出的2030年碳達峰，2060年碳中和，這對于污水處理行業(yè)也是一個時間表。
華麗的轉(zhuǎn)身?
對于2030碳達峰和2060年碳中和的*目標，污水處理行業(yè)如何認識?
誤區(qū)一：2030年碳達峰，現(xiàn)在污水處理碳排放仍有空間。
2030年碳達峰是針對*宏觀經(jīng)濟社會發(fā)展戰(zhàn)略而言的，材料、能源等經(jīng)濟、社會的基礎(chǔ)需求在未來十年仍是剛需在此基礎(chǔ)上以控制碳排放強度為主，控制碳排放總量為輔。就污水處理企業(yè)而言，在污水處理規(guī)模與設(shè)計規(guī)模確定的基礎(chǔ)上，應(yīng)確定現(xiàn)有GHG排放情況為基準的峰值控制原則，任何的技術(shù)改造、升級都應(yīng)以此為基準，實施碳減排，直至*終的碳中和。就污水處理系統(tǒng)而言，筆者認為，碳達峰的意義應(yīng)該是兩個方面的：一是“應(yīng)收盡收，應(yīng)處盡處”將污水收集率與處理率達到城市或區(qū)域的*大化;二是完善收集系統(tǒng)，不斷提高污水收集質(zhì)量，不滲不漏，其污水處理廠的進水濃度“達峰”。
誤區(qū)二：污水處理過程能源的“自給自足”加“中水回用“— “凈—零”就是碳中和。
能耗自給是狹義的碳中和，不是真正意義上的碳中和。污水處理系統(tǒng)碳中和，應(yīng)與其建設(shè)和運營過程中材料與設(shè)備的加工、污水處理中能耗與物耗、污泥處置中運輸與利用等全生命周期排放等因素都有關(guān)，不是指狹義的能量平衡或自給。能量只是碳排放的一個方面而已，污水處理的碳排放平衡一定要考慮甲烷、氮氧化物等GHG的溢出。
誤區(qū)三：碳中和及碳達峰是理念重視問題，不是技術(shù)問題
雖然1997年《京都議定書》列出了有助于減少溫室氣體排放的政策或做法。然而，迄今為止，我們對全球變暖所涉因素的理解非常有限。這是一個非常復雜的領(lǐng)域，必須考慮到各種溫室氣體來源以及自然波動。雖然國際上普遍不認為城市廢水處理中的碳排放不被認為是造成全球變暖的溫室氣體的一部分。這種碳代表*近固定C的分解，被認為是生物或快速碳循環(huán)的一部分，然而污水處理過程中的CH4或N2O和污泥處理需要在計算中加以考慮。然而，如何根據(jù)不同的條件確定不同處理工藝的GHG和LCA取值，至今仍然存在較大的爭議。污水處理廠污染物去除協(xié)同控制溫室氣體核算的標準體系沒有形成，例如，對于污泥填埋、堆肥、焚燒等工藝，不同*甚至得出結(jié)果大相徑庭的不同結(jié)果，此外，有機質(zhì)協(xié)同消化、協(xié)同焚燒等工藝測算值由于地域性和工藝差別很大，導致難以確定污水、污泥處理工藝的指導性原則。
誤區(qū)四：碳中和是政策導向，不是經(jīng)濟導向
環(huán)境問題既是*大政，也應(yīng)該以技術(shù)經(jīng)濟為基礎(chǔ)和導向腳踏實地的推進。治大國如烹小鮮，依靠口號和“彎道超車“的投機意識，難免會像之前的光伏、碳交易市場一樣，看著熱鬧，冷暖自知。鑒于碳中和度量和檢查難度很大，靠層層任務(wù)分解和監(jiān)督檢查很難解決問題。
污水處理廠(WWTPs)實現(xiàn)碳中和華麗轉(zhuǎn)身的三個維度：
能量維度。許多研究與工程試驗已被用于探知從污水中回收能源，以滿足污水處理運行現(xiàn)場能量自給自足的可行性。一方面支出*小化，使用清潔能源并在污水處理進行中摸索低能耗方案;二方面收入*大化，污水中所蘊含的如此巨大的能量，捕獲污水中所蘊含的有機化學能、熱能就地轉(zhuǎn)換為電能，歐美等*一些實施碳中和運行目標的污水處理廠也大都以剩余污泥厭氧消化轉(zhuǎn)化能源為主要手段。理論上可以實現(xiàn)能耗的完全自給甚至可以變成能量輸出廠，有充分的理論與實踐依據(jù)表明，未來污水處理廠不是能源的消耗者而應(yīng)該成為能源供應(yīng)方。這些舉措支持了減少污水處理廠全生命周期溫室氣體GHG排放的相關(guān)目標。
資源回收維度。從污水中回收資源具有寬廣的范圍，污水處理*大的資源回收是中水回用與再生水利用，如新加坡的NEWATER項目，再生水用途一般為非飲用目的，如用作工業(yè)冷卻、園林綠化灌溉、景觀用水等，當然亦有補充地下水，作為間接飲用水用途，根據(jù)國內(nèi)通過評價大連某污水廠生命周期環(huán)境過程的研究，表明當出水回用率達到 70%時，回用水通過抵消自來水生產(chǎn)獲得的環(huán)境效益可以抵消新增深度處理設(shè)施帶來的環(huán)境影響，從而對原有二級處理工藝 LCA 環(huán)境影響進行減量。
另一個在歐美廣受重視，而被我們忽視的污水資源回收問題是對磷這一不可再生資源回收。盡管目前有關(guān)污水處理磷回收的研究很多，就目前的鳥糞石工藝從污泥中回收磷與磷礦開發(fā)利用之間進行經(jīng)濟效益比較是不合理的，也許正是這個原因，目前沒有將磷回收納入污水處理廠LCA 評價體系之中，它在污水處理環(huán)境綜合影響方面的減量作用也未能體現(xiàn)。當然，從資源的角度優(yōu)化原料投入環(huán)節(jié)也十分重要，污水處理本質(zhì)是通過生化反應(yīng)來去除水中污染物，在處理環(huán)節(jié)需要投加碳源和多種化學藥劑，這些原材料在生產(chǎn)和運輸過程中消耗能源，在投加過程中也消耗一定能源，因此，優(yōu)化投料環(huán)節(jié)，有助于節(jié)能降耗減少碳排放。
碳平衡維度。污水處理碳中和運行中，剩余污泥是重要的能源化、資源化載體物質(zhì)，需要從污水系統(tǒng)碳平衡的維度，以增量方式去獲得，需要改變污泥減量化的現(xiàn)行觀念，以碳中和運行為目標的污泥增量近年來已在國際上悄然興起。為此，以城市碳平衡系統(tǒng)來考慮，通過COD內(nèi)源截留與外源挖潛方式*大限度地去實現(xiàn)“污泥增量”�！拔勰嘣隽俊钡膬蓚�途徑：一是內(nèi)源途徑，提高污水處理廠進水COD負荷，通過完備、完善的管網(wǎng)系統(tǒng)收集污水，*大限度避免污水碳源流失，減少甚至無需補充反硝化的外加碳源，實現(xiàn)處理過程中的碳平衡。二是外源途徑，在生活污水收集時，在保障系統(tǒng)安全的條件下，可考慮食品、屠宰等高碳類生產(chǎn)廢水接入;在后端的污泥厭氧消化時，可混入餐廚垃圾、果蔬垃圾、園林殘枝等有機廢物實施后端厭氧共消化技術(shù)。
康莊的大道?
這是康莊大道，還是一次漫長的告別?
面對低碳時代污水處理向著資源、能源回收與碳中和轉(zhuǎn)變的國際大趨勢，先天不足與后天失調(diào)的我國污水處理事業(yè)顯然又走到了一個新的十字路口。這就面臨著新理念下的管理、技術(shù)、運行走向問題。
當今中國經(jīng)濟有一個顯著特征，風口經(jīng)濟。
污水處理3.0不是推倒重來，而是循序漸進。對于已運行污水處理廠，當務(wù)之急是先要讓既有污水處理設(shè)施運行達到它們設(shè)計之初的既定目標，打好基礎(chǔ)、練好內(nèi)功、不斷改善。對于這些仍在規(guī)劃中的污水處理廠建設(shè)，應(yīng)在既有污水處理廠業(yè)已取得實際效果并積累了大量運行經(jīng)驗的前提下，可因地制宜地考慮實施資源/能源回收工藝，有條件的可一步到位實施污水處理碳中和工藝并運行。
如何對接碳中和的污水處理3.0?上帝的歸上帝，凱撒的歸凱撒。政府與企業(yè)都要就污水處理碳中和做好各自相應(yīng)的工作，確定邊界并協(xié)同推進。目前可以起步的工作：
重新定義基于流域系統(tǒng)的水環(huán)境目標：
應(yīng)該進一步反思此前基于污染源控制的水環(huán)境保護策略，近年來，各地政府一而再，再而三地把目標盯在污水處理廠，希望用不斷提高的污水處理標準來實現(xiàn)水環(huán)境目標，甚至一些地方在環(huán)評中將污水處理標準定在地表水三類水質(zhì)標準。已有的LCA研究表明，越高的污水排放標準，具有越大的生態(tài)環(huán)境負效應(yīng)，實現(xiàn)碳中和的目標越難。流域水環(huán)境保護目標的實現(xiàn)需要就流域系統(tǒng)考慮，既要做污染負荷的減量，又要做生態(tài)容量的增量。污水排放標準的制定與修訂要考慮碳源轉(zhuǎn)向能源化、資源化途徑后對后續(xù)脫氮工藝的影響，高排放標準與碳中和運行的實現(xiàn)目標矛盾，“魚和熊掌不可兼得”，不實事求是地定義污水處理標準，中國污水處理實現(xiàn)碳中和很難。應(yīng)該把投資和管控重點放到通過海綿城市實現(xiàn)源頭減污，通過CSO進行初雨調(diào)蓄，通過管網(wǎng)改造、雨污分流實現(xiàn)應(yīng)收盡收等歷史遺留問題的解決上。
提高污水進水有機負荷。對于我國污水處理碳中和而言，要做好的一個重要基礎(chǔ)工作就管網(wǎng)系統(tǒng)完善，通過甲烷(CH4)熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)可以獲得一定量有機物能源，這是污水處理碳中和的一個重點，污泥厭氧消化獲取的有機能量與進水有機物負荷有關(guān)，但我國市政污水碳源普遍低下，能量衡算表明，進水COD為400mg/L，在完成脫氮除磷碳源使用后產(chǎn)生的剩余污泥，經(jīng)厭氧消化+熱電聯(lián)產(chǎn)*多也只能產(chǎn)生0.20kW·h/m3電當量。若污水處理能耗為0.40kW·h/m3，這意味著距碳中和目標還有50%能量赤字，只有當進水COD為800mg/L時方能勉強滿足0.40kW·h/m3碳中和需要。目前，我國大多數(shù)污水處理廠進水COD為200—300mg/L，須進一步完善管網(wǎng)建設(shè)，改造升級管網(wǎng)運營管理模式，加強漏損點勘測、整治和潛在漏損風險的預防，提高進水COD濃度，提供有效碳源，作為污水碳中和的基礎(chǔ)工作。
改變污水廠的考核標準和模式：
正如張悅司長多次強調(diào)，我國的水污染問題在水里，根子在岸上。造成我國水環(huán)境污染的主要原因之一在于雨污混接，雨季溢流。鑒于我國污水廠進水濃度普遍偏低，如果進一步提升不僅將涉及現(xiàn)行化糞池設(shè)計規(guī)范的修改，還需要對管網(wǎng)、CSO等設(shè)施進行大量的投資，遠水難解近渴的情況下，建議適時修訂《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》，將城鎮(zhèn)污水處理廠出水考核合格率與“削減污染物總量“相結(jié)合，鼓勵污水廠以生態(tài)環(huán)境優(yōu)先，充分利用其污染物設(shè)計負荷余量，處理雨季的溢流污水。對超負荷運行的污水廠設(shè)置合格率考核，而非現(xiàn)行的超標處罰原則。在污水付費體制上，探索按照污染物削減總量付費的模式，并將全過程碳減排納入考核指標。
精細化污水處理管理，充分挖掘和利用污水熱能：
因地制宜積極采取各種措施對污水處理廠進行精細化管理，實現(xiàn)能耗、物耗節(jié)流，這也是綠色低碳發(fā)展的重要組成部分。一方面是不斷優(yōu)化運行參數(shù)，優(yōu)化設(shè)備、設(shè)施運行狀態(tài)，同時建立基于DO反饋的精確曝氣控制(雖然不同處理工藝能耗不同，但曝氣系統(tǒng)總體能耗占比*大，因此，污水處理廠節(jié)能降耗關(guān)鍵點在升級改造曝氣系統(tǒng)。)，在保證出水達標的前提下，按需提供微生物所需的溶解氧，達到供需平衡，避免曝氣能耗的浪費。另一方面，在保證出水水質(zhì)達標的前題下，政府管理部門應(yīng)該充許運行企業(yè)自主調(diào)整運行流程、運行參數(shù)，不要一味生硬地按照環(huán)評的工藝流程和運行過程參數(shù)來督察與考核，避免污水處理系統(tǒng)不必要的能耗與物耗浪費。
鼓勵污水廠充分利用太陽能、水源熱泵等技術(shù)，減少電能的消耗，實現(xiàn)能源自給。研究表明，水源熱泵能有效地將污水中的熱能轉(zhuǎn)化為污水處理廠和鄰近建筑物的熱能,當1m3的出水冷卻1℃時,可提供0.26kWh/m3℃的凈電當量。
分層次開展LCA評價：
目前，針對污水處理系統(tǒng)的評價是以住房建設(shè)部門、環(huán)境保護部門對污水處理工作考核為核心的評估，重點僅在污水處理過程中的環(huán)境績效、運行規(guī)范等污水處理的單因素評價。但隨著對污水處理與社會可持續(xù)性的考量，需就污水處理進行多角度、全方位的綜合考慮，對污水處理系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展性進行更加全面的評價是污水處理行業(yè)評價的升級�；� LCA 的綜合評價方法，是一種國際上普遍認同的、用于評價產(chǎn)品或服務(wù)相關(guān)的環(huán)境因素及其整個生命周期環(huán)境影響的工具。生命周期評價通過綜合污水處理系統(tǒng)中的物耗、能耗、污染物排放等因素，將結(jié)果統(tǒng)一量化為資源消耗、環(huán)境變化、毒性等影響指標，也可進行加權(quán)得到綜合指標。由于生命周期評價考慮的是污水處理系統(tǒng)的整個生命周期，不僅僅局限于某個階段，故能夠全面的評價該系統(tǒng)的總環(huán)境影響、社會可持續(xù)性、企業(yè)可持續(xù)性，有利于實現(xiàn)污水處理的系統(tǒng)管理。在污水處理系統(tǒng)開展LCA評價，我國已有許多研究與案例，面對低碳時代要求，需進行相應(yīng)的評價標準、基準、方法規(guī)范，由學術(shù)范疇走向行政管理與行業(yè)自審制度設(shè)置。就污水處理系統(tǒng)而言，需分層次、以不同的邊界開展LCA評價：一是污水處理廠(WWTPs)邊界，在污水處理企業(yè)建立評價清單，確定評價指數(shù)，定期開展LCA評價，以此評價作為政府、利益相關(guān)方對污水處理行業(yè)考核的依據(jù)，環(huán)境績效考核不僅是污水達標情況，還需考核溫室氣體GHG排放;二是擴大污水處理 LCA 分析的系統(tǒng)邊界，不再僅僅局限于污水處理廠，而是包括了整個城市水/廢水系統(tǒng)，即從污水處理規(guī)劃、建設(shè)，污水收集、管網(wǎng)、處理、回用、排放等全過程建立LCA評價體系，作為上級政府與部門對下級城市政府污水處理系統(tǒng)考核與評價的依據(jù)。LCA 評價可以更加客觀揭示污水處理的“大氣-水-土地”相互聯(lián)動的生態(tài)事實，綜合考慮污水廠生產(chǎn)過程中二氧化碳、一氧化二氮、甲烷等溫室氣體的排放核算，將傳統(tǒng)污水處理為“污染轉(zhuǎn)嫁”過程的問題定量展現(xiàn)，避免一味靠“提標”，為僅達到單一改善水環(huán)境的目而轉(zhuǎn)移生態(tài)環(huán)境問題，從而選擇綜合方案來實現(xiàn)*小化總生態(tài)環(huán)境影響，如在磷回收決策上，是否進行磷回收?是單獨從濕污泥中以鳥糞石工藝回收，還是讓污泥焚燒，從焚燒的干灰中回收?都應(yīng)放在LCA的層面，尋找*優(yōu)決策。
建立污水處理GHG清單：
對于污水處理碳中和工作，有一項基礎(chǔ)的工作就是建立污水處理企業(yè)GHG清單。就污水和污泥處理(包括運輸過程)過程中的直接排放，如出水中的污染物，CO2，CH4，NOx，SO2 等;以及投入的能源和物料(包括建設(shè)過程)在其生產(chǎn)過程中所造成的間接環(huán)境排放建立污水處理企業(yè)GHG清單，初始清單作為碳中和的初始情景或基線。2006 年 IPCC 發(fā)布了《2006 *溫室氣體清單指南》，可按照其中的方法學，就GHG排放清單的項目與因子基于活動數(shù)據(jù)和排放系數(shù)來進行計算，因此也稱為排放系數(shù)法。如果是依據(jù)*統(tǒng)計資料制定排放清單的話，則采用“自上而下”的方法;如以技術(shù)流程為基礎(chǔ)，需對污水處理GHG排放的工藝特征、規(guī)模特征和區(qū)域特點進行細化評估，需區(qū)別“生源碳“與”化石碳“核算，可“自下而上”核算評估。
探索污泥共消化：
污泥共消化發(fā)揮了基質(zhì)間的協(xié)同作用，提高了底物的降解速率和降解程度，使能源轉(zhuǎn)化效率顯著提高。如果有條件可將廚余垃圾、綠化草木殘體、果蔬垃圾等有機廢棄物與剩余污泥一并共消化，這不僅是污水處理碳中和的途徑，而且也為綜合處置城市市政有機固體廢棄物開辟一條可持續(xù)發(fā)展之路。建議盡快建立污水處理廠污染物去除協(xié)同控制溫室氣體核算的標準體系。
政策引導，鼓勵資源型、能源型污水廠的建設(shè)：
由于低碳污水廠技術(shù)風險大、投資成本高，建議從*層面制定污水處理廠碳減排補償和能源工廠補貼機制，通過政策加經(jīng)濟的手段，引導和推動更多有創(chuàng)新性的企業(yè)加入到碳中和污水廠的建設(shè)和運營中來;
改變污水成本定價監(jiān)審辦法和增值稅管理辦法，將節(jié)能降耗增加的成本納入監(jiān)審成本，由此產(chǎn)生的利潤全額獎勵給污水廠;
同時，進一步降低污水回用的門檻，通過水資源配給機制和回用水收費機制彌補水資源的不足;
加大碳交易機構(gòu)的建設(shè)和標準建設(shè)，鼓勵通過GHG減排交易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)投入的回報機制。
通過綠色信貸、綠色債券、綠色股票指數(shù)和相關(guān)產(chǎn)品、綠色發(fā)展基金、綠色保險、碳金融等金融工具和相關(guān)政策支持綠色污水廠轉(zhuǎn)型。
綜上所述，污水處理行業(yè)實現(xiàn)碳中和是一項長期的系統(tǒng)性工程。就系統(tǒng)而言，需要政府相關(guān)部門和企業(yè)全面升級管理運營思想與模式，需要從多維度與多層次進行頂層規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計和統(tǒng)籌安排。這不單是整個行業(yè)技術(shù)和理念的更新，而且是整個城市物質(zhì)流認知的革命。
這將是一個漫長和曲折的過程。但讓人欣慰的是，集結(jié)號已經(jīng)吹起，我們有理由相信，政策驅(qū)動的制度優(yōu)勢將再現(xiàn)神績，中國污水處理行業(yè)將很快為碳中和戰(zhàn)略做出積極貢獻。
我國自污染防治攻堅戰(zhàn)以來，污水處理建設(shè)迅猛發(fā)展，遍地開花且投資力度逐年加大，到2020年，全國城市污水處理率達到95%(“十三五”規(guī)劃目標)，農(nóng)村污水處理率達到25.5%(2021年全國生態(tài)環(huán)境保護大會透露)。逐漸完備的、龐大的污水處理行業(yè)在低碳時代的挑戰(zhàn)在哪里?機遇幾何?這已是這個行業(yè)進入2021年的一個重大課題。
污水處理被認為是一個高耗能行業(yè)，傳統(tǒng)污水處理實際上是停留時間、處理空間、投入能源、物耗資源四個維度上的調(diào)整與組合，甚至可以說高標準的出水水質(zhì)，是以能耗、物耗的形式實施的污染形態(tài)轉(zhuǎn)移來實現(xiàn)的，有人認為：碧水的同時未必是藍天，耗能導致的水污染物轉(zhuǎn)為CO2、CH4、N2O、NH3、H2S等溫室氣體，特別是對污水處理標準一再提高，能耗越來越高，這樣的轉(zhuǎn)換也越來突出(目前針對污水廠的提標升級方案目前主要包括：針對現(xiàn)有工藝的優(yōu)化;增加投藥，如增加化學除磷和外加碳源;增加后續(xù)物化處理單元如高效沉淀和砂濾池、增加生化單元如后置反硝化濾池及膜工藝，但優(yōu)質(zhì)的出水帶來的是更多的能耗和物耗)。聯(lián)合國數(shù)據(jù)顯示，全球污水處理等水處理行業(yè)碳排放量大約占全球碳排放量2%左右。美國2017年能源消耗量中約2% 用于飲用水和污水處理系統(tǒng)，產(chǎn)生約4100萬噸溫室氣體。
我國污水處理行業(yè)在許多地方存在其建設(shè)先天不足，其發(fā)展后天失調(diào)。以快速地大幅提高污水處理率，補環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施短板為責任導向的污水處理建設(shè)模式，面臨了規(guī)劃的盲目性、技術(shù)的混雜性、管網(wǎng)的滯后性諸多問題，以污染物總量減排、流域水環(huán)境質(zhì)量達標為目標導向的污水處理運行模式，又面臨著水質(zhì)提標、進水濃度偏低、污水溢流、污泥無出路等問題。目前，如何消化這些先天不足與后天失調(diào)，符合各類環(huán)保督察要求，已讓各地污水處理廠殫精竭力，在這樣的基礎(chǔ)上，在這樣的時間節(jié)點上，我們又迎來了低碳旋風，進入了低碳綠色發(fā)展時代。無論是站位或跟風綠色低碳發(fā)展的外力，還是節(jié)能降耗提升企業(yè)核心競爭力的內(nèi)需，污水處理行業(yè)的新格局調(diào)整已不可回避。
什么是污水處理新格局?在攻占山頭之后，我們回到原來的問題，我們處理的對象是什么?污水是一個污染物，我們就轉(zhuǎn)化它，讓它達標。污水是一個范疇，我們就將其放入水平衡系統(tǒng)，讓水環(huán)境與水生態(tài)、水資源協(xié)調(diào)。污水是一個載體，我們就需要將污水處理廠逐漸演變?yōu)椤盃I養(yǎng)物Nutrient工廠”、“能源Energy工廠”、“再生水Water廠”(即，荷蘭提出的污水處理NEWs概念)。這三個過程，我們可以將其分別視為污水處理的1.0、2.0、3.0版本(為比較表述，非定義)，我們剛完成了1.0，正在2.0中探索時，就要面向或升入3.0，這就是我們面臨的污水處理新格局。
從全球可持續(xù)性發(fā)展的角度而言，污水處理的目標不僅僅是緩解水污染問題，而應(yīng)該是多目標綜合考慮，可持續(xù)地利用或回收能源和資源，以此立足，方可實現(xiàn)環(huán)境社會的可持續(xù)性與污水處理企業(yè)的可持續(xù)性。污水處理既是重要的公共事業(yè)，又是一個被政策驅(qū)動的行業(yè)，誰提早開啟低碳變革，誰將贏得更大的主動權(quán)和更廣闊的發(fā)展空間。
幸福的模樣?
污水處理3.0的幸福模樣：內(nèi)外兼修，討好了社會的面子，做足了企業(yè)的里子。
城市污水處理技術(shù)的研究與應(yīng)用經(jīng)歷了100 多年的發(fā)展歷程，逐漸形成了一級處理、二級處理和深度處理等處理模式，發(fā)展了多種物理、物化和生物等處理技術(shù)。物化+生物的二級處理是城市污水處理廠通行的處理模式，而生物處理技術(shù)是國內(nèi)外普遍采用的城市污水處理方法。
在活性污泥法誕生100年后，人們開始重新總結(jié)與回顧污水處理技術(shù)的發(fā)展方向歷程，從節(jié)能降耗角度審視污水處理過程的高能耗，從物質(zhì)的角度審視污水處理的高“碳足跡”，這是至今以常規(guī)活性污泥工藝為主流的污水處理技術(shù)缺欠，于是，一些耦合資源和能源回收的概念路線不斷涌現(xiàn)。目前*范圍內(nèi)，對“污水”的認知已經(jīng)從“廢物處理”對象轉(zhuǎn)向“資源及能源回收”的載體，基于資源回收、能源開發(fā)與利用與碳平衡理念的未來污水處理廠在一些發(fā)達*、*范圍內(nèi)*的環(huán)境公司已經(jīng)開始實踐。奧地利斯特拉斯(Strass)污水處理廠以主流傳統(tǒng)工藝(AB法)與側(cè)流現(xiàn)代工藝(厭氧氨氧化)相結(jié)合方式實現(xiàn)剩余污泥產(chǎn)量*大化，早在2005年通過厭氧消化產(chǎn)甲烷并熱電聯(lián)產(chǎn)實現(xiàn)了能源自給率，達到碳中和運行目標。目前，該廠利用剩余污泥與廠外廚余垃圾厭氧共消化，使得能源自給率高達200%，不僅實現(xiàn)能源自給自足，而且還有一半所產(chǎn)生的能量可以向廠外供應(yīng)，已成為名副其實的“能源工廠”。作為美國碳中和運行的榜樣，Sheboygan污水處理廠通過開源與節(jié)流并舉的技術(shù)措施不僅向美國而且也向*展示了其污水處理能耗基本可以實現(xiàn)自給自足。2013年，該廠已實現(xiàn)了產(chǎn)電量與耗電量比值達90%~115%、產(chǎn)熱量與耗熱量比值達85%~90%的佳績，基本實現(xiàn)了碳中和運行目標。2020年4月動工的江蘇宜興城市水資源概念廠正在探索中國的污水處理新概念，除了污染物削減基本功能，還具有城市能源工廠、水源工廠、肥料工廠等新功能，基于碳中和的新型環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施。
在此基礎(chǔ)上，許多*制定了應(yīng)對氣候變化的污水廠能耗自給或碳中和技術(shù)路線。美國水環(huán)境研究基金(WERF)提出 “Carbon-free Water”，更是制定出至2030年所有污水處理廠均要實現(xiàn)碳中和運行的目標。荷蘭制定了2030年NEWs技術(shù)路線圖。新加坡提出了從Brownfield(棕色水廠)到Greenfield(綠色水廠)的時間表與路線圖。日本有關(guān)部門發(fā)布“Sewerage Vision 2100”，指出到本世紀末將完全實現(xiàn)污水處理能源自給自足。中國提出的2030年碳達峰，2060年碳中和，這對于污水處理行業(yè)也是一個時間表。
華麗的轉(zhuǎn)身?
對于2030碳達峰和2060年碳中和的*目標，污水處理行業(yè)如何認識?
誤區(qū)一：2030年碳達峰，現(xiàn)在污水處理碳排放仍有空間。
2030年碳達峰是針對*宏觀經(jīng)濟社會發(fā)展戰(zhàn)略而言的，材料、能源等經(jīng)濟、社會的基礎(chǔ)需求在未來十年仍是剛需在此基礎(chǔ)上以控制碳排放強度為主，控制碳排放總量為輔。就污水處理企業(yè)而言，在污水處理規(guī)模與設(shè)計規(guī)模確定的基礎(chǔ)上，應(yīng)確定現(xiàn)有GHG排放情況為基準的峰值控制原則，任何的技術(shù)改造、升級都應(yīng)以此為基準，實施碳減排，直至*終的碳中和。就污水處理系統(tǒng)而言，筆者認為，碳達峰的意義應(yīng)該是兩個方面的：一是“應(yīng)收盡收，應(yīng)處盡處”將污水收集率與處理率達到城市或區(qū)域的*大化;二是完善收集系統(tǒng)，不斷提高污水收集質(zhì)量，不滲不漏，其污水處理廠的進水濃度“達峰”。
誤區(qū)二：污水處理過程能源的“自給自足”加“中水回用“— “凈—零”就是碳中和。
能耗自給是狹義的碳中和，不是真正意義上的碳中和。污水處理系統(tǒng)碳中和，應(yīng)與其建設(shè)和運營過程中材料與設(shè)備的加工、污水處理中能耗與物耗、污泥處置中運輸與利用等全生命周期排放等因素都有關(guān)，不是指狹義的能量平衡或自給。能量只是碳排放的一個方面而已，污水處理的碳排放平衡一定要考慮甲烷、氮氧化物等GHG的溢出。
誤區(qū)三：碳中和及碳達峰是理念重視問題，不是技術(shù)問題
雖然1997年《京都議定書》列出了有助于減少溫室氣體排放的政策或做法。然而，迄今為止，我們對全球變暖所涉因素的理解非常有限。這是一個非常復雜的領(lǐng)域，必須考慮到各種溫室氣體來源以及自然波動。雖然國際上普遍不認為城市廢水處理中的碳排放不被認為是造成全球變暖的溫室氣體的一部分。這種碳代表*近固定C的分解，被認為是生物或快速碳循環(huán)的一部分，然而污水處理過程中的CH4或N2O和污泥處理需要在計算中加以考慮。然而，如何根據(jù)不同的條件確定不同處理工藝的GHG和LCA取值，至今仍然存在較大的爭議。污水處理廠污染物去除協(xié)同控制溫室氣體核算的標準體系沒有形成，例如，對于污泥填埋、堆肥、焚燒等工藝，不同*甚至得出結(jié)果大相徑庭的不同結(jié)果，此外，有機質(zhì)協(xié)同消化、協(xié)同焚燒等工藝測算值由于地域性和工藝差別很大，導致難以確定污水、污泥處理工藝的指導性原則。
誤區(qū)四：碳中和是政策導向，不是經(jīng)濟導向
環(huán)境問題既是*大政，也應(yīng)該以技術(shù)經(jīng)濟為基礎(chǔ)和導向腳踏實地的推進。治大國如烹小鮮，依靠口號和“彎道超車“的投機意識，難免會像之前的光伏、碳交易市場一樣，看著熱鬧，冷暖自知。鑒于碳中和度量和檢查難度很大，靠層層任務(wù)分解和監(jiān)督檢查很難解決問題。
污水處理廠(WWTPs)實現(xiàn)碳中和華麗轉(zhuǎn)身的三個維度：
能量維度。許多研究與工程試驗已被用于探知從污水中回收能源，以滿足污水處理運行現(xiàn)場能量自給自足的可行性。一方面支出*小化，使用清潔能源并在污水處理進行中摸索低能耗方案;二方面收入*大化，污水中所蘊含的如此巨大的能量，捕獲污水中所蘊含的有機化學能、熱能就地轉(zhuǎn)換為電能，歐美等*一些實施碳中和運行目標的污水處理廠也大都以剩余污泥厭氧消化轉(zhuǎn)化能源為主要手段。理論上可以實現(xiàn)能耗的完全自給甚至可以變成能量輸出廠，有充分的理論與實踐依據(jù)表明，未來污水處理廠不是能源的消耗者而應(yīng)該成為能源供應(yīng)方。這些舉措支持了減少污水處理廠全生命周期溫室氣體GHG排放的相關(guān)目標。
資源回收維度。從污水中回收資源具有寬廣的范圍，污水處理*大的資源回收是中水回用與再生水利用，如新加坡的NEWATER項目，再生水用途一般為非飲用目的，如用作工業(yè)冷卻、園林綠化灌溉、景觀用水等，當然亦有補充地下水，作為間接飲用水用途，根據(jù)國內(nèi)通過評價大連某污水廠生命周期環(huán)境過程的研究，表明當出水回用率達到 70%時，回用水通過抵消自來水生產(chǎn)獲得的環(huán)境效益可以抵消新增深度處理設(shè)施帶來的環(huán)境影響，從而對原有二級處理工藝 LCA 環(huán)境影響進行減量。
另一個在歐美廣受重視，而被我們忽視的污水資源回收問題是對磷這一不可再生資源回收。盡管目前有關(guān)污水處理磷回收的研究很多，就目前的鳥糞石工藝從污泥中回收磷與磷礦開發(fā)利用之間進行經(jīng)濟效益比較是不合理的，也許正是這個原因，目前沒有將磷回收納入污水處理廠LCA 評價體系之中，它在污水處理環(huán)境綜合影響方面的減量作用也未能體現(xiàn)。當然，從資源的角度優(yōu)化原料投入環(huán)節(jié)也十分重要，污水處理本質(zhì)是通過生化反應(yīng)來去除水中污染物，在處理環(huán)節(jié)需要投加碳源和多種化學藥劑，這些原材料在生產(chǎn)和運輸過程中消耗能源，在投加過程中也消耗一定能源，因此，優(yōu)化投料環(huán)節(jié)，有助于節(jié)能降耗減少碳排放。
碳平衡維度。污水處理碳中和運行中，剩余污泥是重要的能源化、資源化載體物質(zhì)，需要從污水系統(tǒng)碳平衡的維度，以增量方式去獲得，需要改變污泥減量化的現(xiàn)行觀念，以碳中和運行為目標的污泥增量近年來已在國際上悄然興起。為此，以城市碳平衡系統(tǒng)來考慮，通過COD內(nèi)源截留與外源挖潛方式*大限度地去實現(xiàn)“污泥增量”�！拔勰嘣隽俊钡膬蓚�途徑：一是內(nèi)源途徑，提高污水處理廠進水COD負荷，通過完備、完善的管網(wǎng)系統(tǒng)收集污水，*大限度避免污水碳源流失，減少甚至無需補充反硝化的外加碳源，實現(xiàn)處理過程中的碳平衡。二是外源途徑，在生活污水收集時，在保障系統(tǒng)安全的條件下，可考慮食品、屠宰等高碳類生產(chǎn)廢水接入;在后端的污泥厭氧消化時，可混入餐廚垃圾、果蔬垃圾、園林殘枝等有機廢物實施后端厭氧共消化技術(shù)。
康莊的大道?
這是康莊大道，還是一次漫長的告別?
面對低碳時代污水處理向著資源、能源回收與碳中和轉(zhuǎn)變的國際大趨勢，先天不足與后天失調(diào)的我國污水處理事業(yè)顯然又走到了一個新的十字路口。這就面臨著新理念下的管理、技術(shù)、運行走向問題。
當今中國經(jīng)濟有一個顯著特征，風口經(jīng)濟。
污水處理3.0不是推倒重來，而是循序漸進。對于已運行污水處理廠，當務(wù)之急是先要讓既有污水處理設(shè)施運行達到它們設(shè)計之初的既定目標，打好基礎(chǔ)、練好內(nèi)功、不斷改善。對于這些仍在規(guī)劃中的污水處理廠建設(shè)，應(yīng)在既有污水處理廠業(yè)已取得實際效果并積累了大量運行經(jīng)驗的前提下，可因地制宜地考慮實施資源/能源回收工藝，有條件的可一步到位實施污水處理碳中和工藝并運行。
如何對接碳中和的污水處理3.0?上帝的歸上帝，凱撒的歸凱撒。政府與企業(yè)都要就污水處理碳中和做好各自相應(yīng)的工作，確定邊界并協(xié)同推進。目前可以起步的工作：
重新定義基于流域系統(tǒng)的水環(huán)境目標：
應(yīng)該進一步反思此前基于污染源控制的水環(huán)境保護策略，近年來，各地政府一而再，再而三地把目標盯在污水處理廠，希望用不斷提高的污水處理標準來實現(xiàn)水環(huán)境目標，甚至一些地方在環(huán)評中將污水處理標準定在地表水三類水質(zhì)標準。已有的LCA研究表明，越高的污水排放標準，具有越大的生態(tài)環(huán)境負效應(yīng)，實現(xiàn)碳中和的目標越難。流域水環(huán)境保護目標的實現(xiàn)需要就流域系統(tǒng)考慮，既要做污染負荷的減量，又要做生態(tài)容量的增量。污水排放標準的制定與修訂要考慮碳源轉(zhuǎn)向能源化、資源化途徑后對后續(xù)脫氮工藝的影響，高排放標準與碳中和運行的實現(xiàn)目標矛盾，“魚和熊掌不可兼得”，不實事求是地定義污水處理標準，中國污水處理實現(xiàn)碳中和很難。應(yīng)該把投資和管控重點放到通過海綿城市實現(xiàn)源頭減污，通過CSO進行初雨調(diào)蓄，通過管網(wǎng)改造、雨污分流實現(xiàn)應(yīng)收盡收等歷史遺留問題的解決上。
提高污水進水有機負荷。對于我國污水處理碳中和而言，要做好的一個重要基礎(chǔ)工作就管網(wǎng)系統(tǒng)完善，通過甲烷(CH4)熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)可以獲得一定量有機物能源，這是污水處理碳中和的一個重點，污泥厭氧消化獲取的有機能量與進水有機物負荷有關(guān)，但我國市政污水碳源普遍低下，能量衡算表明，進水COD為400mg/L，在完成脫氮除磷碳源使用后產(chǎn)生的剩余污泥，經(jīng)厭氧消化+熱電聯(lián)產(chǎn)*多也只能產(chǎn)生0.20kW·h/m3電當量。若污水處理能耗為0.40kW·h/m3，這意味著距碳中和目標還有50%能量赤字，只有當進水COD為800mg/L時方能勉強滿足0.40kW·h/m3碳中和需要。目前，我國大多數(shù)污水處理廠進水COD為200—300mg/L，須進一步完善管網(wǎng)建設(shè)，改造升級管網(wǎng)運營管理模式，加強漏損點勘測、整治和潛在漏損風險的預防，提高進水COD濃度，提供有效碳源，作為污水碳中和的基礎(chǔ)工作。
改變污水廠的考核標準和模式：
正如張悅司長多次強調(diào)，我國的水污染問題在水里，根子在岸上。造成我國水環(huán)境污染的主要原因之一在于雨污混接，雨季溢流。鑒于我國污水廠進水濃度普遍偏低，如果進一步提升不僅將涉及現(xiàn)行化糞池設(shè)計規(guī)范的修改，還需要對管網(wǎng)、CSO等設(shè)施進行大量的投資，遠水難解近渴的情況下，建議適時修訂《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》，將城鎮(zhèn)污水處理廠出水考核合格率與“削減污染物總量“相結(jié)合，鼓勵污水廠以生態(tài)環(huán)境優(yōu)先，充分利用其污染物設(shè)計負荷余量，處理雨季的溢流污水。對超負荷運行的污水廠設(shè)置合格率考核，而非現(xiàn)行的超標處罰原則。在污水付費體制上，探索按照污染物削減總量付費的模式，并將全過程碳減排納入考核指標。
精細化污水處理管理，充分挖掘和利用污水熱能：
因地制宜積極采取各種措施對污水處理廠進行精細化管理，實現(xiàn)能耗、物耗節(jié)流，這也是綠色低碳發(fā)展的重要組成部分。一方面是不斷優(yōu)化運行參數(shù)，優(yōu)化設(shè)備、設(shè)施運行狀態(tài)，同時建立基于DO反饋的精確曝氣控制(雖然不同處理工藝能耗不同，但曝氣系統(tǒng)總體能耗占比*大，因此，污水處理廠節(jié)能降耗關(guān)鍵點在升級改造曝氣系統(tǒng)。)，在保證出水達標的前提下，按需提供微生物所需的溶解氧，達到供需平衡，避免曝氣能耗的浪費。另一方面，在保證出水水質(zhì)達標的前題下，政府管理部門應(yīng)該充許運行企業(yè)自主調(diào)整運行流程、運行參數(shù)，不要一味生硬地按照環(huán)評的工藝流程和運行過程參數(shù)來督察與考核，避免污水處理系統(tǒng)不必要的能耗與物耗浪費。
鼓勵污水廠充分利用太陽能、水源熱泵等技術(shù)，減少電能的消耗，實現(xiàn)能源自給。研究表明，水源熱泵能有效地將污水中的熱能轉(zhuǎn)化為污水處理廠和鄰近建筑物的熱能,當1m3的出水冷卻1℃時,可提供0.26kWh/m3℃的凈電當量。
分層次開展LCA評價：
目前，針對污水處理系統(tǒng)的評價是以住房建設(shè)部門、環(huán)境保護部門對污水處理工作考核為核心的評估，重點僅在污水處理過程中的環(huán)境績效、運行規(guī)范等污水處理的單因素評價。但隨著對污水處理與社會可持續(xù)性的考量，需就污水處理進行多角度、全方位的綜合考慮，對污水處理系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展性進行更加全面的評價是污水處理行業(yè)評價的升級�；� LCA 的綜合評價方法，是一種國際上普遍認同的、用于評價產(chǎn)品或服務(wù)相關(guān)的環(huán)境因素及其整個生命周期環(huán)境影響的工具。生命周期評價通過綜合污水處理系統(tǒng)中的物耗、能耗、污染物排放等因素，將結(jié)果統(tǒng)一量化為資源消耗、環(huán)境變化、毒性等影響指標，也可進行加權(quán)得到綜合指標。由于生命周期評價考慮的是污水處理系統(tǒng)的整個生命周期，不僅僅局限于某個階段，故能夠全面的評價該系統(tǒng)的總環(huán)境影響、社會可持續(xù)性、企業(yè)可持續(xù)性，有利于實現(xiàn)污水處理的系統(tǒng)管理。在污水處理系統(tǒng)開展LCA評價，我國已有許多研究與案例，面對低碳時代要求，需進行相應(yīng)的評價標準、基準、方法規(guī)范，由學術(shù)范疇走向行政管理與行業(yè)自審制度設(shè)置。就污水處理系統(tǒng)而言，需分層次、以不同的邊界開展LCA評價：一是污水處理廠(WWTPs)邊界，在污水處理企業(yè)建立評價清單，確定評價指數(shù)，定期開展LCA評價，以此評價作為政府、利益相關(guān)方對污水處理行業(yè)考核的依據(jù)，環(huán)境績效考核不僅是污水達標情況，還需考核溫室氣體GHG排放;二是擴大污水處理 LCA 分析的系統(tǒng)邊界，不再僅僅局限于污水處理廠，而是包括了整個城市水/廢水系統(tǒng)，即從污水處理規(guī)劃、建設(shè)，污水收集、管網(wǎng)、處理、回用、排放等全過程建立LCA評價體系，作為上級政府與部門對下級城市政府污水處理系統(tǒng)考核與評價的依據(jù)。LCA 評價可以更加客觀揭示污水處理的“大氣-水-土地”相互聯(lián)動的生態(tài)事實，綜合考慮污水廠生產(chǎn)過程中二氧化碳、一氧化二氮、甲烷等溫室氣體的排放核算，將傳統(tǒng)污水處理為“污染轉(zhuǎn)嫁”過程的問題定量展現(xiàn)，避免一味靠“提標”，為僅達到單一改善水環(huán)境的目而轉(zhuǎn)移生態(tài)環(huán)境問題，從而選擇綜合方案來實現(xiàn)*小化總生態(tài)環(huán)境影響，如在磷回收決策上，是否進行磷回收?是單獨從濕污泥中以鳥糞石工藝回收，還是讓污泥焚燒，從焚燒的干灰中回收?都應(yīng)放在LCA的層面，尋找*優(yōu)決策。
建立污水處理GHG清單：
對于污水處理碳中和工作，有一項基礎(chǔ)的工作就是建立污水處理企業(yè)GHG清單。就污水和污泥處理(包括運輸過程)過程中的直接排放，如出水中的污染物，CO2，CH4，NOx，SO2 等;以及投入的能源和物料(包括建設(shè)過程)在其生產(chǎn)過程中所造成的間接環(huán)境排放建立污水處理企業(yè)GHG清單，初始清單作為碳中和的初始情景或基線。2006 年 IPCC 發(fā)布了《2006 *溫室氣體清單指南》，可按照其中的方法學，就GHG排放清單的項目與因子基于活動數(shù)據(jù)和排放系數(shù)來進行計算，因此也稱為排放系數(shù)法。如果是依據(jù)*統(tǒng)計資料制定排放清單的話，則采用“自上而下”的方法;如以技術(shù)流程為基礎(chǔ)，需對污水處理GHG排放的工藝特征、規(guī)模特征和區(qū)域特點進行細化評估，需區(qū)別“生源碳“與”化石碳“核算，可“自下而上”核算評估。
探索污泥共消化：
污泥共消化發(fā)揮了基質(zhì)間的協(xié)同作用，提高了底物的降解速率和降解程度，使能源轉(zhuǎn)化效率顯著提高。如果有條件可將廚余垃圾、綠化草木殘體、果蔬垃圾等有機廢棄物與剩余污泥一并共消化，這不僅是污水處理碳中和的途徑，而且也為綜合處置城市市政有機固體廢棄物開辟一條可持續(xù)發(fā)展之路。建議盡快建立污水處理廠污染物去除協(xié)同控制溫室氣體核算的標準體系。
政策引導，鼓勵資源型、能源型污水廠的建設(shè)：
由于低碳污水廠技術(shù)風險大、投資成本高，建議從*層面制定污水處理廠碳減排補償和能源工廠補貼機制，通過政策加經(jīng)濟的手段，引導和推動更多有創(chuàng)新性的企業(yè)加入到碳中和污水廠的建設(shè)和運營中來;
改變污水成本定價監(jiān)審辦法和增值稅管理辦法，將節(jié)能降耗增加的成本納入監(jiān)審成本，由此產(chǎn)生的利潤全額獎勵給污水廠;
同時，進一步降低污水回用的門檻，通過水資源配給機制和回用水收費機制彌補水資源的不足;
加大碳交易機構(gòu)的建設(shè)和標準建設(shè)，鼓勵通過GHG減排交易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)投入的回報機制。
通過綠色信貸、綠色債券、綠色股票指數(shù)和相關(guān)產(chǎn)品、綠色發(fā)展基金、綠色保險、碳金融等金融工具和相關(guān)政策支持綠色污水廠轉(zhuǎn)型。
綜上所述，污水處理行業(yè)實現(xiàn)碳中和是一項長期的系統(tǒng)性工程。就系統(tǒng)而言，需要政府相關(guān)部門和企業(yè)全面升級管理運營思想與模式，需要從多維度與多層次進行頂層規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計和統(tǒng)籌安排。這不單是整個行業(yè)技術(shù)和理念的更新，而且是整個城市物質(zhì)流認知的革命。
這將是一個漫長和曲折的過程。但讓人欣慰的是，集結(jié)號已經(jīng)吹起，我們有理由相信，政策驅(qū)動的制度優(yōu)勢將再現(xiàn)神績，中國污水處理行業(yè)將很快為碳中和戰(zhàn)略做出積極貢獻。
