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如何構(gòu)建低碳時(shí)代污水處理新格局?
發(fā)布時(shí)間:2021-07-16 14:57:06 | 瀏覽次數(shù):

上世紀(jì)末起,受氣候變化、性能源危機(jī)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(jìn)入二十一世紀(jì)二十年代之際,在后疫情時(shí)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(huì)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(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”,努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)“碳中和”。于是,一時(shí)間“碳達(dá)峰”、“碳中和”驟然走熱,低碳發(fā)展、低碳社會(huì)昭然而為這個(gè)時(shí)代的主旋律和熱點(diǎn)。

我國自污染防治攻堅(jiān)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(dá)到95%(“十三五”規(guī)劃目標(biāo)),農(nóng)村污水處理率達(dá)到25.5%(2021年全國生態(tài)環(huán)境保護(hù)大會(huì)透露)。逐漸完備的、龐大的污水處理行業(yè)在低碳時(shí)代的挑戰(zhàn)在哪里?機(jī)遇幾何?這已是這個(gè)行業(yè)進(jìn)入2021年的一個(gè)重大課題。

污水處理被認(rèn)為是一個(gè)高耗能行業(yè),傳統(tǒng)污水處理實(shí)際上是停留時(shí)間、處理空間、投入能源、物耗資源四個(gè)維度上的調(diào)整與組合,甚至可以說高標(biāo)準(zhǔn)的出水水質(zhì),是以能耗、物耗的形式實(shí)施的污染形態(tài)轉(zhuǎn)移來實(shí)現(xiàn)的,有人認(rèn)為:碧水的同時(shí)未必是藍(lán)天,耗能導(dǎo)致的水污染物轉(zhuǎn)為CO2、CH4、N2O、NH3、H2S等溫室氣體,特別是對(duì)污水處理標(biāo)準(zhǔn)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(duì)污水廠的提標(biāo)升級(jí)方案目前主要包括:針對(duì)現(xiàn)有工藝的優(yōu)化;增加投藥,如增加化學(xué)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)。據(jù)數(shù)據(jù)顯示,污水處理等水處理行業(yè)碳排放量大約占碳排放量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(bǔ)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施短板為責(zé)任導(dǎo)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(dá)標(biāo)為目標(biāo)導(dǎo)向的污水處理運(yùn)行模式,又面臨著水質(zhì)提標(biāo)、進(jìn)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(shí)間節(jié)點(diǎn)上,我們又迎來了低碳旋風(fēng),進(jìn)入了低碳綠色發(fā)展時(shí)代。無論是站位或跟風(fēng)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(duì)象是什么?污水是一個(gè)污染物,我們就轉(zhuǎn)化它,讓它達(dá)標(biāo)。污水是一個(gè)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(gè)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(gè)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(shí),就要面向或升入3.0,這就是我們面臨的污水處理新格局。

從可持續(xù)性發(fā)展的角度而言,污水處理的目標(biāo)不僅僅是緩解水污染問題,而應(yīng)該是多目標(biāo)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(shí)現(xiàn)環(huán)境社會(huì)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(gè)被政策驅(qū)動(dòng)的行業(yè),誰提早開啟低碳變革,誰將贏得更大的主動(dòng)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(huì)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(jí)處理、二級(jí)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(jí)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)。目前世界范圍內(nèi),對(duì)“污水”的認(rèn)知已經(jīng)從“廢物處理”對(duì)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(dá)國家、世界范圍內(nèi)的環(huán)境公司已經(jīng)開始實(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)了能源自給率,達(dá)到碳中和運(yùn)行目標(biāo)。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(dá)200%,不僅實(shí)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(shí)的“能源工廠”。作為美國碳中和運(yùn)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世界展示了其污水處理能耗基本可以實(shí)現(xiàn)自給自足。2013年,該廠已實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)電量與耗電量比值達(dá)90%——115%、產(chǎn)熱量與耗熱量比值達(dá)85%——90%的佳績,基本實(shí)現(xiàn)了碳中和運(yùn)行目標(biāo)。2020年4月動(dòng)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,許多國家制定了應(yīng)對(duì)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(shí)現(xiàn)碳中和運(yùn)行的目標(biāo)。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(shí)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(jì)末將完全實(shí)現(xiàn)污水處理能源自給自足。中國提出的2030年碳達(dá)峰,2060年碳中和,這對(duì)于污水處理行業(yè)也是一個(gè)時(shí)間表。


華麗的轉(zhuǎn)身?

對(duì)于2030碳達(dá)峰和2060年碳中和的國家目標(biāo),污水處理行業(yè)如何認(rèn)識(shí)?

誤區(qū)一:2030年碳達(dá)峰,現(xiàn)在污水處理碳排放仍有空間。
2030年碳達(dá)峰是針對(duì)國家宏觀經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展戰(zhàn)略而言的,材料、能源等經(jīng)濟(jì)、社會(huì)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(qiáng)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(jì)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(zhǔn)的峰值控制原則,任何的技術(shù)改造、升級(jí)都應(yīng)以此為基準(zhǔn),實(shí)施碳減排,直至終的碳中和。就污水處理系統(tǒng)而言,筆者認(rèn)為,碳達(dá)峰的意義應(yīng)該是兩個(gè)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(dá)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(jìn)水濃度“達(dá)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(yùn)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(yùn)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(gè)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(dá)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(duì)變暖所涉因素的理解非常有限。這是一個(gè)非常復(fù)雜的領(lǐng)域,必須考慮到各種溫室氣體來源以及自然波動(dòng)。雖然上普遍不認(rèn)為城市廢水處理中的碳排放不被認(rèn)為是造成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(rèn)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(jì)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(biāo)準(zhǔn)體系沒有形成,例如,對(duì)于污泥填埋、堆肥、焚燒等工藝,不同國家甚至得出結(jié)果大相徑庭的不同結(jié)果,此外,有機(jī)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(dǎo)致難以確定污水、污泥處理工藝的指導(dǎo)性原則。

誤區(qū)四:碳中和是政策導(dǎo)向,不是經(jīng)濟(jì)導(dǎo)向

環(huán)境問題既是國家大政,也應(yīng)該以技術(shù)經(jīng)濟(jì)為基礎(chǔ)和導(dǎo)向腳踏實(shí)地的推進(jìn)。治大國如烹小鮮,依靠口號(hào)和“彎道超車“的投機(jī)意識(shí),難免會(huì)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(shí)現(xiàn)碳中和華麗轉(zhuǎn)身的三個(gè)維度:

能量維度。許多研究與工程試驗(yàn)已被用于探知從污水中回收能源,以滿足污水處理運(yùn)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(jìn)行中摸索低能耗方案;二方面收入大化,污水中所蘊(yùn)含的如此巨大的能量,捕獲污水中所蘊(yùn)含的有機(jī)化學(xué)能、熱能就地轉(zhuǎn)換為電能,歐美等國家一些實(shí)施碳中和運(yùn)行目標(biāo)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(shí)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(shí)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(biāo)。

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(xiàng)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(dāng)然亦有補(bǔ)充地下水,作為間接飲用水用途,根據(jù)國內(nèi)通過評(píng)價(jià)大連某污水廠生命周期環(huán)境過程的研究,表明當(dāng)出水回用率達(dá)到 70%時(shí),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(duì)原有二級(jí)處理工藝 LCA 環(huán)境影響進(jìn)行減量。

另一個(gè)在歐美廣受重視,而被我們忽視的污水資源回收問題是對(duì)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(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益比較是不合理的,也許正是這個(gè)原因,目前沒有將磷回收納入污水處理廠LCA 評(píng)價(jià)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(dāng)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(xué)藥劑,這些原材料在生產(chǎn)和運(yùn)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(yùn)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(yùn)行為目標(biāo)的污泥增量近年來已在上悄然興起。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(shí)現(xiàn)“污泥增量”?!拔勰嘣隽俊钡膬蓚€(gè)途徑:一是內(nèi)源途徑,提高污水處理廠進(jìn)水COD負(fù)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(bǔ)充反硝化的外加碳源,實(shí)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(shí),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(shí),可混入餐廚垃圾、果蔬垃圾、園林殘枝等有機(jī)廢物實(shí)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(duì)低碳時(shí)代污水處理向著資源、能源回收與碳中和轉(zhuǎn)變的大趨勢,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(gè)新的十字路口。這就面臨著新理念下的管理、技術(shù)、運(yùn)行走向問題。

當(dāng)今中國經(jīng)濟(jì)有一個(gè)顯著特征,風(fēng)口經(jīng)濟(jì)。以風(fēng)投的心態(tài)投入搶風(fēng)頭的戰(zhàn)斗,業(yè)內(nèi)有一句話:風(fēng)來了豬都能飛上天。但風(fēng)停了摔死的都是豬。


污水處理3.0不是推倒重來,而是循序漸進(jìn)。對(duì)于已運(yùn)行污水處理廠,當(dāng)務(wù)之急是先要讓既有污水處理設(shè)施運(yùn)行達(dá)到它們?cè)O(shè)計(jì)之初的既定目標(biāo),打好基礎(chǔ)、練好內(nèi)功、不斷改善。對(duì)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(shí)際效果并積累了大量運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的前提下,可因地制宜地考慮實(shí)施資源/能源回收工藝,有條件的可一步到位實(shí)施污水處理碳中和工藝并運(yùn)行。

如何對(duì)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(jìn)。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(biāo):

應(yīng)該進(jìn)一步反思此前基于污染源控制的水環(huán)境保護(hù)策略,近年來,各地政府一而再,再而三地把目標(biāo)盯在污水處理廠,希望用不斷提高的污水處理標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)水環(huán)境目標(biāo),甚至一些地方在環(huán)評(píng)中將污水處理標(biāo)準(zhǔn)定在地表水三類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。已有的LCA研究表明,越高的污水排放標(biāo)準(zhǔn),具有越大的生態(tài)環(huán)境負(fù)效應(yīng),實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)越難。流域水環(huán)境保護(hù)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要就流域系統(tǒng)考慮,既要做污染負(fù)荷的減量,又要做生態(tài)容量的增量。污水排放標(biāo)準(zhǔn)的制定與修訂要考慮碳源轉(zhuǎn)向能源化、資源化途徑后對(duì)后續(xù)脫氮工藝的影響,高排放標(biāo)準(zhǔn)與碳中和運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)矛盾,“魚和熊掌不可兼得”,不實(shí)事求是地定義污水處理標(biāo)準(zhǔn),中國污水處理實(shí)現(xiàn)碳中和很難。應(yīng)該把投資和管控重點(diǎn)放到通過海綿城市實(shí)現(xiàn)源頭減污,通過CSO進(jìn)行初雨調(diào)蓄,通過管網(wǎng)改造、雨污分流實(shí)現(xiàn)應(yīng)收盡收等歷史遺留問題的解決上。

提高污水進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷。對(duì)于我國污水處理碳中和而言,要做好的一個(gè)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(jī)物能源,這是污水處理碳中和的一個(gè)重點(diǎn),污泥厭氧消化獲取的有機(jī)能量與進(jìn)水有機(jī)物負(fù)荷有關(guān),但不幸的是,我國市政污水碳源普遍低下,能量衡算表明,進(jìn)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(dāng)量。若污水處理能耗為0.40kW·h/m3,這意味著距碳中和目標(biāo)還有50%能量赤字,只有當(dāng)進(jìn)水COD為800mg/L時(shí)方能勉強(qiáng)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(jìn)水COD為200—300mg/L,須進(jìn)一步完善管網(wǎng)建設(shè),改造升級(jí)管網(wǎng)運(yùn)營管理模式,加強(qiáng)漏損點(diǎn)勘測、整治和潛在漏損風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)防,提高進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)和模式:

正如張悅司長多次強(qiáng)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(jìn)水濃度普遍偏低,如果進(jìn)一步提升不僅將涉及現(xiàn)行化糞池設(shè)計(jì)規(guī)范的修改,還需要對(duì)管網(wǎng)、CSO等設(shè)施進(jìn)行大量的投資,遠(yuǎn)水難解近渴的情況下,建議適時(shí)修訂《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》,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(lì)污水廠以生態(tài)環(huán)境優(yōu)先,充分利用其污染物設(shè)計(jì)負(fù)荷余量,處理雨季的溢流污水。對(duì)超負(fù)荷運(yùn)行的污水廠設(shè)置合格率考核,而非現(xiàn)行的超標(biāo)處罰原則。在污水付費(fèi)體制上,探索按照污染物削減總量付費(fèi)的模式,并將全過程碳減排納入考核指標(biāo)。

精細(xì)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(duì)污水處理廠進(jìn)行精細(xì)化管理,實(shí)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(yùn)行參數(shù),優(yōu)化設(shè)備、設(shè)施運(yùn)行狀態(tài),同時(shí)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(diǎn)在升級(jí)改造曝氣系統(tǒng)。),在保證出水達(dá)標(biāo)的前提下,按需提供微生物所需的溶解氧,達(dá)到供需平衡,避免曝氣能耗的浪費(fèi)。另一方面,在保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的前題下,政府管理部門應(yīng)該充許運(yùn)行企業(yè)自主調(diào)整運(yùn)行流程、運(yùn)行參數(shù),不要一味生硬地按照環(huán)評(píng)的工藝流程和運(yùn)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(fèi)。

鼓勵(lì)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(shí)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(dāng)1m3的出水冷卻1℃時(shí),可提供0.26kWh/m3℃的凈電當(dāng)量。

分層次開展LCA評(píng)價(jià):

目前,針對(duì)污水處理系統(tǒng)的評(píng)價(jià)是以住房建設(shè)部門、環(huán)境保護(hù)部門對(duì)污水處理工作考核為核心的評(píng)估,重點(diǎn)僅在污水處理過程中的環(huán)境績效、運(yùn)行規(guī)范等污水處理的單因素評(píng)價(jià)。但隨著對(duì)污水處理與社會(huì)可持續(xù)性的考量,需就污水處理進(jìn)行多角度、全方位的綜合考慮,對(duì)污水處理系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展性進(jìn)行更加全面的評(píng)價(jià)是污水處理行業(yè)評(píng)價(jià)的升級(jí)。基于 LCA 的綜合評(píng)價(jià)方法,是一種上普遍認(rèn)同的、用于評(píng)價(jià)產(chǎn)品或服務(wù)相關(guān)的環(huán)境因素及其整個(gè)生命周期環(huán)境影響的工具。生命周期評(píng)價(jià)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(biāo),也可進(jìn)行加權(quán)得到綜合指標(biāo)。由于生命周期評(píng)價(jià)考慮的是污水處理系統(tǒng)的整個(gè)生命周期,不僅僅局限于某個(gè)階段,故能夠全面的評(píng)價(jià)該系統(tǒng)的總環(huán)境影響、社會(huì)可持續(xù)性、企業(yè)可持續(xù)性,有利于實(shí)現(xiàn)污水處理的系統(tǒng)管理。在污水處理系統(tǒng)開展LCA評(píng)價(jià),我國已有許多研究與案例,面對(duì)低碳時(shí)代要求,需進(jìn)行相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、基準(zhǔn)、方法規(guī)范,由學(xué)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(píng)價(jià):一是污水處理廠(WWTPs)邊界,在污水處理企業(yè)建立評(píng)價(jià)清單,確定評(píng)價(jià)指數(shù),定期開展LCA評(píng)價(jià),以此評(píng)價(jià)作為政府、利益相關(guān)方對(duì)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(dá)標(biāo)情況,還需考核溫室氣體GHG排放;二是擴(kuò)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(gè)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(píng)價(jià)體系,作為上級(jí)政府與部門對(duì)下級(jí)城市政府污水處理系統(tǒng)考核與評(píng)價(jià)的依據(jù)。LCA 評(píng)價(jià)可以更加客觀揭示污水處理的“大氣-水-土地”相互聯(lián)動(dòng)的生態(tài)事實(shí),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(biāo)”,為僅達(dá)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(shí)現(xiàn)小化總生態(tài)環(huán)境影響,如在磷回收決策上,是否進(jìn)行磷回收?是單獨(dú)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(duì)于污水處理碳中和工作,有一項(xiàng)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(yùn)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 國家溫室氣體清單指南》,可按照其中的方法學(xué),就GHG排放清單的項(xiàng)目與因子基于活動(dòng)數(shù)據(jù)和排放系數(shù)來進(jìn)行計(jì)算,因此也稱為排放系數(shù)法。如果是依據(jù)國家統(tǒng)計(jì)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(duì)污水處理GHG排放的工藝特征、規(guī)模特征和區(qū)域特點(diǎn)進(jìn)行細(xì)化評(píng)估,需區(qū)別“生源碳“與”化石碳“核算,可“自下而上”核算評(píng)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?bào)w、果蔬垃圾等有機(jī)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)體系。


政策引導(dǎo),鼓勵(lì)資源型、能源型污水廠的建設(shè):

由于低碳污水廠技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大、投資成本高,建議從國家層面制定污水處理廠碳減排補(bǔ)償和能源工廠補(bǔ)貼機(jī)制,通過政策加經(jīng)濟(jì)的手段,引導(dǎo)和推動(dòng)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(yùn)營中來;

改變污水成本定價(jià)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(jiǎng)勵(lì)給污水廠;

同時(shí),進(jìn)一步降低污水回用的門檻,通過水資源配給機(jī)制和回用水收費(fèi)機(jī)制彌補(bǔ)水資源的不足;
加大碳交易機(jī)構(gòu)的建設(shè)和標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),鼓勵(lì)通過GHG減排交易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)投入的回報(bào)機(jī)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(xiǎn)、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(shí)現(xiàn)碳中和是一項(xiàng)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(jí)管理運(yùn)營思想與模式,需要從多維度與多層次進(jìn)行頂層規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和統(tǒng)籌安排。這不單是整個(gè)行業(yè)技術(shù)和理念的更新,而且是整個(gè)城市物質(zhì)流認(rèn)知的革命。

這將是一個(gè)漫長和曲折的過程。但讓人欣慰的是,集結(jié)號(hào)已經(jīng)吹起,我們有理由相信,政策驅(qū)動(dòng)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(xiàn)。

安徽臥龍泵閥股份有限公司生產(chǎn)的耐腐蝕磁力泵、離心泵、自吸泵,耐腐耐磨砂漿泵在污水處理行業(yè)尤其工業(yè)污水、廢水零排等污水處理中使用頗廣,助力低碳發(fā)展,環(huán)保地球。

 
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