雙碳路徑下，水處理行業的挑戰與機遇

在全球氣候變化的背景下，減少溫室氣體排放是各國面臨的重大挑戰。2020年9月22日，中國國家主席習近平在聯合國大會上宣布，中國將在2060年前實現碳中和。這一承諾標志著中國在應對全球氣候變化方面的堅定決心和長期愿景。為了實現這一目標，各行各業需要采取果斷的減排措施，廢水處理行業也不例外。廢水處理行業作為重要的碳排放源之一，在“雙碳”目標的推動下，需要在這一過程中發揮積極作用。

廢水處理行業的現狀和挑戰

中國廢水處理行業的發展現狀

近年來，隨著環保政策的不斷推進，中國廢水處理行業取得了顯著的發展。2020年，生態環境部發布了《排污許可申請與核發技術規范水處理（試行）》，加快了固定污染源排污許可證的全覆蓋。此外，國家發改委等部委還發布了《關于完善長江經濟帶廢水收費機制的指導意見》，改進了廢水成本分擔機制、激勵和約束機制。這些政策支持有力地推動了廢水處理行業的發展。

從行業規模來看，2011年，中國的城市污水處理廠數量為1588座，到2020年這一數字增加到超過2500座，處理能力達每天1.8億立方米。廢水處理行業主要包括工業廢水和生活廢水的處理與回用，以及污泥的處理。

碳排放現狀

廢水處理過程中主要產生的溫室氣體包括甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）和二氧化碳（CO2）。2016年，中國廢水處理行業的溫室氣體排放總量為9080萬噸CO2當量，其中CH4和N2O分別占67%和33%。研究表明，中國廢水處理廠的平均碳排放效率為0.59，表明大部分廢水處理廠的碳排放效率仍需提高。廢水處理廠的直接碳排放主要來自于生物處理過程中的CH4和N2O，而間接碳排放則來自于電力消耗。

雙碳目標下的減排路徑

提高能效

提高廢水處理行業的能效是實現碳減排的關鍵途徑之一。通過使用高效的泵、攪拌器和曝氣系統，可以顯著降低能耗。例如，通過高效電機和負荷管理機制，污水提升泵站的能效可以提高20%至50%，攪拌器的能效可以提高20%至40%，曝氣系統的能效可以提高20%至30%。先進的厭氧消化技術也在減少碳排放方面發揮了重要作用。傳統厭氧消化技術的能量轉換率為30%至40%，而先進厭氧消化技術可以提高到50%至60%。例如，高溫厭氧消化和兩相厭氧消化等技術，可以使廢水處理廠實現30%至50%的能源自給率。

從WWTP到WRRF

廢水資源回收設施（WRRF）是未來廢水處理行業的發展方向。相比傳統的污水處理廠（WWTP），WRRF強調回收廢水中的能源和資源，實現更可持續的處理模式。WRRF通過減少能源和材料的消耗，降低碳排放，提供了一種更為可持續的解決方案。

城市化和廢水處理

隨著城市人口和城市化率的增加，廢水處理市場也在不斷擴大。2019年，中國的城市化率首次超過60%，城市人口約為8.48億。擴大廢水處理能力不僅是改善人類生活環境的關鍵，同時也有助于減少溫室氣體排放。城市化帶來的挑戰和機遇并存，需要在提升處理能力的同時，注重碳排放的控制。

碳排放效率的影響因素

處理規模

處理規模對碳排放效率有顯著影響，處理規模越大，碳排放效率越高。大規模廢水處理廠的平均效率為0.69，顯著高于中小規模廢水處理廠。研究表明，大規模廢水處理廠在單位處理成本和能耗方面具有更高的效率，這使得其在碳排放控制方面更具優勢。

處理工藝

不同的處理工藝對碳排放效率也有影響。氧化溝和SBR工藝在中小型城市中較為普遍，而A2/O工藝則在大規模廢水處理廠中更為常見。研究表明，AO和活性污泥工藝的碳排放效率高于A2/O、氧化溝和SBR工藝。在選擇處理工藝時，需要綜合考慮碳排放效率和處理效果，以實現最佳的減排效果。

排放標準

實施更高排放標準的廢水處理廠的碳排放效率通常較高。例如，實施IA標準的廢水處理廠碳排放效率高于實施IB標準的處理廠。嚴格的排放標準可以促使廢水處理廠采用更為先進的處理技術，從而提高碳排放效率。

政策與市場驅動

碳交易體系

中國已經啟動了全國碳排放交易體系，未來將覆蓋更多的行業，包括廢水處理行業。通過碳交易體系，可以激勵企業采取更有效的減排措施。在碳交易體系的推動下，廢水處理行業將更加注重碳排放控制，并采取更加積極的措施實現減排目標。

排污收費

將碳排放成本納入廢水處理收費體系，可以作為控制碳排放的重要工具。目前研究表明，中國廢水處理行業在減少碳排放方面有巨大的潛力。通過實施碳排放費用政策，可以進一步推動行業的低碳發展，并促使企業在碳排放控制方面采取更加積極的行動。

技術改進與創新

優化工藝選擇

根據廢水處理廠的規模和具體情況，選擇最適合的處理工藝。例如，AO工藝在考慮碳排放時是最佳選擇，而在需要考慮COD和養分去除時，A2/O工藝更為合適。通過科學合理的工藝選擇，可以在實現減排目標的同時，提高處理效率。

先進技術應用

通過引入先進的厭氧消化技術和其他新興技術，可以在降低碳排放的同時，提高廢水處理效率。研究表明，采用Anammox工藝可以在低能耗和低碳排放的情況下實現高效氮去除。不斷引進和應用新技術，是提升廢水處理行業碳排放效率的重要途徑。

能效管理

通過優化能源管理和提高設備能效，可以顯著減少間接碳排放。研究指出，通過合理的投資和管理，廢水處理廠可以在不增加成本的情況下提高碳排放效率。在能效管理方面，需要加強設備維護和升級，并采用先進的管理工具和技術，實現能源的高效利用。

結語

實現“雙碳”目標是廢水處理行業面臨的重要任務。通過優化工藝選擇、技術改進和能效管理，廢水處理行業可以在減少碳排放的同時，提高處理效率。此外，政策支持和市場驅動也是推動行業低碳發展的關鍵因素。在未來的發展路徑中，廢水處理行業將繼續探索創新技術和管理模式，為實現碳中和目標做出貢獻。在雙碳路徑下，廢水處理行業的發展不僅是環境保護的需要，也是行業自身可持續發展的關鍵。通過不斷提升碳排放效率，廢水處理行業將能夠在實現經濟效益的同時，積極應對全球氣候變化，助力實現美麗中國和全球可持續發展的目標。

文章來源：上海國際水展公眾號

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