一、“碳中和”是右邊等于（大于）左邊

　　自從國家碳中和戰(zhàn)略提上日程，各行各業(yè)都在探討如何實(shí)現(xiàn)碳中和，作為環(huán)境治理行業(yè)排頭兵的污水處理更是不例外。 然而，不看不知道，原來好多國家在邁向碳中和的路上已經(jīng)走得好前好遠(yuǎn)，丹麥State Of Green還出了一份白皮書：《像丹麥那樣思考，解鎖污水的潛能》，介紹丹麥污水處理廠實(shí)現(xiàn)能量盈余的經(jīng)驗(yàn)。

　　人家說，可怕的是比你優(yōu)秀的人還比你努力。面對污水界學(xué)霸級的，比如丹麥，作為一慣享有“中國速度”美譽(yù)的咱們，相信一定能小步快跑，迎頭趕上。 討論碳中和，先得弄清楚什么是碳中和。 所謂碳中和（Carbon neutrality），是指組織或個人在一定時間內(nèi)直接或間接產(chǎn)生的二氧化碳，通過植樹造林、節(jié)能減排等方式全部抵銷，實(shí)現(xiàn)碳的凈“零排放”。

　　那么污水處理廠要抵銷的碳排放包括哪些呢？ 首先是能耗，即用電。從能量轉(zhuǎn)化的角度來說，傳統(tǒng)污水處理模式本質(zhì)是以能耗換水質(zhì)，需要使用大量電能以去除污水中的污染物，間接產(chǎn)生大量二氧化碳排放。其次是污水處理需要消耗大量燃料和藥劑，間接排放大量溫室氣體。另外，好氧段需要曝氣，活性污泥吸收氧氣并釋放二氧化碳，同時，工作人員呼吸也會釋放二氧化碳。 當(dāng)然，能耗是大頭。如果污水廠使用的電能不是來自于燃煤發(fā)電（2020年仍占我國總發(fā)電量的60.8%），而是水電、風(fēng)電、光伏、核能等清潔能源，或者自產(chǎn)再生能源，碳中和就基本實(shí)現(xiàn)了。至于處理過程中其他碳排放，那都不是大事，栽點(diǎn)樹種點(diǎn)草，搞搞綠化中和一下也差不多了。 所以，污水處理廠最易達(dá)成的碳中和途徑是什么？一個字：等！等到國家把所有燃煤電廠都替代了，就坐著順風(fēng)車哼著歌愉快的實(shí)現(xiàn)了。

　　2021年1月1日起，全國碳市場首個履約周期（截止到今年12月31日）正式啟動，涉及2225家發(fā)電行業(yè)的重點(diǎn)排放單位。這是我國第一次從國家層面將二氧化碳控排責(zé)任壓實(shí)到企業(yè)，通過市場倒逼機(jī)制，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級。（啥時候會跟咱們污水處理行業(yè)簽履約周期不？

看來，“等”字訣曙光在望啊! 但是，咱們環(huán)境產(chǎn)業(yè)的排頭兵是靠等的嗎？Of course not! 要中和，首先得搞清楚處理污水消耗的能量（左邊）與污水中含有的能回收的能量（右邊）之間的等式關(guān)系。然后想辦法把右邊搞得多多的，把左邊搞得少少的，就能實(shí)現(xiàn)中和甚至盈余了。

　　據(jù)測算，污水中所含能量是污水處理本身所消耗能量的9-10倍之多。通過優(yōu)化污水處理工藝，回收有機(jī)物能量，利用熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電實(shí)現(xiàn)碳中和，理論上是可行的。 但這個基本是國外的數(shù)據(jù)，我國城市污水處理廠進(jìn)水COD濃度偏低，只有歐美國家的40%-70%。國內(nèi)首座“未來再生水廠”—北京市東壩再生水廠經(jīng)測算，處理1噸污水回收的能量是其消耗的能量的4倍。但這也是在北方，南方進(jìn)水的能量值更低，一般只能達(dá)到2倍左右。 不過，既然能量守恒定律擺在那里，本著“把右邊搞得多多的，左邊搞得少少的”的原則，辦法總是比問題多很多。

　　二、如何把右邊搞得多多的？

　　1、改善管網(wǎng)輸送體系

　　在城市污水處理系統(tǒng)中，污水的收集和輸送涉及大規(guī)模管網(wǎng)鋪設(shè)和長距離輸送，管網(wǎng)漏損、堵塞、覆蓋率不高是造成我國污水進(jìn)水碳源不高的主要原因。 提高排水管網(wǎng)輸水性能和覆蓋率，實(shí)現(xiàn)污水100%收集，同時進(jìn)行雨污分流改造，提高污水處理廠進(jìn)水碳氮比，如此就能解決碳源不足問題，有效提高污水處理廠有機(jī)質(zhì)到甲烷的轉(zhuǎn)化率，把污水處理廠變成發(fā)電廠，從根本上解決能耗問題。

　　2、外部碳源協(xié)同處理

　　廠內(nèi)不足外源補(bǔ)。外源協(xié)同消化是很多國家污水廠實(shí)現(xiàn)能量自給所采取的方式。 美國希博伊根污水處理廠利用高濃度食品廢物與污泥共同厭氧消化，產(chǎn)生的甲烷進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)，同時采取節(jié)能措施，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)電量與耗電量比值達(dá)90%~115%。 荷蘭實(shí)現(xiàn)碳中和的策略是將污水處理廠改造或新建成能量工廠（NEWs），使污水處理廠與居民生活、工廠、資源回收、農(nóng)業(yè)及大自然聯(lián)結(jié)成一個整體，達(dá)到一種區(qū)域循環(huán)共生的狀態(tài)。 荷蘭最大的污水處理廠之一，阿姆斯特丹西污水廠（WWTP Amsterdam West）通過傳統(tǒng)的污泥厭氧消化系統(tǒng)年產(chǎn)沼氣約1200萬立方米，共用給隔壁的廢物焚燒廠。污水廠的污泥也在此焚燒處理。焚燒廠的熱值利用率高達(dá)90%。除了處理污水廠的污泥，焚燒廠還為污水廠供應(yīng)電力和熱水。此外，還有剩余的電力和余熱并入阿姆斯特丹的綠色電網(wǎng)和供暖系統(tǒng)?？胺Q協(xié)同處理實(shí)現(xiàn)能量自給并盈余的典范。 我國睢縣、江蘇宜興城市水資源概念廠、北京東壩再生水廠、湖南先導(dǎo)洋湖再生水廠等均有此類嘗試，這些項(xiàng)目將為中國污水處理行業(yè)綠色低碳發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級帶來深遠(yuǎn)影響。 惟創(chuàng)環(huán)境定位于“區(qū)域環(huán)境綜合治理服務(wù)商”，就是希望打通環(huán)境治理的“最后一公里”，進(jìn)行區(qū)域綜合規(guī)劃，將環(huán)境治理設(shè)施打造成城市人居環(huán)境中最漂亮的地方，同時將污水、固廢、氣體等結(jié)合起來協(xié)同處理，實(shí)現(xiàn)區(qū)域綜合循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)整體碳中和。

　　3、優(yōu)化工藝，提升能量回收能力

　　在污水處理碳中和的路上，丹麥可算領(lǐng)頭羊。Aarhus是丹麥的第二大城市，而Marselisborg是當(dāng)?shù)刈畲蟮奈鬯畯S。該廠在2016年名聲大噪，原因是它宣布無需協(xié)同消化，僅用污水自身蘊(yùn)含的能量就實(shí)現(xiàn)了能量盈余。

　　為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，Marselisborg的運(yùn)營公司Aarhus水務(wù)從2006年就開始升級轉(zhuǎn)型，他們將當(dāng)?shù)?4座污水處理廠合并為兩座，即Marselisborg污水廠和十幾公里外的另一座污水廠，以提高處理效率。并花了170萬歐元購入兩臺250kW和一臺355kW的熱電聯(lián)產(chǎn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)電量達(dá)4.8GWh。同時，通過一系列節(jié)能降耗措施，使污水廠年電耗從4.2GWh降至3.15GWh，降幅達(dá)25%。這意味著廠區(qū)的發(fā)電量比電耗多出1.65GWh，盈余達(dá)53%。這些多余的電能賣給國家電網(wǎng)，此外還有2.5GW的熱能直接用于地區(qū)供熱。

奧登塞（Odense）是丹麥第三大城市，該城最大的Ejby M?lle污水廠早在2013年就聲稱實(shí)現(xiàn)能量100%自給。2018年，他們甚至宣布：污水廠的能耗盈余率高達(dá)88%！ 

 如此驚人的能量回收率是因?yàn)樗麄儤O力改善污泥消化工藝。例如：他們使用延時消化的 Torpey工藝，將出泥固液分離后再回流到消化池，以此減少消化池中的水量，提高生物質(zhì)濃度，SRT延長約10%，以提高消化池性能。另外，他們更換了柵渣沖洗壓榨機(jī)(Screening washing press)，以便更好地將格柵截留的碳源導(dǎo)流到消化池。2020年，他們還對氯化鐵添加至污泥脫水工藝的效果進(jìn)行測試，目的是減少殘留污泥量和鳥糞石的沉淀。此外，他們也在初沉池對新的聚合物進(jìn)行測試。

編輯：徐冰冰