專家解惑丨如何構建低碳時代汙水處理新格局?
來(lái)源:抖阴app成人(shèng)環保 發布時間(jiān):2021-03-16
上世紀末起,受氣(qì)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(qiú)可持續發展之路。進入二十一世紀二十年代之際(jì),在後疫情時代,低碳發(fā)展課題被迅(xùn)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(guó)單位國內生產總值二氧化碳排放將比2005年下降(jiàng)65%以上,實現“碳達峰”,努力爭取2060年前實現“碳中和”。於是,一時間“碳達峰”、“碳中和”驟然走熱,低碳發展、低碳社會昭然而為這個時代(dài)的主(zhǔ)旋(xuán)律和熱點。
我國自汙染防治攻堅戰以來,汙水處理建設迅猛發展,遍地開花且投資力度逐年加大,到2020年,全國(guó)城(chéng)市汙水處理率達到95%(“十三五”規(guī)劃目標),農村汙水處理率達到(dào)25.5%(2021年全國生態環境保護大會透露)。逐(zhú)漸完備的、龐大的汙水處理行業在低碳時代的(de)挑戰在哪裏?機遇幾何?這已是這個行業進(jìn)入2021年的一個重大課題。
汙水處理被認(rèn)為是一個(gè)高耗能行(háng)業,傳統汙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整與組合,甚至可以說高標準的(de)出水水質,是以能耗、物耗的形式實施的汙染形態轉移來實現的,有人認為:碧水的同時未必(bì)是(shì)藍天,耗能導致的水(shuǐ)汙染物(wù)轉為CO2、CH4、N2O、NH3、H2S等溫室氣體,特別是對汙水處(chù)理標準一再提高,能耗越來越高(gāo),這樣的轉換也越來突出(目前針對汙(wū)水廠的提(tí)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(hé)外加碳源(yuán);增加後續物化處理單元如高效沉澱和砂濾池、增加生化單元如後置反硝化濾池及膜工藝,但優質(zhì)的出水帶來的是更多的能耗和物耗)。聯合國數據顯示,全球汙水(shuǐ)處理等水處(chù)理行業碳排放量大約占全球碳排放量2%左右。美(měi)國2017年能源消耗量中約2% 用於飲用水和汙水處(chù)理係統,產生約4100萬噸溫室(shì)氣體。
我國汙水處理行業在許多地方存在其建設先天(tiān)不足,其發展後天(tiān)失調。以快速地大幅(fú)提高汙水(shuǐ)處理率,補環境基礎設施(shī)短板(bǎn)為責任導向的汙水處理(lǐ)建設模式,麵臨了規劃的盲目性(xìng)、技術的混雜性(xìng)、管網的滯後性諸多問題,以汙染物總量減(jiǎn)排、流域水環境質量達標為目標導(dǎo)向的汙水處理運行模式,又(yòu)麵臨著水質提標、進水(shuǐ)濃度偏低、汙水溢流、汙泥無出路等(děng)問題。目前,如何消化這些先天不足(zú)與後天失調,符合(hé)各類環保督(dū)察要(yào)求,已讓各地汙水處(chù)理廠殫精竭力,在這樣的(de)基礎上,在這樣的時間(jiān)節點上,我們又迎來了低(dī)碳旋風,進入了低碳綠色發展時代。無論是站位或跟風綠色低碳(tàn)發展的外力,還是(shì)節能降耗提升企(qǐ)業核心競爭力的內需,汙水處理行業的新格局調整已不可回避。
什麽是汙水處理新格局?在攻占山頭之後,我們(men)回(huí)到原來的問題,我們處理的對象是什麽?汙水是一(yī)個汙染物(wù),我們就轉化它,讓(ràng)它達標。汙水是一(yī)個範疇,我們就將其放入(rù)水平衡係統,讓水環境與(yǔ)水生(shēng)態、水資源協調(diào)。汙水是一個載體,我們就需要將汙水處理廠逐漸演變為“營養物Nutrient工廠(chǎng)”、“能源Energy工廠”、“再生水Water廠(chǎng)”(即,荷蘭提出的汙水處理NEWs概念)。這三個過程,我(wǒ)們(men)可以將其分別視為汙水處理的1.0、2.0、3.0版本(為比較表述,非(fēi)定義),我們(men)剛完成了1.0,正在2.0中探(tàn)索時,就要麵向或升入(rù)3.0,這就是我們麵臨的汙水處理新格局。
從全球可持續性發展的角度而言,汙水處理的目標不僅僅是緩解水汙(wū)染問題,而應(yīng)該是多目標綜合(hé)考(kǎo)慮,可持(chí)續地利(lì)用或回收能(néng)源和資(zī)源(yuán),以此立足,方可(kě)實現環境(jìng)社會的可持續性與汙水處理企業的可持續性。汙水處理既是重要的(de)公共(gòng)事業,又是一個被政(zhèng)策驅動(dòng)的行業,誰提(tí)早開啟低碳變革,誰將贏得更大的主動權和更廣闊的發展空(kōng)間。
幸福的模樣?
汙水處理3.0的幸福模樣:內外兼修,討好了社會的麵子,做足(zú)了企業的(de)裏(lǐ)子。
城市汙水處理技術的研究與應用經曆了100 多年的發展(zhǎn)曆程,逐漸形成了一級處理、二級處理和深度處理(lǐ)等處(chù)理模式,發展了多種物理、物化和(hé)生物等處理技術。物化+生物的二級處(chù)理是城市汙水(shuǐ)處(chù)理廠通行的處理模(mó)式,而(ér)生物處理技術是國內外普遍采用的城市汙水處理方法。
在活(huó)性汙泥法誕生100年後,人們開始重(chóng)新總結與回顧汙水處理技術的發展方向曆程,從節能降耗角度審視汙水處理過程的高能耗,從物質的(de)角度審視汙水處理的高“碳足跡”,這是至今以(yǐ)常規活(huó)性汙泥工藝為主(zhǔ)流的汙(wū)水(shuǐ)處(chù)理技術缺欠,於是,一些耦合資源和能源回收的概念(niàn)路線不斷湧現。目前*範圍內,對“汙水(shuǐ)”的認知已經從(cóng)“廢物處理”對象轉向“資源及能源回收”的載(zǎi)體,基於資源回收、能源開(kāi)發與利用與碳平衡理念的未來(lái)汙水處(chù)理廠在一些發達*、*範圍內*的環境公(gōng)司已經開始實踐。奧地利斯特拉斯(Strass)汙水處理(lǐ)廠以(yǐ)主流傳統(tǒng)工藝(AB法)與側流(liú)現代工藝(厭氧氨(ān)氧化)相結合方(fāng)式實現剩餘汙泥(ní)產量*大化,早在2005年通過厭氧消化產甲烷並熱電聯產實現了能源(yuán)自給率,達到碳中和運行目標。目前,該廠利用(yòng)剩餘汙泥與(yǔ)廠外廚餘垃圾厭氧共消化,使得能源自給率高達200%,不僅(jǐn)實現能源自給自足,而且(qiě)還有一半所產生的能量可以向廠外供應,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汙水處(chù)理廠通過開源與(yǔ)節流(liú)並舉的技術措施不僅向美國而(ér)且(qiě)也向*展(zhǎn)示了其汙水處理能耗基本可以實現自(zì)給(gěi)自足。2013年(nián),該廠已實現了產(chǎn)電量與耗電量比值達90%~115%、產熱量與耗熱量(liàng)比值達85%~90%的佳績,基本實現了碳中和運行目標。2020年4月(yuè)動工的江蘇宜(yí)興(xìng)城市水資源概念廠(chǎng)正在探索(suǒ)中國的汙水處理新概念,除了汙染(rǎn)物削減基本功能,還具有城(chéng)市能源工廠、水源工廠、肥料(liào)工廠等新功能,基於碳中和的新型環境基礎設施(shī)。
在此基(jī)礎(chǔ)上,許多*製定了應對氣候變化的汙水廠能耗自(zì)給或碳中和技術路線。美國水環境研(yán)究基金(WERF)提出 “Carbon-free Water”,更是製定出至2030年所有汙水處理廠均(jun1)要實現碳中和運行的目標。荷(hé)蘭製定了2030年NEWs技術路線圖。新加坡提出了從(cóng)Brownfield(棕(zōng)色水廠)到(dào)Greenfield(綠色水廠)的時間表與路線圖。日本有關(guān)部門發布“Sewerage Vision 2100”,指出到本世紀末將(jiāng)完全實(shí)現汙水處理能源自給自足。中國提出的2030年(nián)碳達峰,2060年碳中和,這對於汙水處理行業也(yě)是一個時間表。
華(huá)麗的轉身?
對於2030碳達峰和2060年碳中和的*目標,汙水處理行業如何認識(shí)?
誤區一:2030年碳達峰(fēng),現(xiàn)在汙水處理碳排放仍有空間。
2030年碳達峰是針對*宏觀經濟社(shè)會發展戰略而言的,材料、能源等(děng)經濟、社會的基礎需求在未來十年仍(réng)是剛需在此基礎上以控製碳排放強度為主,控製碳排放總量為輔。就汙水處理企業而言,在汙水(shuǐ)處理規模與設計規(guī)模確定的基礎上,應確定現有GHG排(pái)放(fàng)情況為基準的峰值控製原則,任何的技術改造、升級都應以此為基準,實施碳減排,直至*終的碳中和。就汙水處理係(xì)統而言,筆者認為,碳達峰的意義應該是兩個方麵的:一是“應收盡收,應處盡處”將汙水收集率與處理率達到城市或區域的*大化;二是完善收集係統(tǒng),不斷提高(gāo)汙水收集質量,不滲不漏,其汙水處理廠的進水濃度“達峰”。
誤區二:汙水(shuǐ)處理過程能源的“自給自足”加“中水回(huí)用“— “淨(jìng)—零”就(jiù)是碳中和(hé)。
能耗(hào)自給是狹義(yì)的(de)碳中和,不是真正意(yì)義上的碳(tàn)中和。汙(wū)水處理係統碳中和,應與其建設和運營過程中材料與設備的加工、汙水處理中能(néng)耗與物耗、汙泥處(chù)置中運輸與利用(yòng)等全生命周期排(pái)放等因素都有關,不是指(zhǐ)狹義的能(néng)量平衡或自給。能量隻(zhī)是碳排放的(de)一個方(fāng)麵而已,汙水處理的碳排放平衡一定要考慮(lǜ)甲烷、氮氧化物等(děng)GHG的溢出。
誤區三:碳中(zhōng)和及碳達峰是理念重視問題,不是(shì)技術問題(tí)
雖然1997年《京都議定書》列出了有助於減少溫室氣體排放的政策或做(zuò)法。然而,迄今(jīn)為止,我們對全球變暖所涉因(yīn)素的理解非常有限。這是一個非常複雜的領域,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(bú)認為城市廢水(shuǐ)處理中的(de)碳排放不被(bèi)認(rèn)為是造成全球變暖的溫室氣(qì)體的一(yī)部分(fèn)。這種碳代表*近固定(dìng)C的分解,被認為是(shì)生物或快(kuài)速碳循環的一部分,然而汙水(shuǐ)處(chù)理過程中的CH4或N2O和汙(wū)泥處理需要在計算中加以考慮。然而,如何根據不同的條件確定不(bú)同處理工藝的GHG和LCA取值,至今仍然存在較大的爭議。汙水處理廠汙染物去除協同控製溫室氣體核算的標準體係(xì)沒有形成,例如,對於汙泥填埋、堆肥、焚燒等工藝,不同*甚至得出結果(guǒ)大相徑庭的不同結果,此外(wài),有機質協同消化、協同焚燒等工(gōng)藝測算值(zhí)由於地域性和工藝差別很大(dà),導致(zhì)難以確定汙水、汙泥處理工藝的指導性原則。
誤區四:碳(tàn)中和(hé)是政(zhèng)策導向,不是經濟導向
環(huán)境問(wèn)題既是*大政(zhèng),也應該以技術經濟(jì)為基礎和導向腳(jiǎo)踏實地的推進。治大國如烹小鮮,依靠口號和“彎道(dào)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(jiàn)於碳中和度量和檢查難度很大,靠層層(céng)任務分解和監督檢查很難(nán)解決問題。
汙(wū)水處理廠(WWTPs)實現碳中和華麗轉身的三個維度:
能量維(wéi)度。許多研究(jiū)與工程(chéng)試驗已被用於(yú)探知從汙(wū)水中回(huí)收能(néng)源,以滿(mǎn)足汙水處理運行(háng)現場能量自給自足的可行性。一方麵支出*小化,使用清(qīng)潔能源並在汙水處理進行(háng)中摸索低(dī)能耗方案;二方麵收入*大化,汙水(shuǐ)中所蘊含的如此巨大的能(néng)量,捕獲汙水中所蘊(yùn)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(tàn)中和運行目標的汙水處理廠也大(dà)都以剩餘汙泥厭氧消化轉化能源為主要手段(duàn)。理論上可以實現能耗的完全自給甚至可以變成能量輸出廠,有充分(fèn)的理論與實踐依據表明,未來汙水處(chù)理廠不是能源的消耗者而應該成為(wéi)能源供應(yīng)方。這些舉措支持了減少汙水處理廠全生(shēng)命(mìng)周期(qī)溫室氣體(tǐ)GHG排放的相關(guān)目標。
資源回收維度。從汙水中回收資源具有寬(kuān)廣的範圍(wéi),汙水處理*大的資源回收是中(zhōng)水回用與再生水利用,如新加坡的NEWATER項目(mù),再生水用(yòng)途一般(bān)為非飲用目(mù)的,如(rú)用作工業冷卻、園林綠化灌溉、景觀用水等,當然亦有補充地(dì)下水,作為間接飲用水用(yòng)途,根據國內通過評價大連某(mǒu)汙水廠生命周期(qī)環境過程的研究,表明當出水回用率達到 70%時,回用水通過抵消自來水生產獲得的環境效益可以抵消新增深度處理(lǐ)設施(shī)帶來的(de)環境(jìng)影響,從而對原有二級處理工藝 LCA 環境影響進行減量。
另一個在歐美廣受重視(shì),而被我們忽視的汙水資源(yuán)回收問題是對磷這一不可再生資源回收。盡管(guǎn)目(mù)前有關汙水處理磷回(huí)收的研(yán)究很多,就目前的鳥糞(fèn)石工藝(yì)從汙泥中回收(shōu)磷與磷礦開發利用之間進行經濟效益比(bǐ)較是不合(hé)理的,也許正是這個原因,目前沒有將磷回收納入汙水處理廠LCA 評價(jià)體係之中,它在汙水處理環(huán)境綜合影響方麵的減量作用(yòng)也未能體現。當然,從資(zī)源(yuán)的角度優化(huà)原料投入環節也(yě)十分(fèn)重要,汙水處理本質是通(tōng)過生化反應來去除水中汙染物(wù),在處理環節需要投加碳源和多種化學藥劑,這些原材(cái)料在生產(chǎn)和運輸(shū)過程中消耗能源,在投加過(guò)程中也消(xiāo)耗一定能(néng)源,因此,優(yōu)化投料環節,有助於節能降耗減少碳排放。
碳平衡維度。汙水處理碳中和運行中,剩餘(yú)汙泥是重要(yào)的能源化、資源化載體物質,需要從汙水(shuǐ)係統(tǒng)碳平衡的維度,以增(zēng)量方式(shì)去獲得,需(xū)要改(gǎi)變汙(wū)泥減量化的現行觀念,以碳中和運行為目(mù)標的汙泥增量近年來已在國際上悄然興起。為此,以(yǐ)城市碳平衡係統來考慮,通過COD內源截留與外源挖潛方式*大限度地去實現(xiàn)“汙泥增量”。“汙泥增量”的兩個途徑:一(yī)是內源途徑,提高汙水處理廠(chǎng)進水COD負荷,通過(guò)完備、完善的管網係統收集汙水,*大限度避免汙水(shuǐ)碳源流失,減少甚至(zhì)無需補充反硝化的外加碳源,實現處理過程中的碳平衡。二是(shì)外源途徑,在生活汙水收集(jí)時,在保障係統安全的條件下,可考慮食品、屠(tú)宰等高碳類生產廢(fèi)水接入;在後端的汙泥厭氧消化時,可(kě)混入餐廚垃圾、果蔬垃圾、園(yuán)林殘枝等有機廢物(wù)實施後端厭氧共消化技術。
康莊的大道?
這是康莊大道,還是一次漫長的告別?
麵對低碳時代汙水處理向著資源、能源回收與碳中和轉變的國際大趨勢,先天不足與後天失調的我國汙水處理事業顯然又走到了一個新的十字路口。這就麵臨著新理念下的管理、技術、運行走向問題(tí)。
當今(jīn)中國經濟有一個顯著特征,風口經濟。
汙水處理3.0不是推倒重(chóng)來,而是循序漸進。對於已運(yùn)行汙水處理廠,當務之(zhī)急是先要讓既有汙水處理設(shè)施運行達到它們設計之初的既定目標(biāo),打好基礎(chǔ)、練好內功、不斷改善。對於這些仍在規劃中的汙水處理廠建設,應在既(jì)有汙水處理廠業已取得實際效果並積累了大量運行經驗的前提(tí)下,可因地製宜地(dì)考(kǎo)慮實施資源/能源回收工藝,有條件的可一步到(dào)位實(shí)施汙水處(chù)理碳(tàn)中和工(gōng)藝(yì)並運(yùn)行。
如(rú)何對接碳中和的汙水處理3.0?上帝的歸上帝,凱撒的歸凱撒。政府與企業都要就汙(wū)水處理碳中和做好各自相應的工(gōng)作,確定邊(biān)界(jiè)並協同推進。目前可以起步的工作:
重新定義基於流域係統的水環(huán)境目標:
應該進一(yī)步反思此前(qián)基於汙染源控製的水環境保護策略,近年來,各地政府(fǔ)一而(ér)再,再而三地(dì)把目(mù)標盯在汙水處理廠,希望(wàng)用不斷提高的(de)汙水處理標準來(lái)實現水環境目標,甚至一些地方(fāng)在環評中將汙水處理標準定在地(dì)表水三類水質標(biāo)準。已有的LCA研究表明,越(yuè)高的汙水排放標準,具有越大的生(shēng)態環境負效應,實現碳中和的目標越難。流域(yù)水環境保(bǎo)護目標(biāo)的實現需要就流域係統考慮,既要做汙染負荷(hé)的減量,又要做(zuò)生(shēng)態容量的增量(liàng)。汙水排放標準的製定與修訂要考慮碳源轉向能源化、資源化途徑後對後續脫氮工藝的影響,高排放標準(zhǔn)與碳中和運行的實現目標矛(máo)盾,“魚和熊掌(zhǎng)不可兼得”,不實事求是地定義汙水處理標準,中(zhōng)國汙水處理實現碳中和(hé)很難。應該把投資和管控重點放到通過海綿城市(shì)實現源頭(tóu)減汙,通過CSO進行初雨(yǔ)調蓄,通過管網改造、雨汙分流實現應收盡收等(děng)曆史遺留問題的解(jiě)決上。
提高汙水進水有機負荷。對於我(wǒ)國汙水處理碳中和(hé)而言,要做好的一個重要基(jī)礎工作就管網係統完善(shàn),通過甲烷(CH4)熱電聯產(CHP)可以獲得一定量有機(jī)物能源,這是汙水處(chù)理碳中和的一個重點(diǎn),汙泥厭(yàn)氧消化獲取的有機能量(liàng)與進(jìn)水有機物負荷有關,但我國市政汙水碳源普(pǔ)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後產生的剩餘汙泥(ní),經厭(yàn)氧消化+熱電(diàn)聯產(chǎn)*多也隻能產(chǎn)生0.20kW·h/m3電當量(liàng)。若汙(wū)水處理能(néng)耗為0.40kW·h/m3,這意味著距碳中和目標還有50%能量赤字,隻有當進水COD為(wéi)800mg/L時方能勉(miǎn)強滿足0.40kW·h/m3碳中和需(xū)要。目前,我國大多數汙(wū)水(shuǐ)處理廠進水COD為200—300mg/L,須進一步完善(shàn)管網建設,改造升級管網運營管理(lǐ)模式(shì),加強漏損點勘測、整治和潛在漏損風險的(de)預防,提高進水COD濃度,提供有效碳源,作為汙水碳中和的(de)基礎(chǔ)工作。
改變汙水廠的考(kǎo)核標準和模式:
正如張悅司長多次(cì)強調,我國的水汙染問題在水裏,根(gēn)子在岸(àn)上。造成我國水環境汙(wū)染的主要原因(yīn)之一在於雨汙混接,雨季溢流(liú)。鑒於我國汙水(shuǐ)廠進水濃度普遍偏低,如果進一步提升不僅將涉及現行化糞池設計規(guī)範的修改,還需要對管(guǎn)網、CSO等設施進行大量的投資,遠水(shuǐ)難解近渴的情況下,建議適時修訂《城鎮汙水處理廠汙染(rǎn)物排放標準》,將城鎮汙水處(chù)理廠出水考核合格率與“削減汙染物總量“相(xiàng)結合,鼓(gǔ)勵汙水廠以生態環(huán)境優先,充分利用其汙(wū)染物設計負荷餘量,處理雨季的溢流汙水。對超負荷運行的汙水廠設(shè)置合格率考核,而非現行(háng)的超標處罰原則。在(zài)汙水付費體製上,探索按照汙染物(wù)削減總量付(fù)費的模式,並將全過程碳減排納入考核指標。
精細化汙水處理管理,充分挖掘和利用汙水熱能:
因地製宜積極采取各種措施對汙水處理廠進行精(jīng)細化管理,實現能耗、物耗節流,這也是綠(lǜ)色低碳發展的重要組成部分。一方麵是不斷優化運行參數,優化設備、設施運行狀態,同時建立基於(yú)DO反饋的精確曝氣控製(雖然不同處理工藝能耗不同,但曝氣係統總體能耗占比*大(dà),因(yīn)此(cǐ),汙(wū)水(shuǐ)處理廠(chǎng)節能降耗關鍵點在升級改造曝氣係統。),在保證出(chū)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(bì)免(miǎn)曝氣能耗的浪費。另(lìng)一方麵,在保證出水水(shuǐ)質達標的前題下,政府(fǔ)管理部門應該充許運(yùn)行企業自主調整(zhěng)運行流程、運行參數,不要一味生硬地按照環(huán)評的工藝流程和運行過程參數來督察與(yǔ)考核(hé),避免汙水處理係統不必要的能耗與物耗浪費。
鼓勵汙水廠充分利用太陽能、水(shuǐ)源熱泵等技術(shù),減少電能(néng)的消耗,實現能源自給。研究表明,水源熱泵能有效地將(jiāng)汙水中的熱能轉化為汙水處理廠(chǎng)和鄰近建築物(wù)的熱能,當1m3的出水冷卻1℃時(shí),可提供(gòng)0.26kWh/m3℃的淨電(diàn)當量。
分層次開展LCA評價:
目前,針對汙水處理係統的評(píng)價是以住房建(jiàn)設部門、環境保護(hù)部門對汙水處理工作考核為核心的評估,重點(diǎn)僅在汙水處理過程中的環境績效、運行規範等汙水處理的單因素(sù)評價。但隨(suí)著對汙水處理與社會(huì)可持續性的考量,需就汙水處理進行多角度、全方位的綜合考慮,對汙水處理係統的可持續發展性進行更加全麵的評價是汙水處理(lǐ)行業評價的升(shēng)級。基於 LCA 的綜合評價方(fāng)法,是(shì)一種國際上普遍認同的、用於評價產品或服務相關的環境因素及其整個生命周期環(huán)境影(yǐng)響的工具。生命周期評價通過綜合汙水處理係統中的物耗、能耗、汙染物排放等因(yīn)素,將結果統(tǒng)一量化為資源消耗、環境變化、毒性等影(yǐng)響指標,也可進行加權得到綜合指標。由於生命周期評價考慮(lǜ)的是汙水處理係統的整(zhěng)個生命周期,不僅僅局限於(yú)某個階段,故能夠全麵的評價該係統的總(zǒng)環境影響、社會可持續(xù)性、企業可持續性,有利於(yú)實(shí)現汙水處理的係統管理。在汙水處理係統開展LCA評價(jià),我國已有許多研究與案例,麵對低碳(tàn)時代要求,需進行相應的評價標準、基準、方(fāng)法規範,由學術範(fàn)疇走向行政管理與行業自審製度設置。就汙水(shuǐ)處理係統而(ér)言,需分層次、以不同的邊界(jiè)開展LCA評價:一是汙水處理廠(WWTPs)邊界,在汙水處理企業建立評(píng)價清(qīng)單,確定評價指(zhǐ)數,定期開(kāi)展(zhǎn)LCA評價,以此評價作為政府、利益相關方對汙水處理行業考核的依據,環境績效考核(hé)不僅是汙水達標情況,還需考核溫室氣體GHG排放;二是擴大(dà)汙水處理 LCA 分析的係統邊(biān)界,不再僅僅局限(xiàn)於(yú)汙水處(chù)理(lǐ)廠,而是包括了整個城市水(shuǐ)/廢水係統,即從汙水處理規劃、建設,汙水收集、管網、處理、回用(yòng)、排放等全過程建立LCA評價體係,作為上級政府與部門對下級城(chéng)市(shì)政府汙(wū)水(shuǐ)處理係統考核與(yǔ)評價的依據。LCA 評價(jià)可以更加客觀揭示汙水處理的“大氣-水-土地”相互聯動的生態事實,綜合考慮汙(wū)水廠生產過程中二氧化(huà)碳、一(yī)氧化二氮、甲烷等(děng)溫室氣體的排放核算,將傳統汙水(shuǐ)處理為“汙染轉嫁”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(shàn)水環境的目而轉移生態環境問題,從(cóng)而選擇綜合方案來實(shí)現*小化總生態環境影響,如在磷回收決策上,是否進行磷回收?是(shì)單獨從濕汙泥中以鳥糞石(shí)工藝(yì)回收,還是讓汙泥焚燒,從焚燒的幹灰中(zhōng)回收?都應放在LCA的層麵,尋找*優決策(cè)。
建立汙水處理GHG清單:
對於(yú)汙水處理碳中和工作,有一項基礎的工作就(jiù)是建立汙水處理企(qǐ)業GHG清單。就汙水和汙泥處理(包括運輸過(guò)程)過程中(zhōng)的直接排(pái)放,如出水中(zhōng)的汙染物,CO2,CH4,NOx,SO2 等;以及投入的能源和(hé)物(wù)料(包括建設過程(chéng))在其生產過程中所造成的間接環境排放建立汙水處理企業GHG清單,初始清(qīng)單作為碳中和的(de)初始情景或(huò)基線。2006 年 IPCC 發布了《2006 *溫室氣體清單指南(nán)》,可按照其中的方法學,就GHG排放清單(dān)的項(xiàng)目與因子基(jī)於活動(dòng)數據和排放係數來進(jìn)行計算,因此也稱為排放係數(shù)法(fǎ)。如果是依據*統計資(zī)料製定排放清單的話,則采用“自上(shàng)而下”的方法;如以技術流程為基礎,需對(duì)汙水處理GHG排放的工藝特征、規模特征(zhēng)和區域特點進行(háng)細(xì)化評估,需區別“生源碳“與”化石碳“核算,可(kě)“自下而上”核算評估。
探索汙(wū)泥共消化(huà):
汙泥(ní)共消化發揮了基質間的(de)協同作用,提高了(le)底物(wù)的(de)降解速率和降解程度,使能源轉化效率顯著提(tí)高。如果有條(tiáo)件可將廚餘(yú)垃圾、綠化草木殘體、果蔬垃圾等(děng)有機廢棄(qì)物與剩餘(yú)汙泥一並共消化,這(zhè)不(bú)僅(jǐn)是汙水處理碳中和的途徑,而且(qiě)也為(wéi)綜(zōng)合處置城市市政有機固體廢棄物開辟一條可持續(xù)發展之路。建議盡快(kuài)建立汙水(shuǐ)處理廠汙染物去除協同控製溫室氣體核算的標準體係。
政策引導,鼓勵資源型(xíng)、能源型汙水廠的建設:
由於低碳汙水廠技術風險大、投資成本高,建議從*層麵製(zhì)定汙水處理廠(chǎng)碳減排補償和能源工廠補貼機製,通過政(zhèng)策加經濟的(de)手段,引導和推動更多有創新性的企業加入到碳中和汙水廠的(de)建設和運營中來;
改變汙水成本定價監(jiān)審辦法和增(zēng)值稅(shuì)管(guǎn)理辦法,將節能降耗(hào)增加的成本納入監審成本,由此產生的利潤全額獎勵(lì)給汙水廠;
同(tóng)時,進一步降低汙水回用的門檻,通過水資源配(pèi)給機製和回用(yòng)水收費機製彌補水(shuǐ)資源的不(bú)足;
加大碳交易機構的建設和標準建設,鼓勵通過GHG減排交易實現產業投入的回報機製。
通過綠色信貸(dài)、綠色債券、綠色(sè)股(gǔ)票指(zhǐ)數(shù)和相(xiàng)關產品、綠色發展基金、綠色保險、碳金融(róng)等金融工(gōng)具和相關政策支持綠(lǜ)色汙水廠轉型。
綜上所述,汙水處理行業實現碳中和是一項(xiàng)長期的係(xì)統性工程。就係統而言,需要政府(fǔ)相關部(bù)門和(hé)企業全麵升級管理運營思想與模式(shì),需(xū)要從多維(wéi)度與(yǔ)多層(céng)次進(jìn)行頂層規劃、係統設計和統籌安排。這不單是整(zhěng)個行業技術和理念的更新,而且(qiě)是整個城市物質流認知的革(gé)命。
這將是一個漫長(zhǎng)和曲折的過程。但讓人欣慰的(de)是(shì),集結號已經(jīng)吹起,我們有理由相信,政策驅動的製度優勢將再現(xiàn)神績,中國汙水處理行業將很快為碳中和戰略(luè)做出(chū)積極貢(gòng)獻。