專家解惑丨如何構建低碳時代汙水處理新格局?
來源:抖阴app成人環保 發布時(shí)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(fá)影響(xiǎng),迫使人(rén)們(men)不得不尋求可持續發展之路。進入二十一世紀二(èr)十年代之際,在後疫情時代,低碳發展課題被(bèi)迅(xùn)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(nián),中國單位國內生產總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上,實(shí)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(zhǎn)、低碳社會昭然而為(wéi)這個(gè)時代的主旋律和熱點。
我國自汙(wū)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,全國城市汙水處理率達到95%(“十三五(wǔ)”規劃目標),農村汙水處理率達到25.5%(2021年(nián)全國生態環境保護大會透露)。逐漸完備(bèi)的、龐大的汙水處理行業在(zài)低(dī)碳時代的挑戰在哪裏?機遇(yù)幾何?這已是這個行業進(jìn)入2021年的一個重大課題(tí)。
汙水處理被認(rèn)為是一個高耗能行業,傳統汙水(shuǐ)處理實際上是(shì)停留時間、處理空間、投入能源、物耗資源四個維度上的調整(zhěng)與組合,甚至可以說高標(biāo)準的出水水質,是以能耗、物耗的形式實施的汙染形(xíng)態轉移來實現的,有人(rén)認(rèn)為:碧水的同時未必是(shì)藍天,耗能導致的水汙染物轉為CO2、CH4、N2O、NH3、H2S等溫室氣體,特別是對汙水處理標準一再提高,能耗越來越高(gāo),這樣(yàng)的轉換也越來突出(目前針對汙水廠(chǎng)的提標升級方案目前主要包括:針對現有工藝的優化;增(zēng)加投藥(yào),如增(zēng)加化學除磷(lín)和(hé)外加碳源;增加後續物化處理單元如高效沉澱和砂濾池、增加生(shēng)化單元如後置(zhì)反硝化濾池及膜工藝(yì),但優質(zhì)的出水帶來的是更多的(de)能耗和物(wù)耗)。聯合國數(shù)據顯示,全球(qiú)汙水處理(lǐ)等水(shuǐ)處理行業碳(tàn)排放量大約占全(quán)球碳排放量2%左右。美國(guó)2017年能源消耗量中約(yuē)2% 用於飲用水和汙水處理係統,產生約4100萬噸溫室(shì)氣體。
我國汙水處理(lǐ)行業在許多地方存在其建設先(xiān)天(tiān)不足,其發展後天失調。以快速地大幅提高汙(wū)水處(chù)理率,補環境基礎(chǔ)設施短板為責(zé)任(rèn)導向的汙水處理建設模式,麵臨了規劃的盲目性、技術(shù)的混雜性、管網的滯後性諸多問題,以汙染(rǎn)物總量減排、流域水環境質量達標為目標導向的汙水(shuǐ)處理運行模式,又麵臨著水質提標(biāo)、進(jìn)水(shuǐ)濃度偏低、汙水溢流(liú)、汙泥無出路等問題。目前,如何消化這些先天不足與後天失調,符合各類環保(bǎo)督察要求,已讓各地汙水處理廠殫精竭力,在這樣的(de)基礎上,在(zài)這樣(yàng)的時(shí)間節點(diǎn)上,我們又迎來了低碳旋風,進入了低(dī)碳綠色發展時代。無論是站位(wèi)或跟風綠(lǜ)色低碳發展的外力,還是節能降耗提升企業核心競爭力的內需(xū),汙水處理行業的新格(gé)局調整已不(bú)可回避。
什麽是汙水處理新格局?在攻占山頭之後,我們回到原來的問題,我們處(chù)理的對象是什麽?汙(wū)水是一個汙染物,我們就轉化它,讓它達標。汙水是一個範疇,我們就將其(qí)放入水平衡係統,讓水環境與水生態、水資(zī)源協調。汙水是(shì)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(gōng)廠(chǎng)”、“能源Energy工廠(chǎng)”、“再生水Water廠”(即,荷蘭提(tí)出(chū)的汙水處理NEWs概念)。這三個過程,我們可以將(jiāng)其分別視為汙水處理的1.0、2.0、3.0版本(běn)(為比較表述,非定義(yì)),我們剛完成了1.0,正在(zài)2.0中探索時,就要麵向或(huò)升入3.0,這就是我(wǒ)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(yán),汙水(shuǐ)處理的目標不僅僅是緩解水汙染問題(tí),而應該是多目標綜合考慮,可持(chí)續地利用或回收(shōu)能源和資源,以(yǐ)此立足,方可實現環境社會的可持續性與(yǔ)汙水處理企業的可持續性。汙(wū)水處理既是重要的公共事業,又是一個被(bèi)政策驅動的行業,誰提早開啟低碳變(biàn)革,誰將贏得更大(dà)的主(zhǔ)動權和更廣闊的發展空間。
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,做足了企業的裏子(zǐ)。
城市汙水(shuǐ)處理技術的研究與應(yīng)用經曆了100 多年的發展曆程,逐(zhú)漸形成(chéng)了一級處(chù)理、二級處理和深度處理等處理模式(shì),發展了多種物理、物化和生物等處理技術。物化+生物的二級處理是城市汙水處理廠通行的處理模式,而生物處理技術是國內外普遍采用的城市汙水處理方法(fǎ)。
在活(huó)性汙泥法誕生100年後,人們開始重新總(zǒng)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(wù)質的角度審視汙水處理(lǐ)的高“碳足跡”,這是至今以常規活性汙泥工藝為主流的汙(wū)水處理技術缺欠,於是,一些耦合資源和(hé)能(néng)源回收的概念路線不斷湧現。目(mù)前*範圍內,對“汙水”的認知已經從“廢物處理”對象轉(zhuǎn)向“資源及能(néng)源回收”的載體,基於資源回收、能源開(kāi)發與利用(yòng)與碳平衡理念(niàn)的未(wèi)來汙水處理廠在一些發達*、*範圍內*的環境公司已經開始(shǐ)實踐。奧地利斯特拉斯(Strass)汙水處理廠以主流傳統(tǒng)工藝(AB法)與側流現代工藝(厭氧氨氧(yǎng)化)相結合方式實現剩餘汙泥產量*大化,早在2005年通過厭氧消化產甲(jiǎ)烷並(bìng)熱電聯產(chǎn)實現了能源(yuán)自給率,達到碳中和運行目標。目前,該廠利(lì)用剩餘汙泥與廠外廚餘垃圾厭氧共消化,使得能源自給率高達200%,不僅實現能源自給自足,而且還有(yǒu)一半所產(chǎn)生(shēng)的能量可以向廠外供應,已成為名副其實的(de)“能源工廠”。作為美國碳中和運行的(de)榜樣,Sheboygan汙水處理廠(chǎng)通過開源與節流並舉的技術(shù)措施不僅向美國而且也向*展示了其汙水處理能耗基本(běn)可以(yǐ)實現自給自足。2013年,該廠已實現了(le)產電量與耗電量比值(zhí)達90%~115%、產熱(rè)量與耗熱量比值達85%~90%的佳績,基本實現了碳中和運行目標。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汙水處理新概念,除了汙染物削減基本功能,還具有城(chéng)市能源工廠、水(shuǐ)源工廠、肥料工廠等(děng)新功能,基於碳中和的新型環境基礎設(shè)施。
在此基礎上,許多*製定了應(yīng)對氣候變化的汙水廠能耗自給或碳(tàn)中和技術路線。美國水環境研究基金(WERF)提出 “Carbon-free Water”,更是製定出至2030年所有汙(wū)水處理廠均要實(shí)現碳中和運(yùn)行的(de)目標。荷蘭製定了2030年NEWs技術路(lù)線(xiàn)圖。新(xīn)加坡(pō)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(běn)有關部門發布“Sewerage Vision 2100”,指出到本世紀末(mò)將完全實現汙水處理能源自(zì)給自足。中國提出的2030年碳達峰(fēng),2060年(nián)碳中和,這對於汙水處(chù)理(lǐ)行業也是(shì)一個時間表。
華麗的轉身?
對於2030碳達峰和(hé)2060年碳中和的(de)*目標,汙水處理行業如何認識?
誤區一:2030年碳達峰(fēng),現在汙(wū)水處理碳排放仍(réng)有空(kōng)間(jiān)。
2030年碳達峰是針對*宏觀經濟社會發展戰略而(ér)言(yán)的,材料、能源等經濟、社會的基(jī)礎需求(qiú)在未來十年仍是剛(gāng)需在此基礎(chǔ)上以控製碳排(pái)放強度為主(zhǔ),控製碳(tàn)排放總(zǒng)量為輔。就汙水處理企業而言,在汙水處理規模與設計(jì)規模確定(dìng)的基礎上(shàng),應確定(dìng)現有GHG排放情(qíng)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(tàn)減排,直至*終的(de)碳中和。就汙水處理係統而言,筆者認為,碳達峰的意義應該是兩個(gè)方麵的:一是“應收盡收,應處盡處”將汙水收集率(lǜ)與(yǔ)處理率達到城(chéng)市或區域的*大化;二是完(wán)善收集係統,不斷提高汙水收集質量,不滲不漏,其汙水處理廠的進水濃度“達峰”。
誤區二:汙水處理過程能源的“自給自(zì)足”加“中(zhōng)水回用“— “淨—零”就是碳中和。
能(néng)耗自給是狹義的碳中和,不是真正意義上的碳(tàn)中和。汙(wū)水處理係統碳中(zhōng)和,應與其建(jiàn)設和運營過程中材料與設備的加工(gōng)、汙水處理中能耗與物耗(hào)、汙(wū)泥處置中運輸與利用等全生命周期排放等因素都有關,不是指狹義的能量平(píng)衡或自給。能量隻是碳排(pái)放的一個方麵而(ér)已,汙水處理的碳排放平衡一定要考(kǎo)慮甲烷、氮氧化物等GHG的溢出。
誤區三:碳中和及碳達峰是理念重視問題,不是(shì)技術問(wèn)題
雖然1997年《京都議定書》列出了有助於(yú)減少溫室氣體排放的政策(cè)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(yǒu)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。雖然國際上普遍不認為城市(shì)廢(fèi)水處理中(zhōng)的碳排放不被認為是造成全球變暖的溫(wēn)室氣體(tǐ)的一部分。這種碳代表*近(jìn)固定C的(de)分解,被認為是生物或快速碳循環的一部分,然而汙水處理(lǐ)過程中的CH4或N2O和汙泥處理需要在計算中(zhōng)加以考慮。然而,如何(hé)根據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。汙水處理廠汙(wū)染物去除協同控製溫室氣體核算(suàn)的標準體係沒有(yǒu)形成,例如,對於汙泥填埋、堆肥、焚燒等(děng)工藝,不同*甚至得出結(jié)果大相徑(jìng)庭的不(bú)同結果,此外,有機質協同消化(huà)、協同焚燒等(děng)工藝測算值由(yóu)於地(dì)域性和工藝差別很大(dà),導致難以確(què)定汙水、汙泥處理工藝的指導性原則。
誤區四:碳中和是政策導向,不是經濟導(dǎo)向
環境問題既是*大政,也應該以技術經(jīng)濟為基礎和(hé)導向腳踏實地的推進。治(zhì)大(dà)國如烹小鮮,依靠口(kǒu)號(hào)和“彎道超車“的投機意識,難免(miǎn)會像(xiàng)之前的(de)光伏(fú)、碳交易市場一樣,看著熱鬧,冷暖自知。鑒於(yú)碳中和度量和檢查難度很(hěn)大,靠層層任務分解和監督檢查很難解決問題。
汙水處理廠(WWTPs)實現碳中和華麗轉身的三個維度:
能量維度。許多研(yán)究與工(gōng)程試驗(yàn)已被(bèi)用於探知從汙水中回收能源,以滿足汙水處理運行(háng)現場能量自給自足(zú)的可(kě)行性。一方麵支(zhī)出(chū)*小化,使用清潔(jié)能源並在汙(wū)水處理進(jìn)行中摸索低能耗方案;二方麵收入*大化,汙水(shuǐ)中所蘊含的如此巨大的能量,捕獲汙水中所蘊含的有(yǒu)機化學能、熱能(néng)就地轉換為電能,歐美(měi)等(děng)*一些實施碳中和運行目標的汙水處理廠也(yě)大都以剩餘汙(wū)泥厭氧消(xiāo)化轉(zhuǎn)化(huà)能源為主要手段。理論上可以(yǐ)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(míng),未來汙水處理廠不(bú)是能源的消耗者而應該成為能源供(gòng)應方。這些舉(jǔ)措支持了減少汙水處理廠全生命周期溫室氣體GHG排放的相(xiàng)關目標。
資源回收維度。從汙水中回收資源具有寬廣的範圍,汙水處理*大的(de)資源回(huí)收是中水回用與(yǔ)再生水(shuǐ)利用,如新加坡的NEWATER項目,再生水用途(tú)一般為非飲用目的,如(rú)用作工業冷卻、園(yuán)林綠化灌(guàn)溉、景觀用水等,當(dāng)然亦有補充地下水,作為間接飲用水用途,根據國內(nèi)通過(guò)評價大連(lián)某汙水廠生(shēng)命周期環境過(guò)程的研究,表明當出水回用率達到(dào) 70%時,回用水通過抵消自來(lái)水生(shēng)產獲得的環境效益可以抵消新增深度處理(lǐ)設施(shī)帶來的環境影響(xiǎng),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(chóng)視,而(ér)被我們忽視的(de)汙(wū)水資源回收(shōu)問(wèn)題是對磷(lín)這一不可再生資源回收。盡管目前有關汙水處理磷回收的研究(jiū)很多,就目前的鳥糞石工藝從汙泥中回收(shōu)磷與磷礦開發利用(yòng)之間進行經濟(jì)效(xiào)益比較是不合理的,也許正(zhèng)是這(zhè)個(gè)原因,目前沒有將(jiāng)磷回收納入汙水(shuǐ)處理廠LCA 評價體係之中,它在汙水處理環(huán)境綜合影響方麵(miàn)的(de)減量作用也未(wèi)能體現。當然,從資(zī)源的角度優化原料投入環(huán)節也(yě)十分重要,汙水處理本質是通過(guò)生化反應來去除水(shuǐ)中汙染物,在(zài)處理環節需要投加碳源和多(duō)種(zhǒng)化學藥劑,這些原材(cái)料在生產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,優化投(tóu)料環節,有助於節能降耗減少碳排放。
碳平衡維度(dù)。汙水處理(lǐ)碳中和運行中,剩餘汙泥是重要的能源化、資源化載體物質,需要(yào)從汙水係統碳(tàn)平衡的維度,以增量方式(shì)去獲得,需要改變汙泥減量化的現行觀念,以碳中和(hé)運行為目標的汙泥增量近年來已(yǐ)在國際上悄然興起。為此,以城市(shì)碳平衡係統來考慮(lǜ),通過COD內源截留與外源挖潛方式*大限度地去實現“汙泥增量”。“汙泥增量”的(de)兩個途徑:一是內源(yuán)途徑,提高汙(wū)水處理廠進(jìn)水COD負荷,通過(guò)完備、完善的管網係統收集(jí)汙水(shuǐ),*大限度避免汙(wū)水碳源流失,減少甚至無需補(bǔ)充反硝化的外(wài)加碳源,實現處理過程中(zhōng)的(de)碳(tàn)平衡。二是外源途徑,在生活汙水收集時,在(zài)保障係統安全的條件下,可考慮食品、屠宰等高碳類生產(chǎn)廢水(shuǐ)接入;在後端的汙泥厭氧消化時(shí),可混入餐廚垃圾、果蔬垃圾、園林殘枝等有機廢物實施後端厭氧(yǎng)共(gòng)消化技術。
康莊的大道?
這是康莊大道,還是一次漫長的告(gào)別?
麵對低碳時代汙(wū)水處理向著資源、能源(yuán)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(guó)汙水處理(lǐ)事業顯然又走到了一個新的(de)十(shí)字路口。這就麵臨著(zhe)新(xīn)理念下的管(guǎn)理(lǐ)、技(jì)術、運行走向問題。
當今中國經(jīng)濟有一個顯著(zhe)特征,風口(kǒu)經(jīng)濟(jì)。
汙水處理3.0不是推倒重來(lái),而是循序漸進(jìn)。對於已運行汙水處理廠,當務之急(jí)是先要讓既有汙水處理設施(shī)運行(háng)達到它們設計(jì)之初的既定目(mù)標(biāo),打好基礎、練好內功、不(bú)斷改(gǎi)善。對於這些仍在規劃中的汙水處理廠建(jiàn)設,應在既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下(xià),可因地製宜地考慮(lǜ)實施資源/能源回收工藝(yì),有條件的可一步到(dào)位實施汙水處理碳中和工藝並運行。
如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(chù)理碳中和做好各自相應的工作,確定邊界(jiè)並協同推(tuī)進。目前可以(yǐ)起步的工作:
重新(xīn)定義(yì)基於流域係統的水環境目標:
應該進一步反(fǎn)思此前基於汙染源控製的水環(huán)境保護策略,近年來(lái),各地政府一(yī)而再,再而三地把目標盯在汙(wū)水處理廠,希望用不斷提高(gāo)的汙水處理標準來實現水環境(jìng)目標,甚至一些地方在環評中將汙水處理標準定(dìng)在地表水三類水質標準。已有的LCA研(yán)究表(biǎo)明(míng),越高的汙水排放(fàng)標準,具(jù)有越大的生態環境負效應,實(shí)現碳中和的目標越難(nán)。流域水(shuǐ)環境保護目標的實現需要就流域係統考慮,既要做汙染負荷的減量,又要做生態容量的增量。汙水排放標(biāo)準(zhǔn)的製定與修訂要考慮(lǜ)碳源轉向能源化、資(zī)源化途徑後對後續脫氮工藝(yì)的(de)影(yǐng)響(xiǎng),高排放標準與碳中和(hé)運行的實現目標矛盾,“魚和熊掌不可兼(jiān)得(dé)”,不實事求(qiú)是地定義汙水處理標準,中國汙水處理實現碳中和很難。應該把投資和管控重點放到通過海綿城市實現源頭減汙,通過CSO進行(háng)初雨調蓄,通(tōng)過管網改造、雨(yǔ)汙分流實現(xiàn)應收盡收等曆史遺留問題的解決上。
提高汙水進水有機(jī)負荷。對於我國汙水處理碳中和(hé)而言,要做好的一個重要基礎工作就管網係統完善,通過甲烷(CH4)熱電聯產(CHP)可以獲得一定量有(yǒu)機物能(néng)源,這是(shì)汙水(shuǐ)處理碳中和的一(yī)個重點,汙泥厭氧消化獲取的有機能量與進(jìn)水有機物負荷有關,但我國市政汙水碳源普遍低下,能量衡算表明,進水COD為400mg/L,在完成脫氮除磷(lín)碳源使用後產生(shēng)的剩餘汙泥,經厭氧消化+熱電聯產*多也隻(zhī)能產生0.20kW·h/m3電(diàn)當量。若汙水處(chù)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(chì)字,隻(zhī)有當進水COD為800mg/L時方能勉強滿足(zú)0.40kW·h/m3碳中和需要。目前,我國大(dà)多數汙水處理廠進水COD為200—300mg/L,須進一步完善管網建設,改造升級管網運營管理模式,加強漏損點勘測、整治和潛在漏損風險(xiǎn)的預防,提高進水(shuǐ)COD濃度,提供有效碳(tàn)源(yuán),作為(wéi)汙水碳中和的基礎工作。
改變汙水廠的考核標準和(hé)模式:
正如(rú)張悅司長多次強調,我國(guó)的水汙染(rǎn)問題在水裏,根子在岸上。造成我國(guó)水環境汙染(rǎn)的主要原因之一在(zài)於雨汙混接,雨季溢流。鑒於我國汙水廠進水濃度普遍偏(piān)低(dī),如果進一步提升不僅將涉及現行化糞池設計規範的修改,還需要對管網、CSO等設施(shī)進行大量的投資(zī),遠水難解近渴的情況下,建議適時修訂《城鎮(zhèn)汙水處理廠汙(wū)染物排放標準(zhǔn)》,將城鎮汙水處理廠(chǎng)出水考核合格率與“削減汙染物總量“相結合,鼓勵汙水廠以生態環境優先(xiān),充分利用其汙染物(wù)設計(jì)負荷餘量,處理(lǐ)雨季的溢流汙(wū)水。對超負荷運行的汙水廠設置合格率考核,而非現行的超標處罰原則。在汙(wū)水付費體製上,探索按照(zhào)汙染物(wù)削減總量付費的模式,並將全過程碳減排納(nà)入考核指標(biāo)。
精細化(huà)汙水處理管理,充分挖掘(jué)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細化(huà)管理,實現能耗、物耗節流,這也是綠色低碳發展的(de)重要組成部分。一方麵是不(bú)斷優化運行參數,優化設備、設施運行狀(zhuàng)態,同時建立基於(yú)DO反(fǎn)饋的精確曝氣控製(雖然不同處理工藝能耗(hào)不同,但曝氣係統總體能耗占比*大,因此(cǐ),汙水(shuǐ)處理廠節能降耗關鍵點在升(shēng)級改造曝氣係統。),在保證出(chū)水(shuǐ)達標的前(qián)提下,按需提供微生物(wù)所需的溶(róng)解氧(yǎng),達到供需平衡,避免曝氣能耗的浪費(fèi)。另一方麵(miàn),在保證出水水(shuǐ)質達標的前題(tí)下,政府管(guǎn)理部門應該充許運行企業自主調整運行(háng)流程(chéng)、運行參數,不要一味生(shēng)硬地按(àn)照環評(píng)的工(gōng)藝流程(chéng)和運行過程參數來督察與考核,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(chōng)分利用(yòng)太陽能、水源熱泵等技術,減(jiǎn)少電能(néng)的消耗,實現能源自(zì)給(gěi)。研究(jiū)表明(míng),水源熱泵能有效地將(jiāng)汙水中的熱能轉化為(wéi)汙水處理(lǐ)廠和鄰近建築物的熱能,當1m3的出水冷卻1℃時,可提供0.26kWh/m3℃的(de)淨電當量。
分層次開展LCA評價:
目前,針對汙水處(chù)理係統的評價是以(yǐ)住房建設部門、環境保護部門對汙水處理工作考核為(wéi)核心的評估,重點僅(jǐn)在汙水處理(lǐ)過程中的環境績效、運行規範等汙水處理的單因素評價(jià)。但隨(suí)著對汙(wū)水處理與社會可持續性的考量,需就汙水處理進行多角(jiǎo)度、全方(fāng)位的綜(zōng)合考慮,對汙水處理係統的可(kě)持續發展性進(jìn)行(háng)更(gèng)加全麵的評價是汙水處理行業(yè)評價的升級。基於 LCA 的綜合評價方法,是一種國(guó)際(jì)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(zhěng)個生命周期環境影響的(de)工具。生命周期(qī)評價(jià)通過綜合汙水(shuǐ)處理係統中的物耗、能耗、汙染物排放(fàng)等(děng)因素,將結果統一量化為(wéi)資源消耗、環境變化、毒(dú)性等影響指(zhǐ)標,也可(kě)進行加權(quán)得到綜合指標。由於(yú)生命周期評價(jià)考慮的是汙水處理係統的整個生(shēng)命周期,不僅僅局限(xiàn)於某個(gè)階段,故能夠全麵的評價該係統的總環境影響、社會可(kě)持續性、企業可持續(xù)性,有利(lì)於實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(yán)究與案例,麵對(duì)低碳時代要(yào)求(qiú),需進行相(xiàng)應的評價標準、基準(zhǔn)、方法規範(fàn),由學術範(fàn)疇走向行政管理(lǐ)與行業自審製度設置。就汙水處理係統(tǒng)而言,需分層次、以不同的邊界開展LCA評價:一是汙水處理廠(WWTPs)邊界,在汙水處理企業建立評價清單,確定評價(jià)指數,定期開展LCA評價,以此評價作為政府(fǔ)、利益相關方對汙水處理行業考核的(de)依據,環境績效考核不僅是(shì)汙水達標情況,還(hái)需考(kǎo)核溫室氣體GHG排放;二是擴大(dà)汙水處理 LCA 分析的係(xì)統邊界,不再(zài)僅僅局限(xiàn)於汙水(shuǐ)處理廠,而是包括了整個城市水/廢水係統,即(jí)從(cóng)汙水處理規劃、建設,汙(wū)水(shuǐ)收(shōu)集、管網(wǎng)、處理、回用、排放等全過程建立LCA評價(jià)體係,作為上級政府與部門(mén)對下級城市政府汙水處理係統考(kǎo)核與評價的依據。LCA 評價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,綜合考慮汙水廠生產過程中二氧化碳、一氧化二氮、甲烷等溫室(shì)氣體的排放核算(suàn),將傳統汙(wū)水處理為“汙染(rǎn)轉嫁”過程的(de)問題定量展(zhǎn)現,避免一味靠“提(tí)標”,為僅達到單一(yī)改善水環(huán)境的目而轉(zhuǎn)移生態(tài)環境問題,從而選擇綜合方(fāng)案來實現*小化總生態(tài)環境影響(xiǎng),如在磷回收決策上,是(shì)否進行磷回收?是單獨(dú)從(cóng)濕汙泥中以鳥糞石工(gōng)藝回收,還是讓汙泥焚燒,從焚燒的幹灰中回(huí)收?都應放在LCA的層麵,尋(xún)找*優決策。
建立汙水處理GHG清單(dān):
對於(yú)汙水處理碳中和(hé)工(gōng)作,有一(yī)項基礎的工(gōng)作就是建立汙水處理企業GHG清單。就汙水和汙泥處理(包括運輸過程)過程中的(de)直接排放,如出水中的汙染物,CO2,CH4,NOx,SO2 等;以及投入的能源和(hé)物(wù)料(包括建(jiàn)設過程)在其生產(chǎn)過程中所造成的間接環境排放(fàng)建立汙水處理企業GHG清單,初(chū)始清單作為碳中和的初始(shǐ)情景(jǐng)或基線。2006 年 IPCC 發布了《2006 *溫室(shì)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於活動數據和排放係數來進(jìn)行計算,因此(cǐ)也稱為排放係數法。如果是依據*統計資料製定(dìng)排放清單的(de)話,則采用“自上而下”的方法;如以技術流(liú)程為基礎,需對汙水處理(lǐ)GHG排放的工藝特征、規模特(tè)征和區域特點進行細化(huà)評估,需區別“生源碳“與”化石碳“核算,可“自下而上”核算評估。
探索(suǒ)汙(wū)泥(ní)共消化:
汙泥共(gòng)消化發揮了基質間的協同作用,提高了底物的降(jiàng)解速率和降解程(chéng)度,使能(néng)源轉(zhuǎn)化效率顯著提高。如果有條件可將廚餘垃(lā)圾、綠化草木殘體、果蔬垃(lā)圾等有機廢棄物與剩餘汙泥一並共消化(huà),這不僅(jǐn)是汙水處理碳中和的途徑,而且也為綜合處置城(chéng)市市政(zhèng)有機固體廢棄物開辟一條可持續發展之(zhī)路。建議盡快建(jiàn)立汙水處理廠汙染(rǎn)物(wù)去除協(xié)同控製溫室(shì)氣體核算的標(biāo)準體係。
政策(cè)引導,鼓勵資源型、能源型汙水廠的建設:
由於低碳汙水廠技(jì)術風險大、投資成本高,建議從*層麵製定汙水處(chù)理廠碳減(jiǎn)排補償和能源工廠補(bǔ)貼機製,通過政策加經濟(jì)的手段,引導和推動更多有創新性的企(qǐ)業加入到碳中和汙水廠的建設(shè)和運營中來;
改變汙(wū)水成本定價監審辦法和增值稅管理辦法,將節能降耗增(zēng)加的成本納入監審成本,由此產生的利潤全(quán)額獎勵給汙(wū)水廠;
同時,進一步降低汙水回用的門檻,通過水資(zī)源配(pèi)給機製和回用水收費機製彌補(bǔ)水資源的不足;
加大碳交易機構的建(jiàn)設和標準(zhǔn)建設,鼓勵通過GHG減排交易實現產業投入的回報機製。
通過(guò)綠(lǜ)色信貸、綠色債券、綠色股票指數和相關產品、綠色發展基金、綠色保(bǎo)險、碳金(jīn)融等金融工(gōng)具和相關(guān)政策支持綠色汙水廠轉型。
綜上所述,汙水處(chù)理行業實現碳中和是一項長期的係統(tǒng)性工(gōng)程。就係(xì)統而言,需要政府相關部門和企業全麵升級管(guǎn)理運營思想與模式,需(xū)要從多維度與多層次進行頂層(céng)規劃、係統設計和統籌(chóu)安排。這不單是整個行業技術和理念的更新,而且是整個城市物質流(liú)認知的(de)革命。
這將是一個漫長和曲(qǔ)折的過程。但讓人欣慰的是,集結號已經吹起,我們有理由相信,政策驅動的製度優勢將再現神績,中國汙(wū)水(shuǐ)處理行業將很快為碳中和戰略做出積極貢獻。