專家(jiā)解惑丨如何構建低碳時代汙水處理新格局?
來源:www91環保 發布時間:2021-03-16
上世(shì)紀末(mò)起,受氣候變化、全球性能源危機與(yǔ)資源匱乏影(yǐng)響(xiǎng),迫使人們不得不(bú)尋求可(kě)持續(xù)發展之路(lù)。進入二十一世紀二十年代之際,在後疫情時代,低碳發展課題被(bèi)迅速放大。2020年12月12日,我國在氣候(hòu)雄心峰會上承諾到2030年,中(zhōng)國單(dān)位國內生產總值二氧化碳排放將比2005年下降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(dá)峰”、“碳中和”驟然走(zǒu)熱,低碳發展、低碳社會(huì)昭然而為這個時代的主旋律和熱點。
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(dà),到2020年,全國城市汙水處理率達到95%(“十三五”規劃目標),農村汙水處理率達到25.5%(2021年全國生態環境保護大會透露(lù))。逐(zhú)漸完備的、龐大的汙水處理行業在低碳時(shí)代的挑戰在哪裏?機遇幾何?這已是這個行業進(jìn)入2021年的(de)一個重大(dà)課題。
汙水處理被認為是一個高耗能行業,傳統汙水處理實際上是停留時間、處理空間、投入能源、物耗(hào)資源四(sì)個維度上的調整與(yǔ)組合,甚至可(kě)以(yǐ)說高標準的出水水質,是以能耗、物耗(hào)的形式實施(shī)的汙染形態轉移來(lái)實(shí)現的,有人(rén)認為:碧水的同時未必是藍天,耗(hào)能導致的水汙染物轉為CO2、CH4、N2O、NH3、H2S等溫室(shì)氣體,特(tè)別(bié)是對(duì)汙水處理標(biāo)準一再提高,能耗越來越高,這樣的轉換也越來突出(目前針對(duì)汙水廠的提標升級方案目前主要包括(kuò):針對現有工藝的優化;增加投藥,如增(zēng)加化學除磷和外加碳源;增加後續物化處理單元(yuán)如高效沉澱和(hé)砂濾池、增加生化單元如後置反硝(xiāo)化濾池(chí)及膜工藝,但優質的出水帶來的是更多的能(néng)耗和物(wù)耗)。聯合國數據顯示,全球汙水處理(lǐ)等水處理(lǐ)行業碳排放量大約占全球碳排放(fàng)量2%左右。美國2017年(nián)能源消耗量中約(yuē)2% 用於飲用水(shuǐ)和汙水(shuǐ)處理(lǐ)係統,產生約4100萬噸(dūn)溫室氣體。
我國汙水處(chù)理行業在許多地方存(cún)在其建設先天不足,其發展後天(tiān)失調。以快速(sù)地大幅提高汙水處理率,補環境基(jī)礎設施短板為責任導向的汙水處理(lǐ)建設模(mó)式,麵臨了規劃的盲目性、技術的混雜性、管網的(de)滯後性諸多問題,以汙染物總量減排、流域水環境質量(liàng)達標為目標導向的汙水處理運行模式,又麵臨(lín)著水質(zhì)提(tí)標、進水濃度(dù)偏低、汙水溢流、汙泥無出路等問題。目前,如何消化這(zhè)些先天不足與(yǔ)後天失調,符合各類環保督(dū)察要(yào)求,已讓各地汙水處理廠殫精竭力(lì),在這樣的基礎上,在這(zhè)樣的時間節點上,我們又迎(yíng)來了低碳旋風,進入了低碳綠色發展時代。無論是站位或跟風綠(lǜ)色低碳發(fā)展的外力(lì),還是節能降耗提升企(qǐ)業(yè)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(shí)麽(me)是汙(wū)水處理(lǐ)新格局?在攻占山頭之後(hòu),我們回到原來的問題,我們處理的對象是什麽?汙水是一個汙染物,我們就轉化它,讓它達標。汙水是一個範疇(chóu),我們就將其放入水平衡係統(tǒng),讓水環境與水生態、水資源協調。汙水是一個(gè)載體,我們就需要將汙水處(chù)理廠逐漸(jiàn)演變為“營養物Nutrient工(gōng)廠”、“能源Energy工廠”、“再(zài)生(shēng)水Water廠”(即,荷蘭提出的汙水處理NEWs概念)。這三(sān)個過程,我們可以將其分別視為汙(wū)水處理的1.0、2.0、3.0版(bǎn)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,就要麵向(xiàng)或升入3.0,這就是我們麵臨(lín)的汙水處(chù)理(lǐ)新格局。
從全球可持續性發展的角度而言,汙水處(chù)理的目(mù)標不僅僅是緩解水汙(wū)染問題,而應(yīng)該是多目(mù)標綜合考慮,可持續地利用或回(huí)收(shōu)能源和資(zī)源,以此立足,方可實現環境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公共事業,又是一個被(bèi)政策驅動的行(háng)業,誰提早開啟低碳變革,誰將(jiāng)贏得更(gèng)大的主動權和更(gèng)廣闊的發展空間。
幸福(fú)的模樣?
汙水處理3.0的(de)幸福模樣:內外兼修,討好了社會的麵子,做足了企業的裏子。
城市汙水處理技術的研究與應用經曆了100 多年的(de)發(fā)展(zhǎn)曆程,逐漸形成了一級處理、二(èr)級處理和深度處理等處理模式,發展了多種物(wù)理、物化和生物等處理技術。物化+生物(wù)的二級處理是城市汙水處理廠通行的處理(lǐ)模式,而生物處理技術(shù)是國(guó)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(nián)後(hòu),人(rén)們開始重新總結與回顧汙水處理(lǐ)技術的發展方向(xiàng)曆程,從節能降耗角度審視(shì)汙水處理過程(chéng)的高能耗,從物質(zhì)的角(jiǎo)度審視汙水處理的高(gāo)“碳足跡”,這(zhè)是至今以(yǐ)常規活性汙(wū)泥工藝為主(zhǔ)流的汙水處理技術缺欠,於是,一些耦合資源和能源回收的概念路線不斷湧(yǒng)現(xiàn)。目前*範圍內,對“汙水”的認知已經從“廢物處理(lǐ)”對象轉向“資源及能源回收”的載體,基於資源回收、能源開發與利用與碳平衡理(lǐ)念的未來汙水處理廠在一些(xiē)發達*、*範圍內*的環境公司已(yǐ)經開始實踐。奧地利斯特拉斯(Strass)汙水處理廠以主流傳統工藝(AB法(fǎ))與側(cè)流現代工藝(厭氧氨氧化(huà))相結(jié)合方式(shì)實現剩(shèng)餘汙泥產(chǎn)量*大化,早在2005年通(tōng)過厭(yàn)氧消化產(chǎn)甲烷並熱電聯產(chǎn)實現(xiàn)了能源自給率,達到碳中和運行目標。目前,該廠利用剩餘汙泥與廠外廚餘垃圾厭氧共消化,使得(dé)能源自給率高達200%,不僅實現能源自給自足,而且還有一半所產生的能量可以向廠外(wài)供(gòng)應,已成為名副其(qí)實(shí)的“能源工廠”。作為美國碳中和運行的榜樣,Sheboygan汙水處理廠通過開源與節流(liú)並舉的(de)技術措施不僅向美國而且也向*展示了其汙水處理能耗基本可以實現自給自足。2013年,該廠已實(shí)現了產電量與耗電量比值(zhí)達90%~115%、產熱量與耗熱量比值達(dá)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(chéng)市水資源概念廠正在探索中國的汙水處(chù)理新概念,除了汙染物削減基本功能(néng),還具有城市能源工廠、水源工廠、肥料工廠等新功能,基於碳中和的新型環(huán)境基礎設施。
在此基礎上(shàng),許多(duō)*製定了(le)應對氣候變化的(de)汙水廠能耗自給或碳中和技術路線。美國水環境研究基金(WERF)提出 “Carbon-free Water”,更(gèng)是(shì)製定出至2030年所有汙水處理廠均要實現碳中和運行的目標。荷蘭製定了2030年NEWs技術路線圖。新加坡提出了從Brownfield(棕色水廠)到Greenfield(綠色水廠)的時間(jiān)表與路線圖(tú)。日本有(yǒu)關部門發布“Sewerage Vision 2100”,指出到本世紀末將完全實現汙水處理能源自給自足。中國提出的2030年碳(tàn)達峰,2060年(nián)碳中和,這對於汙水處理行業也是一個時間(jiān)表。
華麗的轉身?
對於2030碳達峰(fēng)和(hé)2060年碳中和的*目標,汙水處理行業(yè)如何認識?
誤區一:2030年碳達峰,現(xiàn)在汙水處理碳排放仍有空間(jiān)。
2030年碳達峰是針對*宏觀經濟社會發展戰略而言(yán)的,材料、能源等經濟、社會的基礎需求在未來十年仍是剛需在此基礎上以控製碳排放(fàng)強度為主,控(kòng)製碳(tàn)排放總量為輔。就汙水處理(lǐ)企業而言,在汙水處理規(guī)模與設計規模(mó)確定(dìng)的基(jī)礎上,應確定現有GHG排放情況為(wéi)基準的峰值(zhí)控製原則,任何的技術改造、升級都應以此為(wéi)基準,實(shí)施碳減排,直至(zhì)*終的(de)碳中和。就(jiù)汙水處理(lǐ)係統而言,筆者認為(wéi),碳達峰的意義應該是兩個(gè)方麵的:一是“應收(shōu)盡收,應處盡處”將汙水收集率與處理率達到城(chéng)市或(huò)區域的*大(dà)化;二(èr)是完善收集係統,不斷提高汙水收集質量,不滲不漏,其汙水處理(lǐ)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“中水回用“— “淨(jìng)—零”就(jiù)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。汙水處理係統碳中(zhōng)和,應與其建設和運營過程中材料(liào)與設備的加工、汙水處理(lǐ)中能耗與物耗、汙泥處置中(zhōng)運輸與利用等全(quán)生命周期排放等因素都有關,不是指狹義的能量平衡或自(zì)給。能量隻是碳(tàn)排放的一個方(fāng)麵(miàn)而已,汙水處理的碳排放平衡一定要考慮甲烷、氮氧化物等(děng)GHG的溢出。
誤區三:碳中和及碳(tàn)達峰是理念重(chóng)視問題,不(bú)是技術問題
雖(suī)然1997年《京都(dōu)議(yì)定書》列出了(le)有助於減少溫室氣(qì)體排放的政策或做法。然而,迄今為止,我們對全球變暖所(suǒ)涉(shè)因素的理解(jiě)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(yuán)以(yǐ)及自然波動。雖然(rán)國際上普遍不認為城市廢水處理中的碳排放不被認為是(shì)造成全球變暖的溫室氣體的一部分。這種碳代表*近固定C的分解,被認為是生物或快速碳循環的(de)一部分,然而汙水處理過程中的CH4或N2O和汙泥處理需要在計算中加以考慮。然而,如何根據不(bú)同的條件確定不同(tóng)處理工藝的(de)GHG和LCA取值,至今仍(réng)然存在較大(dà)的爭議。汙水處理廠汙染物去(qù)除(chú)協同控製溫(wēn)室氣體核算的標準體(tǐ)係沒有形(xíng)成,例如(rú),對於汙泥填埋、堆(duī)肥、焚燒等工藝,不(bú)同*甚至得(dé)出結果大相徑(jìng)庭的不同結果(guǒ),此(cǐ)外,有機質(zhì)協同消化、協同焚燒等工(gōng)藝測算值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(yuán)則。
誤區四:碳(tàn)中和是政策導向,不(bú)是經濟導向
環境問題既是*大政,也應該(gāi)以技術經濟為基礎和(hé)導向腳踏實地的推進。治大國如烹小鮮,依(yī)靠口號和“彎(wān)道超車“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。鑒於(yú)碳中和度量和檢查難度很大,靠層層任(rèn)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(hé)華麗轉身(shēn)的三(sān)個維度:
能(néng)量維度(dù)。許多(duō)研究與工(gōng)程試驗已被用於探(tàn)知從汙水中回收能源(yuán),以滿足汙水處理運行現場能量自給自足的可行性。一(yī)方麵支(zhī)出*小化,使用清潔能源並在汙水處理進行中摸索低能(néng)耗方案;二方麵收入*大化,汙水中所蘊含的如此(cǐ)巨大的能量,捕獲汙水中所蘊含(hán)的有機化學能、熱能就地轉換為電能,歐美等*一些實施碳中和運行目標的汙水處理廠也大都(dōu)以剩餘汙泥厭氧消化轉化能源為(wéi)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(chōng)分的理論與實踐(jiàn)依據表明,未來汙水處理廠不是能源的消耗者而(ér)應該成為能源供應方(fāng)。這些舉措支持了減少汙(wū)水處理廠全生命周期溫室氣體GHG排放的相關目標。
資源回收維度。從汙水中回收資源具有(yǒu)寬廣的範圍,汙水處理*大的資源回收是中水回用與(yǔ)再生水(shuǐ)利用,如新加坡的(de)NEWATER項目,再生水用途一般為非飲用目的,如用作工業冷卻、園林綠化灌溉(gài)、景觀用水等,當(dāng)然亦有補充地下水,作為間接飲用水用途,根據國內通過評價大連(lián)某汙水廠生命周期環境(jìng)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(shēng)產獲得的(de)環境效益可以抵消新增(zēng)深度處理設施帶(dài)來(lái)的環境影響,從而對原(yuán)有(yǒu)二級處理工藝 LCA 環境影響進(jìn)行減量。
另一個在歐美廣受重視,而被我們忽視的汙水資源回收問題是對磷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很(hěn)多,就目前的鳥糞石工藝(yì)從汙泥中回收磷與(yǔ)磷礦開發利用之間進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益比較(jiào)是不合(hé)理的,也許正是這個原因,目前沒有將磷回收(shōu)納入汙水處理廠LCA 評價體係之中,它在汙水處理環境綜合影響方(fāng)麵的減量作用也未能體現。當然,從資(zī)源的角度優化原料投入環(huán)節也十分重要(yào),汙(wū)水處理本質是通過生化反應來去除水中(zhōng)汙染物(wù),在處理環節需要投加碳(tàn)源和多種化學藥劑,這些原材料在生產和運(yùn)輸(shū)過程中消耗能(néng)源(yuán),在投加過程(chéng)中也消耗一定(dìng)能源,因此,優化投料環節,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,剩餘汙泥(ní)是(shì)重要的能源化、資源化載體物質,需要從汙水係統碳平衡的維度,以增量(liàng)方式去獲得,需要改變汙泥減量化的現行觀念,以碳(tàn)中和運行為目標的汙泥增量近年來(lái)已在國(guó)際上悄然興起。為此,以城市碳平(píng)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“汙泥增量”。“汙泥增量”的兩個途徑:一(yī)是內源途徑,提高汙(wū)水處理廠進水COD負荷(hé),通過完備、完善的管網(wǎng)係統收集(jí)汙(wū)水,*大限(xiàn)度避免汙水碳源流失,減少(shǎo)甚(shèn)至無需補(bǔ)充反硝化的外加碳源,實現(xiàn)處理過程中的碳平衡。二是(shì)外源途徑,在生活汙水收(shōu)集時,在(zài)保障係統安全的條件(jiàn)下,可考(kǎo)慮食品、屠宰等高碳類生產廢水接入;在後端的汙(wū)泥厭氧消化時,可混入餐廚垃圾、果蔬垃圾、園(yuán)林(lín)殘枝等有機廢物實施後端厭氧共消化技術。
康莊的大道?
這是康(kāng)莊大道,還是一次漫長的告別?
麵對低碳時代汙(wū)水處理向著資源、能源回收(shōu)與碳中和轉變的國際大趨勢,先天不足(zú)與後天失調的我國汙水處理事業顯然(rán)又(yòu)走到了一個新的十字路口。這就麵臨(lín)著新理念(niàn)下的(de)管理(lǐ)、技(jì)術、運行(háng)走向問題。
當今中國經濟有一個顯著特征,風口經濟。
汙水處理3.0不是推倒重來,而是循序漸進(jìn)。對(duì)於已運行汙水(shuǐ)處理(lǐ)廠,當務之急是先要讓既有汙水處理(lǐ)設施運行達到它們設計之初的既定目標,打好(hǎo)基礎、練好內功、不斷改(gǎi)善。對於(yú)這些仍(réng)在規劃(huá)中的汙水處理(lǐ)廠建設,應(yīng)在既有汙水處理廠業已取得實際效果並積累了(le)大量運行經驗的前提下(xià),可因地製(zhì)宜地考慮實施資源/能源回收工藝,有(yǒu)條件的可一步到位實施汙水處理(lǐ)碳中和工藝並(bìng)運行。
如何對(duì)接碳中和(hé)的汙水處理3.0?上帝的歸(guī)上帝,凱撒的(de)歸凱撒。政府與企業都要就汙水(shuǐ)處理碳中和做好各自相應的工作,確定邊界並協同推進(jìn)。目前可以起(qǐ)步的(de)工(gōng)作:
重新定義基於流域係統的水環境目標:
應該進一步反思此前基於汙染源控製的水環境保護策略,近年來,各(gè)地政府一而再,再而三地把目標盯在汙水處理廠(chǎng),希望用不斷提高的汙水處(chù)理標準來實現水環(huán)境目標(biāo),甚至一些地方在環評中將汙水處理標準定在地表水三(sān)類(lèi)水質標準。已有的LCA研究表明,越高的汙水排放標準,具有越大的生態環境(jìng)負效應,實(shí)現碳中(zhōng)和的目標越難。流域水環境保護目標的實(shí)現需要(yào)就流域(yù)係統考慮,既要做(zuò)汙染負荷的減量,又要做生態容量的增量。汙水排放標準(zhǔn)的製定與修訂要考慮碳源(yuán)轉向能源化、資源化途徑後對後續脫氮工藝的(de)影響,高排放標準與碳中和運行的實現目標矛(máo)盾,“魚和熊掌不可兼得”,不實事求是地定(dìng)義汙(wū)水處理標準(zhǔn),中國汙水(shuǐ)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(jìn)行初雨調蓄,通過管網改造、雨汙分(fèn)流實現應收盡收等曆史遺留問題的解決上(shàng)。
提高汙水進(jìn)水有機(jī)負荷。對於我國汙水處理碳中和而(ér)言,要做好的一個重要基礎工作就管網係(xì)統完善,通過甲烷(wán)(CH4)熱電聯產(chǎn)(CHP)可(kě)以獲得一定量有機物能源,這是汙水(shuǐ)處理碳(tàn)中(zhōng)和的一個重點,汙泥厭氧消化獲取的有機能量與進水(shuǐ)有機物(wù)負荷(hé)有關,但我國市政汙(wū)水碳源普遍低下,能量衡算表明,進水COD為400mg/L,在完成(chéng)脫氮除磷碳源(yuán)使用後產生的(de)剩餘汙泥,經厭氧消化+熱電聯產*多也隻能產生(shēng)0.20kW·h/m3電當量。若汙水處理能(néng)耗為0.40kW·h/m3,這意味著(zhe)距(jù)碳中和目標還有50%能量赤字,隻(zhī)有當進水COD為800mg/L時方能勉強滿足0.40kW·h/m3碳中和需要(yào)。目前,我國大多數汙水處理廠進(jìn)水COD為200—300mg/L,須進一步(bù)完善管網建設,改(gǎi)造升級管網運營管理模式,加(jiā)強漏損點勘測、整治和潛在漏損風險的預(yù)防,提高進水COD濃度,提供有效碳源,作為汙水碳中(zhōng)和的基礎工作。
改變汙水廠的考核標(biāo)準和模式:
正(zhèng)如張悅司長多次強調,我國的水汙染問題(tí)在水裏,根子在岸上。造成我國水環境汙染的主要原因之一在於雨(yǔ)汙混接,雨季溢流。鑒於我(wǒ)國汙水廠進水濃度普遍偏(piān)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,還需要對管網、CSO等設施進行大量的投資,遠水難解近渴的情況下,建議適時修(xiū)訂《城鎮(zhèn)汙水(shuǐ)處理廠汙染物排放標準》,將城鎮汙水處理廠出水考核合格率與“削減汙染物總量“相結合(hé),鼓勵汙水廠以生態環境優先,充分利用其汙染物設計負荷餘量,處理雨季的溢流汙水(shuǐ)。對超負荷運行的汙水廠(chǎng)設置合格率考核(hé),而非現行的(de)超標處罰原則(zé)。在汙水付費(fèi)體製上,探索按照汙染物削減總量付費的(de)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(zhì)宜積極采取各種措施對汙水處理廠進(jìn)行精細化管理,實(shí)現能耗、物耗節流,這也是綠色低碳發展的重要(yào)組成部分。一方(fāng)麵(miàn)是不斷優化(huà)運行參數,優化設(shè)備、設施運行狀態,同(tóng)時(shí)建立基於DO反饋的精確曝(pù)氣控製(雖(suī)然不同(tóng)處理工藝能耗不同,但(dàn)曝氣係統總體能耗占比*大,因此,汙水處理(lǐ)廠節(jiē)能降耗關鍵點在升級(jí)改造曝氣係統。),在保證出水達標的前提下,按需提供微生(shēng)物所需的溶解氧,達到供需平衡(héng),避(bì)免曝氣能耗的浪費。另(lìng)一方麵,在保證出水水質達標的前題下,政府管理部門應該(gāi)充許運行企業自主調整運行流(liú)程、運(yùn)行(háng)參數,不要一味生硬地按照環評的工藝流程和運行過程參數來督察與考核,避免汙水處(chù)理係統不(bú)必要的能耗(hào)與物耗浪費。
鼓勵汙水(shuǐ)廠充分利用太陽能、水源熱泵等技(jì)術,減少(shǎo)電能的消耗,實現能源自給。研究表明,水源熱泵能有(yǒu)效地將汙水中的熱(rè)能轉化為汙水處理廠(chǎng)和鄰近建築物的(de)熱能(néng),當1m3的出(chū)水冷卻1℃時,可提供0.26kWh/m3℃的淨電當量。
分(fèn)層次開展LCA評價:
目前,針對汙水處理係統的評價是以住(zhù)房建設部門、環境(jìng)保護部門對汙水處理工作考核為核心的評(píng)估,重點僅在汙水處理過程中的環境績效、運(yùn)行規範等汙水處理的單(dān)因素評價。但隨著對汙水處理與社(shè)會可持續性的(de)考量,需就汙水處理進行多角(jiǎo)度、全方位的綜合考(kǎo)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行業評價的升級。基於 LCA 的綜合評價方法,是一種國際上普遍(biàn)認同的、用於評價產(chǎn)品或服務相關的環境因素及其(qí)整個生命周期環境影(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(hào)、汙染物排放等因素,將結果統一量化為資源消耗、環境變化、毒性等影響指標,也可進行加權得到綜合指標。由於生命周期評價考慮的是汙(wū)水(shuǐ)處理係統的整個生命(mìng)周(zhōu)期,不僅僅局限(xiàn)於(yú)某個階段,故能夠全麵的(de)評價該係統的(de)總環境影響、社會可持續性、企業可持(chí)續性,有利於實現汙水處理的係統管理。在汙(wū)水處(chù)理係統開展LCA評價,我國已有許多研究(jiū)與案例,麵對低碳時(shí)代要求,需(xū)進行(háng)相應的評價標準、基準、方法規範,由學術範疇走向行政管理與行業自審製度設置(zhì)。就汙水處(chù)理係統而言,需分層次、以不同的邊界開(kāi)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,確定評價指數,定期開(kāi)展LCA評價,以此評(píng)價作為政府、利益相關方對汙水(shuǐ)處理行業考核(hé)的依據,環境績效考核(hé)不僅是(shì)汙(wū)水達(dá)標情況,還需考核溫室氣體GHG排放;二是擴大汙水處理(lǐ) LCA 分析的係統邊界,不再僅僅局限於(yú)汙水處理廠,而是(shì)包括了整個城市水/廢水(shuǐ)係統,即從汙水處理規劃、建設,汙水收集、管網、處理、回用、排放等全過程建立LCA評價體係,作為上級(jí)政府與部門對下級城市(shì)政府汙水處理(lǐ)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(de)“大氣-水-土地”相互聯動(dòng)的生態事實,綜合考慮汙水廠生產過程(chéng)中二氧化碳、一氧化二氮、甲烷等溫(wēn)室氣體的排放核算,將傳統汙水處理為“汙染轉嫁”過程的問題定量展(zhǎn)現,避免一味靠“提標(biāo)”,為僅達到單一改善水環境的目而轉(zhuǎn)移生態環境問題,從而選擇綜合方(fāng)案來實現(xiàn)*小化總生態環境影(yǐng)響(xiǎng),如在(zài)磷回收決策上,是否進行磷回收?是單獨從濕汙泥中以鳥糞石工藝回收,還(hái)是讓汙(wū)泥焚燒,從焚燒(shāo)的幹灰中回收?都(dōu)應(yīng)放在LCA的層麵,尋找*優決策。
建立汙水處理GHG清單:
對於汙水處理碳中和工作,有一項基礎的工作就是建立汙(wū)水處(chù)理企(qǐ)業GHG清單。就汙水和汙泥處理(包括運輸過程)過程中的直接排放,如出(chū)水中的汙染物,CO2,CH4,NOx,SO2 等;以及投入的能源和物料(包括建設過程)在其生產過程中所造成的間(jiān)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(zhōng)和(hé)的初始情景或(huò)基線。2006 年 IPCC 發布(bù)了(le)《2006 *溫室氣體(tǐ)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(shù)據和排放係數來進行計算,因(yīn)此也稱為(wéi)排放係數法。如果是依(yī)據*統計(jì)資料製定排放(fàng)清單的話,則采用“自上而下”的方法;如以技術(shù)流(liú)程為(wéi)基礎,需對汙(wū)水處(chù)理GHG排放的工藝特征、規模特(tè)征和區(qū)域特點進行細(xì)化評估,需區(qū)別“生源碳“與”化石碳“核算,可“自(zì)下而上”核算評估。
探索汙泥共消化:
汙泥共消化發揮了基質間的協同作用,提(tí)高了(le)底物的降解速率(lǜ)和降解程度,使能源轉化效率顯著提高。如果有(yǒu)條件可(kě)將廚餘垃圾、綠化草木殘體、果蔬垃圾等有機廢(fèi)棄物(wù)與剩餘汙泥一並共消化,這不僅是汙水處理碳中(zhōng)和的途徑,而且也為綜合處(chù)置城市市政(zhèng)有機固體廢(fèi)棄物開辟一條可持續發展之(zhī)路。建議盡快建立汙水處(chù)理廠汙染物去除協同控製溫室(shì)氣體核算的(de)標準體係。
政策(cè)引導,鼓勵資源型、能源型汙水廠的建設:
由於低碳(tàn)汙水廠技術風險大、投資成本高,建議(yì)從*層麵製定汙水處理廠碳減排(pái)補償和能源工廠補貼機製,通過政策加經濟的(de)手段,引導和推動更(gèng)多有創新性的(de)企業加入到碳中和汙水廠的建設和運營中來;
改變汙(wū)水成本定價監審辦法和增值稅管理(lǐ)辦法,將節能降耗增加的成(chéng)本納入監(jiān)審成本,由此(cǐ)產生的利潤全額獎勵給汙(wū)水廠;
同時,進一(yī)步降低汙水回用的門檻,通過水資源配給機製和回用水收費機製彌補水資源的不足;
加大碳交易機構的(de)建設和標準建設(shè),鼓勵通過GHG減排交易實現產業投入的(de)回報機製(zhì)。
通過綠色信貸、綠色債券、綠(lǜ)色股票指數和相關產品、綠色發展基金、綠色保險、碳金融等金融(róng)工具和相(xiàng)關政策支持(chí)綠色汙水廠轉型(xíng)。
綜上所述,汙水處理行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和是一項長期的係統性工程。就係(xì)統而言,需要政(zhèng)府相關部門和(hé)企業全麵升級管理運營思想與模式,需要從多維度與多層次進行頂層規劃、係統設(shè)計和統籌安排。這不單是整(zhěng)個行業技術(shù)和理念的更新,而且是整個城市物質(zhì)流(liú)認知的革命。
這將是一個(gè)漫長和(hé)曲折的過程。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(de)製度優勢(shì)將再(zài)現神績,中國汙水處理行業將很快為碳中和戰略做出積極貢獻。