專家解惑丨如何(hé)構建低碳(tàn)時代汙水處理新格局?
來源:亚洲国产一区二区三区波多野结衣環保 發布時間:2021-03-16
上世(shì)紀末起,受氣候變化、全(quán)球性能源危機與資源匱乏影響,迫使人們不得不尋(xún)求可持續發展之路。進入(rù)二十一世紀二十年代之際,在後疫情時代,低碳(tàn)發展課題被迅速放(fàng)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(nián)下降(jiàng)65%以上,實現“碳達峰”,努力爭取(qǔ)2060年前(qián)實現“碳中和”。於是,一時間“碳達峰”、“碳中(zhōng)和”驟然走(zǒu)熱,低碳發展、低碳社會昭然而為這個時(shí)代的主旋律和熱點。
我國自汙染防(fáng)治攻堅戰以來,汙水(shuǐ)處理建設迅猛發展,遍地開花且投資力度逐年加(jiā)大,到2020年,全國城市汙水處理率達到95%(“十三五”規劃目(mù)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))。逐漸完備的、龐大(dà)的汙水處理行業在低碳時代的挑戰在哪裏?機(jī)遇幾何?這已是這(zhè)個行業進入2021年的一個重大課題。
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(tíng)留時間(jiān)、處理空(kōng)間、投入能(néng)源、物耗資源(yuán)四個維度上的調整與組合,甚至可以說高(gāo)標準(zhǔn)的出水水質,是以能耗、物耗的形式實施(shī)的汙染形態轉移來實現的,有人(rén)認為:碧水的同時未必是藍天,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(tí)高,能耗越來越高,這樣的轉(zhuǎn)換也(yě)越來突出(目前針對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,如增加化學(xué)除磷和外加碳源;增(zēng)加後續物化處理單(dān)元如高效沉澱和砂濾池、增加生化(huà)單元(yuán)如後置反硝化濾池及膜工藝,但優質的出水帶來的是(shì)更多的能耗和物耗)。聯合(hé)國數據顯示,全球汙(wū)水處(chù)理等(děng)水處理行業碳排放量大約占全球碳排放量2%左右。美國2017年能源消耗量中約2% 用於飲用水和汙(wū)水(shuǐ)處理係統,產生約4100萬噸溫室氣體。
我(wǒ)國汙水處理行(háng)業在許多地方存在(zài)其建設(shè)先天不足,其發(fā)展後(hòu)天失調。以快(kuài)速地大幅提高汙水處理率,補環境基礎設施短板為(wéi)責任導向的汙水處理建設模式(shì),麵臨了規劃的盲目性、技術的混雜性、管網的滯(zhì)後性(xìng)諸(zhū)多問題,以汙染物總量減排、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(zhe)水質提標、進水濃度偏低、汙水溢流、汙泥(ní)無(wú)出路等問題(tí)。目(mù)前,如何(hé)消化這些先天不足與後天失調,符(fú)合各類(lèi)環保督察要求,已讓各地汙水處理廠殫精竭(jié)力,在這樣的基礎(chǔ)上,在這樣的(de)時間節點上,我們又迎來了低碳旋風,進入了低碳綠(lǜ)色發展時代(dài)。無論是站位或跟風綠色低碳發展(zhǎn)的(de)外力(lì),還是節(jiē)能降耗提升企業核心競爭力的內需,汙水(shuǐ)處理(lǐ)行業的新格局調整已不可回避。
什麽是汙水處理(lǐ)新格局?在(zài)攻占(zhàn)山頭之(zhī)後(hòu),我們回到原來(lái)的問題,我們處理的對象是什麽(me)?汙水是一個(gè)汙染物,我們就轉化它,讓它達標。汙水是一個範疇,我們(men)就將其放入水(shuǐ)平衡係統,讓水環境與水生態、水資源協調。汙水(shuǐ)是一個載體,我們就(jiù)需(xū)要(yào)將汙水處理廠逐漸演變為(wéi)“營(yíng)養物Nutrient工廠”、“能源Energy工廠”、“再生水Water廠”(即,荷蘭提出的汙水處理NEWs概念)。這三個過程,我們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,非定義),我(wǒ)們剛完成了1.0,正在2.0中探索時,就要麵向或升入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(fā)展(zhǎn)的(de)角度而言,汙水處理的目標不僅僅是緩解水汙染問題,而應該是多目標綜(zōng)合考慮,可持續地利用或(huò)回收能源和資源(yuán),以此立(lì)足,方可實(shí)現環境(jìng)社會的可(kě)持續性與汙水處理企業的可持續(xù)性。汙水處理既是(shì)重(chóng)要的公共事業,又是一個被政(zhèng)策驅動的行業,誰提早開啟低碳變革,誰將贏得更大的主(zhǔ)動權和更廣闊(kuò)的發展空間。
幸福的模樣?
汙水(shuǐ)處理3.0的幸福模樣:內外(wài)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(duō)年的發展曆程,逐(zhú)漸形成了一級處理、二(èr)級處(chù)理和深度處理等處理模式,發展了多(duō)種物理、物化和生物等處理技術。物(wù)化+生物的二級處理是城市汙(wū)水處理廠通行的(de)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(lǐ)方法。
在活性汙(wū)泥法誕生100年(nián)後,人們開始重新總結與回顧汙水處理技(jì)術的發展方向曆程,從節能降耗(hào)角度審視汙水處理過程(chéng)的高能耗,從物質的角度審視汙水處理的高“碳足(zú)跡”,這是至今以常(cháng)規活性汙泥工藝為主流的(de)汙(wū)水處理技術(shù)缺(quē)欠,於是,一些耦合資源和(hé)能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(xiàng)轉向“資源及能源回收”的載體,基於資源回收、能源開(kāi)發與利用與碳平衡理念的未來汙(wū)水處理(lǐ)廠在一些發(fā)達*、*範圍內(nèi)*的環境(jìng)公司已(yǐ)經開始實踐(jiàn)。奧(ào)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(chǎn)量*大化,早(zǎo)在2005年通過厭氧消化產甲烷並熱電聯產實現了能源自給率,達(dá)到碳(tàn)中和運行目標。目前(qián),該(gāi)廠利用剩餘汙泥與廠外廚餘垃圾厭氧共消(xiāo)化(huà),使得能源自給率高達200%,不僅實現能源自給(gěi)自(zì)足,而且還有一半(bàn)所產(chǎn)生的能量可(kě)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(yùn)行的(de)榜樣,Sheboygan汙水處理廠通過開源與節流(liú)並舉的技術(shù)措施不僅向美國而且也向*展示了其(qí)汙水(shuǐ)處理能耗基本可以實現自給自(zì)足。2013年,該廠已實現(xiàn)了產電量與耗電量比值達90%~115%、產(chǎn)熱量與耗熱量比值達85%~90%的佳績,基本實現(xiàn)了碳中(zhōng)和運行目(mù)標(biāo)。2020年4月動工的江蘇宜(yí)興城市水資(zī)源概念廠正在探索(suǒ)中國的汙水處理新概念,除了汙染物削減基(jī)本功能(néng),還具有城市(shì)能源(yuán)工廠、水源工廠、肥料工廠等新功能,基於碳中(zhōng)和的新型環境基礎設施。
在此基(jī)礎上,許多*製定了應對氣候變化的汙水廠(chǎng)能耗自給或碳中和(hé)技術路線。美國水環境研究基金(WERF)提出 “Carbon-free Water”,更(gèng)是製定(dìng)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(lán)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)的時間表與路(lù)線圖。日本有關部門發布“Sewerage Vision 2100”,指出到本世紀末將(jiāng)完全實現汙水(shuǐ)處理能源自給自足。中國提出的2030年(nián)碳達峰(fēng),2060年碳中和,這對於汙水處理行業也是一個時間表。
華麗的轉身?
對於2030碳達峰和2060年碳中(zhōng)和的*目標(biāo),汙水處理行業如何認識?
誤區一:2030年碳達峰,現在汙水處理碳排放仍有空間。
2030年碳(tàn)達峰是針(zhēn)對*宏觀經濟社會發展戰略而言的,材料、能(néng)源(yuán)等經濟(jì)、社會的基礎需求在未來十年仍(réng)是剛(gāng)需在此(cǐ)基礎上以控製碳排放強度為主,控製碳排放總量(liàng)為輔。就(jiù)汙水處理企業(yè)而言,在汙水處(chù)理(lǐ)規模與設計規模確定的(de)基礎上(shàng),應確定現有GHG排放情況(kuàng)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(jiǎn)排,直至*終的碳中(zhōng)和。就(jiù)汙水處理係統而言,筆者認為,碳達峰的意義應該是兩個方麵的:一是(shì)“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(dà)化;二是完善收集係統,不斷提高汙水(shuǐ)收(shōu)集質量,不滲不漏,其汙水處理廠的(de)進水濃度(dù)“達峰”。
誤區二:汙水處理過程能源的“自給自足”加“中水回用“— “淨—零”就是碳中和。
能耗自給是狹義的碳中和,不是真正意義上的碳中和。汙水處理係統碳中和,應與其建設和運營過程中材料與設備的加工、汙水處理(lǐ)中能耗與物耗、汙泥處置中運(yùn)輸與利用等全生命周期排放等(děng)因素都有關,不是指(zhǐ)狹義的能量平衡或自給。能量隻是碳排放的一個方(fāng)麵(miàn)而已,汙水處理的碳排放平衡一定要考慮甲(jiǎ)烷、氮氧化物等(děng)GHG的溢出。
誤(wù)區三:碳中和及碳達峰是理念重視問題,不是技術問題
雖然1997年《京都議(yì)定書》列出了有助於減少溫室(shì)氣體排放的政策或(huò)做法。然而,迄今為止,我們對(duì)全球變(biàn)暖所涉因素的理解非常有限。這是一(yī)個非常複雜的領域,必須考慮到各種溫室氣體來源(yuán)以及自然(rán)波動。雖然國際上普(pǔ)遍不認為城市廢水處理中的碳排放不被認為是造成全球變暖的溫室氣(qì)體的一(yī)部分。這種碳代表*近(jìn)固定C的分(fèn)解,被認為是生物或快速碳循環的一部分,然而汙(wū)水處理過程中的CH4或N2O和汙泥處理(lǐ)需要在計算(suàn)中加以考慮。然而,如何根(gēn)據不同的條件確定不同處理工(gōng)藝的GHG和LCA取值,至今仍然(rán)存在(zài)較大的爭議。汙水處理廠汙染(rǎn)物去除協同控製溫室氣體核算(suàn)的標準體係沒有形成,例如,對於汙泥(ní)填埋、堆肥、焚燒(shāo)等工藝,不同*甚至得出結果大相徑庭的不同結果,此外,有機質協同消化、協同焚燒等工(gōng)藝測算值由於(yú)地域性和工藝(yì)差別很大,導致難以確(què)定汙水、汙泥處理工藝的指(zhǐ)導性原則。
誤區四:碳中和是政策導向,不是經濟導向
環境問題既是*大(dà)政,也應該以技術經濟為基礎(chǔ)和導向腳踏(tà)實(shí)地的推進。治大國如烹小(xiǎo)鮮,依靠(kào)口號和“彎道超車(chē)“的(de)投機意識,難免會像之前的光伏(fú)、碳交易(yì)市場一樣,看著熱鬧,冷暖自知。鑒於碳中和度量和(hé)檢查難度很大,靠(kào)層層任務分解和監督檢查(chá)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。許多研究與(yǔ)工程試驗已被(bèi)用於(yú)探知從汙水中回收能源,以滿足汙水處理運行現場能(néng)量自(zì)給自足(zú)的可行(háng)性。一方麵支(zhī)出*小化,使用清潔能源並在汙水(shuǐ)處理進(jìn)行中摸(mō)索低能耗方案;二方麵收入*大化,汙水(shuǐ)中所蘊(yùn)含的如(rú)此巨大的能量(liàng),捕獲汙水中所蘊含的有機化學能、熱能就地轉(zhuǎn)換為電能,歐美等*一(yī)些實施碳中和運行目標的汙水處理廠也大都以剩餘汙泥厭氧消化轉化能源為主要手段。理(lǐ)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(fèn)的理論(lùn)與實(shí)踐依據表明(míng),未來汙水處理廠不是能源的消耗者(zhě)而應該成為能源供應方。這些舉措支持了減少汙水處理廠全生命(mìng)周期溫室氣體GHG排放的相關目標。
資源回收維度(dù)。從汙水中回收資源具有寬廣的範圍,汙(wū)水處理*大的資源回收是中水回用與再生水利用,如新加坡的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、景觀用水等,當然亦有補充地下水,作為間接飲(yǐn)用(yòng)水(shuǐ)用途(tú),根據國內通過(guò)評價大連某汙水廠生(shēng)命周期環境過程的研究(jiū),表明(míng)當出水(shuǐ)回用率達(dá)到 70%時,回用水通過抵消自來水生產獲得(dé)的環境效益可以抵消新增深度處理設施帶(dài)來的(de)環境影響,從而對原有二級處理工藝 LCA 環境影響進行減量。
另一個在(zài)歐(ōu)美廣受重視,而(ér)被我們忽視的汙(wū)水(shuǐ)資源回收問題是對磷這一不可再(zài)生資源回收(shōu)。盡管目前有關汙水(shuǐ)處理磷回收的研究很多(duō),就目前的鳥糞石(shí)工藝從汙泥中回收磷與(yǔ)磷礦開發利用(yòng)之間進行經濟效益比較是不合理的,也(yě)許正是這個原因,目前沒有將磷回收納入汙水處理廠LCA 評價體係之中,它在汙水處理環境綜合影響方麵的減量作(zuò)用也未(wèi)能體(tǐ)現。當然,從資(zī)源(yuán)的角度優(yōu)化原料投入環節也十(shí)分重要,汙(wū)水處理本質是通過生化反應來去除水中汙染物,在處理(lǐ)環節需要投(tóu)加碳源和多種化學藥劑,這些原材料在生產和運輸過程中消耗能源(yuán),在投加過程中也消耗一定能源,因此,優化投料環節,有助於節能降耗減少碳排放。
碳平衡(héng)維度。汙水處(chù)理碳中和運行中(zhōng),剩餘汙泥是重要的能源化、資源化載體物質,需要從汙水係統(tǒng)碳平(píng)衡的維度,以增量方式去獲得,需(xū)要改變汙泥減量化的(de)現行觀念,以碳中(zhōng)和運行為目標(biāo)的汙泥增量近年來已在國際上悄然興起。為此,以城市(shì)碳平衡係統來考慮,通過(guò)COD內源(yuán)截(jié)留與外源挖潛方式*大限度地(dì)去實現“汙泥增量”。“汙泥增量”的兩個途徑:一是內源途徑,提高汙水處理(lǐ)廠進水COD負荷,通過完備、完善的管網係統(tǒng)收集(jí)汙水,*大限度避免汙水碳源流失,減少甚至無需補充反硝(xiāo)化的外加碳源,實現處理過程中的碳(tàn)平衡。二是外源(yuán)途徑,在生活汙水收集時,在保障係統安(ān)全的條件下,可(kě)考慮食品、屠宰等高碳類生產廢水接入;在後端的汙泥厭氧消化時,可混(hún)入餐廚垃圾(jī)、果蔬垃圾(jī)、園林殘枝等(děng)有機廢物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(miàn)對低碳(tàn)時代(dài)汙水(shuǐ)處理向著資源、能源回收(shōu)與碳中和轉變的國(guó)際大趨勢,先天不足與後天失調的我國汙水處(chù)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。
當今中國經濟有一個顯著特征,風口經濟。
汙水處理(lǐ)3.0不是推倒重來,而是循序漸進。對(duì)於已(yǐ)運行汙水處理廠,當務(wù)之急是先要讓(ràng)既有(yǒu)汙水處(chù)理設施運(yùn)行達到它(tā)們設計之初的既(jì)定目標,打好基礎、練好內功、不斷改善。對於這些仍在規劃中的(de)汙水處理廠建設,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,可因地製宜(yí)地考(kǎo)慮實施資源(yuán)/能源回收工藝,有條件的(de)可一步(bù)到位(wèi)實施汙水處理(lǐ)碳中和工藝(yì)並運(yùn)行。
如何對(duì)接碳中和的汙水處理3.0?上帝的歸上帝(dì),凱撒的歸凱撒。政府與企業都要就汙水處理碳中和做好各自相應的工作,確定邊界並協同推進。目前可以起步的工(gōng)作:
重新定義基於流域係(xì)統的水環境(jìng)目標:
應該進一步反思此前基於汙染源控製的水環(huán)境保護策略,近年來,各地政府一而(ér)再,再而三地把目標盯在(zài)汙水處理廠,希望用不斷提高的汙水處理標準來實現水環境目標,甚(shèn)至一些地方在(zài)環評中將汙水處理標準定在地表水三類水質標準。已有(yǒu)的LCA研究表明,越高的汙水排放標準,具有越大(dà)的生態環境負效應,實現碳中和的目標越(yuè)難。流域水環境保護目(mù)標的實現需要(yào)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。汙水排放標準的製定與修訂要考慮碳源(yuán)轉向能源化、資源化(huà)途徑後對後(hòu)續脫氮工藝的影(yǐng)響,高排放標準與碳中和運行的實現目標矛盾,“魚和熊掌不可(kě)兼得”,不實(shí)事求是地定義汙水處理標準,中國汙水處(chù)理實(shí)現碳中和很難。應該把投資和(hé)管控重點放到通過海綿城市實(shí)現源頭減汙,通過CSO進行初雨調蓄,通過管網改造、雨(yǔ)汙(wū)分流實現應(yīng)收(shōu)盡收等曆史遺留問(wèn)題的解決上。
提高汙水進水有機(jī)負荷。對(duì)於我國汙水處理碳中和而言,要做好的一個重要基礎(chǔ)工作就管網(wǎng)係統完善,通(tōng)過甲烷(CH4)熱電聯產(CHP)可以獲(huò)得一定量有機物能源,這是汙水處理碳中和(hé)的一(yī)個重點,汙(wū)泥厭氧消化獲取的有機能量與進水有機物負荷有關,但我(wǒ)國市政汙水碳源普遍低(dī)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(shēng)的(de)剩餘汙(wū)泥,經厭氧消化(huà)+熱電聯產*多也隻能產生(shēng)0.20kW·h/m3電當量。若汙水處理能耗為0.40kW·h/m3,這意味(wèi)著距碳中(zhōng)和(hé)目標還有50%能量(liàng)赤字,隻有(yǒu)當進水COD為800mg/L時方能勉強(qiáng)滿足(zú)0.40kW·h/m3碳中和需要。目前,我(wǒ)國大多數汙水(shuǐ)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(diǎn)勘測、整治和潛在漏損風險的預防,提高進水COD濃(nóng)度,提供有效碳源,作為汙水碳中和的基礎工作。
改變(biàn)汙(wū)水廠的考核標(biāo)準和模式:
正(zhèng)如張悅司長(zhǎng)多次強調,我國的水汙染問題在水裏,根(gēn)子在岸上。造成(chéng)我國水(shuǐ)環境汙(wū)染的主要原因之一在於雨汙混接,雨季(jì)溢(yì)流(liú)。鑒於我國汙水廠(chǎng)進水濃度普遍偏低,如果進(jìn)一步(bù)提升(shēng)不僅將涉(shè)及現行化糞池設計規範的修改,還(hái)需要對管網、CSO等(děng)設施進行大量的投資,遠水難解近渴(kě)的情況下,建議適時修訂《城鎮汙水(shuǐ)處理廠汙染物排放標準》,將城鎮汙水處理(lǐ)廠出水考核合格率與“削減汙染物總量“相結合,鼓勵汙水廠以生態環境優先,充分利用其汙染物設計負荷餘量,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(tàn)索按照汙染物削(xuē)減總量付費(fèi)的模式,並將全過程碳減排納入考核指(zhǐ)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(yí)積極采取各種措施對汙(wū)水處理廠進行(háng)精細化管理(lǐ),實現能耗、物耗節流,這也是綠色低碳發展(zhǎn)的重(chóng)要組(zǔ)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DO反饋的精確曝(pù)氣控(kòng)製(雖然不同處理工藝能耗不同,但(dàn)曝氣係統總體能耗占比*大,因此(cǐ),汙水處理廠節能降耗(hào)關鍵點在升級改造曝氣係統。),在保證(zhèng)出水達標的前提下,按需提供(gòng)微生物所需的溶解氧,達到供需平衡,避免曝氣能耗的浪費。另(lìng)一方麵,在保證出水水質達標的前題下,政府管理部門應該充許(xǔ)運(yùn)行企業(yè)自主調整運行流程、運行參數,不要一味生硬(yìng)地(dì)按照環評的工藝流程和運行過程參數來督察與考核,避免汙水處理係統不必要的能耗與物耗浪費。
鼓勵汙水廠充分利用太(tài)陽能、水源熱泵等技術,減少(shǎo)電能的消耗,實現能(néng)源自給。研究表(biǎo)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和鄰近建築物(wù)的熱能,當1m3的出(chū)水(shuǐ)冷卻1℃時,可提供0.26kWh/m3℃的淨電當量。
分層次開展LCA評價:
目前,針對汙水處理係統的評價是以住房建(jiàn)設部門、環境保護部門對汙(wū)水(shuǐ)處理工作考(kǎo)核為核心的評估,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(lǐ)與社會可持續性的考量,需就汙水(shuǐ)處理進行多角度、全(quán)方位的綜合考慮,對汙水(shuǐ)處理係統的可(kě)持續發展性進行更加全麵(miàn)的評價是汙水處理(lǐ)行業(yè)評價(jià)的升(shēng)級。基於 LCA 的綜合評價方法,是一種國(guó)際上普遍認(rèn)同的、用於評價產品或服務相關的環境因素及其整個(gè)生(shēng)命周期(qī)環境影響的工具(jù)。生命周期評價通過綜合(hé)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(biāo)。由於生命周期評價考慮的是汙水(shuǐ)處(chù)理係統的整個生命周期,不僅僅局限於(yú)某個階(jiē)段,故能夠全麵的評價該係統的總環(huán)境影響、社會可持續性(xìng)、企業可持續性,有利於實現汙水處理的係統管理。在汙(wū)水處理係統開展LCA評價(jià),我國已有許多研究(jiū)與案例,麵對低碳時代要求,需進(jìn)行相應的評價(jià)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。就汙水處理係統而言,需(xū)分層次、以不同的(de)邊界開展LCA評價:一是汙水處理廠(WWTPs)邊界,在汙水(shuǐ)處理(lǐ)企業建立評價清單,確定評(píng)價指數,定期開展LCA評價,以此評價作為政府、利益(yì)相關方對汙(wū)水處理(lǐ)行業考核的(de)依(yī)據,環境績效考核不僅是汙水達標情況,還需(xū)考核溫室氣體GHG排放;二是擴大汙水處理 LCA 分析的係(xì)統邊界,不再僅僅局限於汙水處(chù)理廠(chǎng),而是包(bāo)括了整個城市水/廢水係統,即從汙水處(chù)理規劃、建設,汙水收集、管網、處理、回用、排(pái)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市政府汙(wū)水處理係統考核與評價的依據。LCA 評價可以更加客觀揭示汙水處理的“大氣-水(shuǐ)-土地”相互聯動的生態(tài)事實,綜(zōng)合考慮汙(wū)水廠(chǎng)生(shēng)產(chǎn)過程中二氧化碳、一氧化(huà)二氮、甲烷等溫室氣體的排放核算,將(jiāng)傳統汙水處理為“汙染轉嫁(jià)”過程的問題定量展現,避免一味靠“提標(biāo)”,為僅達到(dào)單(dān)一改善水環境的目而轉移生態環(huán)境問題,從而選擇綜合方案來實現*小化總生態環境影(yǐng)響,如(rú)在磷回收決策上,是否進行磷回(huí)收?是單(dān)獨從濕汙泥中以鳥糞(fèn)石工藝回收,還(hái)是讓汙泥焚燒,從焚燒的幹灰中回收?都應放在(zài)LCA的層麵,尋找*優決策。
建立汙水處理GHG清單:
對(duì)於汙水處(chù)理碳中(zhōng)和工作,有一項基礎(chǔ)的工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)過程中的直(zhí)接排放,如出水(shuǐ)中的汙染物,CO2,CH4,NOx,SO2 等;以及投入(rù)的能源和物料(包括建設過(guò)程)在其生產過程中所造(zào)成的間接環境排放建立汙水(shuǐ)處理企業GHG清單,初始清單作為碳中和的初始情景或基線。2006 年 IPCC 發布了(le)《2006 *溫室氣體清單指南》,可按照其中的方法學(xué),就GHG排放清單的項目與因子基於活(huó)動數據和排放(fàng)係數來進行計算,因此也稱為排放係數法。如果(guǒ)是依據*統(tǒng)計資料製定排放清單的話,則采(cǎi)用“自上而下(xià)”的方法;如(rú)以技術(shù)流程為基礎,需對汙水處理GHG排放的(de)工藝特征、規模(mó)特征和區域特(tè)點進行(háng)細化評估,需區別“生源碳“與(yǔ)”化石碳(tàn)“核算,可“自下而上”核算評估。
探索汙泥(ní)共消化:
汙泥共消(xiāo)化(huà)發揮了基質間的協同(tóng)作用,提高了底物的(de)降解速(sù)率和降解程度,使能(néng)源轉化效率顯著提高。如果有條件可將廚餘垃圾、綠化草木殘體、果蔬垃圾等有機廢棄物與剩餘汙泥一並共消化,這不僅是汙水處理碳中和的途(tú)徑,而且(qiě)也(yě)為綜合處置城市市政有機固體(tǐ)廢棄物開辟一條可持續發展之路。建議盡(jìn)快建立汙水處理廠(chǎng)汙染物去(qù)除協(xié)同控製溫室氣體(tǐ)核算的標準體係。
政策引導,鼓勵(lì)資源型、能源型汙水廠的(de)建設:
由於低碳汙水廠技術風險大、投資成本高,建議從*層麵製定汙水處(chù)理廠碳減排補(bǔ)償和能源(yuán)工廠補貼機製,通過政策加經(jīng)濟的手段,引導和推動更多有創新性的企業加入到碳中和汙水廠的建設和運營中來;
改變汙(wū)水成本定(dìng)價監(jiān)審辦法和增值稅管理辦法,將節能(néng)降耗增加的成本納入監審成本,由此產生的利潤全額獎勵給汙水(shuǐ)廠;
同時,進一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(shuǐ)資源的不足;
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(de)回報機製。
通過綠色信貸、綠色債券、綠色股票指數和相關(guān)產品、綠色(sè)發展基金、綠色保險、碳金融等金融工具和(hé)相(xiàng)關(guān)政策支持綠色(sè)汙水廠轉型。
綜上所述,汙水處理行業實現碳中和是一項長期(qī)的係統性工程。就係統而言,需要政府相關部門和企業全麵升級管理運營思想與模式,需(xū)要(yào)從多(duō)維度與多層次進行頂層規劃、係統設計和統籌安排。這不單是整個行業技術和理(lǐ)念的更(gèng)新,而且是整個城市物質流(liú)認知(zhī)的革命。
這將(jiāng)是一個漫長和曲折(shé)的過程。但讓人(rén)欣(xīn)慰的是,集結號已經吹起,我們有理由相信,政策(cè)驅動的製度優勢將再(zài)現神績,中國汙水(shuǐ)處(chù)理行業將(jiāng)很快為(wéi)碳中和(hé)戰略做出積極貢(gòng)獻。