專家解惑丨如何(hé)構建低碳時代汙水處理新格局?
來源:科(kē)柏盛環(huán)保 發布時間:2021-03-16
上世紀末起,受氣候變化(huà)、全球性能源危(wēi)機與資源匱乏影響,迫使人們不得(dé)不尋求可持續發展之路。進入二(èr)十一世紀二十年代之際,在(zài)後疫情時代,低碳發展課題被迅速放大。2020年12月12日,我國在氣候雄心峰會上承諾到(dào)2030年,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,實現“碳達峰”,努力爭取2060年前實現“碳中和(hé)”。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的主旋律和熱點。
我(wǒ)國自汙染防治攻堅戰以來,汙水處(chù)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(chù)理(lǐ)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)。逐漸完備的、龐大的汙水處(chù)理行業在低碳時代的挑戰在哪裏?機遇幾何?這已是這個行業進入2021年的一個重大課題。
汙水(shuǐ)處理被(bèi)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(lǐ)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出水水質,是以能耗、物耗的形式(shì)實施的汙染形態轉移來實現的,有人認為:碧水(shuǐ)的同(tóng)時(shí)未必是(shì)藍天(tiān),耗能導(dǎo)致的水汙染物轉為(wéi)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,這樣的轉換(huàn)也越來突出(目前針對汙水廠的提標(biāo)升級方案(àn)目前主要包括:針對現(xiàn)有工藝的(de)優化;增(zēng)加投藥,如增加化學除磷和外加碳源;增加後續(xù)物化(huà)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(mó)工藝,但(dàn)優質的出水帶來的是更多的能耗和物(wù)耗)。聯合國數據顯示,全球汙水處理等水處理行(háng)業(yè)碳排放量大約占全球碳排放量2%左右。美國2017年能源(yuán)消耗量中約2% 用於飲用水和汙水處理係統,產生約4100萬噸溫室氣體。
我國汙水處理(lǐ)行業在許(xǔ)多地方存在其建設先天不足,其發(fā)展後(hòu)天失調。以快速地大幅提高汙(wū)水處理率,補環境基礎設施(shī)短板(bǎn)為責任導向的汙(wū)水處理建設模式,麵臨了規劃(huá)的盲(máng)目性、技術的混雜性、管網的滯後(hòu)性諸多問題,以汙染物總量減排、流域水環境質量達標為目標導向(xiàng)的汙水處理運(yùn)行模式,又麵臨(lín)著水質提標、進水濃度偏低、汙水(shuǐ)溢流、汙泥無出路等問題。目(mù)前,如何消化這些(xiē)先天(tiān)不足與後天(tiān)失調,符合各類環保督察要求,已讓各(gè)地汙水處(chù)理廠(chǎng)殫精竭力,在這樣的基礎上,在這樣的時間節點上,我們(men)又(yòu)迎來了低碳旋(xuán)風,進入了(le)低碳綠色發展(zhǎn)時代。無論是站位或跟風綠色低碳發展的外力,還(hái)是節能降耗提升企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(xīn)格局?在攻(gōng)占山(shān)頭之後,我們(men)回到原來的問題,我們處理的(de)對象是什麽?汙水是一個汙染物(wù),我們就轉化它,讓它達標。汙水是一個範疇,我們就將其放入水平衡係統,讓水環境與(yǔ)水生態、水資源協調。汙(wū)水是一個載體,我們就需要將汙水處理廠逐漸演變為“營養(yǎng)物Nutrient工廠”、“能源(yuán)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(guò)程(chéng),我們可(kě)以將其(qí)分別(bié)視為(wéi)汙水處理的1.0、2.0、3.0版本(為(wéi)比較表述,非定義),我(wǒ)們剛完成了(le)1.0,正在2.0中探索時,就要麵向或升(shēng)入3.0,這就是我們麵(miàn)臨的汙水(shuǐ)處理新格局(jú)。
從全球可持續性發(fā)展的角度而(ér)言,汙水處理的目標不僅僅是緩解水(shuǐ)汙染(rǎn)問題,而應該是多目標綜(zōng)合考(kǎo)慮,可持續地利用或回收能源和資源,以此(cǐ)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,又是一個被政策驅(qū)動的行業,誰(shuí)提早開啟低碳變革(gé),誰將贏得更大的主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(mó)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(shuǐ)處理(lǐ)技(jì)術的研究與應用經曆了100 多年的發展曆程,逐漸形成了一級處理、二級處理(lǐ)和深度處理等處理模式,發展了(le)多種物理、物化和生物(wù)等處(chù)理技術(shù)。物化+生(shēng)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(wài)普遍采用的城市汙水處理方法。
在活性汙泥法誕生100年後,人們(men)開始重新總結與回顧汙水處理(lǐ)技術的發展方向曆程,從節(jiē)能降耗(hào)角度審視汙水處理過程(chéng)的高(gāo)能耗,從物質(zhì)的角度審視汙水處(chù)理的(de)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(chù)理技術缺欠(qiàn),於是,一些耦合資源和能源回(huí)收的概念路線不斷湧現。目前*範圍內,對“汙水”的認知已經從“廢物處理”對象轉向“資源及能源回收(shōu)”的載體,基於資源回收、能源開發與利用與碳平衡理念的未來汙水處理廠在一些發達*、*範圍內*的環境公司已經開始實踐。奧地利斯特(tè)拉(lā)斯(Strass)汙水處理廠以主流傳統工藝(AB法)與側流現(xiàn)代工藝(厭氧氨氧化(huà))相(xiàng)結合(hé)方式實現剩餘汙泥產量*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自給率,達到碳中和運(yùn)行目標。目前,該廠利用剩餘汙泥與廠外廚餘垃(lā)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,而且還有一(yī)半所產生的能(néng)量可以向廠外供應,已成(chéng)為名(míng)副其實(shí)的“能源工(gōng)廠”。作為(wéi)美國碳中(zhōng)和(hé)運行(háng)的榜樣,Sheboygan汙水處理廠通過開源與(yǔ)節(jiē)流並舉的(de)技術措(cuò)施不僅向美國而且也向(xiàng)*展示了其汙水處理能耗基本可以實現自給自足。2013年,該廠已實現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,基本實現了碳中和運行(háng)目標。2020年4月(yuè)動工的江蘇(sū)宜興城市水資源概念廠正在探索中國的汙水處理新概念(niàn),除了汙染物削減基本功能,還具(jù)有城市能源工廠、水源工廠、肥料工廠等新功能(néng),基於碳中和的新(xīn)型環境基礎設施。
在此基礎上(shàng),許多*製定了(le)應對氣(qì)候變化的汙水廠能耗自給或碳中和技術路線。美國水(shuǐ)環境研(yán)究基金(WERF)提出 “Carbon-free Water”,更(gèng)是製定(dìng)出至(zhì)2030年所有汙水(shuǐ)處理(lǐ)廠均要(yào)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(shuǐ)廠)到Greenfield(綠色水廠)的時(shí)間(jiān)表與路線(xiàn)圖(tú)。日本有關(guān)部門發布“Sewerage Vision 2100”,指出到(dào)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年碳達峰,2060年碳中(zhōng)和,這對於汙水處理行業也是(shì)一個時間表。
華麗的轉身?
對於2030碳達峰和2060年碳中和的*目標,汙水處(chù)理行(háng)業如(rú)何認識?
誤區一(yī):2030年碳達峰(fēng),現在汙水處理碳排放仍有空間。
2030年碳(tàn)達峰是針對*宏(hóng)觀經濟(jì)社會發展戰略而言的,材料、能源等經濟、社會的基(jī)礎需求在未來十年(nián)仍是(shì)剛需(xū)在此基礎上以控製碳排放強(qiáng)度為主,控製碳排放(fàng)總量為輔。就汙水處理企業而言,在汙水處理規模與設計規(guī)模確定的基礎上,應確(què)定現有GHG排(pái)放(fàng)情況(kuàng)為(wéi)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(zhōng)和。就汙水處理係(xì)統而言,筆者認為(wéi),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(dào)城市(shì)或區域的*大化;二是(shì)完善收集係統(tǒng),不斷(duàn)提高汙水(shuǐ)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(de)“自給自(zì)足”加“中水回用“— “淨(jìng)—零”就是碳中和。
能耗(hào)自給是(shì)狹義的碳中和,不是真正意義上(shàng)的碳中(zhōng)和。汙水處理係統碳中和(hé),應與其建設和運營過程中材料與設備的加工(gōng)、汙水處理(lǐ)中能耗與物耗、汙泥處置中運輸與利用等全生命周期排放等因素都有關,不(bú)是指狹義的能量平衡或自給(gěi)。能(néng)量(liàng)隻是碳排放的一個方麵而已,汙水處(chù)理的(de)碳排放平衡一定要考慮甲烷、氮氧化物等GHG的溢出(chū)。
誤(wù)區三:碳中和及碳達峰是理念重視問題,不(bú)是技術問題
雖(suī)然1997年《京都議定書》列出了(le)有助於減少溫室氣體(tǐ)排放的政策或做法。然而,迄今為止,我們對(duì)全球變暖所涉因素的理解非常有限。這是一個非常複雜的領域,必(bì)須考慮到各種溫室氣(qì)體來源以及自然波動。雖然國際上普遍不認為城市(shì)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(de)一部(bù)分。這(zhè)種碳代表*近固定C的分解,被(bèi)認為是生物或(huò)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(ní)處理需要在(zài)計(jì)算中加以考慮。然而(ér),如何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(de)爭議。汙水處理廠汙染物去除協同控製溫室氣體(tǐ)核算的標準體係沒有形成,例如,對於汙泥填(tián)埋、堆(duī)肥、焚燒等工藝,不同*甚至得出結果(guǒ)大相徑庭的(de)不同結果,此外,有機(jī)質協同消化、協同焚燒(shāo)等工藝測算(suàn)值由於地(dì)域性和工藝差別很(hěn)大,導致難以確定汙水、汙泥處(chù)理工藝的指導性原則。
誤區四:碳中和是政策導向,不是經濟導向
環境問題(tí)既是*大政(zhèng),也應該以技術經(jīng)濟為基礎(chǔ)和導向腳踏實地的推進。治大國如烹小鮮,依靠口號和(hé)“彎道超(chāo)車“的投機意(yì)識,難免會像之前的光伏、碳交易市(shì)場一樣,看著熱鬧,冷暖自知。鑒於碳中(zhōng)和度量和檢查難度很大,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)已被用於探知從汙水中回收(shōu)能源,以(yǐ)滿足汙水處理運行現場能量自給自足(zú)的可行性。一方麵支出*小化,使用清潔能源並在汙水處理進行中摸索低能耗方(fāng)案(àn);二方麵收入*大化,汙水中所蘊含的如此巨大的能量,捕獲汙水中所蘊含的有機化學能、熱能就地轉換(huàn)為(wéi)電(diàn)能,歐(ōu)美等*一些實施碳(tàn)中和運(yùn)行目標的(de)汙水處理廠也大都以剩餘(yú)汙泥厭氧消化轉化能源為主要手(shǒu)段。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(biǎo)明,未來汙(wū)水處理廠不是能源的消耗者而應該成為(wéi)能(néng)源供應方(fāng)。這些舉措支持了減少汙水處理廠全生命周期溫室氣體GHG排放(fàng)的相關目標。
資(zī)源回收維(wéi)度。從(cóng)汙水中回收資源具有寬廣的範圍,汙水處理*大的資源(yuán)回收是(shì)中水回用與再生水(shuǐ)利用,如新加坡(pō)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(shuǐ),作為間接飲用水用途,根據國內通過評價大連某汙水廠生命周(zhōu)期環境過程的研究,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(yǐ)抵消新增深度處理設施帶來的環境(jìng)影響,從而對原有二級處理工藝 LCA 環境影響進行(háng)減量。
另一個在歐美廣受重視(shì),而被我們忽視的汙水資源回收問題是對磷這一不(bú)可再生資源回收。盡管(guǎn)目前有關汙(wū)水處(chù)理磷回收的研究很多,就目前(qián)的鳥糞石工藝從汙泥(ní)中(zhōng)回收磷(lín)與(yǔ)磷礦開發利用之間進行經濟效益比較是不合理的,也(yě)許正(zhèng)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(hé)影(yǐng)響方麵的減(jiǎn)量作用也未能體現。當然,從資源(yuán)的角度優(yōu)化原料投入環節也十分重要(yào),汙水處理本質是通過(guò)生化反應來去除水中汙染物,在處理環節(jiē)需(xū)要投加碳源和多種(zhǒng)化學藥(yào)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(chéng)中也消耗一定(dìng)能源,因此,優化(huà)投料環節,有助於節能降(jiàng)耗減少碳排放。
碳平衡維度。汙水處(chù)理碳中和運行中,剩餘汙泥(ní)是重要的能源化、資源化載體物質,需要從汙水係統碳平衡的維度,以增量方式去獲得,需要(yào)改變汙泥減量化的(de)現行觀念,以碳中和運行為目標的汙泥增量近年來已在國際(jì)上悄(qiāo)然興起。為(wéi)此,以城市碳平衡係統(tǒng)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(ní)增量”的(de)兩個途徑:一是內源途徑,提高汙(wū)水處理(lǐ)廠進水COD負荷,通過完備(bèi)、完善的管網係統收集汙水,*大(dà)限度避免汙水碳源流失,減少甚至無需補充反硝化的外加碳源,實現處理過程中的(de)碳平衡。二是外源(yuán)途徑,在生活汙水(shuǐ)收集時,在保障係統安全的(de)條件(jiàn)下,可考慮食品、屠宰等(děng)高碳類生產廢水接入;在後端的汙泥厭氧消化時,可混入餐廚垃圾、果(guǒ)蔬垃圾、園林殘枝等有機廢(fèi)物實施後端厭氧共消化技術。
康莊(zhuāng)的大(dà)道?
這是康莊大道,還是一(yī)次漫長的告別(bié)?
麵對低碳時代汙水處理向著資(zī)源、能源回收與碳中和轉變(biàn)的國際大趨勢(shì),先天不足與後天失(shī)調(diào)的我國汙水處理事業顯然又走到了(le)一個(gè)新的十字路口。這就麵臨著新(xīn)理念下的管理、技術、運行走向問題(tí)。
當今中國經濟(jì)有一個顯著特征,風口經濟。
汙水處理3.0不是推倒(dǎo)重來,而是循序漸進。對於已運行汙水(shuǐ)處理廠,當務(wù)之急是先要讓既有汙水(shuǐ)處(chù)理設施運行達到(dào)它們設計之初的既定目標,打好基礎、練好內功、不斷(duàn)改善。對於這些仍在規劃中(zhōng)的汙水處理(lǐ)廠建設,應在既有汙水處理廠業已取得實際(jì)效果並積累(lèi)了大(dà)量運行經驗的前提下,可因地製宜地考慮實施(shī)資源/能源回收工(gōng)藝,有條件的可一步到位(wèi)實施汙水處理碳中和工藝(yì)並運(yùn)行(háng)。
如何對接碳中和的汙水處(chù)理(lǐ)3.0?上帝的歸上帝,凱撒的歸凱撒(sā)。政府與企業都要就汙水處理碳(tàn)中和做好各自相應(yīng)的工作,確定邊界並協同推進。目前可以(yǐ)起步的(de)工作:
重新定義基於流域係統的水環境目標:
應該(gāi)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,各地政府一而再,再而三地把目標盯在汙水處理廠,希望用不斷提高的汙(wū)水處理標準來實現水環境目標,甚至一些(xiē)地方在環評(píng)中將汙水處(chù)理標(biāo)準定在地表水(shuǐ)三類水質標準。已有的LCA研究(jiū)表明(míng),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(tàn)中和的目標越難。流域水環境保護目標的實現需要就流域係統考慮(lǜ),既要(yào)做汙染負荷的(de)減量,又要做生態容量的增量。汙水(shuǐ)排放標準的製定與(yǔ)修訂要考慮碳源轉向能源化、資源化途徑後(hòu)對後(hòu)續(xù)脫氮工藝的影響,高排放標準與碳(tàn)中和運行的實現目(mù)標矛盾,“魚和熊掌不可兼得”,不實事求是地定義汙水處(chù)理標準,中國汙水(shuǐ)處理(lǐ)實現碳中和很難。應該(gāi)把投資和管控重點放到通過(guò)海綿城市實現源頭減汙,通過CSO進行初雨調蓄,通過管(guǎn)網改(gǎi)造、雨汙分流實現應收盡收等曆史遺(yí)留問題(tí)的(de)解決上。
提高汙水進水有機負荷。對於我國汙水處理碳中和而言,要做好的一個重要基(jī)礎工作就(jiù)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)機物能源,這是汙水處(chù)理碳中和的一個重點,汙泥(ní)厭氧消化獲(huò)取的有(yǒu)機能量(liàng)與進水有機物(wù)負荷有(yǒu)關,但我國市政汙水(shuǐ)碳源普(pǔ)遍低下,能(néng)量衡算表明,進水(shuǐ)COD為400mg/L,在完成(chéng)脫氮除磷碳(tàn)源使用後產生的剩餘(yú)汙泥,經厭(yàn)氧消化+熱電(diàn)聯產*多也隻能產生0.20kW·h/m3電當量。若汙水處理(lǐ)能耗為0.40kW·h/m3,這意味(wèi)著距碳中和目標還有50%能(néng)量(liàng)赤字,隻有當進水COD為800mg/L時方能勉強滿足0.40kW·h/m3碳中和需(xū)要。目前,我國大多數汙水處理廠進水COD為200—300mg/L,須進一步完善管網建設(shè),改造升級管(guǎn)網運營(yíng)管理模式,加強(qiáng)漏損點勘測、整治和潛在漏損(sǔn)風(fēng)險的(de)預防,提高進水COD濃度,提供有效碳源,作為汙水碳中(zhōng)和(hé)的基礎工(gōng)作。
改變汙水廠的考(kǎo)核標準和模式:
正(zhèng)如張悅司長多次強調,我國的水汙染問題在水裏,根子在(zài)岸(àn)上。造成我國水(shuǐ)環境汙染的主要原因之一在於雨汙混接,雨季溢流。鑒(jiàn)於我國汙水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範的修(xiū)改,還需要對管網、CSO等設施進行大(dà)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物排放標準》,將(jiāng)城鎮汙水處理廠出水考核(hé)合格率與“削減汙染物總量(liàng)“相結合,鼓勵汙(wū)水廠以生態環境優先,充分利用其汙染物設計負(fù)荷餘(yú)量,處理雨季的溢流汙水。對超負荷運行的汙水(shuǐ)廠設置合格率考核,而非現(xiàn)行的超標處罰原則。在汙水付費體製上,探索按照(zhào)汙染物削減總量(liàng)付費的模式,並(bìng)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(jué)和利用汙水(shuǐ)熱能:
因地製宜積極采取各種措施對(duì)汙水處理廠進行精細化管理,實現能耗、物耗節流(liú),這也是綠色低碳發展的重要組成(chéng)部(bù)分。一方麵是不斷優化運行參數,優(yōu)化設備、設施運行狀態,同時建立基於DO反饋的精確(què)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),因此,汙水(shuǐ)處理廠節能降耗(hào)關鍵(jiàn)點在升級改造曝氣係統。),在保證出水達標的前提下,按需提供微(wēi)生物所需的溶解氧,達到供需平衡,避免曝氣能耗的浪費。另一方麵,在保證出水水質達標的前(qián)題下,政府管理部門應(yīng)該充許運行企業自主調整運行流程、運行參數,不要一味(wèi)生硬地按照環(huán)評的工藝流程和運行過程(chéng)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(lì)汙(wū)水廠充(chōng)分利用太陽能、水源熱泵等技術,減少電能的消耗,實現能源自給。研究表明,水源熱泵能(néng)有效地將汙(wū)水中(zhōng)的熱能轉化為汙水處(chù)理(lǐ)廠和鄰近建築物的熱能(néng),當1m3的出水冷卻1℃時,可(kě)提供0.26kWh/m3℃的淨電當量。
分層次開展LCA評價:
目前,針對(duì)汙水處理係統的評價是(shì)以(yǐ)住房建設部門、環(huán)境保(bǎo)護部門對汙水處理工作考核為核(hé)心的評估,重點僅在汙水處理過程中的環境績效、運行規範等(děng)汙水處(chù)理的單因素評價。但隨著(zhe)對汙水處理與社會可持續性的考量,需就汙水處理進行多角度、全方位的綜合考慮(lǜ),對(duì)汙(wū)水處理係統的可持續發展性進行更加全麵的評價是汙水(shuǐ)處理行業評價的升級。基於 LCA 的綜合評價方法,是一種國際上普遍認同的、用於評價產品(pǐn)或服務相關(guān)的環境(jìng)因素及其整個生命周期環(huán)境影響的工具。生命周(zhōu)期評價通過(guò)綜合汙水處理係統中的物耗、能耗、汙染物排放等因素,將結果統一量化為資(zī)源消(xiāo)耗、環境變化、毒(dú)性等影響指標,也可進行加權得到綜合指標。由於生命周期(qī)評價考慮的是汙水處理係統的整個生命周期,不僅僅局限於某個階段,故能夠全麵的評價該係統的總環境影響、社(shè)會可持續性、企業可持續性,有利(lì)於實現汙水(shuǐ)處理的係統管理。在汙水處理係統開展LCA評(píng)價,我國已有許多研究與案例,麵對低碳時代(dài)要求,需(xū)進行相應的(de)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(zhì)度設置。就汙水處理係統而言,需分層次、以不同(tóng)的邊界開(kāi)展LCA評價(jià):一是汙水處理廠(WWTPs)邊界,在汙水(shuǐ)處理企業建立評價清單,確定評價指數,定期(qī)開展(zhǎn)LCA評(píng)價,以此評(píng)價作為政府、利益相關方對汙(wū)水處理行業考核的依據,環境績效考核不僅是汙水達標情(qíng)況,還(hái)需考核溫室氣體GHG排放;二是擴大汙水處(chù)理 LCA 分析的係統(tǒng)邊界(jiè),不再僅僅局限於汙水處理廠(chǎng),而是包括了整個城市水/廢水係統,即從汙水處理規劃、建設,汙水收(shōu)集、管網、處(chù)理、回用、排放等(děng)全過程(chéng)建立(lì)LCA評價體係,作為上級政府與部門(mén)對下(xià)級城市(shì)政(zhèng)府汙水處理係統考核與評價的依據(jù)。LCA 評價可以(yǐ)更加客觀揭(jiē)示汙水處理的“大氣-水-土地”相互聯動的(de)生(shēng)態事實,綜合考(kǎo)慮汙水廠生產過程中二氧(yǎng)化碳、一氧(yǎng)化二氮、甲烷等溫室氣體(tǐ)的排(pái)放核算,將傳統汙水處理為“汙染轉嫁”過程(chéng)的(de)問題定量展(zhǎn)現,避免一味靠“提標(biāo)”,為僅達(dá)到單一改善水(shuǐ)環境的目而轉(zhuǎn)移生態環境問題,從(cóng)而選擇綜合(hé)方案來實現*小化(huà)總生態(tài)環境影響,如在(zài)磷回收(shōu)決策上,是(shì)否進行(háng)磷回(huí)收?是單獨從濕汙泥(ní)中以鳥(niǎo)糞(fèn)石工藝回收,還是(shì)讓汙泥焚燒(shāo),從焚燒的幹灰中回收?都應放在(zài)LCA的層(céng)麵,尋找*優(yōu)決策(cè)。
建立汙水處理GHG清單:
對於汙(wū)水處理碳中和工作,有一(yī)項基(jī)礎的工作就是建立汙水處理企業GHG清單。就汙水和(hé)汙泥處理(包括運輸過(guò)程)過程中的直接排(pái)放,如出水中的汙染物,CO2,CH4,NOx,SO2 等;以及投入的能(néng)源和物料(包括建設過程)在其(qí)生產過程中所造成的間(jiān)接環境排放建立汙水(shuǐ)處理企業GHG清單,初始(shǐ)清單作為碳(tàn)中和的初始情景或基線。2006 年 IPCC 發布了《2006 *溫(wēn)室氣(qì)體清單指南》,可按照其中的方法學,就GHG排放清單的(de)項目與因(yīn)子基於活(huó)動(dòng)數據和排放係數來進行計算,因(yīn)此也稱為排放係數法。如果是依(yī)據*統計資料製定排放清單(dān)的話,則采用“自上而下”的方法;如以技術流程(chéng)為基(jī)礎,需對汙水處理GHG排放(fàng)的工藝特征、規模特征和區域特點進行細(xì)化評(píng)估,需區(qū)別(bié)“生(shēng)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(de)協同作用,提高了(le)底物的降解速率和降解(jiě)程度(dù),使能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(gòng)消化,這不僅是汙(wū)水處理碳中和的途徑,而且也為綜合處置城市(shì)市政有機固體廢棄物(wù)開辟一(yī)條可持續發展之路。建議盡快建立(lì)汙水處(chù)理廠(chǎng)汙染物去除協同控製溫(wēn)室氣體核算的標準體係。
政策引導,鼓勵資源型、能源型汙水廠的建設:
由於低碳汙水(shuǐ)廠技術風險大、投資成本高,建議從*層麵製定汙水處(chù)理廠碳減排補償和(hé)能源工廠補貼機製,通過政策加經濟的手段,引導和推動更多有(yǒu)創新(xīn)性的企業加入到碳中和(hé)汙(wū)水(shuǐ)廠的(de)建(jiàn)設和運營中來;
改變(biàn)汙水成本定(dìng)價監審辦法和(hé)增值稅管理辦法,將節(jiē)能降耗增加的成本納入監審成本,由此產(chǎn)生的利潤全(quán)額獎(jiǎng)勵給汙水廠;
同時,進一步降低汙水(shuǐ)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;
加大碳交易機構的建(jiàn)設和標準建設,鼓(gǔ)勵通過GHG減排交易實(shí)現產業(yè)投入的回報機製。
通(tōng)過綠色信貸、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、碳金融等金融工具和相關(guān)政策支(zhī)持綠色汙水廠轉型。
綜上所(suǒ)述,汙水處理行業實現碳中和是一項長期的係統性(xìng)工程。就係統而言,需要政府相關部門(mén)和企(qǐ)業全麵升級管理運營思(sī)想(xiǎng)與模式,需(xū)要從多維度(dù)與多(duō)層次進行頂層規(guī)劃、係統設(shè)計和統(tǒng)籌安排。這不(bú)單是(shì)整個行業技術和(hé)理念(niàn)的更新,而且是整個城(chéng)市物質流認知(zhī)的革命。
這將是一個漫長和曲折的過程。但讓人欣慰的是,集結號已經吹起,我們(men)有理由相信,政策驅動的製(zhì)度優勢將(jiāng)再現神績(jì),中國汙水(shuǐ)處理行業將很快為碳(tàn)中和戰略做出積極貢獻。