双碳路径下，水处理行业的挑战与机遇

在全球气候变化的背景下，减少温室气体排放是各国面临的重大挑战。2020年9月22日，中国国家主席习近平在联合国大会上宣布，中国将在2060年前实现碳中和。这一承诺标志着中国在应对全球气候变化方面的坚定决心和长期愿景。为了实现这一目标，各行各业需要采取果断的减排措施，废水处理行业也不例外。废水处理行业作为重要的碳排放源之一，在“双碳”目标的推动下，需要在这一过程中发挥积极作用。

废水处理行业的现状和挑战

中国废水处理行业的发展现状

近年来，随着环保政策的不断推进，中国废水处理行业取得了显著的发展。2020年，生态环境部发布了《排污许可申请与核发技术规范水处理（试行）》，加快了固定污染源排污许可证的全覆盖。此外，国家发改委等部委还发布了《关于完善长江经济带废水收费机制的指导意见》，改进了废水成本分担机制、激励和约束机制。这些政策支持有力地推动了废水处理行业的发展。

从行业规模来看，2011年，中国的城市污水处理厂数量为1588座，到2020年这一数字增加到超过2500座，处理能力达每天1.8亿立方米。废水处理行业主要包括工业废水和生活废水的处理与回用，以及污泥的处理。

碳排放现状

废水处理过程中主要产生的温室气体包括甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）和二氧化碳（CO2）。2016年，中国废水处理行业的温室气体排放总量为9080万吨CO2当量，其中CH4和N2O分别占67%和33%。研究表明，中国废水处理厂的平均碳排放效率为0.59，表明大部分废水处理厂的碳排放效率仍需提高。废水处理厂的直接碳排放主要来自于生物处理过程中的CH4和N2O，而间接碳排放则来自于电力消耗。

双碳目标下的减排路径

提高能效

提高废水处理行业的能效是实现碳减排的关键途径之一。通过使用高效的泵、搅拌器和曝气系统，可以显著降低能耗。例如，通过高效电机和负荷管理机制，污水提升泵站的能效可以提高20%至50%，搅拌器的能效可以提高20%至40%，曝气系统的能效可以提高20%至30%。先进的厌氧消化技术也在减少碳排放方面发挥了重要作用。传统厌氧消化技术的能量转换率为30%至40%，而先进厌氧消化技术可以提高到50%至60%。例如，高温厌氧消化和两相厌氧消化等技术，可以使废水处理厂实现30%至50%的能源自给率。

从WWTP到WRRF

废水资源回收设施（WRRF）是未来废水处理行业的发展方向。相比传统的污水处理厂（WWTP），WRRF强调回收废水中的能源和资源，实现更可持续的处理模式。WRRF通过减少能源和材料的消耗，降低碳排放，提供了一种更为可持续的解决方案。

城市化和废水处理

随着城市人口和城市化率的增加，废水处理市场也在不断扩大。2019年，中国的城市化率首次超过60%，城市人口约为8.48亿。扩大废水处理能力不仅是改善人类生活环境的关键，同时也有助于减少温室气体排放。城市化带来的挑战和机遇并存，需要在提升处理能力的同时，注重碳排放的控制。

碳排放效率的影响因素

处理规模

处理规模对碳排放效率有显著影响，处理规模越大，碳排放效率越高。大规模废水处理厂的平均效率为0.69，显著高于中小规模废水处理厂。研究表明，大规模废水处理厂在单位处理成本和能耗方面具有更高的效率，这使得其在碳排放控制方面更具优势。

处理工艺

不同的处理工艺对碳排放效率也有影响。氧化沟和SBR工艺在中小型城市中较为普遍，而A2/O工艺则在大规模废水处理厂中更为常见。研究表明，AO和活性污泥工艺的碳排放效率高于A2/O、氧化沟和SBR工艺。在选择处理工艺时，需要综合考虑碳排放效率和处理效果，以实现最佳的减排效果。

排放标准

实施更高排放标准的废水处理厂的碳排放效率通常较高。例如，实施IA标准的废水处理厂碳排放效率高于实施IB标准的处理厂。严格的排放标准可以促使废水处理厂采用更为先进的处理技术，从而提高碳排放效率。

政策与市场驱动

碳交易体系

中国已经启动了全国碳排放交易体系，未来将覆盖更多的行业，包括废水处理行业。通过碳交易体系，可以激励企业采取更有效的减排措施。在碳交易体系的推动下，废水处理行业将更加注重碳排放控制，并采取更加积极的措施实现减排目标。

排污收费

将碳排放成本纳入废水处理收费体系，可以作为控制碳排放的重要工具。目前研究表明，中国废水处理行业在减少碳排放方面有巨大的潜力。通过实施碳排放费用政策，可以进一步推动行业的低碳发展，并促使企业在碳排放控制方面采取更加积极的行动。

技术改进与创新

优化工艺选择

根据废水处理厂的规模和具体情况，选择最适合的处理工艺。例如，AO工艺在考虑碳排放时是最佳选择，而在需要考虑COD和养分去除时，A2/O工艺更为合适。通过科学合理的工艺选择，可以在实现减排目标的同时，提高处理效率。

先进技术应用

通过引入先进的厌氧消化技术和其他新兴技术，可以在降低碳排放的同时，提高废水处理效率。研究表明，采用Anammox工艺可以在低能耗和低碳排放的情况下实现高效氮去除。不断引进和应用新技术，是提升废水处理行业碳排放效率的重要途径。

能效管理

通过优化能源管理和提高设备能效，可以显著减少间接碳排放。研究指出，通过合理的投资和管理，废水处理厂可以在不增加成本的情况下提高碳排放效率。在能效管理方面，需要加强设备维护和升级，并采用先进的管理工具和技术，实现能源的高效利用。

结语

实现“双碳”目标是废水处理行业面临的重要任务。通过优化工艺选择、技术改进和能效管理，废水处理行业可以在减少碳排放的同时，提高处理效率。此外，政策支持和市场驱动也是推动行业低碳发展的关键因素。在未来的发展路径中，废水处理行业将继续探索创新技术和管理模式，为实现碳中和目标做出贡献。在双碳路径下，废水处理行业的发展不仅是环境保护的需要，也是行业自身可持续发展的关键。通过不断提升碳排放效率，废水处理行业将能够在实现经济效益的同时，积极应对全球气候变化，助力实现美丽中国和全球可持续发展的目标。

文章来源：上海国际水展公众号

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