從(cóng)中國當前現(xiàn)狀來(lái)看(kàn),發電、工(gōng)業端以及交通部門(mén)是碳排放(fàng)的主要來(lái)源,相比而言,污水(shuǐ)處理(lǐ)行業碳排放(fàng)量僅占全社會(huì)碳排放(fàng)總量的1%—2%。
所以有人認爲,污水(shuǐ)處理(lǐ)行業實施碳減排實在沒必要,既不具有經濟意義,又會(huì)帶來(lái)高(gāo)投入和(hé)高(gāo)成本。
事(shì)實真的是這(zhè)樣嗎?
1%的碳排放(fàng)量,到(dào)底大(dà)不大(dà)?
污水(shuǐ)處理(lǐ)的碳排放(fàng)基本來(lái)自(zì)兩方面:直接排放(fàng)和(hé)間接排放(fàng)。
直接碳排放(fàng)主要是污水(shuǐ)中有機物分解過程中産生并逸散大(dà)量CH4和(hé)N2O,單位CH4的碳當量相當于單位CO2的21倍,N2O更高(gāo),達到(dào)了(le)312倍。
與此同時(shí),未經處理(lǐ)的污水(shuǐ)直排還會(huì)導緻水(shuǐ)體黑臭,也(yě)是個厭(yàn)氧過程,這(zhè)樣會(huì)産生更多的碳排放(fàng)。
間接碳排放(fàng)主要是污水(shuǐ)處理(lǐ)系統運行過程中消耗的能(néng)量以及水(shuǐ)處理(lǐ)藥劑在生産和(hé)運輸過程中産生的碳排放(fàng)。對(duì)于典型的污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng),間接排放(fàng)主要發生在電耗和(hé)聚丙烯酰胺(PAM)消耗兩部分。
從(cóng)能(néng)量轉化的角度來(lái)看(kàn),傳統污水(shuǐ)處理(lǐ)模式本質是以能(néng)耗換水(shuǐ)質。爲了(le)減污,我們使用(yòng)大(dà)量電能(néng),間接産生大(dà)量溫室氣體,對(duì)全球生态環境造成負面影響。
據統計(jì),我國2014年污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)電耗占全國總電耗的0.26%,算(suàn)上(shàng)工(gōng)業廢水(shuǐ)處理(lǐ)和(hé)污泥處理(lǐ),所占比例将超過2%。
0.26%、1%、2%看(kàn)似占比都不大(dà),但(dàn)是污水(shuǐ)處理(lǐ)行業的碳排放(fàng)量卻也(yě)在環保産業中占比最大(dà)。
最主要的是,依靠改變技術路線、改變運行模式,輔以适當的低(dī)碳改造,即可減少碳排放(fàng),相比其他(tā)行業,污水(shuǐ)處理(lǐ)行業的減碳效益更大(dà)。
節能(néng)降耗就是碳減排,再生水(shuǐ)利用(yòng)也(yě)是碳減排
過去強調節能(néng)降耗,是爲了(le)降低(dī)成本。現(xiàn)在新形勢下(xià),我們應該進一步認識到(dào):多耗電就是多排碳,多耗藥也(yě)是多排碳,節能(néng)降耗就是碳減排。
污水(shuǐ)處理(lǐ)過程消耗的電能(néng)約占全社會(huì)用(yòng)電量的0.5%—1%。這(zhè)部分間接排放(fàng)約占污水(shuǐ)處理(lǐ)過程溫室氣體排放(fàng)總量的50%左右。
目前國内外(wài)污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)/站(zhàn)通過設施設備升級改造、技術工(gōng)藝優化、運行管理(lǐ)精細化、智能(néng)化運行模式等手段降低(dī)污水(shuǐ)處理(lǐ)能(néng)耗,并且已經取得一定效果。
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丹麥的Marselisborg污水(shuǐ)廠(chǎng)通過采用(yòng)SCADA系統(數據采集與監視(shì)控制系統)、厭(yàn)氧氨氧化工(gōng)藝,并對(duì)鼓風(fēng)機、提升泵、攪拌設備和(hé)脫水(shuǐ)泵實施變頻器控制後,每年能(néng)節省約8萬歐的污水(shuǐ)稅(相當于排污費)和(hé)50000kWh的電耗,使該污水(shuǐ)廠(chǎng)總電耗降低(dī)25%。
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丹麥哥(gē)本哈根的BIOFOS水(shuǐ)務将其管理(lǐ)的污水(shuǐ)廠(chǎng)由表面曝氣升級爲微孔曝氣,使曝氣能(néng)耗降低(dī)約57%。
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北控水(shuǐ)務已投入生産運營的生化系統智能(néng)控制技術(BE-EMR),通過對(duì)水(shuǐ)、泥、氣、藥等各個關鍵工(gōng)藝參數的智能(néng)控制,可大(dà)幅度節省運行的電耗和(hé)藥耗,降低(dī)電耗10%—20%,降低(dī)藥耗20%—90%。
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首創環保與荷蘭ASM DESIGN技術公司研發實踐的生物模拟技術,實現(xiàn)了(le)某A2/O污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)碳源投加量降低(dī)70%以上(shàng),并降低(dī)運行成本1800萬元/年。
從(cóng)物質守恒定律來(lái)看(kàn),污水(shuǐ)處理(lǐ)解決的不是碳消失,而是碳轉移。所以,從(cóng)源頭減排降污,進行污水(shuǐ)能(néng)源回收利用(yòng),才是根本碳減排。
有機物進入水(shuǐ)中造成污染,我們就把水(shuǐ)處理(lǐ)幹淨。但(dàn)這(zhè)過程中,水(shuǐ)中的碳又變成了(le)CO2轉移到(dào)空(kōng)氣中。所以,污水(shuǐ)處理(lǐ)本質上(shàng)不增加碳也(yě)不減少碳,隻是将碳換了(le)一種形式。
隻有從(cóng)生活、工(gōng)業和(hé)社會(huì)等源頭上(shàng)減少污染、減少排放(fàng),才是減碳。因爲隻要排放(fàng)了(le)污染,就産生了(le)碳污染。
另外(wài)一方面,據測算(suàn),污水(shuǐ)中所含能(néng)量達污水(shuǐ)處理(lǐ)本身所消耗能(néng)量的9-10倍之多。通過優化污水(shuǐ)處理(lǐ)工(gōng)藝,回收有機物能(néng)量,利用(yòng)沼氣熱聯發電,可實現(xiàn)碳中和(hé)。
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奧地利Strass污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)持續優化改進工(gōng)藝,早在2005年即實現(xiàn)産能(néng)大(dà)于能(néng)耗(108%能(néng)源自(zì)給率),現(xiàn)已達到(dào)200%能(néng)源自(zì)給率,超标準實現(xiàn)碳中和(hé)。
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美(měi)國希博伊根污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)利用(yòng)高(gāo)濃度食品廢物與污泥厭(yàn)氧共消化産生的甲烷進行熱電聯産,同時(shí)采取節能(néng)措施,實現(xiàn)電量與耗電量比值達90%—115%,已逼近碳中和(hé)目标。
在污泥處置領域,國内小(xiǎo)紅(hóng)門(mén)、高(gāo)碑店(diàn)污泥處理(lǐ)中心成功運行,污泥産氣率超出預期目标,除滿足熱水(shuǐ)解能(néng)量平衡的需要外(wài),還有餘量。
污水(shuǐ)處理(lǐ)幹淨了(le),進行再生循環利用(yòng),緩解了(le)水(shuǐ)資源問題,也(yě)是在碳減排。
污水(shuǐ)的收集和(hé)水(shuǐ)資源的運輸都涉及大(dà)規模的管網鋪設和(hé)較長距離的輸送,需要大(dà)量的能(néng)耗用(yòng)以支持日常的運行和(hé)維護。
因此,将處理(lǐ)幹淨的污水(shuǐ)進行就地使用(yòng)、就近使用(yòng)等循環模式,構建區(qū)域再生水(shuǐ)循環利用(yòng)體系,既補足了(le)當地水(shuǐ)資源利用(yòng)需求的情況,緩解了(le)水(shuǐ)資源短缺問題,又實現(xiàn)了(le)供水(shuǐ)和(hé)排水(shuǐ)工(gōng)程建設運行過程的碳替代,減少了(le)碳排放(fàng)的可能(néng)性。
降污減碳是一項系統性的長期工(gōng)程
當前,中國污水(shuǐ)處理(lǐ)率還沒達到(dào)100%,減少水(shuǐ)污染仍然是生态環境保護工(gōng)作(zuò)的重中之重。
可以預見,污水(shuǐ)處理(lǐ)行業短期内尚不具備承擔大(dà)規模減排任務的客觀條件。
因此,對(duì)于污水(shuǐ)處理(lǐ)行業的“碳中和(hé)”“碳達峰”,還尚有一段距離。
不過對(duì)于污水(shuǐ)處理(lǐ)企業來(lái)說,綠色低(dī)碳發展也(yě)是必走之路,早日實施碳減排必将赢得更大(dà)的主動權和(hé)更廣闊的發展空(kōng)間。