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1%的碳排放量也不能放过!污水处理行业减碳效益大

在我国,污水处理行业的碳排放量约占全社会总排放量的1%,在环保产业中占比最大。因此,引导污水处理厂进行“低碳化”改造具有重要意义。为此,中国环境保护产业协会近日发布了我国污水处理领域首个低碳团体标准——《污水处理厂低碳运行评价技术规范》(T/CAEPI49-2022) (以下简称《规范》),将于2022年7月1日起正式实施。这一标准的发布将解决哪些难题,如何发挥作用?记者进行了多方采访。

 

1%占比到底大不大?

 

污水处理行业减少碳排放,相比其他行业,减碳效益更大

 

“排水与污水处理是主要的碳排放行业之一。”中国人民大学低碳水环境技术研究中心主任王洪臣说,2019年,全球碳排放量接近600亿吨,二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)、一氧化二氮(N₂O)三大温室气体占到碳排放总量的97.9%,分别占比为74.4%、17.3%和6.2%。这些气体的排放主要涉及4个大行业门类:能源利用(烧煤、燃油、发电等)、农林畜牧、工业生产、废物处置,分别占比为73.2%、18.4%、5.2%、3.2%。占比3.2%的废物处置包括垃圾处理、工业废水处理和生活污水处理。CO₂主要来自于能源利用,CH₄、N₂O则来自于其余三大门类的直接排放。

 

1%的占比看似不大,但王洪臣告诉记者:“排水与污水处理行业碳排放量虽然占比小,但依靠改变技术路线、改变运行模式,辅以适当的低碳改造,即可减少碳排放,相比其他行业,减碳效益更大。”

 

与此同时,污水处理本身就是个碳减排过程。未经处理的污水直排导致黑臭是个厌氧过程,会产生更多的碳排放。目前,我国统计出的污水处理率虽然较高,但污水集中收集率普遍较低,许多城市不足50%,城市和农村存在大量黑臭水体。提高污水集中收集处理率,实现低碳污水处理,就是污水处理行业对实现“双碳”目标的重要贡献。

 

中国环境保护产业协会副会长郑江告诉记者:“由于污水水质及污水处理工艺的差异,污水处理产生的温室气体排放量变化范围较大。北京城市排水集团与深圳水务集团是我国规模较大的水务公司,污水处理能力分别达到423万立方米/日和397万立方米/日,主要服务对象为北京市和深圳市,能够分别代表我国北方和南方的情况。两家水务公司分别对污水处理过程温室气体排放情况进行测算,结果显示,按照目前的处理工艺及排放标准,污水处理过程产生的温室气体排放量约为600gCO₂/立方米。主要排放为电力消耗导致的间接排放以及脱氮过程产生的N₂O直接排放,这两项排放量占总排放量的80%—90%;其他方面的排放还包括CH₄直接排放与絮凝剂消耗产生的间接排放。”

 

节能降耗为何是污水处理行业最重要的减排手段?

 

节能降耗就是碳减排,多耗电就是多排碳,多耗药也是多排碳

 

“‘节能降耗’已经强调了几十年,不单是污水处理行业,各行各业都在强调。以前,强调节能降耗是为了降低成本,而现在,污水处理行业为了确保出水稳定达标而免受处罚,不惜过量投入电耗、药耗。在新形势下,应该认识到,多耗电就是多排碳,多耗药也是多排碳,节能降耗就是碳减排,是排水与污水处理行业最重要的减排手段。”王洪臣认为,对污水处理节能降耗重要性的认识要提升高度。

 

污水处理过程消耗的电能约占全社会用电量的0.5%—1%。这部分间接排放约占污水处理过程温室气体排放总量的50%左右,因此,降低污水处理电耗是实现低碳运行的重要手段。

 

“目前,污水处理设施运营单位主要采用厂网一体化调控、智能控制(泵站智能编组、精准曝气等)、设备能效提升(更新高能效设备)、优化调控策略(合理污泥浓度、溶解氧设定等)等方法降低污水处理单耗,已经取得一定效果。”郑江介绍。

 

与此同时,王洪臣强调:“N₂O减排是重点。”污水处理过程N₂O的释放、检测及控制要加大力度。目前,N₂O在污水处理过程的释放机制及其影响因素还不清楚,检测及在线监测手段不成熟,相应的评估方法、控制对策也是空白,尤其是如何实现控制N₂O和提高脱氮率之间的平衡,并进而达到协同,都亟需深入研究。

 

此外,需要以新能源开发为手段,开展“替碳”工作。郑江告诉记者:“污水中蕴含大量的有机物及热量,且污水处理设施占地面积较大,可以利用这些特点在污水处理厂内进行新能源开发。目前主要采用的方法包括:利用污泥厌氧消化工艺产生沼气,在污水处理厂内进行热电联产,实现沼气资源高效利用;在污水处理设施上方加装分布式光伏发电设备,利用太阳能进行发电,回用于污水处理过程;利用污水水温相对恒定的特点,通过水源热泵提取污水中的热量;在一些具有地形条件的地区(比如重庆),利用尾水排放进行能量回收。总体而言,污水处理厂的新能源开发已经包含了生物质能、热能、势能等多个方向。

 

“固碳”对于污水处理厂碳减排来说也有不小的操作空间。污水处理厂利用生产的再生水作为环境补给重要水源,助力构建良好的水体环境,可以产生一定的碳汇效果。此外,经充分稳定处理的污泥产物可用于沙荒地、矿山等修复项目,在此基础上进行林业碳汇项目开发也能取得较好的生态环境效果。

 

如何用一把尺子核算污水处理厂碳排放?

 

规范碳排放核算方法、碳排放评价方法和低碳化的实现路径

 

由于进水水质、处理工艺、处理规模、出水水质标准等方面存在差异,难以对污水处理过程的碳排放量与排放强度进行评价,各水务企业间不能进行有效的比较与经验借鉴。

 

那么,如何把污水处理厂放到一个赛道上,用一把尺子核算、评价其碳排放呢?

 

郑江说,《规范》主要从3个方面指导污水处理厂开展碳减排核算,开展工艺优化和技术改造。

 

首先,规范污水处理过程碳排放核算方法。《规范》明确了污水处理过程中N₂O、CH₄、化石燃料燃烧、电力消耗、热耗与物耗所产生的排放量,进而帮助水务企业全面了解自身碳排放总量及其构成,从而制定有针对性的碳减排策略与措施。

 

其次,《规范》规定了碳排放评价方法。《规范》充分考虑污水处理过程的差异性,提出归一化的碳排放评价方法与评价流程。各运营单位可以利用总氮去除率修正系数、处理规模修正系数等对自身碳排放量或碳排放强度进行修正,便于同行业排放情况进行对比。各运营单位也可以明确自身碳排放情况在全行业所处的水平。

 

最后,《规范》提出了污水处理过程低碳化的实现路径。《规范》提出四大类12项低碳行为。污水处理设施运营单位可以结合自身特点围绕提升泵与曝气风机等重点用能设备改造、生物系统优化运行与药剂精准投加、进行清洁能源回收与利用项目建设、实施监测与核算等方法逐步降低生产过程碳排放量,最终实现低碳运行目标。

 

中国环保产业协会会长郭承站说:“《规范》为管理部门、运营单位和第三方机构评估污水处理厂的低碳行为提供了重要的方法依据。下一步,中环协(北京)认证中心将以这一标准提出的评价方法为依据开展低碳污水处理厂的认证工作。这将增加标准效力,为标准落地提供切实推动力。标准化工作是生态环保产业全力服务碳中和碳达峰工作的重要抓手。除《污水处理厂低碳运行评价技术规范》之外,协会聚焦二氧化碳在线监测,于不久前发布了《固定污染源废气排放口监测点位设置技术规范》《固定污染源二氧化碳排放连续监测系统技术要求》和《固定污染源二氧化碳排放连续监测技术规范》。作为支撑重点行业二氧化碳在线监测的成套标准,这3项标准的制定工作得到了生态环境部的大力指导和支持,目前相关仪器的性能检测和认证工作已经在中国环境监测总站和中国环保产业协会认证中心开展。”

 

文章来源:中国环境

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