碳中和背景下的水污染防治产业发展思考

来源:扬子江生态文明创新中心

2020年9月22日，国家主席习近平在第75届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话强调,“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。“双碳”目标的提出，为各行各业下一阶段的发展提出了新的要求，2021年6月，生态环境部发布《中国应对气候变化的政策与行动2020年度报告》，环境产业正在酝酿着一场百年未有之大变局。未来5-10年，产业将走向何方，且看专家们的分析论断。本期我们推出中国工程院院士、南京大学环境学院院长、南京大学宜兴环保研究院院长、江苏省水污染防治设备产业强链专班首席专家任洪强在第二届扬子江生态文明国际论坛暨江苏省水污染防治设备产业强链发展峰会上的精彩报告，与大家分享。

1 污水处理碳排放不容忽视，占总体量2%-5%

“十一五”以来，我国污水处理步入高速发展状态，污水处理设施和污水处理能力急速增长。根据官方统计，我国污水处理厂数量已由2010年的2496座增长为2020年的5626座，污水处理能力也由2010年的1.2亿立方米/天增长到2020年的2.2亿立方米/天。与此同时，污水处理行业碳排放问题引起关注。据有关统计，我国污水处理的碳排放为18.7万吨 CO₂e/d，约占全社会碳排放总量的2%~5%，属于典型的能源密集型高耗能行业。

2 国内外污水处理厂低碳创新实践

（1）发达国家：污水厂向新生水源厂、有机肥厂、能源输出厂转变

纵观国际，诸如美国、加拿大、丹麦、英国、荷兰、新加坡、德国、日本等发达国家，都是水处理行业创新比较活跃的代表，在碳中和体系下，这些国家围绕相关的规划、技术布局与创新、未来发展导向等做了大量工作。可以看出，很多典型的污水厂已经在向新生水源厂、有机肥厂、能源输出工厂转变。以荷兰为例，其针对城镇生活和工业废水，建立了面向未来的污水处理资源/能源利用模式。（拓展阅读：荷兰污水处理新框架——NEWs及其实践）

以下是国外相关污水处理厂通过能源利用或相关技术革新实现碳中和的代表案例。可看出，一些污水处理厂已实现100%能量自给，达到碳中和。

（2）中国：污水处理概念厂实践

2013年，曲久辉、王凯军、王洪臣、余刚、柯兵、俞汉青6位环境领域著名专家，共同发起成立中国污水处理概念厂专家委员会，提出“建设面向未来的中国污水处理概念厂”这一命题，并于2014年1月在《中国环境报》发表署名文章，正式向社会宣告，希望以此融通各方智慧和共识、启迪创新和创造，引领中国污水处理事业的升级发展。其中，初步提出概念厂的四个追求：水质永续、能源自给、资源循环、环境友好。

几年过去，当初的设想已经付诸实践。其中，河南睢县第三污水处理厂被认为是中国污水处理概念厂的1.0版本。该厂践行污水处理概念厂的四个追求，开展水-肥-气综合利用，能量自给率达到35%，相比我国传统污水厂，已经取得较大突破。目前，江苏省宜兴市正在兴建概念厂2.0版本，预期能量自给率可达到85%。

可以说，国家战略需求与目标、水处理技术发展，以及国内外的相关实践探索，为未来废水处理工程实现碳中和提供了强劲的动力，奠定了扎实的基础。

3污水处理厂迈向碳中和的路径创新

从污水处理体系来讲，迈向碳中和，目前主要通过以下几个途径：

• 节能（10%~20%）：主要针对好氧处理环节，采用高效曝气、节能型发动机、风机和泵等，实现节能；

• 可再生能源利用（5%~10%）：利用污水厂的设施，有效利用风能、光电、太阳热能、地热能等；

• 污水中的能源回收（2%~10%）：主要是碳捕获，包括化学能、水力涡轮机、蒸汽泵、污水热交换器等；

• 污泥处理产能（40%~80%）：主要是污泥厌氧消化产能。

在具体实现上，则需要从工艺、技术、装备、产业和标准各方面通盘考虑。