專家解惑丨如何構建低碳時代汙水處(chù)理新(xīn)格局?
來源:www.17c.com91嫩草環保 發布時間:2021-03-16
上世紀末起,受(shòu)氣候變化、全球(qiú)性能源危機與資源匱乏影響,迫使人們(men)不得不尋求可持續發展之路。進入二十一世紀二十年代之際,在後疫情時代,低碳發展課題被迅(xùn)速放大(dà)。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(zǒng)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(qǔ)2060年前實現“碳中和”。於是,一時間“碳(tàn)達峰”、“碳中和”驟然走熱,低碳發展、低碳社會昭然而為這個時(shí)代的主旋律和熱點。
我國自汙染防治攻堅戰以來,汙水處理建設迅猛發展,遍地開花且(qiě)投資力度逐年(nián)加大,到2020年,全(quán)國城市(shì)汙水處理率達到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(bǎo)護大會(huì)透露)。逐漸完備的、龐大的汙水處理行業在低碳時代的挑戰在哪裏?機遇幾(jǐ)何(hé)?這已是這個行業(yè)進入2021年的一個重大課題。
汙水處理被認為是一個高耗能行業,傳統汙(wū)水處理實際上是停留時間、處理空間、投入能源、物(wù)耗資源四個維度上的調(diào)整與組合,甚至可以說高標準的出水水質,是以能耗、物耗的形式實施的汙染形態轉(zhuǎn)移來實現的,有人認(rèn)為:碧水的同時未必是(shì)藍天,耗能導(dǎo)致的水汙染物(wù)轉為CO2、CH4、N2O、NH3、H2S等溫室氣體,特別是對(duì)汙水(shuǐ)處理標準一再提高,能耗(hào)越來越高,這樣的轉換也越來突出(目前針對汙水廠的(de)提標升級方案目前主要包括(kuò):針對現有工藝的優化;增(zēng)加投藥,如增加化學除磷(lín)和(hé)外加碳源;增加後續物化處理單元如高效(xiào)沉(chén)澱和(hé)砂濾池(chí)、增加生化單元(yuán)如(rú)後置反硝化濾池及膜工藝,但優質的(de)出水帶來的是更多(duō)的能耗和物耗)。聯合國數據顯示,全球汙水處理等水處理行業碳排放量大約占全球碳排放量2%左右。美國2017年能源消耗量中約2% 用於飲(yǐn)用(yòng)水和汙水(shuǐ)處理係統,產生約4100萬噸溫室氣體。
我國汙水處理行業在許多地方存在(zài)其建(jiàn)設先天(tiān)不足,其發展後天失調(diào)。以快速地大幅(fú)提(tí)高汙水處理率,補環境基礎設施短板為責任導向的汙水處理建設模式,麵臨了規劃的盲目(mù)性、技術的混(hún)雜性、管網的滯後性諸多問題,以汙染物總量減排、流域水環境質(zhì)量達(dá)標為目標導向的汙水(shuǐ)處理運行模式,又麵臨著水質提標、進水濃度(dù)偏低(dī)、汙水溢流、汙泥無出路等問題。目前,如何消化這些先天不足與後天失調,符合(hé)各類環保督察要求(qiú),已讓各地汙(wū)水處理廠殫精竭力,在這樣的基礎上,在這樣的時間節(jiē)點上,我們又迎來了低碳旋風(fēng),進入了低碳綠色發展時代(dài)。無論是站位或(huò)跟風綠色低碳發展的外力(lì),還是節能降耗提升企(qǐ)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(shuǐ)處理新格局?在攻(gōng)占山頭之後,我們回到原來的問題,我們處理的對象是什麽?汙水是一個(gè)汙染物,我們就轉化它(tā),讓它達標。汙水是一個範疇,我們就將其放入水平衡係統,讓水環境與水生(shēng)態、水資源協調。汙水是一個(gè)載體,我們就需要將汙水處理廠(chǎng)逐漸演變為(wéi)“營養物Nutrient工廠”、“能源(yuán)Energy工廠”、“再生水Water廠”(即,荷蘭提出的汙水(shuǐ)處理(lǐ)NEWs概念)。這三個(gè)過程,我們可以將其分別視為汙水處理的1.0、2.0、3.0版本(為比較表述,非定(dìng)義),我們(men)剛完成了1.0,正在2.0中探索時,就要(yào)麵向或升入3.0,這就是我們麵臨的汙水處理新格局。
從全球可持續性發展的角度而言,汙水處理的目標不僅僅是緩解水汙染問題,而應該是多目標(biāo)綜合考慮(lǜ),可持續地利用或回收能源和資源,以此立足,方可實現(xiàn)環境(jìng)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(de)公共事業,又是一個(gè)被政策驅動的行(háng)業,誰提早開啟低(dī)碳變革,誰將贏(yíng)得更(gèng)大的主動權和更廣闊(kuò)的發展空(kōng)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。
城市汙水處理技術的研究與應用經曆了100 多年的發展曆程,逐漸(jiàn)形成(chéng)了一(yī)級處理、二級處理和深度處理等處理模(mó)式(shì),發展了(le)多種物理、物化和生物等處理技術。物化+生物的二級處理是城市汙水處理廠通行的處理模式(shì),而生物處理技術是國內外(wài)普遍采用的城市汙水處理方(fāng)法。
在活性汙泥法誕生100年(nián)後,人們開始重(chóng)新(xīn)總結與回顧汙水處理技術的發展(zhǎn)方向曆程,從節能(néng)降耗角度審視汙水處(chù)理(lǐ)過程的高能耗,從物質的角度審視汙水處理的高“碳足跡(jì)”,這(zhè)是(shì)至今以常規活性(xìng)汙泥工藝為主(zhǔ)流的汙水處理技術缺欠,於是,一些耦合資源和能源回收的概念路線不斷(duàn)湧現。目(mù)前*範圍內,對“汙水”的認(rèn)知已經從“廢(fèi)物處理”對象轉向“資源(yuán)及能源回收”的載體,基於資源回收、能源開(kāi)發與利用與碳平衡(héng)理念的未來汙水處理廠在一(yī)些發達*、*範圍(wéi)內*的環境(jìng)公司已經開始實踐。奧地利斯(sī)特拉斯(Strass)汙水(shuǐ)處理廠以主流傳統工藝(AB法)與側流現代(dài)工藝(厭氧氨(ān)氧(yǎng)化)相結合方式實現剩餘汙泥產量*大化(huà),早在2005年通過厭氧消化產甲烷(wán)並熱電聯產實現了能源(yuán)自給(gěi)率,達到碳(tàn)中和運行目標。目前,該(gāi)廠利用剩餘汙泥與廠外廚餘垃圾厭氧共消(xiāo)化,使得能源自給率高達200%,不僅實現能源(yuán)自給自足,而且還有一半所產生的(de)能量可以向廠外供應,已成為名副(fù)其實的“能(néng)源工廠”。作(zuò)為美國碳中和運行的榜樣,Sheboygan汙水處理(lǐ)廠通過開(kāi)源與(yǔ)節流並舉的技(jì)術措施不僅向美(měi)國(guó)而且(qiě)也向*展示了其汙水處理能耗基本可以實現自給自足。2013年,該廠(chǎng)已實現了產電量與耗電量比值達90%~115%、產熱量與耗熱量比值達85%~90%的佳績,基本實現了碳(tàn)中和運行目標。2020年4月動工的(de)江蘇宜興城市水資源概念廠正在探(tàn)索中國的汙水(shuǐ)處理新概念,除了汙染(rǎn)物削減基本功能,還(hái)具有城市(shì)能源(yuán)工廠、水源工廠、肥料工廠等新功能,基於碳中和的新型環境基礎設施。
在此基礎上(shàng),許多*製定了應對氣候變(biàn)化的汙水(shuǐ)廠能耗自給或碳中和技術(shù)路線。美國水(shuǐ)環境研究基金(WERF)提出 “Carbon-free Water”,更是製定出至2030年所(suǒ)有汙水處(chù)理廠均要實現碳中和運行的目(mù)標。荷蘭製定了2030年NEWs技術路線圖。新加坡提出了(le)從Brownfield(棕色水廠)到Greenfield(綠色水廠)的時間表與(yǔ)路線圖。日本有(yǒu)關部門發布“Sewerage Vision 2100”,指出(chū)到本世紀末將完全實現汙水處(chù)理(lǐ)能源自給自足(zú)。中國提出的2030年碳達峰,2060年碳中和(hé),這對於汙水處理行業也(yě)是一個時間表。
華麗的轉身?
對於2030碳達峰(fēng)和2060年碳中和的*目(mù)標,汙水處理行業如何(hé)認識?
誤區一:2030年碳達峰,現在汙水處理碳排放仍有空間。
2030年碳達峰是針對*宏觀經濟社會發展戰略而言的,材料(liào)、能源等(děng)經濟、社會的基礎需求在未來十年仍是剛需在此基礎上以控製碳排(pái)放強(qiáng)度為主(zhǔ),控製碳排放總量為輔。就汙水處理(lǐ)企業而言,在汙水處(chù)理規模與設計規模確定的基礎上,應確定現有GHG排放情(qíng)況(kuàng)為基(jī)準的(de)峰值(zhí)控製原則,任何的技術改造、升級都(dōu)應以此為基準(zhǔn),實施碳減排(pái),直至*終的碳中和。就汙水處理係(xì)統而言(yán),筆者認為,碳達峰的意義應該是(shì)兩個方麵的:一是“應收盡收,應處(chù)盡處”將汙水收集率與處理率達到城市或區域的(de)*大化;二是完善(shàn)收集(jí)係統,不斷提高汙水收集質量,不滲不漏,其汙水處理廠(chǎng)的進(jìn)水濃度“達峰”。
誤區二:汙水處(chù)理過(guò)程能源的“自給自足”加“中水回用“— “淨—零”就是碳中(zhōng)和。
能耗自給是狹義的(de)碳中和(hé),不是真正意義上的碳中和(hé)。汙水處(chù)理係統碳中(zhōng)和,應(yīng)與其建設和(hé)運營過(guò)程中材料與(yǔ)設(shè)備的加工、汙水處理中能(néng)耗與物耗、汙泥處置中運輸與利用等全生命周期排(pái)放等因素(sù)都(dōu)有(yǒu)關,不是指狹義的能量平衡或自給。能量(liàng)隻是碳(tàn)排放的一個方麵而已,汙水處理的碳排放平(píng)衡一定要考慮(lǜ)甲烷、氮氧化物(wù)等GHG的溢出。
誤區三:碳中和(hé)及(jí)碳(tàn)達峰是理念重視(shì)問題,不是技術問題
雖然1997年《京都議定書》列出了有助於減少溫室氣體(tǐ)排放的政(zhèng)策或做法。然(rán)而,迄今為止(zhǐ),我們對(duì)全球變暖所涉因素(sù)的理(lǐ)解非常有限。這是一個非常複雜的領域,必須(xū)考慮到各種溫室氣體來源以及自然波動。雖然國際上(shàng)普遍不認為(wéi)城市廢水處理中(zhōng)的碳排放不被認為是造成全球變暖的溫室氣體的(de)一部分。這種(zhǒng)碳代表*近固定C的分解,被認為(wéi)是生物或快速碳循(xún)環的一部分(fèn),然而汙水處理過程中的CH4或N2O和汙泥處理需要(yào)在計算中加以考慮。然而(ér),如(rú)何根據不同的條件確定不(bú)同處理工(gōng)藝的(de)GHG和LCA取值,至今仍然存在較大的爭議。汙水處理廠(chǎng)汙染物去除協同控製溫(wēn)室氣體(tǐ)核(hé)算的標準體係沒有形成,例如,對於汙泥填埋(mái)、堆肥、焚燒等工藝,不同*甚至(zhì)得出結果大相(xiàng)徑庭的不同結果,此(cǐ)外,有機質協同消(xiāo)化(huà)、協同焚燒等工藝測算值由於地域性和工(gōng)藝差別很大,導致難以確定汙(wū)水、汙泥處理工藝的指導性原則。
誤區四:碳中和是(shì)政策導向,不是(shì)經濟導向
環境問題既是*大政,也應該(gāi)以技術經濟為基礎和導向腳踏實地的推進。治大國如烹小鮮,依靠口(kǒu)號和“彎道(dào)超車“的投機意識,難(nán)免會像之(zhī)前的光(guāng)伏、碳交易市場一樣,看著熱鬧,冷暖(nuǎn)自知。鑒於碳中和度量和檢查(chá)難度很大,靠層層任務分解(jiě)和監督檢查很難解決(jué)問題。
汙水處理廠(WWTPs)實現碳中和華麗轉(zhuǎn)身的三個維度:
能量維度。許多研究與工程(chéng)試驗已被用於探知從汙水中回收能(néng)源(yuán),以滿足(zú)汙水處理運行現場能量自給自足的可行性。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案;二方麵收入*大化,汙水中所蘊含的如(rú)此巨大的能(néng)量,捕獲汙(wū)水中所蘊含(hán)的有機化(huà)學能、熱能就地(dì)轉換為電能,歐美等*一(yī)些實施碳中和運行目標的汙水處理廠也大都以剩餘汙泥厭氧消化轉化能源為主要手段。理論上可以實(shí)現能耗的完全自給甚至可以變成能量輸出(chū)廠,有充分的理(lǐ)論與實踐依(yī)據表明,未來汙水處(chù)理廠不是能源的消耗者而應該成為(wéi)能源供(gòng)應方。這些舉措支持了減少汙水處理廠(chǎng)全生命(mìng)周期溫室氣體GHG排放的相關目標。
資源回收維度。從汙水中回收資源具有寬廣的範(fàn)圍,汙水處理*大的資源回收是中水回用與再生(shēng)水利用(yòng),如新加坡的NEWATER項目,再生水用途一般為非(fēi)飲(yǐn)用目(mù)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,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期環境過程的研究,表(biǎo)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(yǐng)響,從而對原有二級處理工(gōng)藝 LCA 環境影響進行減量。
另一個在(zài)歐美廣受重視,而(ér)被我們忽視(shì)的(de)汙水資源回(huí)收問題是對磷這一不可再生(shēng)資源回收。盡管目前有關汙水處理磷回收的研(yán)究很多,就目前(qián)的鳥糞石工藝從汙(wū)泥中回收磷與磷礦開發利用之間進行經濟(jì)效(xiào)益比較是不合理的,也許正是這個原因,目前沒有將磷回收納入汙水處理廠(chǎng)LCA 評價體(tǐ)係之(zhī)中,它在汙水處理環境綜合影響方麵的減量作用也未能體現。當然,從資源的角度(dù)優化(huà)原料投入環節也十分重要,汙水處(chù)理本質是通過生化反應來去除水中汙染物,在處理環節需要投加碳源和多種(zhǒng)化學(xué)藥劑,這些原材(cái)料在生產和運輸過(guò)程中消耗能源,在(zài)投加過程中也消耗一定能源,因此,優化投料環節,有助於節能降耗減少碳排放。
碳平衡維度。汙水處理碳中(zhōng)和運行中,剩餘汙泥是重要的能源化、資源化載體物質,需要從汙水係統(tǒng)碳平衡(héng)的維度,以增量方式去獲得,需要改變汙泥減量化的現行觀念,以碳(tàn)中和運行為目(mù)標的汙泥增量近年來已在國際上(shàng)悄然興起。為此,以城市碳平衡係統來考慮,通過COD內源截留與(yǔ)外源挖潛方式*大限度地(dì)去實現“汙泥增量(liàng)”。“汙泥增量”的兩個途徑:一是內源(yuán)途徑,提高汙水處(chù)理廠進水COD負荷,通過完備、完善的管網係(xì)統收集汙水,*大限度(dù)避免汙(wū)水碳源流失,減少甚至無需(xū)補充反硝化的外加(jiā)碳源,實現處理過程中的碳(tàn)平衡。二是外源途徑,在生活汙水收集時,在保障(zhàng)係統安全的條件下,可考慮(lǜ)食品、屠宰等高碳類生產廢水(shuǐ)接入;在後端的汙泥(ní)厭氧消化時(shí),可混入餐廚垃圾、果蔬垃圾、園林殘枝等有(yǒu)機廢物實施後(hòu)端(duān)厭氧共(gòng)消化技術。
康莊的(de)大道?
這是康莊大道,還是一次漫長的告別?
麵對低碳時代汙水處理向著資源、能源回收與碳中和轉變的國際大趨勢,先天不足與後天失調的我國汙水處理事業顯(xiǎn)然又(yòu)走到了一個新的十字路口。這就(jiù)麵(miàn)臨著新理念下(xià)的管理、技術、運行走向問題。
當(dāng)今中國(guó)經濟(jì)有(yǒu)一個顯著特征,風口經(jīng)濟。
汙水處理(lǐ)3.0不是推倒重來,而是循序漸進。對於(yú)已運行汙水處理廠,當務之急是先要讓既有汙水處理設施運行達到它們設計之初的既定目標,打好基礎、練好(hǎo)內功、不斷改善。對於這些仍在(zài)規劃中的汙水處理廠建設,應在(zài)既有汙水處理廠業(yè)已取得實際效果並積累了大量運行經驗的前提下,可因地製宜地考慮實施(shī)資源/能源回收工藝,有條件的可一(yī)步到位實施汙水(shuǐ)處理碳中和工藝並運行。
如何對接碳中和的汙水處理3.0?上帝的(de)歸上(shàng)帝,凱撒的歸凱(kǎi)撒。政府與企業(yè)都要就汙水處理碳中和做好各自相應的工(gōng)作(zuò),確定邊界並協同推進。目前可以起步的工作:
重新定義基(jī)於流域係統的水環境目標:
應該進一步反思此前基於汙染源控製的水環(huán)境(jìng)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(chǎng),希望用不斷提高的汙水處理標準來實現水環境目標,甚至一些(xiē)地(dì)方在環評中將(jiāng)汙水處理標(biāo)準定在地(dì)表水三類水(shuǐ)質標準。已(yǐ)有的LCA研究表明,越高的汙(wū)水排放標準,具有越大的生態(tài)環(huán)境(jìng)負效應,實現碳中和的目標越難。流域水環境保護目標的實現需(xū)要就流域係統考慮(lǜ),既要做汙(wū)染負荷的減量,又要做生態容量的增量。汙水排(pái)放標準的製定與修訂要考慮碳源轉向能源(yuán)化、資源(yuán)化途徑後對後續脫氮工藝的影響,高(gāo)排放標準與碳中和運行的實現目標(biāo)矛盾,“魚(yú)和熊(xióng)掌不可兼得”,不實事求是地定義汙水(shuǐ)處理標準,中(zhōng)國汙水處理實現碳中和很難。應該把投資和(hé)管控重點放到通(tōng)過海綿城(chéng)市實現源頭減汙,通過CSO進行初雨調(diào)蓄,通過管網改(gǎi)造、雨汙分流實現應收盡收等曆史遺留問題的解決上。
提高(gāo)汙(wū)水進水有機負荷。對於(yú)我國汙水處理碳中(zhōng)和而言,要做好的一個重要基礎工作就管網係統完善,通過甲烷(CH4)熱電聯產(CHP)可以獲得一定量有機物(wù)能源,這是汙水處理碳(tàn)中和的一個重(chóng)點,汙泥厭氧消化獲取的有機能量與進水有機(jī)物負荷有關,但我國市政汙水(shuǐ)碳源普遍低下,能(néng)量(liàng)衡算表明,進水COD為400mg/L,在完成脫(tuō)氮除磷碳源使用後產生的剩餘汙泥,經厭氧消化+熱(rè)電(diàn)聯產*多也隻能產生0.20kW·h/m3電當量。若汙水處理能耗為0.40kW·h/m3,這意味(wèi)著距碳中和目標還有(yǒu)50%能量赤字,隻有當進水COD為800mg/L時方能勉強滿足0.40kW·h/m3碳中和需要。目前,我國大多數汙水處理廠(chǎng)進(jìn)水COD為200—300mg/L,須進(jìn)一步完善管網建設(shè),改(gǎi)造(zào)升級管網運營管理模式,加強漏損點勘測、整治和潛在漏損風險的預防,提高進水(shuǐ)COD濃度,提供有效碳源,作為汙水碳中和的基礎工作。
改變汙水廠的考核標準和模式:
正如張悅司長多次強(qiáng)調,我國的(de)水汙染問題在水裏,根(gēn)子在岸上。造成(chéng)我國水環境汙染的主要(yào)原因之一在於雨汙混接,雨(yǔ)季溢流。鑒(jiàn)於我國汙水廠進水(shuǐ)濃度普(pǔ)遍偏(piān)低,如果進一步提升不僅將涉及現行化糞池設計規範的修改,還需要對管(guǎn)網、CSO等設施(shī)進行大量的投資,遠水難解近渴的情況下,建議適時修訂《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》,將城鎮汙水處理廠出水考核合(hé)格率與(yǔ)“削減汙(wū)染物總量“相結合(hé),鼓勵汙水廠以生態環境優先,充分利(lì)用其汙染物設計負荷餘量,處理雨(yǔ)季的溢流汙水。對超負荷運行(háng)的汙(wū)水廠設置合格率(lǜ)考核,而非現(xiàn)行(háng)的超標處罰原則(zé)。在汙水付費體製上,探索(suǒ)按照汙染物削減(jiǎn)總量付費的模式,並(bìng)將(jiāng)全過程碳減排納入考核指標。
精細化汙水處理管理,充分挖掘和(hé)利用汙水熱能:
因地製宜積極采取各種措施對汙水處理廠進行精細化管理,實現能耗、物耗節流,這也是綠色低碳發展的重要組成部分。一(yī)方麵是不斷優化運行參數,優化設備、設施運行狀態,同(tóng)時建立基於DO反饋的精確曝氣控製(雖然不同處理(lǐ)工(gōng)藝能耗不同,但曝氣係統(tǒng)總體能耗占比*大(dà),因此(cǐ),汙水處理廠節能降(jiàng)耗關(guān)鍵點在升級改造曝氣(qì)係統。),在保證出水達(dá)標的前提下,按需提供微生物所需的溶解氧,達到(dào)供(gòng)需平衡,避免曝氣能耗的浪費。另一方麵,在保(bǎo)證出水水質達標的前題下,政府管(guǎn)理部(bù)門應該充許運行企業自主調整運行流程(chéng)、運行參(cān)數,不要一味生(shēng)硬地按(àn)照環評的工藝流程和運行過程(chéng)參數來(lái)督(dū)察與考(kǎo)核(hé),避免汙(wū)水處理係統不必要的能耗(hào)與物(wù)耗浪費。
鼓勵汙水廠充(chōng)分利用太(tài)陽能、水源熱泵等技術,減(jiǎn)少電能的消耗,實現能(néng)源自給。研究表明,水源熱泵能有效地將汙水中的熱能轉化為汙水(shuǐ)處理廠和鄰近建築物的(de)熱能,當1m3的出水冷卻1℃時,可提供0.26kWh/m3℃的(de)淨電當量。
分層次開展(zhǎn)LCA評價:
目前(qián),針對汙水(shuǐ)處理係(xì)統的評價是(shì)以住房建設部門、環境保護部門對汙水(shuǐ)處理工作考核為(wéi)核心的評估(gū),重點僅在汙水處理過程(chéng)中的環境績效、運行規範等汙水處理的單因素評價。但(dàn)隨(suí)著對汙水處理與社會可持續性的考量,需(xū)就汙水處理進行多角度(dù)、全(quán)方位的綜合考慮,對汙水(shuǐ)處(chù)理係統的可持續發展性進行(háng)更加全麵的評(píng)價是汙水處理行業評價的升級。基於 LCA 的(de)綜合評價(jià)方法,是一種國(guó)際上普遍認同的、用於評(píng)價(jià)產品或服務相關的環境因素及其整個生命周期環境影響的工具。生命周期評(píng)價通過綜合(hé)汙水處理係統中的(de)物耗(hào)、能耗、汙染物排放等因素,將結(jié)果統一量化為資源消耗、環境變化(huà)、毒性等影響指標,也(yě)可進行加權(quán)得到綜合指標。由於生命周期評價考慮的是汙水處理係(xì)統的整個生命周期,不僅僅(jǐn)局限(xiàn)於某個(gè)階段(duàn),故能夠全麵的評價該係統的總環境(jìng)影(yǐng)響、社會可持續性、企(qǐ)業可(kě)持續性,有利(lì)於實現汙水處理(lǐ)的係統管理。在汙水處理係統開展LCA評價(jià),我國(guó)已有許(xǔ)多研究與案例,麵對低碳時(shí)代要求,需進行相應的評價標(biāo)準、基準、方法規範,由學術範(fàn)疇(chóu)走向行政管理與行業自審製度(dù)設置。就(jiù)汙水處理係統而言,需分層次、以不同的邊界開展LCA評價:一是汙水處理(lǐ)廠(chǎng)(WWTPs)邊(biān)界(jiè),在汙水處理企業建立評價(jià)清單,確定評價指數,定期開展LCA評價,以此評價作為政府、利益相關方對汙水處理行業考核的依(yī)據,環境績效考核不僅是汙水(shuǐ)達標情況,還需考核溫室氣體GHG排放;二是(shì)擴大汙水處理 LCA 分(fèn)析的係(xì)統邊界,不再僅僅局限於汙水處理廠,而是包括了整個城市水(shuǐ)/廢水係統(tǒng),即(jí)從汙水處理規劃(huá)、建設,汙水收集、管網、處理、回用、排放等全過程建立LCA評價體係,作為上級政府與部門對下級城市政府汙水處理係統考(kǎo)核與評價的依據。LCA 評價可以更加客觀揭示汙水處(chù)理的“大氣-水-土地”相互聯動的生(shēng)態事實,綜合考慮汙水廠(chǎng)生產過程中二(èr)氧(yǎng)化碳、一氧化二氮、甲烷等溫室氣體的排放核算,將傳統汙水處理為“汙染轉嫁”過程的(de)問題(tí)定(dìng)量展現,避免一味靠“提標”,為僅達(dá)到單一改(gǎi)善(shàn)水環境的目而轉移(yí)生態環境問題,從而選擇綜合方案來實現*小化總生態環(huán)境影響,如在磷回收決(jué)策上(shàng),是否進(jìn)行磷回收?是(shì)單獨從濕汙泥中以鳥糞石工(gōng)藝回收,還是讓汙泥焚燒,從焚燒的幹灰(huī)中回收?都應放在LCA的層麵,尋找*優決策。
建立汙水處理GHG清單:
對於汙水處理碳中和工作,有一項(xiàng)基礎的工作就是建立汙水處理企業GHG清單。就汙水和汙泥處理(包括運輸過程)過程中的直接排放,如(rú)出水中的汙染物(wù),CO2,CH4,NOx,SO2 等;以及投入的(de)能源和物料(包括建(jiàn)設過程)在其生(shēng)產過程中所造成的間接環境排放建立汙水處理企業GHG清單,初始清單作(zuò)為碳中和的初始情景或基線。2006 年 IPCC 發布了《2006 *溫室氣體清單(dān)指南》,可按(àn)照其中的方(fāng)法學,就GHG排放清單的項目與因子基於活動數據和排放係數來進(jìn)行計算(suàn),因此也稱為排放(fàng)係數法。如果是依據*統計資料製定排放清單的話,則采用“自上而下”的方法;如以技術流程為基礎,需對汙水處理GHG排放的工藝特(tè)征、規模特征和區域特(tè)點(diǎn)進行細化評(píng)估,需區別“生源碳“與”化石碳“核算,可“自下而上”核算評估。
探索汙泥共消化:
汙泥共消化發揮了基質間的協同作用,提高了底物的降解速率和降(jiàng)解程度,使能源轉化效率顯著(zhe)提高。如果有條件可將廚(chú)餘垃圾、綠化草木殘體、果蔬(shū)垃圾等有機廢棄物(wù)與剩餘汙泥一並共消化,這不僅是汙水處理碳中和(hé)的途徑,而且也為綜合處置城市(shì)市政有機固體廢(fèi)棄物開辟一條可持續發展之路。建議盡快建立汙水(shuǐ)處理廠汙染(rǎn)物去除協同控製溫室氣(qì)體核(hé)算的標(biāo)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(tàn)汙水廠技術風險大、投(tóu)資成本(běn)高,建議從*層麵製定汙水處理廠碳減排補償和能源工廠補(bǔ)貼機製,通過政策加經濟的手段(duàn),引導和推動更多有(yǒu)創新性的企業(yè)加入到碳(tàn)中(zhōng)和汙水廠的(de)建設和(hé)運營中來;
改變汙水成本定價監審辦法和增(zēng)值稅管理辦法,將節能降耗增加(jiā)的成本(běn)納入監審成本,由此產生的利潤全額獎勵(lì)給汙水廠;
同時,進一步降低(dī)汙水回用的門檻,通過水資源配給機製和回用水收費機製彌補水資源的(de)不(bú)足(zú);
加大碳交易機構的建設和(hé)標準建設,鼓勵通過GHG減排交易(yì)實現產業投(tóu)入的回報機製。
通過綠(lǜ)色信貸、綠(lǜ)色債券、綠色股票(piào)指數和相關產品、綠色發展基金、綠色保險、碳金(jīn)融等金融(róng)工具和相(xiàng)關政策(cè)支持綠色汙水廠轉型。
綜上所(suǒ)述,汙水處理行(háng)業實現碳中和是(shì)一項長期的係統性工程。就係統而言,需要(yào)政(zhèng)府相(xiàng)關部門和企業全麵升級管理運營思想與模式,需要從多維度與多層次進行頂層規劃、係統設計和統籌安排。這不單(dān)是整個行業技術和理念的更新,而且(qiě)是整個城市物質流認知的革命。
這將是一(yī)個漫長和曲折的過程。但讓人欣慰的是,集結號已(yǐ)經吹起,我們有理由相信,政策驅動的製度優勢將再現神績,中(zhōng)國汙水處理行業將很快為碳(tàn)中(zhōng)和戰略做出積極貢(gòng)獻。