目前，我國(guó)污水處理行業(yè)仍然存在建設(shè)先天不足，后天發(fā)展失調(diào)等問(wèn)題。如何消化這些先天不足與后天失調(diào)，符合各類(lèi)環(huán)保督察要求，已讓各地污水處理廠(chǎng)殫精竭力。在這樣的基礎(chǔ)上，在這樣的時(shí)間節(jié)點(diǎn)上，我們又迎來(lái)了低碳旋風(fēng)，進(jìn)入了低碳綠色發(fā)展時(shí)代。無(wú)論是站位或跟風(fēng)綠色低碳發(fā)展的外力，還是節(jié)能降耗提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的內(nèi)需，污水處理行業(yè)的新格局調(diào)整已不可回避。

污水處理行業(yè)在低碳時(shí)代的挑戰(zhàn)在哪里?機(jī)遇幾何?四川省環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)陳維果、北控水務(wù)中部大區(qū)總工孫曉航就此課題進(jìn)行了深度解讀。

上世紀(jì)末起，受氣候變化、全球性能源危機(jī)與資源匱乏影響，迫使人們不得不尋求可持續(xù)發(fā)展之路。進(jìn)入二十一世紀(jì)二十年代之際，在后疫情時(shí)代，低碳發(fā)展課題被迅速放大。2020年12月12日，國(guó)家主席習(xí)近平在氣候雄心峰會(huì)上承諾到2030年，中國(guó)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)“碳中和”。于是，一時(shí)間“碳達(dá)峰”、“碳中和”驟然走熱，低碳發(fā)展、低碳社會(huì)昭然而為這個(gè)時(shí)代的主旋律和熱點(diǎn)。

我國(guó)自污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)以來(lái)，污水處理建設(shè)迅猛發(fā)展，遍地開(kāi)花且投資力度逐年加大，到2020年，全國(guó)城市污水處理率達(dá)到95%(“十三五”規(guī)劃目標(biāo))，農(nóng)村污水處理率達(dá)到25.5%(2021年全國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)大會(huì)透露)。逐漸完備的、龐大的污水處理行業(yè)在低碳時(shí)代的挑戰(zhàn)在哪里?機(jī)遇幾何?這已是這個(gè)行業(yè)進(jìn)入2021年的一個(gè)重大課題。

污水處理被認(rèn)為是一個(gè)高耗能行業(yè)，傳統(tǒng)污水處理實(shí)際上是停留時(shí)間、處理空間、投入能源、物耗資源四個(gè)維度上的調(diào)整與組合，甚至可以說(shuō)高標(biāo)準(zhǔn)的出水水質(zhì)，是以能耗、物耗的形式實(shí)施的污染形態(tài)轉(zhuǎn)移來(lái)實(shí)現(xiàn)的，有人認(rèn)為：碧水的同時(shí)未必是藍(lán)天，耗能導(dǎo)致的水污染物轉(zhuǎn)為CO2、CH4、N2O、NH3、H2S等溫室氣體，特別是對(duì)污水處理標(biāo)準(zhǔn)一再提高，能耗越來(lái)越高，這樣的轉(zhuǎn)換也越來(lái)突出(目前針對(duì)污水廠(chǎng)的提標(biāo)升級(jí)方案目前主要包括：針對(duì)現(xiàn)有工藝的優(yōu)化;增加投藥，如增加化學(xué)除磷和外加碳源;增加后續(xù)物化處理單元如高效沉淀和砂濾池、增加生化單元如后置反硝化濾池及膜工藝，但優(yōu)質(zhì)的出水帶來(lái)的是更多的能耗和物耗)。聯(lián)合國(guó)數(shù)據(jù)顯示，全球污水處理等水處理行業(yè)碳排放量大約占全球碳排放量2%左右。美國(guó)2017年能源消耗量中約2% 用于飲用水和污水處理系統(tǒng)，產(chǎn)生約4100萬(wàn)噸溫室氣體。

我國(guó)污水處理行業(yè)在許多地方存在其建設(shè)先天不足，其發(fā)展后天失調(diào)。以快速地大幅提高污水處理率，補(bǔ)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施短板為責(zé)任導(dǎo)向的污水處理建設(shè)模式，面臨了規(guī)劃的盲目性、技術(shù)的混雜性、管網(wǎng)的滯后性諸多問(wèn)題，以污染物總量減排、流域水環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)為目標(biāo)導(dǎo)向的污水處理運(yùn)行模式，又面臨著水質(zhì)提標(biāo)、進(jìn)水濃度偏低、污水溢流、污泥無(wú)出路等問(wèn)題。目前，如何消化這些先天不足與后天失調(diào)，符合各類(lèi)環(huán)保督察要求，已讓各地污水處理廠(chǎng)殫精竭力，在這樣的基礎(chǔ)上，在這樣的時(shí)間節(jié)點(diǎn)上，我們又迎來(lái)了低碳旋風(fēng)，進(jìn)入了低碳綠色發(fā)展時(shí)代。無(wú)論是站位或跟風(fēng)綠色低碳發(fā)展的外力，還是節(jié)能降耗提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的內(nèi)需，污水處理行業(yè)的新格局調(diào)整已不可回避。

什么是污水處理新格局?在攻占山頭之后，我們回到原來(lái)的問(wèn)題，我們處理的對(duì)象是什么?污水是一個(gè)污染物，我們就轉(zhuǎn)化它，讓它達(dá)標(biāo)。污水是一個(gè)范疇，我們就將其放入水平衡系統(tǒng)，讓水環(huán)境與水生態(tài)、水資源協(xié)調(diào)。污水是一個(gè)載體，我們就需要將污水處理廠(chǎng)逐漸演變?yōu)椤盃I(yíng)養(yǎng)物Nutrient工廠(chǎng)”、“能源Energy工廠(chǎng)”、“再生水Water廠(chǎng)”(即，荷蘭提出的污水處理NEWs概念)。這三個(gè)過(guò)程，我們可以將其分別視為污水處理的1.0、2.0、3.0版本(為比較表述，非定義)，我們剛完成了1.0，正在2.0中探索時(shí)，就要面向或升入3.0，這就是我們面臨的污水處理新格局。

從全球可持續(xù)性發(fā)展的角度而言，污水處理的目標(biāo)不僅僅是緩解水污染問(wèn)題，而應(yīng)該是多目標(biāo)綜合考慮，可持續(xù)地利用或回收能源和資源，以此立足，方可實(shí)現(xiàn)環(huán)境社會(huì)的可持續(xù)性與污水處理企業(yè)的可持續(xù)性。污水處理既是重要的公共事業(yè)，又是一個(gè)被政策驅(qū)動(dòng)的行業(yè)，誰(shuí)提早開(kāi)啟低碳變革，誰(shuí)將贏(yíng)得更大的主動(dòng)權(quán)和更廣闊的發(fā)展空間。

幸福的模樣?

污水處理3.0的幸福模樣：內(nèi)外兼修，討好了社會(huì)的面子，做足了企業(yè)的里子。

城市污水處理技術(shù)的研究與應(yīng)用經(jīng)歷了100 多年的發(fā)展歷程，逐漸形成了一級(jí)處理、二級(jí)處理和深度處理等處理模式，發(fā)展了多種物理、物化和生物等處理技術(shù)。物化+生物的二級(jí)處理是城市污水處理廠(chǎng)通行的處理模式，而生物處理技術(shù)是國(guó)內(nèi)外普遍采用的城市污水處理方法。

在活性污泥法誕生100年后，人們開(kāi)始重新總結(jié)與回顧污水處理技術(shù)的發(fā)展方向歷程，從節(jié)能降耗角度審視污水處理過(guò)程的高能耗，從物質(zhì)的角度審視污水處理的高“碳足跡”，這是至今以常規(guī)活性污泥工藝為主流的污水處理技術(shù)缺欠，于是，一些耦合資源和能源回收的概念路線(xiàn)不斷涌現(xiàn)。目前世界范圍內(nèi)，對(duì)“污水”的認(rèn)知已經(jīng)從“廢物處理”對(duì)象轉(zhuǎn)向“資源及能源回收”的載體，基于資源回收、能源開(kāi)發(fā)與利用與碳平衡理念的未來(lái)污水處理廠(chǎng)在一些發(fā)達(dá)國(guó)家、世界范圍內(nèi)領(lǐng)先的環(huán)境公司已經(jīng)開(kāi)始實(shí)踐。奧地利斯特拉斯(Strass)污水處理廠(chǎng)以主流傳統(tǒng)工藝(AB法)與側(cè)流現(xiàn)代工藝(厭氧氨氧化)相結(jié)合方式實(shí)現(xiàn)剩余污泥產(chǎn)量最大化，早在2005年通過(guò)厭氧消化產(chǎn)甲烷并熱電聯(lián)產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了能源自給率，達(dá)到碳中和運(yùn)行目標(biāo)。目前，該廠(chǎng)利用剩余污泥與廠(chǎng)外廚余垃圾厭氧共消化，使得能源自給率高達(dá)200%，不僅實(shí)現(xiàn)能源自給自足，而且還有一半所產(chǎn)生的能量可以向廠(chǎng)外供應(yīng)，已成為名副其實(shí)的“能源工廠(chǎng)”。作為美國(guó)碳中和運(yùn)行的榜樣，Sheboygan污水處理廠(chǎng)通過(guò)開(kāi)源與節(jié)流并舉的技術(shù)措施不僅向美國(guó)而且也向世界展示了其污水處理能耗基本可以實(shí)現(xiàn)自給自足。2013年，該廠(chǎng)已實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)電量與耗電量比值達(dá)90%~115%、產(chǎn)熱量與耗熱量比值達(dá)85%~90%的佳績(jī)，基本實(shí)現(xiàn)了碳中和運(yùn)行目標(biāo)。2020年4月動(dòng)工的江蘇宜興城市水資源概念廠(chǎng)正在探索中國(guó)的污水處理新概念，除了污染物削減基本功能，還具有城市能源工廠(chǎng)、水源工廠(chǎng)、肥料工廠(chǎng)等新功能，基于碳中和的新型環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施。

編輯： 趙凡