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加快构建污水处理全过程减污降碳技术体系

来源:中国环境报2024-04-02 09:57

  作者:何连生、张海亚(中国环境科学研究院水生态环境研究所)

  污水处理行业是全球十大温室气体排放行业之一,其碳排放量占全球碳排放总量的2%—3%,且仍呈逐年增长的趋势,因此开展污水处理行业减污降碳协同增效是实现我国“双碳”目标的必经之路。2022年6月,生态环境部等多部门印发的《减污降碳协同增效实施方案》首次对污水处理厂减污降碳提出相关要求。

  为深入贯彻习近平生态文明思想,落实全国生态环境保护大会要求,国家发展改革委、住房城乡建设部、生态环境部三部委于近日联合印发的《关于推进污水处理减污降碳协同增效的实施意见》(以下简称《实施意见》)也对污水处理减污降碳协同增效做了进一步明确部署。

  坚持源头降碳,紧抓节水增效的“牛鼻子”

  生态环境部部长黄润秋在2022年六五环境日国家主场活动上作主旨发言中指出,降碳可以从源头上减少污染物排放。因此,秉承“节水即治污、节水即降碳”的理念,紧抓节水增效的“牛鼻子”,才能切实发挥好源头降碳对污水处理过程碳减排的牵引作用。

  节水增效对于工业园区而言,主要通过工业园区用水系统集成优化,节约水资源利用,减少生产生活用水量和污水排放量;通过工业企业废水分质再生利用等方式,推动工业企业和园区废水循环利用,实现串联用水、分质用水、一水多用和梯级利用,最大程度地实现源头节水减排。此外,《实施意见》还对规范工业园区排水管理提出了新的要求,指出对于污染物不能被城镇污水处理厂有效处理或可能影响污水处理厂出水稳定达标的废水,严格限制进入市政污水收集处理系统。2019年印发的《城镇污水处理提质增效三年行动方案(2019—2021年)》就提出将经评估认定为污染物不能被污水处理厂有效处理或可能影响污水处理厂出水稳定达标的纳管企业限期退出。生态环境部《关于进一步规范城镇(园区)污水处理环境管理的通知》(环办便函〔2020〕290号)中也有类似的指示。因此,此条意见的提出旨在进一步强化工业废水与生活污水分类收集、分质处理,并以此加快推进工业污水集中处理设施建设。

  节水增效对于城镇污水处理厂而言主要是提升污水收集效能,通过开展建成区老旧管网的诊断修复、加快消除城镇污水收集管网空白区,实现城市污水管网全覆盖,有序推进雨污分流改造。这些方面的提出主要是解决部分地区污水处理收集设施建设长期以来存在的“重厂轻网”留下的后遗症。虽然污水处理厂建成了,由于管网运行质态不佳,大量的地下水、雨水等进入污水收集管网,导致污水处理厂存在进水浓度不高、清水进清水出等现象,因此,建设和完善污水收集管网对城镇污水处理厂节水增效意义重大。另外,《实施意见》还对污水收集管网建设及改造不到位的地区提出了新的管控要求。当区域污水处理厂出现进水生化需氧量浓度低于100毫克/升的情况时,将从严审批核准该区域新增污水处理能力的要求,并推行“一厂一策”整治方案,体现了厂网联动的相关要求。

  强化过程减碳,创新降耗增效新路径

  污水处理过程的碳排放包括直接碳排放和间接碳排放两个方面。在减少处理过程中温室气体排放方面,《实施意见》对这两个方面都提出了新的要求。间接碳排放是由于设备运行引起的能源和电力消耗带来的异位碳排放,约占污水处理厂碳排放总量的50%—70%左右,因此开展相关设备(电机、风机、水泵、照明器具)的优化选型,建设智慧水务管理系统,开展全过程智能调控与优化,实现精准曝气与回流控制以减少污水处理过程的间接碳排放量。同时,通过研发应用先进的低碳污泥处理工艺如污泥深度脱水、高效干化、热解等也可降低污泥处理过程的间接碳排放量。这些都是实现污水处理行业碳减排的必经之路。

  污水处理行业的直接碳排放,也即逸散性温室气体排放,主要包括污水管网输送过程的CH4排放、好氧生物处理过程中CO2排放、厌氧及污泥处理过程中CH4的排放以及脱氮过程中N2O 的排放。《实施意见》提出支持依法依规将上游生产企业可生化性强的废水作为下游污水处理厂碳源补充,作为碳源的替代,加强高效脱氮除磷等低碳技术应用,减少脱氮过程氧化亚氮逸散。2015 年全国污水处理厂逸散的CH4 和N2O 产生的直接碳排放量为2512.2t,按照年均增幅为5.57%估计,2030 年将增长为5688.67万t。因此,开展污水处理行业逸散性温室气体的排放管理是减少污水处理行业温室气体排放的最直接的手段。

  加强末端替碳,助力绿色低碳循环

  在加大再生水能源利用和再生水利用两个方面,《实施意见》提出了光伏发电和再生水循环利用等方案,其实不管是光伏发电替代电能,还是再生水循环利用都是一种新的末端“替碳”途径,不仅可以减少新鲜能源的利用和碳排放,还可以助力资源能源绿色低碳循环。2021年生态环境部等四部委联合印发的《区域再生水循环利用试点实施方案》就提出了将再生水纳入水资源统一配置,推动再生水生产和利用平衡。因此,为进一步推进污水资源化利用,应构建区域再生水循环利用体系、农村污水社区化就地处理回用体系,充分利用生态系统的自然净化和输送能力,实现污水运行处理过程的碳替代。

  其次,在污泥资源化利用方面,应加强污泥沼气回收利用,推广沼气热电联产,充分利用污泥中的有机物和热能,开展污泥气化、发酵产气等技术,提高能源的回收利用率,减少对传统碳源的使用。通过积极推广污泥土地利用,探索污泥的资源化利用途径,如制取生物质燃料、有机肥料、农用地改良材料等,实现污泥过程的碳替代。因此,开展污水处理减污降碳协同增效,应充分挖掘污水和污泥的资源能源属性,通过资源能源的高效循环利用,实现末端替碳,构建污水处理行业绿色低碳循环新模式。

  《实施意见》还提出到2025年,污水处理行业减污降碳协同增效取得积极进展,建成100座能源资源高效循环利用的污水处理绿色低碳标杆厂,并提出加快制定《协同降碳绩效评价——城镇污水处理》国家标准,助力绿色低碳标杆厂的筛选,这些都为我们开展污水处理减污降碳提供了行动指引。

[ 责编:刘梦甜 ]
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