生物质碳源标准首发 敲开行业准入之门

2023年12月18日，环境领域三项产品类“领跑者”团体标准正式发布。其中，《质量分级与“领跑者”评价要求 生物质碳源药剂》由江苏金山新材料科技有限公司（以下简称“金山新材料”）主编，该标准也是首个生物质碳源药剂相关标准规范。

投加碳源是提升污水处理反硝化速率和脱氮除磷效率的有效手段。生物质碳源药剂是以农副产品及其衍生物，以及自然有机质为原料，通过一定专有的技术工艺（如破碎、萃取等）提取其中的小分子物质，并复配成无毒无害的碳源药剂。

01必选之路：兼顾提质增效与低碳运营

事实上，在2017年提出城镇污水处理厂提质增效的目标前，除了部分北方污水处理厂在冬季水温低时有投加碳源促进微生物代谢的需求外，投加碳源并不是污水处理厂运行的必要环节。我国生活污水C/N比普遍较低，当污水处理排放标准提高，尤其是总氮排放要求大幅提高时，就需要通过外加碳源为反硝化过程提供电子供体和能量，提升生化处理单元的脱氮效果，这也是目前污水处理行业共识的唯一可实践的技术手段。

虽然污水处理行业对我国总碳排放的贡献仅有1%，但近十年来污水处理厂升级提标导致的污水处理能耗、药耗增加，使其平均温室气体排放强度增长了约17%[1]，而碳源等药剂投加产生的碳排放就占我国污水处理碳排放总量的14%[2]。据E20研究院不完全统计，每年乙酸钠（污、废水处理常用的化工碳源药剂）的消耗超过了100万吨。在“双碳”的大背景下，城镇污水处理厂的低碳运营成为管理优化的重要方向，甚至有一些污水处理厂超前地提出了“零碳源添加”的口号。可惜的是，以活性污泥法为主流的市政污水处理技术在短时间内几乎不可能全部通过技术优化达到这一目标。

据E20研究院不完全统计数据，城镇污水处理厂目前投加的碳源95%是化工碳源药剂，如乙酸钠（约50%）、葡萄糖（约25%）、甲醇（约8%）等。化工碳源药剂多数来自煤炭化工领域，是化石资源加工的产品或副产品，这毋庸置疑将提高污水处理厂的综合碳排放。另一方面，化工碳源药剂大多不是针对市政污水行业开发的产品，其安全性能、污泥适应性能等存在一定问题，其储存、运输带来的碳排放也不容小视。还有的化工碳源药剂本身是危化品，如甲醇、乙酸等，其储存和使用均有严格要求。

综上所述，在提质增效与低碳运营的双重压力下，留给城镇污水处理厂的可行之路已非常狭窄。而生物质碳源药剂，作为一种提取自农副产品、生物废物等自然有机质的，专为污水处理反硝化工艺段研发的特种碳源，或可“鱼与熊掌兼得”。

02突破痛点：生物质碳源质量评定有据可依

以金山新材料研发的新型生物质碳源药剂产品“京山碳”为例，其在全国不同区域多座污水处理厂的实践效果证明，“京山碳”在进水水质稳定情况下产品单耗碳氮比性能优势突出，在水质变化波动情况下抗冲击性优势突出，安全性与运输、存储、投加的便利性也明显优于化工碳源。

但性能的优越并未使生物质碳源药剂顺利走出市场通途，究其原因，就不得不先介绍当前各大水务集团的采购模式。“集中采购+公开招标+供应商库”是目前几乎100%的大型水务集团针对碳源药剂实行的采购模式。集团建立集采平台，通过产品评估、资质审定、价格谈判等系列流程后，将供应商产品进入“供应商库”中，污水处理厂定期（通常是每年）向集团申报碳源药剂类型和数量的需求，通过集采平台公开招标采购。也就是说，进入“供应商库”是生物质碳源药剂应用到污水处理厂的先决条件。然而生物质碳源药剂作为一种新型产品，目前没有行业级、国家级的产品相关标准指导产品的生产与使用。一部分水务集团出于低碳运营、提质增效等目标，在有新型生物质碳源药剂产品选型时，会协同采购部门、科研部门、运营部门等对新型产品进行实验、中试等考察，通过后将之纳入到集采名录中，但其过程繁琐，缺乏相关标准规范支撑，出于责任、风险等考虑，集团各部门难免动力不足。

《质量分级与“领跑者”评价要求 生物质碳源药剂》标准的发布可谓直击痛点，这项标准也是生物质碳源药剂产品的首项标准规范类文件。标准的发布意味着产品形态的成熟和生产使用方面的规范——这些都已凝练为标准中具体的条款，“成熟”与“规范”为采购和使用方免去对采用新产品的大多数担忧，也就是用标准为产品背书。另一方面，与2022年发布的《污（废）水处理用碳源》团体标准（该标准适用于所有类型的碳源）相比，这项生物质碳源“专用”标准不仅对基本的理化指标要求、安全性要求设置了准入门槛（基本要求与达标水平），还对生物质碳源药剂产品的质量分级的指标与水平做出了规定，如B/C值、COD当量等，而这些指标的水平显著高于《污（废）水处理用碳源》团体标准中对一般合格碳源的规定。也就是说，生物质碳源药剂产品的采购方和使用方可以通过这项标准，辨别生物质碳源的质量水平，也可以通过这项标准，了解到生物质碳源相对一般化工碳源的优势。

综上所述，《质量分级与“领跑者”评价要求 生物质碳源药剂》的发布填补了生物质碳源产品标准规范的空白，让生物质碳源药剂产品的合格评定与优劣鉴别有据可依，减轻了采购方与使用方的采购和使用风险，为生物质碳源进入水务集团的采购平台和在更多市政污水处理厂投入应用提供了一块可靠的“敲门砖”。

图1 生物质碳源药剂“领跑者”标准专家研讨会

03引领行业：以标准建设彰显技术实力

金山新材料作为生物质碳源药剂领域的先行者，不仅洞察了低碳发展背景下市政污水处理行业对高质量生物质碳源药剂的巨大需求，在技术研发方面将生物质碳源药剂产品的来源锚定为绿色低碳的自然有机质原料，更提前于行业将标准建设提升到战略地位，积极参与并推动生物质碳源药剂标准规范的发布，为整个行业发声。

“京山碳”的主要原料，来自于太湖治理的“顽疾”——蓝藻，从蓝藻中提取高价值的生物质碳源有效成分，在还太湖水清岸绿的同时，将蓝藻“变废为宝”，为污水处理厂提供优质、高性价比、绿色低碳的新型生物质碳源药剂产品。在“京山碳”的研发过程中，金山新材料与北京大学联合成立了“北大-金山环保新型碳源联合实验室”，围绕蓝藻的高效固碳能力和资源化利用展开研究，将“产-学-研-用”深度融合，从世界领先的新型生物质碳源产品的研发到污水处理行业高质量转型升级的助力，再到污水处理“碳达峰-碳中和”目标的支撑落地，实现标杆化的环境企业科技创新能力提升与环境科技成果产业化转化。

生物质碳源药剂标准建设的过程也使金山新材料受益良多。标准的研制过程首要就是对产品研发、生产、使用全生命周期的深入回顾与研究，“领跑者”标准还要额外增加对市场上化工碳源与生物质碳源质量水平的调研。标准建设的成果不仅为行业制定了产品质量分级的标尺，也为金山新材料严格把控产品质量提供了依据，为其成为真正的行业“领跑者”提供了动力。标准研制的过程还包含大量的行业研讨与用户意见征求，金山新材料在标准研制的一年多的时间里，共举办了4次大型专家研讨会、评审会，以及若干次标准起草专业讨论会，生物质碳源药剂产品全生命周期流程的规范在一次次专业的交流中，凝结汇集了研发团队、用户实践、业内专家的智慧，最终形成了生物质碳源药剂“领跑者”标准。

图2 “京山碳”原料来源——蓝藻

04总结

回顾《质量分级与“领跑者”评价要求 生物质碳源药剂》标准的立项、研制与发布全过程，金山新材料承担起了行业先行者的责任，通过标准建设为行业规范了生物质碳源药剂这一新型产品的质量标准，为水务集团集采生物质碳源提供了标准规范基础，也为碳源药剂厂商和供应商提供生物质碳源药剂产品进阶的方向，推动了行业的技术创新和产业升级。

未来，围绕新型生物质碳源药剂的标准建设工作将继续深入，以行业团体标准推动国家标准的立项、研制与发布，推动低碳、零碳甚至负碳的新型生物质碳源在城镇污水处理厂的应用，树立国际级的绿色碳源产品品牌，将中国产品、中国品牌、中国标准推向世界。

[1] Du, W.-J.; Lu, J.-Y.; Hu, Y.-R.; Xiao, J.; Yang, C.; Wu, J.; Huang, B.; Cui, S.; Wang, Y.; Li, W.-W. Spatiotemporal pattern of greenhouse gas emissions in China’s wastewater sector and pathways towards carbon neutrality. Nature Water 2023, 1, 166−175

[2] 谢琤琤,刘刚.城市污水处理厂碳中和路径解析[J].环境工程,2023,41(09):181-186.DOI:10.13205/j.hjgc.202309022

编辑：李丹