污水减碳新方向：永续环境HJDL工艺助力污水厂低碳绿色处理

国家发展改革委联合住房和城乡建设部、生态环境部共同印发了《关于推进污水处理减污降碳协同增效的实施意见》，该意见清晰且详细地指明了推进污水处理减污降碳协同增效的具体要求和实施路径。中央三大部委明确提出：

“要综合考量地区经济社会状况、流域水环境容量、污水水质等多方面因素，因地制宜地制定污水排放地方标准。同时，要严格审批新增污水处理能力，推行‘一厂一策’的精准治理模式。”

随着“双碳”战略的深入实施，我国污水处理工作面临着全新且更高的要求。早在2023年末，国家发改委、住建部、生态环境部发布的《关于推进污水处理减污降碳协同增效的实施意见》，首次将“提标”与“双碳”紧密关联起来（2022年4月《深入打好城市黑臭水体治理攻坚战实施方案》已首次明确提出“不应盲目新扩建污水处理厂”），这使得批判盲目提标的声音愈发强烈。

相关业内人士指出，提高污水厂出水标准所带来的水环境效益，很容易被工艺设备提标改造后增加的能耗、药耗以及随之产生的碳排放量所抵消。

污水厂若要实现高标准出水，必然需要对污水处理工艺进行提标改造。目前，大部分污水厂常用的方法是延长处理流程、增加深度处理环节，或者加大碳源和化学除磷药剂的投加量。

这些方法虽然能够降低水体黑臭风险和富营养化污染风险，但会导致成本和能耗增加、污泥处理量增多，进而产生更多的碳排放。

通过对1200多座污水厂的数据研究分析，也证实了这一结论。研究结果显示：

“一座采用典型AAO工艺、日处理规模为10万m³的污水处理厂，当出水标准分别执行地表准Ⅳ类、一级A及一级B时，单位污水处理所产生的碳排放总量（包括污泥处理产生的碳排放量）分别为1124、1038和947gCO₂/m³。”

从这些数据可以明显看出，当前盲目提高污水厂出水排放标准，尤其是达到地表IV类标准，与“节能降碳”目标存在显著矛盾，与“双碳”战略背道而驰。当然，这也预示着，低能耗的脱氮技术（如短程硝化反硝化、厌氧氨氧化技术、自养反硝化等）有望成为未来污水处理的主流技术。

污水处理工作：既要水质好又要减排放，难上加难

谈及盲目提标问题，污水处理行业内反对声此起彼伏，既有一线从业者的直言批评，也有行业专家的理性分析。

如今，污水处理厂面临着两难困境：一方面是日益严格的出水标准要求，另一方面是对碳排放的严格管控。那么，在这种情况下，污水处理厂该如何找到出路呢？《关于推进污水处理减污降碳协同增效的实施意见》给出了以下建议：

· 采用低能耗脱氮技术，降低温室气体排放

为确保污水出水达标，我们难以通过限制微生物活性来降低污水处理的直接碳排放量，但可以借助低能耗的脱氮技术（如短程硝化反硝化、厌氧氨氧化技术、自养反硝化等）来降低能耗，从而减少间接碳排放量。

有研究将厌氧氨氧化工艺作为中国2030年污水行业的碳减排模式，预测在该模式下，污水厂出水在达到地表Ⅳ类标准的同时，可实现能源自给，使中国市政污水行业的碳排放强度从0.92kgCO₂e/m³降至0.2kgCO₂e/m³，碳排放量降低约79%。

· 推进工艺智能优化控制，实现节能减排

运用智能控制技术对污水水量、水质等参数以及曝气、加药系统运行数据进行大数据分析，构建最优算法模型。根据进水水质和过程参数合理控制设备、设施的运行，在保证出水达标的前提下，实现供需平衡，有效降低药品消耗和设备运行能耗。

以某处理规模为40万m³/d的污水处理厂为例，通过智能曝气技术，可使生物处理段电耗降低15%以上，年碳减排量约2013tCO₂·eq；通过智能加药技术，可使药耗降低30% - 50%，年碳减排量达2293tCO₂·eq。

· 加大污水能量回收，实现能源自给

污水中的热能储量远高于化学能（有机物能量），实际可回收的热能是化学能的9倍。据估算，城市污水中每克COD蕴含的能量约为13 - 14kJ，污水温度每升高或降低5℃，产生的热量约相当于322座大型发电厂的年发电量。

目前，国际上普遍采用且具有工程实践应用的污水能源和资源回收方式主要有利用水源热泵技术回收污水热能、光伏发电以及厌氧消化产沼气发电发热。例如，通过污水源热泵产生的冷、热源，可为厂区直接提供制冷和供暖服务，多余的能量还可输出给其他商业或民用用户，以“碳交易”的方式实现“碳中和”。

高标准的出水水质往往是以牺牲碳排放等环境综合效益为代价的。相关研究表明，如果污水处理厂全面提标到准Ⅳ类，每年将新增能耗约20.1亿kW·h，新增碳排放当量达191.77万tCO₂e。

由此可见，要降低环境综合影响，适当降低污水厂出厂水水质标准是可行之策。降低出水水质标准，可减少污水厂的电耗，从而降低这部分电耗产生的间接碳排放量；同时，也可减轻污水厂的除磷压力，减少药耗投加量，进而降低间接碳排放量。

当然，作为目前碳排放最大的基础公共设施之一，仅依靠降低出水标准来减少污水厂的碳排放量是远远不够的。因此，此次发布的《关于推进污水处理减污降碳协同增效的实施意见》除了提出因地制宜制定污水排放地方标准外，还着重强调了要控制源头污染、补齐管网短板：

· 规范排水管理：加强对工业企业、园区和医疗机构排水的规范管理，严格限制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进入市政污水收集处理系统。

编辑：徐冰冰