一、“碳中和”是右邊等于（大于）左邊

　　自從國家碳中和戰略提上日程，各行各業都在探討如何實現碳中和，作為環境治理行業排頭兵的污水處理更是不例外。 然而，不看不知道，原來好多國家在邁向碳中和的路上已經走得好前好遠，丹麥State Of Green還出了一份白皮書：《像丹麥那樣思考，解鎖污水的潛能》，介紹丹麥污水處理廠實現能量盈余的經驗。

　　人家說，可怕的是比你優秀的人還比你努力。面對污水界學霸級的，比如丹麥，作為一慣享有“中國速度”美譽的咱們，相信一定能小步快跑，迎頭趕上。 討論碳中和，先得弄清楚什么是碳中和。 所謂碳中和（Carbon neutrality），是指組織或個人在一定時間內直接或間接產生的二氧化碳，通過植樹造林、節能減排等方式全部抵銷，實現碳的凈“零排放”。

　　那么污水處理廠要抵銷的碳排放包括哪些呢？ 首先是能耗，即用電。從能量轉化的角度來說，傳統污水處理模式本質是以能耗換水質，需要使用大量電能以去除污水中的污染物，間接產生大量二氧化碳排放。其次是污水處理需要消耗大量燃料和藥劑，間接排放大量溫室氣體。另外，好氧段需要曝氣，活性污泥吸收氧氣并釋放二氧化碳，同時，工作人員呼吸也會釋放二氧化碳。 當然，能耗是大頭。如果污水廠使用的電能不是來自于燃煤發電（2020年仍占我國總發電量的60.8%），而是水電、風電、光伏、核能等清潔能源，或者自產再生能源，碳中和就基本實現了。至于處理過程中其他碳排放，那都不是大事，栽點樹種點草，搞搞綠化中和一下也差不多了。 所以，污水處理廠最易達成的碳中和途徑是什么？一個字：等！等到國家把所有燃煤電廠都替代了，就坐著順風車哼著歌愉快的實現了。

　　2021年1月1日起，全國碳市場首個履約周期（截止到今年12月31日）正式啟動，涉及2225家發電行業的重點排放單位。這是我國第一次從國家層面將二氧化碳控排責任壓實到企業，通過市場倒逼機制，促進產業技術升級。（啥時候會跟咱們污水處理行業簽履約周期不？

看來，“等”字訣曙光在望啊! 但是，咱們環境產業的排頭兵是靠等的嗎？Of course not! 要中和，首先得搞清楚處理污水消耗的能量（左邊）與污水中含有的能回收的能量（右邊）之間的等式關系。然后想辦法把右邊搞得多多的，把左邊搞得少少的，就能實現中和甚至盈余了。

　　據測算，污水中所含能量是污水處理本身所消耗能量的9-10倍之多。通過優化污水處理工藝，回收有機物能量，利用熱電聯產發電實現碳中和，理論上是可行的。 但這個基本是國外的數據，我國城市污水處理廠進水COD濃度偏低，只有歐美國家的40%-70%。國內首座“未來再生水廠”—北京市東壩再生水廠經測算，處理1噸污水回收的能量是其消耗的能量的4倍。但這也是在北方，南方進水的能量值更低，一般只能達到2倍左右。 不過，既然能量守恒定律擺在那里，本著“把右邊搞得多多的，左邊搞得少少的”的原則，辦法總是比問題多很多。

　　二、如何把右邊搞得多多的？

　　1、改善管網輸送體系

　　在城市污水處理系統中，污水的收集和輸送涉及大規模管網鋪設和長距離輸送，管網漏損、堵塞、覆蓋率不高是造成我國污水進水碳源不高的主要原因。 提高排水管網輸水性能和覆蓋率，實現污水100%收集，同時進行雨污分流改造，提高污水處理廠進水碳氮比，如此就能解決碳源不足問題，有效提高污水處理廠有機質到甲烷的轉化率，把污水處理廠變成發電廠，從根本上解決能耗問題。

　　2、外部碳源協同處理

　　廠內不足外源補。外源協同消化是很多國家污水廠實現能量自給所采取的方式。 美國希博伊根污水處理廠利用高濃度食品廢物與污泥共同厭氧消化，產生的甲烷進行熱電聯產，同時采取節能措施，實現產電量與耗電量比值達90%~115%。 荷蘭實現碳中和的策略是將污水處理廠改造或新建成能量工廠（NEWs），使污水處理廠與居民生活、工廠、資源回收、農業及大自然聯結成一個整體，達到一種區域循環共生的狀態。 荷蘭最大的污水處理廠之一，阿姆斯特丹西污水廠（WWTP Amsterdam West）通過傳統的污泥厭氧消化系統年產沼氣約1200萬立方米，共用給隔壁的廢物焚燒廠。污水廠的污泥也在此焚燒處理。焚燒廠的熱值利用率高達90%。除了處理污水廠的污泥，焚燒廠還為污水廠供應電力和熱水。此外，還有剩余的電力和余熱并入阿姆斯特丹的綠色電網和供暖系統。堪稱協同處理實現能量自給并盈余的典范。 我國睢縣、江蘇宜興城市水資源概念廠、北京東壩再生水廠、湖南先導洋湖再生水廠等均有此類嘗試，這些項目將為中國污水處理行業綠色低碳發展和產業升級帶來深遠影響。 惟創環境定位于“區域環境綜合治理服務商”，就是希望打通環境治理的“最后一公里”，進行區域綜合規劃，將環境治理設施打造成城市人居環境中最漂亮的地方，同時將污水、固廢、氣體等結合起來協同處理，實現區域綜合循環，從而實現整體碳中和。

　　3、優化工藝，提升能量回收能力

　　在污水處理碳中和的路上，丹麥可算領頭羊。Aarhus是丹麥的第二大城市，而Marselisborg是當地最大的污水廠。該廠在2016年名聲大噪，原因是它宣布無需協同消化，僅用污水自身蘊含的能量就實現了能量盈余。

　　為了實現這一目標，Marselisborg的運營公司Aarhus水務從2006年就開始升級轉型，他們將當地14座污水處理廠合并為兩座，即Marselisborg污水廠和十幾公里外的另一座污水廠，以提高處理效率。并花了170萬歐元購入兩臺250kW和一臺355kW的熱電聯產電機，實現年產電量達4.8GWh。同時，通過一系列節能降耗措施，使污水廠年電耗從4.2GWh降至3.15GWh，降幅達25%。這意味著廠區的發電量比電耗多出1.65GWh，盈余達53%。這些多余的電能賣給國家電網，此外還有2.5GW的熱能直接用于地區供熱。

奧登塞（Odense）是丹麥第三大城市，該城最大的Ejby M?lle污水廠早在2013年就聲稱實現能量100%自給。2018年，他們甚至宣布：污水廠的能耗盈余率高達88%！ 

 如此驚人的能量回收率是因為他們極力改善污泥消化工藝。例如：他們使用延時消化的 Torpey工藝，將出泥固液分離后再回流到消化池，以此減少消化池中的水量，提高生物質濃度，SRT延長約10%，以提高消化池性能。另外，他們更換了柵渣沖洗壓榨機(Screening washing press)，以便更好地將格柵截留的碳源導流到消化池。2020年，他們還對氯化鐵添加至污泥脫水工藝的效果進行測試，目的是減少殘留污泥量和鳥糞石的沉淀。此外，他們也在初沉池對新的聚合物進行測試。

編輯：徐冰冰